能源轉(zhuǎn)型的兩條出路 中國會選哪一條?
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),將注定推動中國和印度新興大國進(jìn)一步工業(yè)化。
國際能源署署長比羅爾上個月在巴黎召開的“紐約時報(bào)明日能源大會”上宣稱,目前可再生能源的發(fā)電能力已超過煤電,成為世界頭號電力來源。可再生能源變得越來越便宜,且具有較高的成本效率,但仍然需要政府的支持,尤其應(yīng)像中國和美國那樣,若缺少政府支持,發(fā)展可再生能源會遇到困難。
國際能源署稱,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50萬塊太陽能板,每小時安裝兩臺渦輪風(fēng)機(jī),而中國就占了新增可再生能源發(fā)電能力的40%。
據(jù)國際能源署對可再生能源的最新預(yù)測,未來5年,這一發(fā)展仍將繼續(xù),每小時將安裝3萬塊太陽能板、2.5臺渦輪風(fēng)機(jī)。可再生能源在發(fā)電能力中所占份額將從2015年的23%,增至2021年的28%??梢?,未來能源系統(tǒng)的問題十分重要,將影響各國的政策和決策,那么未來全球能源系統(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》雜志發(fā)表論文指出,未來能源的競爭原則,將是化石燃料脫碳與制造學(xué)習(xí)曲線的競爭。這兩條路線都是要逐漸淘汰化石燃料,一條是脫碳過程,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)動力不在于“分散”,而在于對化石燃料“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)見卓識的物理學(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10億級規(guī)模的核電和氫能經(jīng)濟(jì),對太陽能、風(fēng)能和可再生能源不屑一顧。
馬切蒂1986年提出的一個“主要概念”是以脫碳驅(qū)動能源轉(zhuǎn)型,并勾畫出未來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?
然而,這一趨勢現(xiàn)在發(fā)生逆轉(zhuǎn)或停滯,近20年全球碳強(qiáng)度走勢并未下降,沒有走向氫經(jīng)濟(jì)“不可阻擋”的化石燃料脫碳過程,更沒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)以來快速工業(yè)化用煤造成的“中國沖擊”,接著是當(dāng)前的“印度沖擊”(可能要延續(xù)10年),更不必說美國的“頁巖氣沖擊”,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“10億級規(guī)模核電能源島”,以及由數(shù)十個零排放電廠供電的“大陸超級電網(wǎng)”構(gòu)想,這些聽起來十分有趣,但與各國當(dāng)今需要做出的能源選擇無關(guān)。相反,核電的發(fā)展趨勢是反應(yīng)堆的小型化、模塊化,并且會比10億級規(guī)模的項(xiàng)目更廉價(jià),可見“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,尤其是太陽能和風(fēng)電,甚至無視水電的存在。他們說風(fēng)電的功率密度低,不可能在陸上發(fā)展?jié)M足需求。然而從中國的實(shí)例來看,2009年風(fēng)電能力已超過核電,2012年風(fēng)電發(fā)電量超過了核電。
風(fēng)電還經(jīng)常因“資源需求過多”遭到詬病。馬修說,以美國總發(fā)電能力100億千瓦來說,建設(shè)100億千瓦風(fēng)電設(shè)施需要2900萬噸鐵、9000萬噸鋼、3.5億噸混凝土。而僅中國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)不是問題。
IIASA學(xué)者批評,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為例,這個項(xiàng)目光伏板面積1.7平方千米,額定功率8.4萬千瓦,一年可發(fā)電1.4億千瓦時,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2萬平方千米,僅為美國陸地面積(960萬平方千米)0.2%。