可再生能源真正优势在成本 中国能源转型之路如何走？
来源：石油商报 | 0评论 | 3903查看 | 2016-12-08 10:20:52
国际能源署署长比罗尔上个月在巴黎召开的“纽约时报明日能源大会”上宣称，目前可再生能源的发电能力已超过煤电，成为世界头号电力来源。可再生能源变得越来越便宜，且具有较高的成本效率，但仍然需要政府的支持，尤其应像中国和美国那样，若缺少政府支持，发展可再生能源会遇到困难。
国际能源署称，2015年是可再生能源的转折点，全球新增清洁能源发电能力超过50%，达到1.53亿千瓦，同比上年增加15%。2015年，全球每天安装50万块太阳能板，每小时安装两台涡轮风机，而中国就占了新增可再生能源发电能力的40%。
据国际能源署对可再生能源的最新预测，未来5年，这一发展仍将继续，每小时将安装3万块太阳能板、2.5台涡轮风机。可再生能源在发电能力中所占份额将从2015年的23%，增至2021年的28%。可见，未来能源系统的问题十分重要，将影响各国的政策和决策，那么未来全球能源系统将遵循什么样的技术路线，可再生能源的发展前景究竟如何？
持续减碳的能源转型为何停滞
澳大利亚麦考瑞大学教授马修（JohnA.Mathew）在11月出版的《未来》杂志发表论文指出，未来能源的竞争原则，将是化石燃料脱碳与制造学习曲线的竞争。这两条路线都是要逐渐淘汰化石燃料，一条是脱碳过程，即主要基于氢能的集中式能源系统，包括大规模的零排放电厂，这条路线将导致核电规模扩张。另一条是发展分散的可再生能源系统，如风电、光伏发电，这些都是制造业产品，可以增加回报减少成本。其实主要驱动力不在于“分散”，而在于对化石燃料“创造性破坏”的副效应。
第一条“集中”路线是由东西方研究中心下属国际应用系统分析研究所（IIASA）的学者创立，由该所具有远见卓识的物理学家马切蒂（CesareMarchetti）在上世纪70年代最先提出，该路线技术倾向于10亿级规模的核电和氢能经济，对太阳能、风能和可再生能源不屑一顾。
马切蒂1986年提出的一个“主要概念”是以脱碳驱动能源转型，并勾画出未来50年的能源技术、电力和运输系统演变的图景。马切蒂认为，能源转型就是从一种燃料向另一种燃料持续减碳的过程，薪柴的碳氢比为10︰1，煤炭为1︰1，石油为1︰2，天然气为1︰4，最终为零碳氢能。
然而，这一趋势现在发生逆转或停滞，近20年全球碳强度走势并未下降，没有走向氢经济“不可阻挡”的化石燃料脱碳过程，更没有高碳向低碳能源转型的精确机制。马切蒂描绘的是上世纪70年代看到的化石燃料脱碳情景，但此后的“石油冲击”，新世纪以来快速工业化用煤造成的“中国冲击”，接着是当前的“印度冲击”（可能要延续10年），更不必说美国的“页岩气冲击”，以及不太显著的能源效率提升和气候变化激发的可再生能源热潮，这一切都在破坏静态系统。
马修指出，马切蒂曾经提出“10亿级规模核电能源岛”，以及由数十个零排放电厂供电的“大陆超级电网”构想，这些听起来十分有趣，但与各国当今需要做出的能源选择无关。相反，核电的发展趋势是反应堆的小型化、模块化，并且会比10亿级规模的项目更廉价，可见“大的并不一定总是美的”。
IIASA学者看不上常规可再生能源，尤其是太阳能和风电，甚至无视水电的存在。他们说风电的功率密度低，不可能在陆上发展满足需求。然而从中国的实例来看，2009年风电能力已超过核电，2012年风电发电量超过了核电。
风电还经常因“资源需求过多”遭到诟病。马修说，以美国总发电能力100亿千瓦来说，建设100亿千瓦风电设施需要2900万吨铁、9000万吨钢、3.5亿吨混凝土。而仅中国2012年就生产了7.09亿吨粗钢和6.54亿吨生铁，所以材料供应不是问题。
IIASA学者批评，光伏板效率还停留在10%，然而事实并非如此。以意大利已竣工的蒙塔尔托迪卡斯特罗光伏电场为例，这个项目光伏板面积1.7平方千米，额定功率8.4万千瓦，一年可发电1.4亿千瓦时，真实的功率因数为19%。以此推算全美100亿千瓦发电能力，光伏发电需要土地面积2万平方千米，仅为美国陆地面积（960万平方千米）0.2%。
可再生能源的真正优势在成本
那么，常规可再生能源在21世纪前半期有可能成为主要一次能源的真正原因是什么？根据中国和一些工业化国家如德国的实践经验，在能源转型过程中，常规可再生能源的基本优越性表现在几个方面：清洁（低排放以至零排放），无污染（这对燃煤造成颗粒污染物的中国和印度尤其重要），资源不枯竭；由于不需要燃料，运行接近零成本；“分散”也应视为一个优越性，无论规模大小均可，因此十分具有实用性。
可再生能源的某些优点并不明显，需要进一步解释。从根本上说，可再生能源能够实现规模化，模块化结构可以是1块太阳能板，也可以是100块、1000块，由于模式可以复制，额定功率就能不断增加，而不会因复杂性降低效率。在这方面，核电就不行了，核电有一个优化运行规模，低于或高于这个水平，运行效果都不佳。而且，可再生能源是一种没有重大风险的相对安全的技术，不会因扩大规模而加剧危害。至于采用的危害性材料，解决办法是循环利用，最大限度地减少用量和废弃。
更重要的是，可再生能源优越性在于节约成本趋势，可再生能源本质上是制造产品，大规模生产制造带来规模经济效益。这意味着真正的能源安全，因为制造业可以在任何地方开展，不像化石能源在各地分布不均，因而没有地缘政治压力，所以，“制造可再生能源”是能源安全的关键。制造业的特点是随着经验的积累而提高效率，结果是减少成本、增加回报，成为增加收入和财富又不会给地球进一步带来压力的资源。可再生能源还有一个最重要的经济优越性，即制造业可为农村和城市提供就业，是具有创新性和竞争力的能源部门，也是未来的出口平台。
在列举可再生能源的优点时几乎没有提到低碳和减少碳排放，实际上，可再生能源是唯一真正解决能源系统清洁化问题的途径。这也是中国和印度大力建立可再生能源系统的原因，不是出于道德或审美目的，而是事关国家发展战略的最高优先安排。所以，可再生能源革命的真正驱动力不是政府政策，不是商业风险承担，不是消费者需求，说来简单，就是降低成本，可再生能源降低发电成本，并可匹敌传统化石燃料，而且还有进一步降成本的可能。
超级电网也在促进可再生能源发展，但概念与以往完全不同，这是基于IT技术电网整合的很多波动资源，也具有同样的可规模化、可复制特点。相对这些优点，可再生能源常被提及的问题实际并不大，波动性可进行各种形式的系统整合，如智能电网、需求响应，以及能源存储。随着国家与商业储能设施的快速发展，甚至可以消除发电波动。
马修最后说，两条竞争路线，基于脱碳的大规模核电厂生产氢迄今还是一种幻想，而基于可再生能源和可再生能源设施制造，将注定推动中国和印度新兴大国进一步工业化。如果特朗普坚持亲化石燃料路线，否定可再生能源，那么他迟早将会发现这是个错误。
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