【電力】2050年電力能全部依賴可再生能源?
日前一則報導(dǎo)引起電力業(yè)界強烈關(guān)注,據(jù)21世紀經(jīng)濟導(dǎo)報6月26日刊載的消息,美國學(xué)者洛文斯的《重塑能源》一書的中文版開始上市。洛文斯在書中表達了其強烈的愿望,“2050年美國將不再使用石油、煤炭、核能,并大大減少天然氣用量”。
實際上進入21世紀以來,能源進入替代階段呼聲漸起,所謂能源替代即以可再生能源取代傳統(tǒng)的化石能源,以便大幅度降低化石能源燃燒產(chǎn)生的二氧化碳,而后者被指氣候變化的直接原因。在這樣的背景下,有關(guān)可再生能源替代化石能源的主張不少,文章更是汗牛充棟。
2012年一份來自美國能源部國家再生能源實驗室(NREL)的研究發(fā)現(xiàn),到2050年美國80%的電力將由可再生能源提供。
有研究報告指2050年德國電力的100%將由可再生能源產(chǎn)生,而目前德國的這一比例為18.1%(2010年數(shù)據(jù),據(jù)IEA OECD能源平衡2011)。
2014年2月19日世界自然基金會發(fā)布報告,如果中國能大幅度提高能源利用效率并采取適當政策,到2050年可再生能源可支撐中國80%的發(fā)電量,實際這一目標將使中國因為發(fā)電而產(chǎn)生的碳排放量將比目前減少90%。2011-2050年的發(fā)電總成本57.7萬億美元,比以煤為主要燃料的發(fā)電總成本低6.3%,這個前景多么誘人啊!
2014年5月聯(lián)合國氣候變化專門委員會(IPCC)在最新發(fā)布的報告中重申,到2050年全球80%的電力供應(yīng)來自中低碳能源,而根據(jù)世界野生動物基金會今年的報告,中國可在該領(lǐng)域成為世界各國的典范,于2050年實現(xiàn)這一目標。這些國際機構(gòu)又一次扮演了擠壓中國的角色。
對此一批中外專家把脈中國能源,紛紛發(fā)表自己的見解。一些國際機構(gòu)如世界自然基金會(WWF)、歐盟伯爾基金會以及一些研究機構(gòu)傾向于同意IPCC的結(jié)論,并認為中國能夠而且也必須推動可再生能源比例大幅增長,但國內(nèi)一些專家則持不同意見。廈門大學(xué)中國能源經(jīng)濟研究中心主任林伯強認為,在中國,可再生能源到2050年在發(fā)電中占80%的目標基本上是不可行的。為什么呢?他列舉了幾點理由。第一,我國可再生能源起步較晚,目前占比不高,(非水可再生能源大約占4%),要在短時間內(nèi)如此快速攀升,缺少保障。第二,業(yè)已形成的巨大的化石燃料發(fā)電設(shè)施,要較長時間發(fā)揮作用,強行大幅度退出營運將造成全社會的巨大成本損失,難以承受。第三,使用可再生能源需要投入巨額新的成本。有鑒于此,林認為在相當長時間內(nèi),中國都會以煤為主。
顯然,關(guān)于中國未來能源戰(zhàn)略如何選取,可再生能源比例的可能水平的預(yù)估將決定未來中國電力工業(yè)的發(fā)展路徑,是一個無比重要的問題。電力業(yè)界都應(yīng)當重視一個十分簡約和明晰的問題:中國電力向何處去?
最近中央召開的中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議,研究我國能源安全戰(zhàn)略,會議提出的能源供應(yīng)、消費、技術(shù)、體制革命的要求,將成為能源轉(zhuǎn)型期的指導(dǎo)方針和戰(zhàn)略舉措,在這樣的形勢下,確定我國可再生能源發(fā)展的戰(zhàn)略任務(wù),尤為重要。筆者認為,洛文斯提出的構(gòu)想更值得好好研究。
第一、洛文斯關(guān)于2050美國將不再使用石油、煤炭、核能,并大大減少天然氣用量的想像,與當下美國政府的能源戰(zhàn)略有相當大的距離。20世紀后期,世界經(jīng)歷了數(shù)次“石油危機”,美國意識到,作為一個能源消費大國,過度依賴進口是很不安全的,以致尼克松總統(tǒng)提出“能源獨立”的戰(zhàn)略目標。40年來歷屆美國總統(tǒng)都堅持了這一戰(zhàn)略,先后加大了阿拉斯加石油開發(fā)強度,重新確定煤炭使命,直到奧巴馬總統(tǒng)啟動了頁巖油、頁巖氣開采,大大提高了能源自給程度,甚至美國還有可能輸出非常規(guī)天然氣。2014年4月美國能源信息署(EIA)發(fā)布年度能源報告,該報告預(yù)測到2037年美國將實現(xiàn)石油零進口,這是基于對北達科他州的巴肯油田預(yù)測,其工業(yè)儲量是150億桶,如果全都開采出來夠美國使用30年。顯然直到2040年前后,美國并沒有將常規(guī)能源全部轉(zhuǎn)為可再生能源的打算。除了對美國自身的考慮,美國實施“能源獨立”還在于把它作為針對中國、俄羅斯等不同意識形態(tài)的國家和石油輸出國進行圍堵的利器,這給中國強烈的啟示。
第二、中國從現(xiàn)在到2050年進入一個能源轉(zhuǎn)型期。中國工程院在2011年2月發(fā)布其2050年能源發(fā)展戰(zhàn)略研究成果中提出,2050年前的40年應(yīng)當是我國能源體系的轉(zhuǎn)型期,從粗放、低效、污染、欠安全的能源體系轉(zhuǎn)變?yōu)楣?jié)約、高效、潔凈、多元、安全的現(xiàn)代化能源體系。其中前20年,即到2030年是攻堅期,化石能源潔凈高效低排利用和新型能源體系有所突破是兩大任務(wù);到2050年后,可再生能源戰(zhàn)略地位提升,成為我國綠色低碳能源支柱之一。屆時煤炭比重降至40~35%,而包括核電、水電和非水可再生能源的比重將占到一半以上。筆者認為中國工程院的這一研究結(jié)論符合中國國情。那種到2050年使中國可再生能源比重達到80%~100%的愿望是不切實際的。
第三、我國的用能結(jié)構(gòu)、供能結(jié)構(gòu)的形成有其深刻的歷史原因和資源賦存特征。我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)第二產(chǎn)業(yè)比例較高,同西方發(fā)達國家成鮮明對照。2009年美國經(jīng)濟一、二、三產(chǎn)業(yè)的比重為1:21:77,而同期我國一、二、三產(chǎn)業(yè)比重為10.58:46.8:42.62.我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)偏重于第二產(chǎn)業(yè),而第二產(chǎn)業(yè)又是用能強度較高的產(chǎn)業(yè)。隨著我國城鎮(zhèn)化的深入發(fā)展第一產(chǎn)業(yè)比重將會繼續(xù)下降,第二產(chǎn)業(yè)比重也將會下降,第三產(chǎn)業(yè)比重則將提升,但這是一個極其漫長的歷史階段。而我國的供能結(jié)構(gòu),煤炭起到?jīng)Q定性作用,這是因為我國石油的對外依存度將繼續(xù)走高。中國供能結(jié)構(gòu)的革命性變革將依賴頁巖油、頁巖氣,因此中國能源轉(zhuǎn)型更直觀的用詞當是能源替代,而中國的能源替代,一方面要走發(fā)達國家已經(jīng)走過的以油氣代煤+以氣代油階段,又要跨越油氣往可再生能源過渡這樣的雙重替代任務(wù)。必須重視煤炭清潔高效開發(fā)應(yīng)用在能源安全戰(zhàn)略重點地位作用。此前的研究對煤炭過于貶低過于冷落,在今后的能源安全戰(zhàn)略中,高效清潔利用已經(jīng)提上議事日程,國家有關(guān)部門正在組織大的發(fā)電集團進行高效清潔超低排放發(fā)電的工程試點,已有眾多企業(yè)獲得如同天然氣發(fā)電排放水平的煤炭發(fā)電技術(shù),并在改造工程中應(yīng)用和發(fā)展,相信這一技術(shù)的推廣應(yīng)用勢將改變和強化煤炭在能源使用中的戰(zhàn)略地位。
第四、我國的能源需求彈性、電力需求彈性尚處于一個比較高的狀態(tài),“十五”和“十一五”我國的能源彈性系數(shù)和電力彈性系數(shù)如表:
“十五”期間兩個彈性系數(shù)達到了最高值,近幾年特別是2008年以來彈性有所下降,仍處于較高的水平,“十二五”前三年兩個彈性系數(shù)分別達到 0.57和0.99 。能源電力的飽和需求曲線仍處于S曲線的上升區(qū),不過2008年以來上升速率有所減緩,但均距飽和區(qū)尚有一段時間。
第五,洛文斯所提出的可再生能源100%的目標是有前提條件的,洛文斯指出,要實現(xiàn)(可再生能源100%)這樣一個目標,終端能源效率需達到現(xiàn)有的3倍,終端電能效率達到4倍,可持續(xù)能源供給達到5倍。而我國終端能源效率目前尚低于發(fā)達國家水平,有專家做過測算,2005年我國終端能源效率約36.3%,比國外先進水平低8個百分點。以美國目前水平要想達成可再生能源占比100%的目標,終端能源效率尚且要提高到目前水平的3倍,我國的提效幅度和難度就更大了,要做的工作也就更多了。
以筆者知識面的限制,可以想見在我國實現(xiàn)可再生能源的大規(guī)模替代需要研究的課題會很多很多,我們還是不要停留在美好的愿望,腳踏實地地研究解決些問題吧。