各种可再生能源技术成本大比拼
来源:财新无所不能 | 0评论 | 9317查看 | 2015-03-09 18:57:00    
  太阳无私地把能源奉献给人类,尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一,地球所截获的太阳总能流也达到5400000EJ/a(艾焦/年),即太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。植物的光合作用仅占1260EJ/a,仅为地球所截获的太阳总能流的0.023%。就这么一点点为人类提供了化石燃料和生存的资源。 

  在人类诞生之前,由太阳能促进生物质生长,再将残体经过数亿万年地下埋藏而生成原煤、原油和天然气等化石燃料。在人类出现之后,从传说中的燧人氏钻木取火起,人类开始使用能源,直到瓦特改良蒸汽机为止,这是一段讲不清有多少年代的时期,人类使用的清洁能源是取之不尽的柴薪,但人类利用太阳奉献的能源——化石燃料和再生能源都要付出代价的。所谓再生能源+互联网=零成本是不成立的。 

  人类利用能源总是从容易获得的柴薪开始,然后依次是能量密度大的煤、原油和天然气。似乎再生能源最容易获得,实际上商品价格最高。也就是说,能源从柴薪时代开始,经由煤炭时代和石油时代。尽管石油在能源市场上仍然起着重要作用,但由于全球经济快速发展,能源需求量暴增,原油在一次能源消费中的地位逐年降低,此时原煤和再生能源趁势增长,这个时代称为后石油时代。 后石油时代是新能源快速成长和发展时期,也是石油替代产品的培育、成长和发展时期。后石油时代的特征表现为:更加激烈地争夺常规油气资源; 加快非常规油气资源的开发利用;加紧抢占清洁能源技术制高点。 

  为了解决能源供应不足和雾霾问题,再生能源发展很快,特别是再生能源发电。在我写的“千万不要被“第三次工业革命”忽悠了!”文章中,披露了2010年英国电力生产成本、2011年法国电力生产成本、2012年台湾电力公司电源成本和2013年德国电力生产成本,因为这类数据发表时间都滞后,也算得上新鲜的。  

  虽然各国情况不同,其再生能源的商品价格也各不相同,但从这些表中可以看出,发电成本最低仍然是火力发电,特别是燃煤发电;在清洁能源中,水力发电是最低的,其次为核能发电。火力发电、水力发电和核能发电的商品价格都容易被市场接受,而再生能源发电从表1可以看出,2013年水力发电和风电场所占份额最高,两者占再生能源发电的87.3%,其电力价格均可被市场接受。 

  那么,生物质发电、太阳能光伏、地热、聚热发电和海洋能发电等生产成本如何呢? REN21(Renewable Energy Policy Network for the 21st Century)发布的《Renewables 2014 Global Status Report》报告,这是能源研究者必看的再生能源发展的年度报告。再生能源价格是重要的内容之一,现把它列于表2。表中常见有两个术语:   

  容量因数(Capacity factor):容量因数=特定机组全年实际发电量/特定机组理论上全年最大发电量。例:600KW机组全年实际发电量为1500000kWh,容量因数  = 1500000/(600×24×365.25)=0.285= 28.5%。  共烧(Co-fire):两种不同的燃料在同一时间燃烧,其优点是可伴随另一种燃料燃烧时,可更价廉或更环保。 

  为了跟燃煤发电的价格比较,就常拿来说事的德国燃煤发电价格作参比。 取:褐煤发电 45 EUR/MWh≈5美分/kWh ;硬煤发电 70 EUR/MWh≈8美分/kWh 。 

  从表2可以看出,水力发电、风电场和生物质发电都被能源市场接受,但光伏发电,特别是屋顶光伏,其价格最高;另外,小型风力机的发电价格依旧高。   

  再生能源除了发电以外,还可以应用于分布式再生能源、加热和冷却及制造运输燃料,现把这些价格数据列于表3~5,构成完整的再生能源价格数据。

 

  表中提及的平准化成本(Levelized Cost of Energy,LCOE)是指采用非化石燃料发电如太阳能发电、生物质发电等在生命周期内的价格。 请注意表4提到“地热供暖”,欧洲国家所说的“地暖”是指地热供暖,而国内所谓“地暖”是采用天然气燃烧或电阻丝发热通过绝热层(地砖)供暖。前者属于利用清洁能源,环保、经济;后者属于大量排放温室气体,浪费。 

  另外,表4到“家用木质颗粒加热炉”,那是利用废木料压成颗粒方便运输和使用,2013年欧洲国家产量为2360万吨,并且欧洲国家之间有贸易。千万不要认为柴薪是高碳,造成雾霾,其实是生物质,属于可再生能源,欧洲国家居民用以取暖和烹饪,并解决了减少烟道出口的雾霾。 

  就目前而论,光伏发电的成本最高,其中分散式的屋顶光伏更高,当然可以相信将来会逐步降低,但是要像杰里米·里夫金写的“第三次工业革命”,把未来能源限制在“把每一栋楼房转变成住房和微型发电厂”,成为未来获取能源的方式,就不可行了。人口增长不与电力需求增长成正比例,而是人均电力消费量随着时间的推移逐年增长。 

  全球未来的清洁能源仍然以集中式发电——水力发电、核能发电、再生能源发电为主,分散式发电——屋顶发电、海洋能发电等为辅,呈现的是区域性能源网络,而不是全球能源互联网。这几张表要细看,任何脱离经济规律,脱离价格,谈什么“第三次工业革命”、“能源互联网”,甚至“全球能源互联网”,都显得没有意思。  

  造地球的神仙是很不公正的,给人口众多的中国分配的化石燃料很少,把煤分配得特别多,但仍然不如俄罗斯和美国。中国缺油少气,只好参与国际油气贸易,进口原油和天然气。煤支撑着中国的经济发展,可是大量排放温室气体,又造成雾霾,以给中国政府和能源界造成很大的压力。另外一方面也要看到,中国能源界也蛮够拼的了,尽管中国再生能源发电不如意大利、西班牙、德国等欧洲国家,但中国一直在快速奔跑,比美国强多了。根据美国能源情报署(EIA)的统计,2012年(2013年数据尚未发表)再生能源发电占总发电量的比例,中国为21.0%,美国为12.6%,相差8.4%,就这点数据也够奥巴马拿出点力气来拼的了。 

作者庞名立曾在中国计量科学院(北京)和中石油(四川)工作。著有多本石油和天然气书籍。
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