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世界能源向何处去:非化石能源的前景瞻望

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摘要:世界能源向何处去:非化石能源的前景瞻望
陈佳贵:加快发展非化石能源

中国经济进一步发展遇到很多问题,其中一个很重要的问题就是能源和环境问题。不能立足于依靠国际资源,而要立足于依靠国内资源。发展非化石能源或者发展新的可再生能源不是可发展可不发展的问题,而是要加快发展、健康发展的问题。

可再生能源的发展确实有好多还没有解决的问题,比如技术问题等。新能源的发展有个过程,成长和发展过程中肯定需要国家支持,但确实有好多问题还需要我们进一步研究,基础性问题、安全问题等都需要我们在发展中正确对待。

关于政策问题,包括财政补贴,是“撒胡椒面”,还是重点解决一些问题,比如重点解决技术领域的问题、研究的问题、公关的问题等?是重点支持一些已经比较成熟的企业,还是普遍开花?很多问题都需要研究。

(作者系中国社会科学院原副院长、经济学部主任)

杜祥琬:发展非化石能源走新型工业化道路

非化石能源包括可再生能源与核能。我国非化石能源在总能源中的比重,预计“十二五”期末将达到11.4%,2020年达到15%,2050年可达到40%左右。发展非化石能源是我国能源发展的长期重大战略选择,符合建设“两型社会”的目标和实现经济—环境双赢的国家战略,也是应对气候变化国家战略的组成部分。核能和可再生能源是可持续规模化发展的能源,能够提供洁净能源,优化能源结构,增加能源供给。资源和科学技术使这些新能源发展具有现实可行性,将带动一系列科技创新,支撑战略性新兴产业,占领经济—社会发展的战略制高点。

安全是发展核能的第一原则

核能将逐步成为我国能源的绿色支柱之一。核电发展经历热中子堆(如压水堆)—快中子堆—聚变堆“三部曲”。这“三部曲”衔接得好,是可持续发展的。受控核聚变是核能发展的归宿。前两部曲有赖铀资源的供应,有国产和进口双重努力,铀资源不构成我国核电发展的根本制约。需要重视各环节的协调配套发展。目前,后端是薄弱环节,亟待加强。核电发展的全产业链包括:核资源—核燃料循环—核电站—后处理—核废物处置。经济性的计算和对环境的影响也应把全生命周期考虑在内。

安全是发展核能的第一原则。日本福岛核事故有不少值得吸取的经验教训。一是核电站不宜在地震带上选址;二是核电站设计的安全标准要充分考虑可能发生的自然灾害和人为事故情景;三是在出现意外事故的情况下,不仅要确保自动停堆,而且要确保冷却手段的有效性;四是乏燃料池的冷却水在事故下未能确保,也是必须改进的;五是在发生超过设计标准的事故情况下,需有效的应急预案,使后果可控;六是福岛事故的事后处理很不及时,很不得力,暴露了体制上、管理上和技术上的一系列问题。技术上和体制管理上的进步,将使核电更安全。

可再生能源的战略地位上升

可再生能源的战略地位将由目前的补充能源逐步上升为替代能源乃至主导能源之一。2050年可再生能源在我国一次能源中的比重有望达到25%左右,并为减少温室气体排放作出重要贡献。

水电是2030年前可再生能源发展的第一重点。由于其资源清晰、技术成熟,在国家政策上,应在做好生态保护的同时,促进其积极、加快、有序发展。预计2020年、2030年和2050年水电分别达到装机3亿千瓦、4亿千瓦和4.5亿—5亿千瓦。要因地制宜,积极发展非水可再生能源。太阳能资源丰富,可利用的太阳能发电资源约20亿千瓦;风能资源大于10亿千瓦,陆上大于海上;生物质资源约3亿吨标准煤,并有培育的潜力;应尽早使风能、太阳能、生物质能等成为新的绿色能源支柱。

非水可再生能源2020年前应重在核心能力的创新、技术经济瓶颈的突破,重点解决风电提高经济效益、太阳能光伏与光热发电降低成本、间歇性能源并网和纤维素液体燃料技术等,扎实打好基础,做好示范,逐步产业化、规模化。大力推广已有基础的太阳能热利用、生物沼气、积极发展地热能、海洋能。高度重视垃圾的分类资源化利用。实现我国农村的能源形态现代化。非水可再生能源在2020年、2030年和2050年的总贡献有可能分别达到2亿Tce、4亿Tce和8亿Tce左右。为适应可再生能源发展,需构建智能电网,发展分布式用电,并发展大规模储能技术。

科技不领先,国家就无法领先

我国非化石能源在总能源(包括可再生能源与核能)中的比重,“十二五”期末预计达到11.4%,2020年将达到15%,2050年可望达到40%左右。分子是15,分母是100,分子要尽量变大,但是如果分母管不住,15%的目标是完不成的。总能耗肯定要发展,因为中国在快速增长。2010年中国GDP占世界GDP的9.5%,而中国能耗占世界能耗的19.5%,中国单位GDP能耗超过了世界平均水平,是日本的4.9倍。日本与我们的GDP差不多,2010年日本消耗了6.6亿吨标准煤,我们消耗了32.5亿吨标准煤,差4.9倍。

问题在于,我们现在能不能走美国、英国当年现代化的道路呢?这是不现实的,中国的国情也不允许这样做,我们要走新型工业化道路。再从人均GDP角度看看这个问题:美国人口占世界的5%,消耗了全世界20%的能源,中国的人口是美国的4.4倍,如果人均跟美国一样,全世界能源差不多都给中国,如果全世界都要追上美国的人均能耗,意味着什么呢?要4个地球上的总能耗才能养活这个地球。简单的算术告诉我们,美国道路是事实,但不是世界的榜样,也绝对不是中国可以走的一条现实道路。几个简单的数据说明,中国一定要现代化,但只能以显著低于美国人均能耗的水平来实现现代化,这是中国注定要走的道路,但中国现在有些人并没有完全意识到这一点。

非化石能源一定要发展,但非化石能源发展了并不等于占领了战略制高点。如果我们用一些并不先进的技术,只是靠扩大规模,非化石能源的发展不会走在前头,我们只能跟着人家走。这是中国的战略问题。为什么美国商务部长骆家辉在来中国的时候明确反对中国在能源问题上自主创新呢?中国绝对不能放弃自主创新。美国不想让中国自主创新,而是永远跟着美国的技术走。2020年中国要建设创新型国家,新能源方面的科学技术一定要领先。科技不领先,国家就无法领先。有革命性的创新,才能占领战略制高点。数量增加了不等于就一定占领了战略制高点。

拿太阳能电池来说,我们用别国的方法生产很多,消耗了中国的能源,排放的二氧化碳在中国,生产的很多东西卖出去,中国太阳能发电却没发展起来。而他国在做什么呢?美国、德国、日本三个实验室报告,其新型的非硅太阳能电池光电转换效率达到较高水平。突破原来的概念才会引领和占领制高点。如果跟着别人走,规模可以做大,但不能领先。

(作者系中国工程院院士、原副院长)

潘家华:成熟技术才是可持续的技术

能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础,人类文明每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替,能源的合理开发利用和可持续发展对世界经济和人类社会发展具有重大意义。

2008年,全球非化石能源占一次能源的比重约为12.2%,其中绝大部分为生物质能,占10.2%,其他分别为核能2.0%、水电2.3%、风电0.2%、太阳能直接利用0.1%。对未来非化石能源的发展前景,不同机构的预测结果大相径庭。世界自然基金会(WWF)近日发布的《能源报告》认为,到2050年,人类几乎可以100%地依靠可再生能源,满足电力、运输、工业及家庭的能源需求。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在对可再生能源的技术和市场进行长达三年的全面评估后,于今年5月初提交报告,结论是到2050年,可再生能源能满足17%—78%的能源总需求。

为贯彻落实科学发展观,加速经济发展方式转变,“十二五”期间,我国将大力发展低碳经济,力争达到预定的减排目标。“十二五”规划期间,我国非化石能源比重要从8.3%增加到11.4%,其中的差额3.1%应该属于“十二五”规划中最难完成的。中国在发展非化石能源上需要政府鼓励和补贴。但对于不成熟的技术,政府补贴得越多,浪费越大。因为今天补贴的技术,明天有可能被淘汰。只有具有市场竞争力的成熟技术,才是可持续的技术。将补贴推广的资金用于补贴研发,不仅符合WTO规则,而且会事半功倍。

(作者系国家气候变化专家委员会委员、中国社会科学院城市与环境经济研究所所长)

巢清尘:我国风能、太阳能资源利用前景

我国目前正在作第四次风能普查工作,普查更加精细化,不光作地面风能普查,还包括70米、100米、120米等高空的普查,并得出一些新结论,包括新疆北疆、黑龙江松嫩平原和佳木斯以东地区、辽宁北部丘陵地区等具备规划千万千瓦基地的风能资源条件。

太阳能资源评价工作,我们做的还不是非常够,只有几百个地面气象站的资料。美国的辐射站多于我们一倍,有1400多个站,而且资料做得非常详细,包括总辐射资源、直接辐射资源,分辨率达到10公里乘10公里,为太阳能利用的不同方式,如光伏资源和光热资源,提供了非常精细化的评估数据。我国也应在空间分辨率上再加密一些太阳能观测站,同时,针对不同利用方式开展更精细的普查。

我国对“十二五”包括“十三五”期间风电和太阳能开发利用都有了比较好的政策和规划。针对风能、太阳能资源开发,从气象角度看,我们面临一些挑战。需要做好下面一些工作:风电开发运行服务方面,从选址到准确的功率预报(这些年一系列灾害的发生,实际上对风电设施、风电厂选址方面都影响比较大),再到优化电网结构、优化电力调度方面,都需要有很好的运行服务保障。太阳能在电站选址、安全运行方面同样面临问题。要提供专业的气象服务,开发风电优化调度技术研发,其中涉及与分级消纳体系、配额交易等有关的市场手段,与配套电源建设、间歇式能源技术等有关配套支撑,与输电成本补偿、辅助服务费用分担等有关的经济手段,以及相应的调度决策支持系统等,这些方面我们都是刚刚起步。由于电网对风电预报系统要求非常高,目前的服务技术很大程度上限制了风电的发展。对风电预报的系统要求包括各种历史统计参数和风场运行统计参数的选定,其他还涉及满足电厂的安全性、兼容性、稳定性要求的一系列技术保障。另外,好的风电预报系统应该能满足预测时间分辨率、预报时效性和预报准确性方面的要求。比如能预测未来三天,甚至十几分钟的风电功率,对风电功率的单次计算时间小于15分钟,系统预测精度能达到85%以上等,这些都对预报系统提出了较高要求。还有,我们现在作的所有风资源调查是基于过去和目前的情况,如果作未来十五年、二十年风能发展规划的话,还应该考虑未来环流形势变化以后风的分布规律是否有变化等,比如2050年如果风场的情况和现在相比发生了变化,是否40年后的风电规划还能完全建立在现有的资源评估基础上?这些问题还没有在我们的考虑调查范围内。对于各种能源设施规划和建设,还必须充分考虑到自然灾害问题,如沿海地区建设核电站,就要考虑到台风、大的风暴潮的影响,内陆地区的各种风电、太阳能电厂,应该考虑到低温、雷击、覆冰等对输电线的影响,这些问题的考虑目前做得也还不是非常够。

相关建议:一是在资源评估方面,应进一步加强对近海风能资源的调查工作,目前近海只是设置了少量的观测塔,尚不能很好地解决问题,加强数值模式与观测塔评估的综合运用,将是未来风能资源详查方面的重点。二是预报保障方面,包括高分辨率和高预报准确率的风电功率预报系统,以及太阳能发电和热利用预报技术方面,目前国内还处于起步阶段。三是灾害风险防御,包括台风、高温、雷击、低温、高湿等一系列灾害风险对电站选址的影响,极端天气对风电场、太阳能电站、电网等的相关监测、预警技术等,以便更好地满足将来非化石能源市场发展的服务需求。(作者系中国气象局科技与气候变化司副司长)
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