核心提示:
面对世界金融危机,中国扩大内需的资金投向,调整结构,促进可再生能源发展。建议国家支持可再生能源中的太阳能发电产业发展,比较可行的是快速普及太阳能LED路灯工程,仅此就可年节电657亿度,相当于节省了一个三峡水电站的年发电量……
在当前金融危机的经济形势下,中国如何转“危”为“机”?国家提出“扩大内需”的重大举措,但其资金投向主要是扩大交通、铁路、空运、机场、煤炭、电力、码头、运输等基本建设;然而,这对于解决我国国民经济发展中的最根本问题“能源结构不合理”,大量的二氧化碳排放和单位GDP的高能耗比的问题,却是杯水车薪。中国要走可再生的扩大内需之路。
改变能源结构,加大可再生能源的比例
近年,正当我们为我国GDP的高速增长而沾沾自喜的同时(勿忘我国的人均GDP占世界106位),中国在全球天气变暖中也起了推波助澜的作用。中国的二氧化碳排放量在2006年为62亿公吨,其中的5亿5000万公吨来自水泥。而美国的排放量为58亿公吨,而其中的5000万公吨来自水泥。其根本问题还是中国的单位GDP能耗高达1.2吨标准煤/万元,是世界平均水平的3.1倍,比美国高5倍,比日本高8.2倍,甚至比菲律宾还高3.52倍。中国的2007年的GDP为246619亿元,相当于耗费了24.66亿吨标准煤。而实际消费量为26.5亿吨标准煤。中国发电量的80%来自煤电;清洁能源核电只占1%还不到,严重低于世界的平均水平16%。
我国的现有能源结构如下表:煤炭 石油 水力 天然气 核能70% 21% 5% 3% 1%
(其中石油主要用于汽车、内燃机车和轮船)
如果从发电量来看,那么其构成如下表所示:
火电(煤电) 水电 核电 风电 太阳能装机容量 5.46亿千瓦 1.3亿千瓦 510万千瓦 605万千瓦 15万千瓦比例 79% 18.9% 0.74% 0.87% 0.02%
要讨论最理想的能源结构,首先要知道我们具有的能源和其开采寿命。就中国开采寿命最长的煤炭来说,也只有81年的寿命,也就是到本世纪末,中国的所有火电厂都要关门。而即使改用核电厂,也在本世纪末要关门的。而只有太阳能是取之不尽,用之不竭的最清洁的可再生能源。水电实际上也是一种太阳能,但是它的建造要耗费大量时间和资源,还有大量的移民工作。
可以说,最好的可再生能源就是太阳能。太阳能资源并不偏好中东产油国,而是比较公平合理的。主要和地理纬度以及气象条件有关。中国的太阳能资源比欧洲等国要丰富得多,即使是中国太阳能资源比较差的四川、贵州、湖南一带,也比德国要好。德国北部处于北纬52度,相当于中国最北部的漠河。而且每天2/3时间都是阴云蔽日。可是,德国却准备要发展成为世界太阳能的超级大国。
世界多国力举太阳能发电项目
现在由于能源危机加上金融风暴和长远的全球天气变暖的问题,世界各国都在寻求可再生能源发展。其中太阳能是最受青睐的首选。到目前为止,世界各国都在兴建“世界最大”的太阳能发电站。综合其情况如下。
年份 国别 发电量 投资金额 占地面积 减排(二氧化碳)
2004,9 德国 0.5万千瓦 2200万欧元 21.6公顷 3700吨
2007 葡萄牙 2.0万千瓦 7850万美元 60公顷 3万吨
2008,11 韩国 2.0万千瓦 1576亿韩元
2008 西班牙 2.3万千瓦 年入2800万美元 247英亩 4.2万吨
2009 德国 4万千瓦 1.3亿欧元 110公顷 2.5万吨
2011 日本 2.8万千瓦 50亿日元 1万吨
2011 美国加州 8万千瓦 2.6平方公里
2011 美国 28万千瓦 40亿美元得益 1900英亩 40万吨
2011 中国敦煌 10万千瓦 7.66亿美元 3万平方公里
2012 以色列 50万千瓦 1000英亩
2013 澳大利亚 15.4万千瓦 3.18亿美元
由于技术上的原因,中国到现在还没有开始建造大型太阳能发电站。然而从制造太阳能电池的能力来看,中国是世界第一的。在2006年全球的250万千瓦的太阳能电池的产量中,中国产量达到37万千瓦。但中国自己的装机容量只有8万千瓦,目前中国太阳能电池的产能达到2吉瓦,也就是2百万千瓦,占全世界的太阳能电池板的27.5%,居世界第一。面对中国自己的装机容量寥寥,国家发改委提出中国到2010年的装机容量要达到30万千瓦,2020年要达到180万千瓦。
世界多国都非常重视太阳能发电。德国在2007年的太阳能发电量就已经达到270万千瓦,占全球太阳能发电量的55%,,2008年又增加20%,稳居世界第一。如今,德国的太阳能发电占总发电量的比例已达14%,而中国只有0.04%。德国还计划到2020年要达到30%。此外,欧洲、美国和日本预计到2020年太阳电池装机分别为4100万千瓦、3600万千瓦和3000万千瓦。根据国际能源署的预测,2020年世界光伏发电的发电量将占总发电量的2%,2040年则会占到20%—28%。而中国所规划的数字远远低于这个预测。
最近美国新任总统奥巴马特别重视可再生能源尤其是太阳能的开发,美国的计划将大大提前。他的能源计划倡导联邦可再生能源比例标准(RPS),根据该标准,到2012年,可再生能源发电量要占美国发电总量的10%,到2025年这个比例将达25%。该计划包括:未来10年中投入1500亿美元用于清洁能源技术的研发和商业部署;5年生产税收减免期,鼓励可再生能源的发展;以及碳排放配额的总量管理制度,提供商业激励,降低温室效应气体排放量。按此计划,几年后美国可能超过德国成为全球最大的光伏市场。
改变中国太阳能发电落后局面
目前的局面,中国是太阳能电池的生产大国,却是消费小国。为何造成这个奇形状况呢?其因是我国的生产能力都是来自国外的订单,是市场经济的结果;而国内订单为什么那么少,那是计划经济的结果。发电主要是国家在规划,在采购,国家不买,企业也就难卖。
当然,国家不买太阳能发电也有其困难,那就是太阳能发电的成本过高,约为4元人民币/度电。那么外国的太阳能发电成本难道就低吗?当然也不低的。然而,人家要扶持太阳能的原因,是因为太阳能是一种最好的可再生能源,所以国家大力扶植,甚至在一开始的时候,赔了本也要扶植上马。像德国就补助太阳能发电每度电补助0.64欧元(6.4元人民币),相当于火力发电的10倍,以后每年递减。当然完全靠政府补贴也不是长远之计。关键还是要降低太阳能电池的成本。
现在的太阳能电池都是采用单晶硅或是多晶硅,其成本的70%都是由硅材料所引起。国际硅材料的价格从3年前的12美元/公斤快速上涨到2008年的300美元/公斤(中国买了不少)。所以最便宜的太阳能电池板的成本也要3美元/瓦。然而最近出现的薄膜太阳能电池有望极大地降低太阳能电池的成本,因为薄膜太阳能电池只需要1%的硅材料。目前的最大问题是它的发电效率很低,大约只有6%左右。所以需要更大的面积才能达到同样的发电量。但是,虽然薄膜太阳能电池的效率低,它却能在低照度的情况下保持较高的效率,因此在早晚和阴雨天气的情况下可以比晶体太阳能电池的总体效率还要高。预计到3年后,薄膜太阳能电池的发电成本可降低到1元人民币/度电。那时候就可以大量发展太阳能发电了。
最近美国硅谷的NanoSolar 公司更推出了一种可以印刷的称之为“PowerSheet”的薄膜太阳能电池,这是用一种“太阳能墨水”印刷到一层像铝箔一样薄的金属薄膜上而形成太阳能电池。它可以在一分钟的时间里“印刷”出几百米长的太阳能电池。它的每瓦制造成本不到0.3美元。是过去的1/10。他们的工厂在2008年投产以后,每年可以生产出430兆瓦的太阳能电池板。超过美国所有其他种类太阳能电池的功率总和。这是美国的Google公司和美国能源部投资2000万美元的结果。不知道中国政府能不能从扩大内需的4万亿人民币中拿出一些钱来投资于这些最重要的开发项目上去。
另一方面,因为中国企业普遍不重视科技投入,只是盲目地一窝蜂投入多晶硅的生产,使多晶硅规划中的产能已经达到17.7万吨,相当于2007年全球产量的3倍和中国现有产量的150倍。2008年中国已经有1.8万吨的产能,而国内消费只有8000吨(还主要是出口)。而且目前生产多晶硅的企业一般都采用改良的西门子法。使用该方法,1千瓦的太阳能电池约需10公斤的多晶硅,需要消耗电能5,800-6,000度,耗电量十分巨大。即使电池能够稳定使用20年,太阳能电池的电能再生比也不到8,水平很低。如果国外普遍采用薄膜太阳能电池,那么中国的这些大量投入的多晶硅生产很快就要没有市场和出路。必须要尽快找出这些太阳能电池板的市场和出路。
中国太阳能发电产业发展之路何在
就算太阳能电池的技术问题都解决了,成本也降下来了,但是中国的太阳能发电的市场在哪里?可以说太阳能发电有三种途径,或者说三个市场。
一是,学习国外建立大型的太阳能发电站。 然而要建立大型发电站必须考虑地点问题,因为它要占据大量土地面积,最理想的地点是沙漠地区,所以中国的第一个大型太阳能发电站计划建造在甘肃的敦煌地区,以供给甘肃兰州地区的工业需电。即使这样,敦煌离开兰州还有几百公里的输电距离。太阳能发电是低压直流,还要变成高压交流或高压直流,它也还有一系列的输配电问题要解决。而且这样一个小型的太阳能发电站(10万千瓦)还要投资7亿6千万美元。所以这只能是一种示范工程,而决不是一种可以全面推广的途径。
二是,采用德国和美国加州的屋顶计划。这是一种发动群众的好方法,基本上是由个人投资,国家补贴。但是,因为国外的大多数人(尤其是中产阶级)都是居住在有自有屋顶的住家中,可以投资安装太阳能发电设备,而中国的居住在城里的中产阶级大多数都是居住在没有自己屋顶的公寓中。只有少数高收入阶层有可能有自己的别墅,不过也是度假用,不可能去投资安装太阳能发电设备。虽然农村居民大多数人有自己的屋顶,但是他们的经济实力更本不可能去自行投资太阳能电站,而顶多少数富裕的蒙古包会去建立这种可移动的发电设备。这也许仍然需要政府的支助。虽然上海也提出了10万个太阳能屋顶计划,但是,看样子也只能是政府行为,而不大可能是由个人投资。而且也许用的并不是真正的居民屋顶,因为找不到那么多可用的屋顶。
三是采用分散发电的大批量小规模的太阳能供电设备。在中国最有希望快速普及的可能就是太阳能LED路灯工程了。因为首先它不需要大型场地,而且是“自产自销”,不需要远距离输配电,甚至连逆变器也不要,因为LED也是只要低压直流供电的。太阳能路灯的优越性和可操作性很大,那么这个市场的规模有多大,效益如何?
据有关方面估计,中国现有路灯总数大约在一亿盏以上,并以每年20%的速度增长,假如这一亿盏路灯可以折合成为6000万盏250瓦的路灯,再假定这6000万盏路灯全部改成太阳能LED路灯,那么总共可以节约1500万千瓦的功率。假定每盏路灯每天工作12小时,在1年内将节约657亿度电。而三峡水电站在2007年的发电总量为616.03亿度电。因此把全国的路灯全部改为太阳能路灯后所节省的电量将超过一个三峡水电站一年的发电量。这是一个极其惊人的数字。要知道三峡工程总投资超过1800亿元,再加上输配电工程的400多亿总共超过2200亿投资。而且还有一百多万的移民问题,再加上对于生态环境还有很多不可预测的问题……
那么,中国的太阳能LED路灯的市场容量有多大呢?据台湾光学产业技术发展联合会预计全球LED路灯的市场规模2008年达到10.4亿美元,中国市场占大约5.6亿美元,中国2008年新建的LED路灯数量达到50万个。预计2009年全球LED路灯将由2008年的90万盏,大幅攀升到210万盏,渗透率将超过1%。2010年全球LED路灯市场规模则将成长到440万盏,渗透率将倍数提升到2%以上。按照过去的增长速度,假定中国2009年的LED路灯仍然增加20%以上,至少达到60万盏。如果原来采用的高压钠灯每盏耗电250瓦,那么总耗电达15万千瓦,改成太阳能路灯以后不但这些电能都将节省下来,而且还能发出相当数量的电能。假定LED路灯只要100瓦每盏,所需的太阳能电池板大约为3倍的功率,也就是300瓦。60万盏就需要18万千瓦的太阳能电池板。就已经远远超出现在的太阳能电池板的全部用量。其实,中国的整个路灯市场的规模极大,仅2007年就安装了1700万盏(主要是高压钠灯)。假如2009年的全部路灯安装数目可以达到2000万盏,而且全部采用太阳能LED路灯,那么所需的太阳能电池板的总功率将达到600万千瓦。而国家发改委提出的到2020年才180万千瓦的任务,2009年就可以大大超额完成。
目前在普及太阳能LED路灯中的主要问题是初始造价还比较高,就灯具本身来讲,普通高压钠灯的造价大约为2000元/盏,交流电LED路灯的造价大约为5000元,而100瓦太阳能LED路灯的造价大约为12000元以上。然而建造路灯不能只看路灯本身的造价,而必须考虑每公里造价。这是因为交流电路灯需要铺设供电电缆,输配电设备,维护丼等费用。而太阳能LED路灯就完全没有这种支出。而且,普通交流电路灯还有巨大的电费支出。根据详细测算,五年下来,每10公里的太阳能LED路灯,不但可以完全补偿初始投资,而且还可以节省43万元的电费,以后每五年节省电费可达122万元。不但如此,因为太阳能LED路灯采用了无污染的绿色能源,它还可以提供二氧化碳的减排成本,和高压钠灯相比,这2000万盏太阳能LED路灯还可以节省103.2亿美元的减排成本,而这减排量通过国际碳市场交易,还可增加收入。
由此可见,采用太阳能LED路灯决不是一件无足轻重的小事,而是涉及到我国能源政策的大事。是在最短期间内加速改变我国能源结构的最为有效的短平快做法。而且这完全可以发动各级地方人民政府来完成,不需要由中央政府出面组织像三峡工程那样的浩大工程,而却能实现类似的效果。何乐而不为呢?