建造大規(guī)模核電廠生產(chǎn)氫迄今還是一種幻想,而發(fā)展可再生能源設(shè)施制造業(yè),將注定推動(dòng)中國(guó)和印度新興大國(guó)進(jìn)一步工業(yè)化。
國(guó)際能源署署長(zhǎng)比羅爾上個(gè)月在巴黎召開(kāi)的“紐約時(shí)報(bào)明日能源大會(huì)”上宣稱,目前可再生能源的發(fā)電能力已超過(guò)煤電,成為世界頭號(hào)電力來(lái)源??稍偕茉醋兊迷絹?lái)越便宜,且具有較高的成本效率,但仍然需要政府的支持,尤其應(yīng)像中國(guó)和美國(guó)那樣,若缺少政府支持,發(fā)展可再生能源會(huì)遇到困難。
國(guó)際能源署稱,2015年是可再生能源的轉(zhuǎn)折點(diǎn),全球新增清潔能源發(fā)電能力超過(guò)50%,達(dá)到1.53億千瓦,同比上年增加15%。2015年,全球每天安裝50萬(wàn)塊太陽(yáng)能板,每小時(shí)安裝兩臺(tái)渦輪風(fēng)機(jī),而中國(guó)就占了新增可再生能源發(fā)電能力的40%。
據(jù)國(guó)際能源署對(duì)可再生能源的最新預(yù)測(cè),未來(lái)5年,這一發(fā)展仍將繼續(xù),每小時(shí)將安裝3萬(wàn)塊太陽(yáng)能板、2.5臺(tái)渦輪風(fēng)機(jī)??稍偕茉丛诎l(fā)電能力中所占份額將從2015年的23%,增至2021年的28%??梢?jiàn),未來(lái)能源系統(tǒng)的問(wèn)題十分重要,將影響各國(guó)的政策和決策,那么未來(lái)全球能源系統(tǒng)將遵循什么樣的技術(shù)路線,可再生能源的發(fā)展前景究竟如何?
持續(xù)減碳的能源轉(zhuǎn)型為何停滯
澳大利亞麥考瑞大學(xué)教授馬修(John A.Mathew)在11月出版的《未來(lái)》雜志發(fā)表論文指出,未來(lái)能源的競(jìng)爭(zhēng)原則,將是化石燃料脫碳與制造學(xué)習(xí)曲線的競(jìng)爭(zhēng)。這兩條路線都是要逐漸淘汰化石燃料,一條是脫碳過(guò)程,即主要基于氫能的集中式能源系統(tǒng),包括大規(guī)模的零排放電廠,這條路線將導(dǎo)致核電規(guī)模擴(kuò)張。另一條是發(fā)展分散的可再生能源系統(tǒng),如風(fēng)電、光伏發(fā)電,這些都是制造業(yè)產(chǎn)品,可以增加回報(bào)減少成本。其實(shí)主要驅(qū)動(dòng)力不在于“分散”,而在于對(duì)化石燃料“創(chuàng)造性破壞”的副效應(yīng)。
第一條“集中”路線是由東西方研究中心下屬國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所(IIASA)的學(xué)者創(chuàng)立,由該所具有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的物理學(xué)家馬切蒂(CesareMarchetti)在上世紀(jì)70年代最先提出,該路線技術(shù)傾向于10億級(jí)規(guī)模的核電和氫能經(jīng)濟(jì),對(duì)太陽(yáng)能、風(fēng)能和可再生能源不屑一顧。
馬切蒂1986年提出的一個(gè)“主要概念”是以脫碳驅(qū)動(dòng)能源轉(zhuǎn)型,并勾畫出未來(lái)50年的能源技術(shù)、電力和運(yùn)輸系統(tǒng)演變的圖景。馬切蒂認(rèn)為,能源轉(zhuǎn)型就是從一種燃料向另一種燃料持續(xù)減碳的過(guò)程,薪柴的碳?xì)浔葹?0︰1,煤炭為1︰1,石油為1︰2,天然氣為1︰4,最終為零碳?xì)淠堋?br />
然而,這一趨勢(shì)現(xiàn)在發(fā)生逆轉(zhuǎn)或停滯,近20年全球碳強(qiáng)度走勢(shì)并未下降,沒(méi)有走向氫經(jīng)濟(jì)“不可阻擋”的化石燃料脫碳過(guò)程,更沒(méi)有高碳向低碳能源轉(zhuǎn)型的精確機(jī)制。馬切蒂描繪的是上世紀(jì)70年代看到的化石燃料脫碳情景,但此后的“石油沖擊”,新世紀(jì)以來(lái)快速工業(yè)化用煤造成的“中國(guó)沖擊”,接著是當(dāng)前的“印度沖擊”(可能要延續(xù)10年),更不必說(shuō)美國(guó)的“頁(yè)巖氣沖擊”,以及不太顯著的能源效率提升和氣候變化激發(fā)的可再生能源熱潮,這一切都在破壞靜態(tài)系統(tǒng)。
馬修指出,馬切蒂曾經(jīng)提出“10億級(jí)規(guī)模核電能源島”,以及由數(shù)十個(gè)零排放電廠供電的“大陸超級(jí)電網(wǎng)”構(gòu)想,這些聽(tīng)起來(lái)十分有趣,但與各國(guó)當(dāng)今需要做出的能源選擇無(wú)關(guān)。相反,核電的發(fā)展趨勢(shì)是反應(yīng)堆的小型化、模塊化,并且會(huì)比10億級(jí)規(guī)模的項(xiàng)目更廉價(jià),可見(jiàn)“大的并不一定總是美的”。
IIASA學(xué)者看不上常規(guī)可再生能源,尤其是太陽(yáng)能和風(fēng)電,甚至無(wú)視水電的存在。他們說(shuō)風(fēng)電的功率密度低,不可能在陸上發(fā)展?jié)M足需求。然而從中國(guó)的實(shí)例來(lái)看,2009年風(fēng)電能力已超過(guò)核電,2012年風(fēng)電發(fā)電量超過(guò)了核電。
風(fēng)電還經(jīng)常因“資源需求過(guò)多”遭到詬病。馬修說(shuō),以美國(guó)總發(fā)電能力100億千瓦來(lái)說(shuō),建設(shè)100億千瓦風(fēng)電設(shè)施需要2900萬(wàn)噸鐵、9000萬(wàn)噸鋼、3.5億噸混凝土。而僅中國(guó)2012年就生產(chǎn)了7.09億噸粗鋼和6.54億噸生鐵,所以材料供應(yīng)不是問(wèn)題。
IIASA學(xué)者批評(píng),光伏板效率還停留在10%,然而事實(shí)并非如此。以意大利已竣工的蒙塔爾托迪卡斯特羅光伏電場(chǎng)為例,這個(gè)項(xiàng)目光伏板面積1.7平方千米,額定功率8.4萬(wàn)千瓦,一年可發(fā)電1.4億千瓦時(shí),真實(shí)的功率因數(shù)為19%。以此推算全美100億千瓦發(fā)電能力,光伏發(fā)電需要土地面積2萬(wàn)平方千米,僅為美國(guó)陸地面積(960萬(wàn)平方千米)0.2%。
可再生能源的真正優(yōu)勢(shì)在成本
那么,常規(guī)可再生能源在21世紀(jì)前半期有可能成為主要一次能源的真正原因是什么?根據(jù)中國(guó)和一些工業(yè)化國(guó)家如德國(guó)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中,常規(guī)可再生能源的基本優(yōu)越性表現(xiàn)在幾個(gè)方面:清潔(低排放以至零排放),無(wú)污染(這對(duì)燃煤造成顆粒污染物的中國(guó)和印度尤其重要),資源不枯竭;由于不需要燃料,運(yùn)行接近零成本;“分散”也應(yīng)視為一個(gè)優(yōu)越性,無(wú)論規(guī)模大小均可,因此十分具有實(shí)用性。
可再生能源的某些優(yōu)點(diǎn)并不明顯,需要進(jìn)一步解釋。從根本上說(shuō),可再生能源能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)?;K化結(jié)構(gòu)可以是1塊太陽(yáng)能板,也可以是100塊、1000塊,由于模式可以復(fù)制,額定功率就能不斷增加,而不會(huì)因復(fù)雜性降低效率。在這方面,核電就不行了,核電有一個(gè)優(yōu)化運(yùn)行規(guī)模,低于或高于這個(gè)水平,運(yùn)行效果都不佳。而且,可再生能源是一種沒(méi)有重大風(fēng)險(xiǎn)的相對(duì)安全的技術(shù),不會(huì)因擴(kuò)大規(guī)模而加劇危害。至于采用的危害性材料,解決辦法是循環(huán)利用,最大限度地減少用量和廢棄。
更重要的是,可再生能源優(yōu)越性在于節(jié)約成本趨勢(shì),可再生能源本質(zhì)上是制造產(chǎn)品,大規(guī)模生產(chǎn)制造帶來(lái)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。這意味著真正的能源安全,因?yàn)橹圃鞓I(yè)可以在任何地方開(kāi)展,不像化石能源在各地分布不均,因而沒(méi)有地緣政治壓力,所以,“制造可再生能源”是能源安全的關(guān)鍵。制造業(yè)的特點(diǎn)是隨著經(jīng)驗(yàn)的積累而提高效率,結(jié)果是減少成本、增加回報(bào),成為增加收入和財(cái)富又不會(huì)給地球進(jìn)一步帶來(lái)壓力的資源。可再生能源還有一個(gè)最重要的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性,即制造業(yè)可為農(nóng)村和城市提供就業(yè),是具有創(chuàng)新性和競(jìng)爭(zhēng)力的能源部門,也是未來(lái)的出口平臺(tái)。
在列舉可再生能源的優(yōu)點(diǎn)時(shí)幾乎沒(méi)有提到低碳和減少碳排放,實(shí)際上,可再生能源是唯一真正解決能源系統(tǒng)清潔化問(wèn)題的途徑。這也是中國(guó)和印度大力建立可再生能源系統(tǒng)的原因,不是出于道德或?qū)徝滥康模鞘玛P(guān)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的最高優(yōu)先安排。所以,可再生能源革命的真正驅(qū)動(dòng)力不是政府政策,不是商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān),不是消費(fèi)者需求,說(shuō)來(lái)簡(jiǎn)單,就是降低成本,可再生能源降低發(fā)電成本,并可匹敵傳統(tǒng)化石燃料,而且還有進(jìn)一步降成本的可能。
超級(jí)電網(wǎng)也在促進(jìn)可再生能源發(fā)展,但概念與以往完全不同,這是基于IT技術(shù)電網(wǎng)整合的很多波動(dòng)資源,也具有同樣的可規(guī)?;⒖蓮?fù)制特點(diǎn)。相對(duì)這些優(yōu)點(diǎn),可再生能源常被提及的問(wèn)題實(shí)際并不大,波動(dòng)性可進(jìn)行各種形式的系統(tǒng)整合,如智能電網(wǎng)、需求響應(yīng),以及能源存儲(chǔ)。隨著國(guó)家與商業(yè)儲(chǔ)能設(shè)施的快速發(fā)展,甚至可以消除發(fā)電波動(dòng)。
馬修最后說(shuō),兩條競(jìng)爭(zhēng)路線,基于脫碳的大規(guī)模核電廠生產(chǎn)氫迄今還是一種幻想,而基于可再生能源和可再生能源設(shè)施制造,將注定推動(dòng)中國(guó)和印度新興大國(guó)進(jìn)一步工業(yè)化。如果特朗普?qǐng)?jiān)持親化石燃料路線,否定可再生能源,那么他遲早將會(huì)發(fā)現(xiàn)這是個(gè)錯(cuò)誤。
國(guó)際能源署署長(zhǎng)比羅爾上個(gè)月在巴黎召開(kāi)的“紐約時(shí)報(bào)明日能源大會(huì)”上宣稱,目前可再生能源的發(fā)電能力已超過(guò)煤電,成為世界頭號(hào)電力來(lái)源??稍偕茉醋兊迷絹?lái)越便宜,且具有較高的成本效率,但仍然需要政府的支持,尤其應(yīng)像中國(guó)和美國(guó)那樣,若缺少政府支持,發(fā)展可再生能源會(huì)遇到困難。
國(guó)際能源署稱,2015年是可再生能源的轉(zhuǎn)折點(diǎn),全球新增清潔能源發(fā)電能力超過(guò)50%,達(dá)到1.53億千瓦,同比上年增加15%。2015年,全球每天安裝50萬(wàn)塊太陽(yáng)能板,每小時(shí)安裝兩臺(tái)渦輪風(fēng)機(jī),而中國(guó)就占了新增可再生能源發(fā)電能力的40%。
據(jù)國(guó)際能源署對(duì)可再生能源的最新預(yù)測(cè),未來(lái)5年,這一發(fā)展仍將繼續(xù),每小時(shí)將安裝3萬(wàn)塊太陽(yáng)能板、2.5臺(tái)渦輪風(fēng)機(jī)??稍偕茉丛诎l(fā)電能力中所占份額將從2015年的23%,增至2021年的28%??梢?jiàn),未來(lái)能源系統(tǒng)的問(wèn)題十分重要,將影響各國(guó)的政策和決策,那么未來(lái)全球能源系統(tǒng)將遵循什么樣的技術(shù)路線,可再生能源的發(fā)展前景究竟如何?
持續(xù)減碳的能源轉(zhuǎn)型為何停滯
澳大利亞麥考瑞大學(xué)教授馬修(John A.Mathew)在11月出版的《未來(lái)》雜志發(fā)表論文指出,未來(lái)能源的競(jìng)爭(zhēng)原則,將是化石燃料脫碳與制造學(xué)習(xí)曲線的競(jìng)爭(zhēng)。這兩條路線都是要逐漸淘汰化石燃料,一條是脫碳過(guò)程,即主要基于氫能的集中式能源系統(tǒng),包括大規(guī)模的零排放電廠,這條路線將導(dǎo)致核電規(guī)模擴(kuò)張。另一條是發(fā)展分散的可再生能源系統(tǒng),如風(fēng)電、光伏發(fā)電,這些都是制造業(yè)產(chǎn)品,可以增加回報(bào)減少成本。其實(shí)主要驅(qū)動(dòng)力不在于“分散”,而在于對(duì)化石燃料“創(chuàng)造性破壞”的副效應(yīng)。
第一條“集中”路線是由東西方研究中心下屬國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所(IIASA)的學(xué)者創(chuàng)立,由該所具有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的物理學(xué)家馬切蒂(CesareMarchetti)在上世紀(jì)70年代最先提出,該路線技術(shù)傾向于10億級(jí)規(guī)模的核電和氫能經(jīng)濟(jì),對(duì)太陽(yáng)能、風(fēng)能和可再生能源不屑一顧。
馬切蒂1986年提出的一個(gè)“主要概念”是以脫碳驅(qū)動(dòng)能源轉(zhuǎn)型,并勾畫出未來(lái)50年的能源技術(shù)、電力和運(yùn)輸系統(tǒng)演變的圖景。馬切蒂認(rèn)為,能源轉(zhuǎn)型就是從一種燃料向另一種燃料持續(xù)減碳的過(guò)程,薪柴的碳?xì)浔葹?0︰1,煤炭為1︰1,石油為1︰2,天然氣為1︰4,最終為零碳?xì)淠堋?br />
然而,這一趨勢(shì)現(xiàn)在發(fā)生逆轉(zhuǎn)或停滯,近20年全球碳強(qiáng)度走勢(shì)并未下降,沒(méi)有走向氫經(jīng)濟(jì)“不可阻擋”的化石燃料脫碳過(guò)程,更沒(méi)有高碳向低碳能源轉(zhuǎn)型的精確機(jī)制。馬切蒂描繪的是上世紀(jì)70年代看到的化石燃料脫碳情景,但此后的“石油沖擊”,新世紀(jì)以來(lái)快速工業(yè)化用煤造成的“中國(guó)沖擊”,接著是當(dāng)前的“印度沖擊”(可能要延續(xù)10年),更不必說(shuō)美國(guó)的“頁(yè)巖氣沖擊”,以及不太顯著的能源效率提升和氣候變化激發(fā)的可再生能源熱潮,這一切都在破壞靜態(tài)系統(tǒng)。
馬修指出,馬切蒂曾經(jīng)提出“10億級(jí)規(guī)模核電能源島”,以及由數(shù)十個(gè)零排放電廠供電的“大陸超級(jí)電網(wǎng)”構(gòu)想,這些聽(tīng)起來(lái)十分有趣,但與各國(guó)當(dāng)今需要做出的能源選擇無(wú)關(guān)。相反,核電的發(fā)展趨勢(shì)是反應(yīng)堆的小型化、模塊化,并且會(huì)比10億級(jí)規(guī)模的項(xiàng)目更廉價(jià),可見(jiàn)“大的并不一定總是美的”。
IIASA學(xué)者看不上常規(guī)可再生能源,尤其是太陽(yáng)能和風(fēng)電,甚至無(wú)視水電的存在。他們說(shuō)風(fēng)電的功率密度低,不可能在陸上發(fā)展?jié)M足需求。然而從中國(guó)的實(shí)例來(lái)看,2009年風(fēng)電能力已超過(guò)核電,2012年風(fēng)電發(fā)電量超過(guò)了核電。
風(fēng)電還經(jīng)常因“資源需求過(guò)多”遭到詬病。馬修說(shuō),以美國(guó)總發(fā)電能力100億千瓦來(lái)說(shuō),建設(shè)100億千瓦風(fēng)電設(shè)施需要2900萬(wàn)噸鐵、9000萬(wàn)噸鋼、3.5億噸混凝土。而僅中國(guó)2012年就生產(chǎn)了7.09億噸粗鋼和6.54億噸生鐵,所以材料供應(yīng)不是問(wèn)題。
IIASA學(xué)者批評(píng),光伏板效率還停留在10%,然而事實(shí)并非如此。以意大利已竣工的蒙塔爾托迪卡斯特羅光伏電場(chǎng)為例,這個(gè)項(xiàng)目光伏板面積1.7平方千米,額定功率8.4萬(wàn)千瓦,一年可發(fā)電1.4億千瓦時(shí),真實(shí)的功率因數(shù)為19%。以此推算全美100億千瓦發(fā)電能力,光伏發(fā)電需要土地面積2萬(wàn)平方千米,僅為美國(guó)陸地面積(960萬(wàn)平方千米)0.2%。
可再生能源的真正優(yōu)勢(shì)在成本
那么,常規(guī)可再生能源在21世紀(jì)前半期有可能成為主要一次能源的真正原因是什么?根據(jù)中國(guó)和一些工業(yè)化國(guó)家如德國(guó)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中,常規(guī)可再生能源的基本優(yōu)越性表現(xiàn)在幾個(gè)方面:清潔(低排放以至零排放),無(wú)污染(這對(duì)燃煤造成顆粒污染物的中國(guó)和印度尤其重要),資源不枯竭;由于不需要燃料,運(yùn)行接近零成本;“分散”也應(yīng)視為一個(gè)優(yōu)越性,無(wú)論規(guī)模大小均可,因此十分具有實(shí)用性。
可再生能源的某些優(yōu)點(diǎn)并不明顯,需要進(jìn)一步解釋。從根本上說(shuō),可再生能源能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)?;K化結(jié)構(gòu)可以是1塊太陽(yáng)能板,也可以是100塊、1000塊,由于模式可以復(fù)制,額定功率就能不斷增加,而不會(huì)因復(fù)雜性降低效率。在這方面,核電就不行了,核電有一個(gè)優(yōu)化運(yùn)行規(guī)模,低于或高于這個(gè)水平,運(yùn)行效果都不佳。而且,可再生能源是一種沒(méi)有重大風(fēng)險(xiǎn)的相對(duì)安全的技術(shù),不會(huì)因擴(kuò)大規(guī)模而加劇危害。至于采用的危害性材料,解決辦法是循環(huán)利用,最大限度地減少用量和廢棄。
更重要的是,可再生能源優(yōu)越性在于節(jié)約成本趨勢(shì),可再生能源本質(zhì)上是制造產(chǎn)品,大規(guī)模生產(chǎn)制造帶來(lái)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。這意味著真正的能源安全,因?yàn)橹圃鞓I(yè)可以在任何地方開(kāi)展,不像化石能源在各地分布不均,因而沒(méi)有地緣政治壓力,所以,“制造可再生能源”是能源安全的關(guān)鍵。制造業(yè)的特點(diǎn)是隨著經(jīng)驗(yàn)的積累而提高效率,結(jié)果是減少成本、增加回報(bào),成為增加收入和財(cái)富又不會(huì)給地球進(jìn)一步帶來(lái)壓力的資源。可再生能源還有一個(gè)最重要的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性,即制造業(yè)可為農(nóng)村和城市提供就業(yè),是具有創(chuàng)新性和競(jìng)爭(zhēng)力的能源部門,也是未來(lái)的出口平臺(tái)。
在列舉可再生能源的優(yōu)點(diǎn)時(shí)幾乎沒(méi)有提到低碳和減少碳排放,實(shí)際上,可再生能源是唯一真正解決能源系統(tǒng)清潔化問(wèn)題的途徑。這也是中國(guó)和印度大力建立可再生能源系統(tǒng)的原因,不是出于道德或?qū)徝滥康模鞘玛P(guān)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的最高優(yōu)先安排。所以,可再生能源革命的真正驅(qū)動(dòng)力不是政府政策,不是商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān),不是消費(fèi)者需求,說(shuō)來(lái)簡(jiǎn)單,就是降低成本,可再生能源降低發(fā)電成本,并可匹敵傳統(tǒng)化石燃料,而且還有進(jìn)一步降成本的可能。
超級(jí)電網(wǎng)也在促進(jìn)可再生能源發(fā)展,但概念與以往完全不同,這是基于IT技術(shù)電網(wǎng)整合的很多波動(dòng)資源,也具有同樣的可規(guī)?;⒖蓮?fù)制特點(diǎn)。相對(duì)這些優(yōu)點(diǎn),可再生能源常被提及的問(wèn)題實(shí)際并不大,波動(dòng)性可進(jìn)行各種形式的系統(tǒng)整合,如智能電網(wǎng)、需求響應(yīng),以及能源存儲(chǔ)。隨著國(guó)家與商業(yè)儲(chǔ)能設(shè)施的快速發(fā)展,甚至可以消除發(fā)電波動(dòng)。
馬修最后說(shuō),兩條競(jìng)爭(zhēng)路線,基于脫碳的大規(guī)模核電廠生產(chǎn)氫迄今還是一種幻想,而基于可再生能源和可再生能源設(shè)施制造,將注定推動(dòng)中國(guó)和印度新興大國(guó)進(jìn)一步工業(yè)化。如果特朗普?qǐng)?jiān)持親化石燃料路線,否定可再生能源,那么他遲早將會(huì)發(fā)現(xiàn)這是個(gè)錯(cuò)誤。