新能源取代常規(guī)能源?緩慢而艱難的歷程
來源:果殼 | 0評(píng)論 | 6356查看 | 2012-11-21 12:56:00    
  目前新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,不僅本身困難重重,更在全球范圍內(nèi)嚴(yán)重失衡。新能源系統(tǒng)的建設(shè)將會(huì)是一個(gè)緩慢而艱難的進(jìn)程,不可操之過急。

  2004年6月,一家能源期刊的編輯打來電話,說最近發(fā)布了一份建造世界上最大的太陽(yáng)能發(fā)電站的計(jì)劃,想聽聽我的看法?!皽?zhǔn)備建在哪兒?” 我問道,“亞利桑那、西班牙、還是北非?”其實(shí)都不對(duì),它將位于紐倫堡的東南方,橫跨巴伐利亞鄉(xiāng)間的三個(gè)地區(qū)。

  我說,這肯定是搞錯(cuò)了。我的故鄉(xiāng)就在國(guó)境對(duì)面的捷克,離那兒不遠(yuǎn)。直到今天,我都還清楚地記得,那里的夏季陰雨綿綿,我們每天都只能在屋里度過。巴伐利亞的天氣,就像是美國(guó)的西雅圖,或者中國(guó)的四川。那里根本不適合修建太陽(yáng)能發(fā)電站,可德國(guó)人卻偏偏反其道而行之。這座輸出峰值為10兆瓦的發(fā)電站已于2005年6月投入使用。

  促使這一切發(fā)生的,是政治背后的最大推手:金錢。在新的可再生能源的地盤上,政府補(bǔ)貼是王道,而消費(fèi)者卻要為此買單。

  除去水力和地?zé)岚l(fā)電之外,其它可再生能源還無法在不依靠政府補(bǔ)貼的情況下與傳統(tǒng)能源競(jìng)爭(zhēng)。原因是多方面的,其中之一是較低的容量系數(shù)(即發(fā)電站的最大發(fā)電量和裝機(jī)容量的比值)。一般情況下,核電站的容量系數(shù)為90%以上,火電站的容量系數(shù)在65%到70%之間;然而,即使在晴朗的西班牙,太陽(yáng)能發(fā)電站的容量系數(shù)也達(dá)不到20%;安裝在干燥陸地上的風(fēng)力發(fā)電機(jī),有25%到30%的容量系數(shù),而安裝在近??梢赃_(dá)到40%。如果要利用太陽(yáng)能或風(fēng)力發(fā)電,就需要在相應(yīng)資源充沛的地區(qū)鋪設(shè)整套電力線;同時(shí),由于太陽(yáng)能和風(fēng)力的不穩(wěn)定性,我們還得應(yīng)對(duì)變化多端的電網(wǎng)負(fù)載。

  雖然這些缺點(diǎn)人所周知,卻被新能源的擁躉和各種媒體輕易地拋諸腦后。最糟糕的是,這些鼓吹者并沒有意識(shí)到,即使新能源的優(yōu)勢(shì)再顯著,推廣它們也是需要時(shí)間的。

  比如,美國(guó)前副總統(tǒng)阿爾·戈?duì)栐?008年提出了一項(xiàng)計(jì)劃,要在十年內(nèi),用新能源取代美國(guó)所有使用化石燃料的發(fā)電站。Google也有自己的計(jì)劃,那就是在2030年以前,削減掉美國(guó)的全部火電站;這項(xiàng)計(jì)劃提出于2008年,而在2011年宣布放棄。另一項(xiàng)更具野心的計(jì)劃,來自一篇2009年發(fā)布于《科學(xué)美國(guó)人》的文章,作者馬克·雅各布森(Mark Jacobson)和馬克·德魯奇(Mark Delucchi)分別是斯坦福大學(xué)的土木工程學(xué)教授和加州大學(xué)戴維斯分校研究運(yùn)輸系統(tǒng)的學(xué)者。兩人提出,要在2030年以前,將世界上的全部能源替換為新能源。

  歷史和技術(shù)的角度來看,他們大大低估了新能源帶來的諸多問題。

發(fā)展新能源,全靠政府補(bǔ)貼?

  德國(guó)政府在2004年提出,要在未來20年內(nèi),向太陽(yáng)能發(fā)電的投資者提供每千瓦時(shí)0.57歐元的補(bǔ)貼(即“上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼”)。真不知道他們到底是怎么想的——當(dāng)時(shí)使用其他能源的電力價(jià)格是每千瓦時(shí)0.20歐元;而美國(guó)2004年的平均電價(jià)是7.6美分,也就是每千瓦時(shí)0.06歐元??梢韵胂?,在補(bǔ)貼的刺激下,巴伐利亞的太陽(yáng)能發(fā)電站只是個(gè)開始。到2011年底時(shí),德國(guó)的太陽(yáng)能發(fā)電站的總裝機(jī)容量達(dá)到了25兆瓦,比全球總量的三分之一還多。當(dāng)一種能源剛開始得到巨額補(bǔ)貼時(shí),一切都會(huì)顯得無比順利,不過它最終還是要面對(duì)現(xiàn)實(shí)。今年三月,當(dāng)?shù)聡?guó)國(guó)會(huì)得知本國(guó)電費(fèi)在歐洲排名第二時(shí),他們通過投票,削減了各種太陽(yáng)能發(fā)電補(bǔ)貼,最高幅度達(dá)29%。

  針對(duì)新能源的大手筆補(bǔ)貼,并非只在德國(guó)才有,這是全世界的常態(tài)。西班牙也曾經(jīng)對(duì)風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電站進(jìn)行過補(bǔ)貼,到2010年才把對(duì)大型發(fā)電站的補(bǔ)貼額減少了一半。2010年12月,美國(guó)因中國(guó)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造商提供的高額補(bǔ)貼,向世界貿(mào)易組織提起了訴訟。而在美國(guó),得到最高政府補(bǔ)貼的能源產(chǎn)業(yè)既不是風(fēng)電,也不是太陽(yáng)能,而是生物燃料;具體地說,是用玉米提煉的乙醇。

  根據(jù)美國(guó)審計(jì)總署的數(shù)據(jù),2011年美國(guó)對(duì)乙醇制造業(yè)的稅務(wù)補(bǔ)貼,一共花去了納稅人61億美元。除此之外,乙醇制造業(yè)還帶來了三項(xiàng)隱性支出:第一,水土流失;第二,化肥中多余的硝酸鹽會(huì)隨河流進(jìn)入墨西哥灣,在沿岸形成“死亡區(qū)”;第三,作為世界上最大的糧食出口國(guó),美國(guó)把40%的玉米收成用于乙醇生產(chǎn)。而最大的浪費(fèi)在于,用其制造出的乙醇燃料,大多數(shù)都用于低效能的乙醇動(dòng)力汽車。

  也許你會(huì)說,政府補(bǔ)貼的出發(fā)點(diǎn)是好的;的確,用補(bǔ)貼刺激新能源發(fā)展的做法早已有之。為鼓勵(lì)勘探,政府已向石油和天然氣產(chǎn)業(yè)提供了數(shù)十年的減稅。核電的發(fā)展完全依賴于政府提供的巨額研發(fā)經(jīng)費(fèi)。從1948年到2007年,核電的研發(fā)補(bǔ)貼幾乎占到了美國(guó)聯(lián)邦科研總支出的54%。在法國(guó),核電獲得了國(guó)家電力公司的全力資助。沒有這些經(jīng)費(fèi)支持,核電在法國(guó)絕不可能發(fā)展到今天75%的占有率。但我們必須思索,對(duì)新能源的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼,是否能起到其支持者承諾的效果?

  不要被這些新能源的支持者夸下的海口沖昏頭腦。他們說,只需短短幾十年的時(shí)間,這些新能源就能徹底取代化石燃料,創(chuàng)造出一個(gè)可靠并綠色的無碳能源系統(tǒng),而且價(jià)格不會(huì)高于目前最廉價(jià)的火電系統(tǒng)。這樣,我們就能及時(shí)阻止大氣中二氧化碳濃度從394ppm上升到450ppm。據(jù)氣象學(xué)家預(yù)測(cè),當(dāng)二氧化碳濃度達(dá)到450ppm時(shí),全球平均氣溫將會(huì)升高 2℃。我當(dāng)然希望他們的承諾都能兌現(xiàn),但我更愿意相信清晰準(zhǔn)確的科學(xué)分析。

核電在美日法三國(guó)的不同發(fā)展軌跡

  被大力推動(dòng)的核電。核電是第一種高度依賴政府投資和補(bǔ)貼發(fā)展的主要能源形式,它在美國(guó)、日本和法國(guó)不同的發(fā)展軌跡證明了這一點(diǎn)。

新能源產(chǎn)業(yè)的困境

成本與規(guī)模

  多年以來,種類繁多的補(bǔ)貼和投機(jī)取巧的商業(yè)運(yùn)作推動(dòng)了新能源的發(fā)展。也正因?yàn)槿绱?,很難判斷新能源的價(jià)格到底是否已經(jīng)降至合理范圍。歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)和美國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)都聲稱,風(fēng)電的價(jià)格已經(jīng)低于火電;而太陽(yáng)能的支持者根據(jù)光伏電池成本迅速降低的走勢(shì)預(yù)測(cè),未來太陽(yáng)能電力的價(jià)格會(huì)非常低廉。

  不過,另外一些分析并不支持廉價(jià)風(fēng)電的說法;同時(shí),一些研究者考慮到,要建造太陽(yáng)能發(fā)電站,不僅需要光伏電池,還需要支架、換流器、電池,以及人力。這些相關(guān)物資的費(fèi)用并沒有大幅降低;因此,從2000年至今,美國(guó)的太陽(yáng)能電力價(jià)格并未發(fā)生顯著改變:2000年時(shí),太陽(yáng)能電力的平均價(jià)格為每千瓦時(shí)40美分;太陽(yáng)能研究機(jī)構(gòu)Solarbuzz的數(shù)據(jù)顯示,2012年,太陽(yáng)能電力均價(jià)為:晴朗天氣每千瓦時(shí)28.91美分,多云天氣每千瓦時(shí)63.60美分。相比之下,2011年美國(guó)化石燃料發(fā)電的均價(jià)是每千瓦時(shí)11到12美分——太陽(yáng)能發(fā)電還是貴得多。大規(guī)模、廣泛普及的太陽(yáng)能發(fā)電時(shí)代,離我們還是有一段距離的。

  再看看發(fā)電規(guī)模。從商業(yè)應(yīng)用上看,風(fēng)力發(fā)電比太陽(yáng)能發(fā)電更成熟,可是,截至2011年底,美國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)容量為47兆瓦,只占到夏季裝機(jī)總?cè)萘康?%。由于美國(guó)風(fēng)力發(fā)電的容量系數(shù)很小,2011年美國(guó)總發(fā)電量中,風(fēng)電的比例只有3%。

  從上世紀(jì)80年代的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)至今,風(fēng)電花了30年時(shí)間才取得了如此微小的占有率。與此相比,核電自從1957年投入使用以來,在30年內(nèi)占據(jù)了美國(guó)總發(fā)電量的20%;燃?xì)獍l(fā)電機(jī)出現(xiàn)于上世紀(jì)60年代初期,30年后,它也擁有了10%的份額。


  人們對(duì)風(fēng)電的發(fā)展速度抱有一種錯(cuò)誤的樂觀心態(tài)——這是因?yàn)?,現(xiàn)有的增長(zhǎng)率是從一個(gè)極小的基數(shù)算起的。從2001年到2011年,全球風(fēng)力發(fā)電的總裝機(jī)量翻了6番,可是這說明不了太多問題。這種高增長(zhǎng)率是系統(tǒng)早期發(fā)展時(shí)的典型狀態(tài),尤其對(duì)于風(fēng)電這種主要靠補(bǔ)貼來刺激發(fā)展的系統(tǒng)來說,情況更是如此。風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電的前景,還面臨著另一個(gè)變數(shù):利用新的水力壓裂法,我們能夠從頁(yè)巖中開采出大量天然氣。目前,在美國(guó)和加拿大之外,這種采鉆技術(shù)還尚未被廣泛使用。不過,在歐洲、亞洲和拉丁美洲的許多國(guó)家,頁(yè)巖天然氣儲(chǔ)量都非常豐富,水力壓裂法的潛力可觀。法、德等國(guó)家禁止用這種方式開采天然氣,因?yàn)樗赡軙?huì)破壞環(huán)境。然而,任何新能源都會(huì)引發(fā)這種擔(dān)憂,甚至那些標(biāo)榜著“綠色”的能源也是如此。此外,天然氣發(fā)電非常的高效。以燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站為例,它利用燃?xì)鈾C(jī)散發(fā)的熱能來產(chǎn)生蒸汽,并用它來驅(qū)動(dòng)一臺(tái)蒸汽發(fā)電機(jī)。而且,60兆瓦容量以內(nèi)的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組,僅用一個(gè)月的時(shí)間就能完成安裝并投入使用;同時(shí)
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