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中国太阳能产业转向国内市场(2)

黄立安在这篇文章的第二部分中论证了中国应将太阳能作为国家安全战略的组成部分这一观点。

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将太阳能纳入国家安全的范畴将促使政府大力发展太阳能。为了达到这点,我们需要扩大传统意义上的国家安全的范畴从而使其包括能源安全、经济安全、社会安全和环境安全。

尽管有各种各样的商业太阳能技术,但是由于屋顶太阳能光伏发电系统具有独特的输电线优势,因此本文重点介绍与之有关的分布式太阳能光电池系统,而不是大型公用设施规模的太阳能发电厂。太阳能资源随处可得的特点意味着分布式太阳能光伏发电系统的输电线路要远远短于化石能源系统。输电线路短的优点体现在它降低了输电支出以及增建基础设施的支出,因此使环境效益和经济效益得到了改善。与此同时,它还最大限度地改善了地区经济。分布式太阳能几乎不需要输电线路;太阳能板将太阳能转化为电能后,通过输电线路在几米之内使用。

由于屋顶光伏发电这样的分布式能源系统是由许多相对较小的模块构成。每个模块之间彼此独立。并且每个模块发生故障所造成的损失很小。也就是说分布式可再生能源系统中一个或少数几个节点发生故障不会导致整个系统的瘫痪。因此,分布式能源系统要比集中式能源系统具有更强的弹性。而燃煤发电站这样的集中式能源系统则相反。由于集中式能源系统是由一个或几个集中的大型发电机组构成,因此对于高成本的故障则更加脆弱。2008年初发生在中国南部的暴风雪就充分说明了这点。由于集中式燃煤发电站的远距离输电线路上存在着许多瓶颈,因此使其极为脆弱;这场暴风雪所导致的故障使17个省、市、自治区遭受不同程度的停电或电力短缺的影响。相反,由于分布式太阳能系统近距离分布于终端用户周围,因此大大地缩短了输电线路的长度,并减少了远距离输电线路潜在的薄弱环节。由于太阳能发电并网之后可以将多余的电力输送给电网,因此太阳能系统还能够增强电网的弹性。

安全性的另一个方面体现为可靠性。虽然可再生能源由于具有间歇性的缺点而遭忽视,但是人们已经充分了解了太阳能资源的这种波动(如昼夜交替、阴天等情况),并可以做出相对准确的预测。大型集中式电厂则相反,其供电中断的原因还远远无法预计。因为分布式发电网络的所有节点不可能全部都受到影响,所以与分布式发电相比,集中发电更容易由于极端恶劣的气候条件或者恐怖袭击等原因而导致全局瘫痪。此外,能源存储、太阳跟踪和阴影缓解等技术的进步延长了太阳能发电全天使用的时间。由于集中式化石燃料发电所使用的燃料受到市场价格波动影响。因此,与之相比,太阳能发电的生命周期成本则更加确定。

随着全球金融的衰退,为了促进经济从过分依赖于低附加值出口向多元化方向转变,发展国内新能源作为经济安全议案而备受关注。中国的太阳能光电板生产在全球范围内的异军突起为中国的经济做出了巨大的贡献。到2007年,太阳能工业已经提供了1万个就业岗位。据预计,到2020年,这一数字还将增加10倍,将提供10万个就业岗位。一个健康发展的太阳能光电板市场还能够带动零部件生产和组装的专业化体系的发展。然而,由于国内生产的太阳能电池板的95%用于出口 ,因此这一体系至今还没有建立起来。光电板市场所产生的乘数效应还没有显现。如果中国想要避免在这个动荡的时期遭受经济的迅速下滑,那么发展国内太阳能市场不失为一个有趣的尝试。

最后,我们不应低估太阳能的社会优势和环境优势。尤其是政府的合法性在很大程度上取决于是否能够保持社会结构稳定的情况下。到2006年末,1千1百多万农村居民还没有通电。太阳能离网发电是缩小许多还未通电的偏远农村地区能源差距的最现实最经济的解决办法,同时也是政府实现农村电气化这一最为重要的社会计划的重点。同时,决策者们还必须认识到燃煤发电所带来的公共健康成本,这其中包括煤矿开采过程中所产生的健康危害和生活危害,以及释放出来的二氧化硫和一氧化二氮等有害气体。最近的一份研究显示,中国煤炭工业所带来的环境、公共卫生和其它负面社会成本(不包括气候变化影响)每年总计高达1.7万亿人民币(折合2490亿美元)。

如果安装费用基本保持不变,那么即便是太阳能电池组件的价格降低40%, 其安装成本每度电仍然高出燃煤发电8倍。从狭义的经济角度而言,正是由于这种价格上的差距,使决策者们对向太阳能发电的发展提供财政鼓励措施还心存疑虑。由于美国最近决定通过财政措施大力发展太阳能发电,因此,有人建议中国政府等待时机,当美国的需求增长进一步带动中国的太阳能电池组件生产并使其价格降低之后再发展太阳能发电。实际上,中国的可再生能源发展“十一五”规划中为2010年将达到的太阳能装机能力制定了谨慎适度的目标。从这一点就能看出,中国目前采取的就是这种静观其变的策略。与美国2007年底所达到的874 MW的太阳能装机能力,以及中国2008年底所达到的12,300 MW风力发电装机能力相比,中国2010年实现300 MW的太阳能总装机能力的目标就显得苍白无力。这其中还包括非分布式太阳能和非光伏式太阳能(即太阳能热电发电机组)。这种谨慎的政策反映了太阳能和化石燃料间存在的价格差距所导致的心理上的踌躇不前。同时,它还使前文所述的太阳能国家安全议案完全丧失了意义。

 

资料来源: “中国的十一五规划:可再生能源总量标准消失,而风力发电和公用事业规模的太阳能发电目标提高” 吴小钰等,英国新能源财经,2008年4月11日

更为关键的是,推迟清洁太阳能发电对燃煤发电的替代所产生的真实成本往往被决策者们所忽视,更不用说私营企业了。这种成本不能单从经济的角度加以衡量,其中还必须包括降低温室气体排放所增加的难度。专家们一致认为,为了稳定气候变化,到2050年,温室气体排放需要比1990年的水平降低60%至80%。由于燃煤发电基础设施的使用寿命一般在40到50年之间,因此,我们必须马上做出能源投资决策。今天每减少一兆瓦的太阳能发电,就相当于未来40到50年内额外增加了一兆瓦的燃煤发电,以及由此产生的温室气体排放。

虽然我们很难衡量前文中所述的收益,但是除此之外太阳能发电还有其它三个经济收益。首先,与“基本负荷”电网发电相比,太阳能光伏发电虽然不具有成本优势,但是在许多地区,其成本已经可以与日间用电达到高峰时启动的“峰荷”发电相媲美。峰荷发电是公共事业发电中最为昂贵的一种。通常发生在一天当中炎阳高照,气温最高,用电达到最高的时候。太阳能发电是“调节峰值”的理想手段。

其次,分散式能源系统不需要价格昂贵、效率低下、资源密集的输配电基础设施。中国国家电网 2008年利润降低了80%,并因此面临着巨大的财政压力,但是仍然计划未来两年内投资11600亿元(1700亿美元)用于电网建设。输配电的过程中电力损耗估计在8%到9%左右。除此之外,据报道,500千伏的电网项目中,每建设100公里的输电线路需要5千吨钢铁,2千吨铝,以及7千立方米的水泥。我们无法避免每个项目所需的巨额输配电设施建设投资。因此,在电网无法达到的偏远农村地区,独立的分布式光伏发电系统成为了最经济的选择。中国最近宣布在青海柴达木盆地(装机容量达1GW)以及云南省昆明市(166 MW)建设的并网太阳能电站意味着中国在发展低碳经济的道路上迈出了正确的一步。但是这些项目对输配电基础设施的依赖意味着它们并不是光伏发电这样的分布式能源解决方案所代表的最终目标。

第三,太阳能板在发电的同时,还具备其他的用途,这大大的提高了其经济性。例如,安装在屋顶的太阳能板由于挡住了屋顶日晒,从而降低了建筑物的空调负荷。还有所谓的光伏建筑一体化(BIPV)应用方案。光伏太阳能板不是安装在屋顶向阳的位置,而是作为楼宇的正面与楼宇成为一体。这样一来,就省去了传统的建筑材料。此外,如果BIPV的安装费用与新建楼宇打包共同抵押贷款,那么就无需为它进行额外的融资。不仅如此,还可以利用最廉价的长期融资方式为光伏太阳能系统融资。据麦肯锡预计,到2025年,中国将建设5百万栋楼宇,建筑面积达400亿平方米,因此光伏建筑一体化更加经济的特点使其成为中国所面临的一个重要的机遇。

最后,太阳能光伏发电模块化的特点使其能够分阶段、一块一块、或者一个电厂一个电厂地进行建设。这样,电力生产能够在开工后完工前的一段时间内一点一点地开始。从而大大地增强了太阳能发电的经济性。大型集中式电厂则与之相反,电厂的建设要好几年才能完工,在此之前无法进行发电。在比较各种不同的能源措施的相对成本时,往往忽略了大型化石燃料电厂规划建设的时间滞后性所产生的机会成本。结合其分散性的特点,模块化还意味着太阳能系统的发电能力具有可调的特点,因此更能适应需求的变化,减少了目前中国燃煤电厂存在的生产能力过剩和生产能力不足的情况。

通过与燃煤发电的成本进行严格的一对一的比较,前文提及的因素能够在多大程度上降低太阳能光伏发电的成本。虽然这样的问题超出了本文讨论的范围,但是据一项权威研究估计,分布式能源系统所带来的财政收益差不多是集中式系统的10倍。如果这一数据准确的话,那么这些财政收益就能够弥补太阳能发电与燃煤发电之间的成本差距。


黄立安:美国华盛顿特区的能源分析师,最近在福尔布莱特基金的资助下在清华大学完成可再生能源政策研究。他开设了个人博客绿跃进”(www.greenleapforward.com),关注中国能源和环境问题。

下一篇:发现太阳能发电的瓶颈所在

此文章最初发表在《中国安全》杂志的2008年冬季刊.若要查看
包括索引和图表的全文,请点击此处

首页图片由Matthijs Koster

 

 

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匿名 | Anonymous

文章很专业

感觉是篇好文章,可惜太专业了,希望可以通俗一点。

A professional article

The article is undoubtedly impressive. Unfortuately the content is too specialised. I wish it was written a little more simply.

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匿名 | Anonymous

一家之言

我从事该行业有十多年了, 其实太阳能能光伏生产过程中消耗的传统能源很大, 初步估计是接近两年所产生的光伏电量,也就是说光伏发电量只有超过两年,才能真正为世界提供清洁能源. 如果用分步系统, 就要用蓄电池,这又是一个污染环境的工业产品, 所以仅从表面上看光伏提供了清洁能源, 但是用之不当, 就没有发挥出作用来. 根据我的判断, 大型光伏电站才是未来发展中国家的正确方向. 一是效率高, 二是废地充分利用,三是有了规模才能逐步替代传统能源.

A statement of a school

I have been in this industry for more than ten years. Actually, the traditional energy consumption in making PV is very big, roughly equal to the electricity generated by PV for two years. This means that clean energy can actually be supplied to the world by PV power generation only after it has been employed for two years. If a multi-step system is employed, the storage cells, a product that pollutes the environment, will be involved. This means that on the surface PV supplies clean energy, but this will not be the case if it is misused. In my opinion, large-scale PV stations are the only solution for the future of developing countries. Firstly it is high efficiency, secondly fully uses waste lands and thirdly it can operate on the scale to replace traditional energy.

Translated by Ming Li