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 | 9852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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