2019-10-17
第一財經(jīng) 報道
化石能源堪稱(chēng)全球變暖的元兇，個(gè)中危害早已人盡皆知。但關(guān)鍵問(wèn)題是，被視為氣候變化解決方案的可再生能源，能否足以頂替前者在全球電力供應上的角色。
近日，在一場(chǎng)主題為“替代能源：驅動(dòng)未來(lái)的潛能”對話(huà)活動(dòng)上，阿爾伯塔大學(xué)校長(cháng)杜文彬(David H. Turpin)在會(huì )后接受第一財經(jīng)記者專(zhuān)訪(fǎng)時(shí)表達了相似關(guān)切：“我認為全球所有國家都面臨著(zhù)同一種挑戰，即如何在滿(mǎn)足公眾能源需求的同時(shí)做到可持續發(fā)展?！?/p>
國際能源署預測，到2035年前中國人均能源消耗量將超過(guò)歐盟，到2040年前中國家庭的平均用電量將達到目前的兩倍?？稍偕茉茨芊駶M(mǎn)足巨大的全天候供電需求?
| 清潔能源是大勢所趨
根據研究公司彭博新能源財經(jīng)的報告，盡管轉型速率不同，但全球各地區都在向清潔能源的方向發(fā)展。從2010年以來(lái)，全球可再生能源的容量翻了兩番達到1650吉瓦，比美國的所有發(fā)電廠(chǎng)加起來(lái)還多。到2050年，歐洲發(fā)電能源來(lái)源中92%都將為清潔能源，化石能源幾乎不見(jiàn)蹤影，而印度與中國兩大金磚國家的這一占比將分別為63%和62%，美國則只有43%。
不過(guò)，發(fā)展中國家往往仍需要碳密集型投資或項目以減少貧困。這一客觀(guān)發(fā)展規律意味著(zhù)，還處在工業(yè)化進(jìn)程中的國家碳排放還未到頂，也并不會(huì )自然而然地下降。在世界的發(fā)展中地區，煤炭仍然占能源消費主導地位，未來(lái)25年預計印度尼西亞燃煤發(fā)電量將增加近一倍。
好在全球對可再生能源的持續投資有利于加速扭轉這一局面。根據彭博新能源財經(jīng)、聯(lián)合國環(huán)境署和法蘭克福財經(jīng)管理大學(xué)的報告，僅2018年的這一投資就達到了近2730億美元，是燃煤和天然氣發(fā)電預計開(kāi)支的三倍。在大力推進(jìn)下，中國與印度的煤電發(fā)電量將分別在2027年和2028年達到頂峰，到2050年，太陽(yáng)能、風(fēng)能和水力發(fā)電在這兩國的市場(chǎng)份額將超過(guò)60%。
清華大學(xué)低碳能源實(shí)驗室主任、教授李政就此話(huà)題對第一財經(jīng)記者表示：“發(fā)展中國家仍然處在較低的生活標準下，因此發(fā)展應是其優(yōu)先點(diǎn)。老實(shí)說(shuō)，你不能期待它們從一開(kāi)始就完全使用可再生能源，因為這不可能奏效。他們可以從一些可承擔的經(jīng)濟選擇開(kāi)始，而這在初始階段只能是碳密集的。不過(guò)，我們可以展望的未來(lái)圖景是，當它們充分發(fā)展之后，大部分能源體系都是綠色低碳的，這是我們可以追求的方向?！?/p>
杜文彬補充介紹稱(chēng)：“(國際能源署)至2040年的預測表明，能源強度(每單位GDP所消耗能源量)在中國的降低速度為全球最快。接下來(lái)幾年內，中國的太陽(yáng)能光伏項目成本將很快低于現有和新的燃氣發(fā)電站。2030年前，中國的太陽(yáng)能將比新的燃煤發(fā)電站更便宜?！北M管轉型速率不同，但全球各地區都在向清潔能源的方向發(fā)展。
| 全天候供電的關(guān)鍵是更靈活的電網(wǎng)系統
那么，什么樣的能源消費結構才是理想的，哪種可再生能源應優(yōu)先被選擇? 以風(fēng)能和太陽(yáng)能為例，經(jīng)過(guò)數十年的配額、減稅和上網(wǎng)電價(jià)補貼等鼓勵，這兩種能源已在全球廣泛部署并逐漸提高效率。彭博數據顯示，自2010年以來(lái)，風(fēng)電成本減少約50%，太陽(yáng)能成本則大幅縮減了85%，這使它們比世界近70%的新建燃煤及天然氣發(fā)電廠(chǎng)都實(shí)惠。
不過(guò)，專(zhuān)家們普遍認為，以較為單一的解決方案回答替代能源全天候供電的復雜問(wèn)題是不可取的。據彭博新能源金融調查，到2025年，可再生能源發(fā)電站的數量將大大超過(guò)非可再生能源發(fā)電站的數量，但前者相比后者的發(fā)電量卻仍不可同日而語(yǔ)。
杜文彬告訴記者：“這其中涉及非常多的考慮因素，事實(shí)上，不同種類(lèi)的能源應該被聯(lián)系起來(lái)。比如說(shuō)，我們往往談起太陽(yáng)能，但有時(shí)候天會(huì )黑，我們還會(huì )提起風(fēng)能，但有時(shí)候風(fēng)并不吹(這意味著(zhù)供電供能就并不穩定)，這樣的例子還有很多。所以我認為，下一代的能源重點(diǎn)是涉及各種能源并能滿(mǎn)足供應需求的復雜電網(wǎng)系統?！?/p>
阿爾伯塔大學(xué)工程學(xué)院電氣與計算機工程教授李運帷提出，沒(méi)有對所有人都適用的能源。他表示：“大家都希望盡快實(shí)現能源轉型，但這實(shí)際取決于可再生能源供電的滲透率(實(shí)際功率與總的負荷功率的比)現在到底有多大?！逼┤缯f(shuō)，盡管風(fēng)能或太陽(yáng)能這樣已經(jīng)存在上千年的能源可以變?yōu)楸镜鼗桨?，但目前這兩種能源發(fā)電僅占全球供電比例的7%。
李運帷表示：“如果需要進(jìn)一步發(fā)展，我們仍然需要更多技術(shù)創(chuàng )新與基礎設施建設。比如，現在許多可再生能源發(fā)電產(chǎn)生的是直流電或更低頻率赫茲的電，這與現存的電網(wǎng)規格并不相容，未來(lái)我們要做更多直流電和交流電的轉換，才能擴大可再生能源的發(fā)電規模。此外，我們也需要更智能的電網(wǎng)，對替代能源產(chǎn)生的電能進(jìn)行調控?！?/p>
李運帷對記者表示：“對于增強電網(wǎng)靈活性，也沒(méi)有單一的解決方法。重要的是，在未來(lái)我們的能源轉型重點(diǎn)之一，是實(shí)現從中心化發(fā)電到分散化發(fā)電，在當地產(chǎn)電在當地消耗。這樣可以減少運輸途中的能源浪費和消耗，讓能源變得更有效率?！倍盼谋蜓a充稱(chēng)：“每一種能源都有自己的缺點(diǎn)，所有這些能源都有很大代價(jià)。我們的挑戰是看社會(huì )如何減緩以及最小化這些成本，而這也是我們正在做的?！?/p>
| 越來(lái)越低成本的儲能電池投資將更加火熱
在全天候供電的問(wèn)題上，如果可再生能源產(chǎn)生的電量無(wú)法合理儲存，如果電池的成本太高以至于發(fā)電廠(chǎng)不愿意一次儲存幾小時(shí)的發(fā)電量備用，清潔能源就很難替代化石能源。在這樣的背景下，今年的諾貝爾化學(xué)獎授予了古迪納夫(John B. Goodenough)、威廷漢(Stanley Whittingham)以及吉野彰(Akira Yoshino)三位科學(xué)家，嘉獎他們在鋰離子電池方面的研究貢獻。這種電池可以?xún)Υ嫣?yáng)能和風(fēng)能，讓無(wú)化石燃料的世界成為可能。
杜文彬告訴記者：“這是能源轉型討論中很重要的一點(diǎn)，因為我們現在面臨的一大挑戰就是如何儲存能源，而電池儲存技術(shù)的發(fā)展會(huì )是新的重要邁進(jìn)?！备鶕聿┬履茉簇斀?jīng)報告，在過(guò)去不到十年的時(shí)間中，電池價(jià)格已經(jīng)下降了84%，為儲能需求的急速增長(cháng)提供解決方案。據該機構預測，全球儲能裝置從2018年到2040年將增長(cháng)122倍，這期間的規?？缭綄⑿枰罅客顿Y才能得以實(shí)現。
好在越來(lái)越低的電池成本將激勵投資者對公用規模電池的投入。彭博預測，到2030年每千瓦時(shí)鋰離子電池的成本將進(jìn)一步降低一半。這樣一來(lái)，到2050年，公用規模電池接收的投資預計將達5210億美元，而小規模電池相比之下則只有3220億美元。此外，以吉瓦做單位衡量，近四分之三的全球儲能裝置市場(chǎng)正由10個(gè)國家占據。到2040年，中國和美國將遙遙領(lǐng)先，而目前的主要市場(chǎng)韓國將失去其地位。其余重要市場(chǎng)還包括印度、德國、拉丁美洲、東南亞、法國、澳大利亞和英國等。
李運帷也對第一財經(jīng)記者補充道：“有許多種能源可以用鋰電池的技術(shù)起步，比如甲醇燃料電池，這是一種電力儲能的解決方式。但除此之外，你必須用一種聰明的方式控制負載量，讓負載量是可調節的?？偠灾?，這里沒(méi)有單一的解決方式，必須綜合起來(lái)使用?！?/p>