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科學院院士表示太陽能時代即將到來
來源:中國能源網(wǎng) 日期:2010-11-2 作者:全球電池網(wǎng) 點擊:

四年前,中科院院士侯祥麟在接受《科學時報》采訪時說:“要提前考慮2050年怎么辦。”當時他著重講的是石油問題。

事實上,他認為應該把情況“放大”到整個能源問題。如今,能源問題已經(jīng)不僅是一個科學問題,也是一個人文問題。當代科學技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)從過去的原子能時代轉(zhuǎn)向太陽能時代。他說,中國需要像50多年前抓“兩彈一星”一樣,抓再生能源的研究和開發(fā),直至實現(xiàn)現(xiàn)代化。

持續(xù)發(fā)展中國需要不竭能源

為什么中國需要大力發(fā)展可再生能源?重要理由是中國要成為創(chuàng)新型國家。

中國正在走新型工業(yè)化道路,既要節(jié)約能源、節(jié)約資源,同時又要不失時機地實現(xiàn)工業(yè)化。而中國的工業(yè)化又是史無前例的工業(yè)化,是15億~16億人口的工業(yè)化。

雖然工業(yè)化階段是不可逾越的,但技術(shù)可以逾越,尤其是能源技術(shù),必須實現(xiàn)跨越。能源是發(fā)展的硬約束條件,只有可再生能源,才是真正“取之不盡,用之不竭”的能源。不論從當前的發(fā)展,還是從長遠的發(fā)展來說,中國都需要及早地過渡到可再生能源的開發(fā)利用上來。

進一步來說,中國加強可再生能源的開發(fā)利用,是應對日益嚴重的能源和環(huán)境問題的必由之路,也是人類社會實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

首先在經(jīng)濟方面,它是開發(fā)西部的需要。西部地區(qū)可再生能源資源豐富,占全國資源總量的70%以上,發(fā)展可再生能源,必將帶動西部地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展,同時保護好西部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

其次,大力發(fā)展可再生能源,是解決農(nóng)村用能及邊遠地區(qū)用電和生態(tài)建設的需要,F(xiàn)在我國邊遠地區(qū)仍有700萬農(nóng)戶沒有電力供應,有的農(nóng)民連基本的生活用能都沒有保障。

第三,可再生能源的利用,也是提高能源供應安全的需要。可再生能源屬于本地資源,可以解決本地的能源供應危機。如今,我國小轎車所需石油,50%以上來自中東,不久就要超過60%,能源安全問題非常嚴重。因此,發(fā)展可再生能源,可以大幅度提高能源供應安全。

可以初步預測,在21世紀,可再生能源將逐步替代原先的化石能源。其中的太陽能,將會成為21世紀最大的產(chǎn)業(yè),可再生能源將成為全球新的經(jīng)濟增長點。

可再生能源的時代到了

我國電力消耗平均每年上升1億千瓦,2010年,我國電力消耗估計在9億千瓦。那么再過20年后,電力消耗將上升到30億千瓦。面對著如此大的能源需求,中國要選擇什么樣的能源道路?我們來作幾個設想:

●天然鈾資源短缺,是世界性問題

如果中國繼續(xù)走以核能為主導的能源道路,行不行得通?問題顯而易見:中國的天然鈾資源供應不足。天然鈾是核能的源泉,但目前我國的天然鈾資源,僅能支撐50座標準核電站連續(xù)運行40年。

而我國中長期的規(guī)劃已經(jīng)規(guī)定了要在2020年前建造80座標準核電站,大量的天然鈾該從何處來?不是自己開發(fā),就是從他國進口。同時根據(jù)最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,地球上已知的常規(guī)鈾儲量,包括潛在儲量,僅可供目前全世界1000座熱核堆電站使用60年左右。所以,天然鈾資源短缺,不僅是中國的問題,也是一個世界性的問題。

●快中子增殖堆技術(shù),價格昂貴

既然資源稀少,那么就用新技術(shù)來彌補。核反應的新技術(shù)之一,是快中子增殖堆,它可以等價地將資源擴大60倍。

但問題也緊隨而至:價值昂貴和核擴散的問題無法解決。我國現(xiàn)正在從事鈉冷卻的快中子實驗堆的研究,已知投入的經(jīng)費是26億元人民幣,其預期電能產(chǎn)出將是 25兆瓦,即其投資平均至少為每千瓦10萬元人民幣。而通常壓水堆或重水堆的投資,約是每千瓦1.4萬~1.7萬人民幣。

可想而知,未來的快中子增殖堆的電價可能相當昂貴。并且,快中子增殖堆的技術(shù),在世界范圍內(nèi)均未完全成熟。

●受控熱核反應,走向商業(yè)化遙遙無期

另一種就是通過受控熱核反應來解決能源危機。但是這也是不切實際的。

當前,用此種方式產(chǎn)生電能,最樂觀的估計也僅認為到2050年才能走向商業(yè)化,悲觀的估計認為至少要到2100年!而嚴重的問題是:這種方式的發(fā)電成本及高,其電價將至少是當前核電的10倍!

可再生能源有“無限潛力”

而反觀可再生能源,在技術(shù)上已經(jīng)比較成熟。雖然太陽能的技術(shù)還未完全成熟,但太陽能的資源無限,并已找到有望實現(xiàn)大幅降低發(fā)電成本,直至和火力發(fā)電相競爭的現(xiàn)實的技術(shù)途徑。所以,可再生能源,是當前能源領域中的先進生產(chǎn)力,先進生產(chǎn)力必將最終取代或淘汰落后的生產(chǎn)力。中國必須將盡可能地轉(zhuǎn)向可再生能源為主導的能源結(jié)構(gòu)。

目前,可再生能源主要有水能、生物質(zhì)能、風能和太陽能。我們分別作個比對:

●水能發(fā)電,目前是大力發(fā)展的最佳時機

2010年上半年,我國共有電力裝機9億千瓦,其中水電裝機2億千瓦。已知中國水能資源約是7億千瓦,其中技術(shù)可開發(fā)是5.4億千瓦,經(jīng)濟可開發(fā)約是4億千瓦。

我們建議在15~20年內(nèi),國家共投入2萬億元人民幣,將剩余可開發(fā)的約3億千瓦的水電資源,都開發(fā)出來!

有許多理由支持中國需要大力發(fā)展水電。當前需要排除的是極端環(huán)保人士的偏見,以及妥善解決移民問題。其實,當前是中國大力發(fā)展水電的最佳時機。

●生物能發(fā)電,光合作用效率不高

中國約有6~7億噸標準煤當量的生物質(zhì)能?梢钥紤]在農(nóng)村中大量開發(fā)生物質(zhì)能,但光合效應的效率僅為0.2%,而太陽能轉(zhuǎn)化率已高達20%,很難期望用生物質(zhì)能做為中國的主導能源,但有望和太陽能、風能、小水電等,共同合作成為主導農(nóng)村需要的能源。

生物質(zhì)能的缺點是,資源總量有限,但能補充解決可再生能源在時間上有間隙性、或分布不均的重大缺點。

但是,中國的生物質(zhì)能畢竟有6~7億噸標準煤當量。我以為,其最佳利用方式,是將大量的桔桿經(jīng)過發(fā)酵制成酒精,這將能大幅度緩解機動車和輪船用油的需求。但是,秸稈的發(fā)酵,往往要大量消耗化石能源,有點得不償失。但如果用太陽能取代所消耗的化石能源,就將成為極有發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)。

●風能發(fā)電,技術(shù)已經(jīng)比較成熟

中國在10米高空的風電資源是2.53億千瓦,海上約是7.5億千瓦。由于風電的資源將和風速的三次方成正比,所以如果擴展到50米高空,將是 20~25億千瓦。最新的估算是32.5億千瓦,F(xiàn)在發(fā)展的大風機已進入80~100米的高空,所以有望大幅度增加中國的風電資源。

風電成本已具有市場競爭能力,在國外,風電成本已下降到和煤電成本相當,甚至比煤電還要低廉一些,并仍在不斷下降中。

中國的風電正在迅速發(fā)展之中。其遭遇的困難是電網(wǎng)難以消化吸收。其重大發(fā)展方向,必定是和抽水儲能電站相結(jié)合。

●發(fā)展太陽能,資源豐富潛能大

誘人的數(shù)據(jù)是,中國的太陽能資源將至少是風能資源的100倍,中國每年接收到的太陽能是總消耗的一次能源的600倍!

一個簡單的設想是:中國的沙漠地區(qū),將能集中地提供豐富的太陽能。我國現(xiàn)有沙漠約52萬平方公里,有沙漠化土地17.6萬平方公里,潛在沙漠化土地 15.8萬平方公里,三者共計為85.4萬平方公里。這些沙漠,每年能提供1.28×10的14次方度電。以火力發(fā)電的年運轉(zhuǎn)時為6400小時來計算,上述太陽能供電將等價于2×10的10次方千瓦的電力裝機。如以每標準核電站能提供106千瓦的電功率來計算,那么85萬平方公里的沙漠地區(qū),將能提供約 20000座核電站的電功率。

當然,一個需要注意的問題是:當前太陽能發(fā)電成本約是火電的3倍左右。那么在未來的發(fā)展中,太陽能發(fā)電有無可能下降到和火力發(fā)電相競爭的水平?

科學家的預計是,太陽能發(fā)電,尤其是太陽能光發(fā)電,能比核能發(fā)電有更大價格下降的空間,尤其是當前蓬勃發(fā)展中的第三代光伏發(fā)電技術(shù),或又稱綠色光伏發(fā)電技術(shù),甚至可能下降到比煤發(fā)電成本更為低廉!

因此,人類的未來,將是一個太陽能時代的未來。

能源開發(fā)是一場“潛伏”戰(zhàn)

可再生能源的大規(guī)模的利用,也存在著很大間隙性和局限性。一個基本的理由是:有風有電,有太陽才有電,甚至生物質(zhì)能、水能也受季節(jié)的影響。但是這可以通過各種形式的調(diào)峰電站來解決。

比如在浙江新昌,有一個系列小水電發(fā)電站,總裝機容量不大,供電約一萬千瓦,對于新昌縣來說是一筆很大的財富?墒沁@個發(fā)電站的發(fā)電時間卻只有2200 小時,縣里的負責人說,因為它受雨季的影響,不下雨就發(fā)不了電。其實,只要增加太陽能或者是風能抽水設備,將水源源不斷的供應,一年的供電量就可以達到原來的4倍之多。

大力發(fā)展可再生能源是一種趨勢,但是可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展,還面臨許多問題和障礙,主要是,多數(shù)可再生能源技術(shù)發(fā)電,成本過高和市場容量相對狹小。目前,除了小水電外,中國可再生能源發(fā)電成本,遠高于常規(guī)能源發(fā)電成本。所以在發(fā)展再生能源時,還需要關注到方方面面?梢韵胂,可再生能源“潛伏”戰(zhàn),會比想象中打得更加艱難。

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