關(guān)于低碳經(jīng)濟(jì)背景下的新能源開發(fā)和利用分析

中國產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告網(wǎng)訊:

    內(nèi)容提示：新能源的開發(fā)制造過程需要耗散大量資源，太陽能發(fā)電轉(zhuǎn)化效率低、成本高，太陽能和風(fēng)力發(fā)電裝置是有一定壽命的，政府補(bǔ)貼是有限的。 

    1 前言 

    能源的穩(wěn)定供給對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展至關(guān)重要，然而全球化石燃料的大量燃燒，帶來了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源短缺。面對(duì)嚴(yán)酷的現(xiàn)實(shí)，人們提出了低碳經(jīng)濟(jì)的概念。它一方面是要利用現(xiàn)代科技等手段實(shí)現(xiàn)節(jié)能、增效，另一方面是要開發(fā)新能源，最終目的是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的低能耗、高能效、少污染和能源供給多元化的可持續(xù)發(fā)展之路。 

    節(jié)能、增效一直非常受到關(guān)注，人類幾十年來利用經(jīng)濟(jì)、法律以及科技等手段廣泛開展的節(jié)能是有一定成效的。但是由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，能源需求量擴(kuò)大，能源的供應(yīng)仍然不斷趨緊，由此帶來的社會(huì)震蕩和擔(dān)憂也日益顯現(xiàn)。然而人類社會(huì)已經(jīng)完全離不開化石能源，否則全球經(jīng)濟(jì)將出現(xiàn)難以想象的急速衰退。因此，開發(fā)利用新能源就成了低碳經(jīng)濟(jì)背景下更為緊迫的選擇，這也是近年來各國加快開發(fā)和利用新能源步伐的重要原因。 

    2 新能源的概念 

    一般認(rèn)為，常規(guī)能源是指技術(shù)上比較成熟且已被大規(guī)模利用的能源，而新能源通常是指尚未大規(guī)模利用、正在積極研究開發(fā)的能源。因此，煤、石油、天然氣以及大中型水電都被看作常規(guī)能源，而把太陽能、風(fēng)能、現(xiàn)代生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽芤约昂四�、氫能等作為新能源�?nbsp;

    環(huán)境污染和能源短缺的現(xiàn)實(shí)壓力令全世界開始重新關(guān)注新能源，而且希望新能源能夠克服化石燃料燃燒帶來的污染和可能出現(xiàn)的能源枯竭。新能源看似有很多優(yōu)點(diǎn)，如太陽能和風(fēng)能，取之不盡、用之不竭，利用過程中也不會(huì)排放很多的污染物。然而世界各國利用現(xiàn)代科技手段開發(fā)不同種類的新能源已有幾十年的歷史，當(dāng)然也取得了很大進(jìn)步，包括太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、核能、生物質(zhì)能等，但至今還沒有一種新能源能夠取代現(xiàn)在普遍使用的化石能源，而只能作為常規(guī)能源有限的補(bǔ)充。這一方面說明各國還沒有取得技術(shù)上的全面突破，另一方面，新能源開發(fā)利用本身是否也存在一些依靠技術(shù)難以克服的障礙呢？因此，應(yīng)當(dāng)正視新能源本身和開發(fā)利用過程中出現(xiàn)的問題，對(duì)新能源過高的期待也應(yīng)有更為理性的認(rèn)識(shí)。 

    3 新能源開發(fā)與利用過程分析 

    3.1 新能源的開發(fā)制造過程需要耗散大量資源 

    以目前較為普遍利用的、也是人們最為關(guān)注的新能源太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電為例，其最顯著的特點(diǎn)是在實(shí)際利用過程中與燃燒化石燃料相比排放的二氧化碳及相關(guān)的污染物非常之少。如一次性投資建成后，就可以依靠自然力運(yùn)轉(zhuǎn)若干年，基本不排放二氧化碳，維護(hù)成本也不太高。即使是生物質(zhì)能，如技術(shù)比較成熟的玉米乙醇，它的燃燒產(chǎn)物也相對(duì)比較清潔。更為關(guān)鍵的是，新能源是可再生、可持續(xù)的能源。因此，太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的利用過程無疑是低碳的，而它的開發(fā)制造過程卻是另外一回事。 

    無論是太陽能還是風(fēng)能，總是要和地球上其他大量非再生資源結(jié)合后才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)出電能。如生產(chǎn)和制造太陽能和風(fēng)力發(fā)電裝置過程中都要消耗大量的金屬和非金屬材料，包括鋼材、銅、鎘、硅、鍺、硒、鎵、砷等，還需要大量的玻璃、塑料、橡膠等化工產(chǎn)品。上述所需材料事先都要經(jīng)過開礦、熔煉、提純、合成等復(fù)雜的過程，每一過程都要耗散大量的石油、煤炭等不可再生資源，排放大量的二氧化碳等污染物。此外，發(fā)電裝置的安裝就位還要大量占地、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)�，這些過程都是高碳的，需要大量的化石燃料作支撐，同時(shí)也大大提高了新能源開發(fā)利用的成本。目前風(fēng)力發(fā)電成本是火電的2-3倍，太陽能光伏發(fā)電成本是火電的5-10倍[1]。 

    由于風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電設(shè)備的制造要消耗大量的金屬材料，這就推高了發(fā)電成本�，F(xiàn)在噸鋼綜合能耗的國家標(biāo)準(zhǔn)為一類企業(yè)700kg標(biāo)煤/t，二類企業(yè)730kg標(biāo)煤/t。這里所謂的噸鋼綜合能耗并不包括鋼鐵工業(yè)企業(yè)的采礦、選礦、鐵合金、耐火材料制品、碳素制品、煤化工產(chǎn)品及其他產(chǎn)品生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)及非生產(chǎn)的能耗，這些能耗沒有計(jì)算到噸鋼綜合能耗中去，但成本是一定要攤的。因此，僅看噸鋼綜合能耗的數(shù)據(jù)還不足以說明風(fēng)力發(fā)電開發(fā)制造和利用全過程的排碳量，而市場價(jià)格及成本的數(shù)據(jù)則比較全面地反映了風(fēng)電的全程排碳量以及與火電排碳量定性的比較。 

    很顯然，新能源開發(fā)和設(shè)備制造過程對(duì)化石燃料的依賴、高成本和二氧化碳等污染物的排放之間是有正相關(guān)性的。雖然現(xiàn)在還很難比較準(zhǔn)確地計(jì)算出新能源與常規(guī)能源各自在開發(fā)制造和利用的全過程中排碳量、排污量的多少，但目前的高成本說明新能源的開發(fā)利用并不經(jīng)濟(jì)，全過程排碳量也不見得少，媒體所鼓噪的新能源低碳、無污染、零排放等說法是不全面、不客觀的。 

    3.2 太陽能發(fā)電轉(zhuǎn)化效率低、成本高

　　據(jù)2008年中國能源投資論壇的最新報(bào)告，上海市在納米專項(xiàng)基金的支持下，經(jīng)過3年多實(shí)驗(yàn)與探索，已經(jīng)研制出新型仿生太陽能電池。它的光電轉(zhuǎn)化效率已超過10%，接近11%的世界最高水平。從數(shù)據(jù)可以看出，世界最高水準(zhǔn)的光電轉(zhuǎn)化效率也僅有11%。如果在陽光不太充足的多云天氣或者是雨天和悶熱的天氣里，太陽光伏效應(yīng)轉(zhuǎn)換的效率還會(huì)大幅度降低。

　　在太陽能電池中硅系太陽能電池是發(fā)展最成熟的，但其成本居高不下。晶硅太陽能電池的主要材料是硅片，比如鋪設(shè)大面積的太陽能電池幕墻。然而目前太陽能電池板主要用的是高純硅，純度達(dá)到99.9999%，這項(xiàng)技術(shù)被德國、日本、美國等幾家公司壟斷。太陽能電池用的高純硅都是進(jìn)口的，價(jià)值不菲，成本太高，遠(yuǎn)不能滿足大規(guī)模推廣應(yīng)用的要求，所以太陽能發(fā)電系統(tǒng)在未來仍需要人們不斷地探索與完善。

　　中國新能源行業(yè)“十二五”規(guī)劃發(fā)展指導(dǎo)報(bào)告 

    目前國內(nèi)太陽能光伏發(fā)電投資約5萬元/kW，而火電約為5千元/kW。太陽能光伏發(fā)電投資的高成本，意味著采用當(dāng)前技術(shù)大規(guī)模開發(fā)太陽能光伏發(fā)電是不經(jīng)濟(jì)的，雖然隨著太陽能光伏發(fā)電設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)、生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大以及生產(chǎn)鏈的完善，成本降低是可以預(yù)期的。而從另一個(gè)角度來看，太陽能光伏發(fā)電的基本材料——多晶硅和單晶硅的生產(chǎn)能耗很高，規(guī)模生產(chǎn)極有可能反過來抬高常規(guī)能源的價(jià)格，因此期望太陽能光伏發(fā)電組件生產(chǎn)成本的大幅降低又是不現(xiàn)實(shí)的。

　　中國已經(jīng)成為世界上最大的太陽能電池組件生產(chǎn)國，然而由于尚未啟動(dòng)國內(nèi)太陽能電池的需求市場，所生產(chǎn)太陽能電池組件的98%以上都需要出口。發(fā)達(dá)國家為了保護(hù)自己的環(huán)境，將大量耗能的前期生產(chǎn)放到了中國，雖然賺得一些利潤，但環(huán)境代價(jià)是不言而喻的。還有國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)市場啟動(dòng)速度太慢，市場和產(chǎn)業(yè)不協(xié)調(diào)，說明市場承受不了目前光伏技術(shù)應(yīng)用的高成本。這種基本依賴于出口市場的產(chǎn)業(yè)存在著潛在危機(jī)，發(fā)達(dá)國家一旦因經(jīng)濟(jì)危機(jī)或是為了保護(hù)本國的行業(yè)利益，壓縮或暫停太陽能電池片的進(jìn)口，勢(shì)必對(duì)我國太陽能電池和硅材料行業(yè)產(chǎn)生巨大影響，甚至可能引起該行業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)困難。這必須引起足夠的重視，做到未雨綢繆。應(yīng)加快我國光伏技術(shù)的應(yīng)用和市場發(fā)展，完善產(chǎn)業(yè)鏈，不能不顧環(huán)境壓力僅僅關(guān)注產(chǎn)業(yè)某一環(huán)節(jié)的利潤。

　　3.3 太陽能和風(fēng)力發(fā)電裝置是有一定壽命的

　　太陽能發(fā)電裝置和風(fēng)力發(fā)電裝置目前的設(shè)計(jì)適用壽命最多是20年，在這期間設(shè)備要經(jīng)受全天候的考驗(yàn)。生產(chǎn)風(fēng)電設(shè)備的技術(shù)是集空氣動(dòng)力學(xué)、材料力學(xué)、工藝制造、氣象學(xué)、電機(jī)學(xué)、自動(dòng)控制、電力傳輸、保護(hù)與控制等多學(xué)科于一體的綜合性技術(shù)，技術(shù)含量非常高。制造企業(yè)必須具備先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和一流的制造技術(shù)才有可能制造出先進(jìn)的風(fēng)電設(shè)備，即使這樣也很難保證在20年內(nèi)設(shè)備不出問題，太陽能光伏發(fā)電裝置同樣存在此類問題。我國中西部地區(qū)風(fēng)沙較大，對(duì)風(fēng)電設(shè)備磨損非常嚴(yán)重，風(fēng)沙的侵蝕會(huì)使風(fēng)電設(shè)備的壽命大打折扣。

　　事實(shí)上，我國風(fēng)電設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展還不到20年，也沒有已經(jīng)運(yùn)營了20年的風(fēng)電場。根據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)的測算，陸上風(fēng)電的投資成本在800-1150歐元/kW，發(fā)電成本在4-6歐分/（kW•h）之間；海上風(fēng)電的投資和發(fā)電成本分別比陸上高出50%-100%，投資成本在1250-1800歐元/kW，發(fā)電成本在7.1-9.6歐分/（kW•h）之間，根據(jù)資源條件不同而有所變化[2]。發(fā)達(dá)國家在掌握專利和先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的條件下，其風(fēng)電成本依然高于常規(guī)能源電價(jià)，而我國風(fēng)電不但成本高，而且還存在風(fēng)沙侵蝕等潛在問題。發(fā)達(dá)國家發(fā)展風(fēng)電多是利用海洋風(fēng)，我國也已經(jīng)開始了海上風(fēng)電的開發(fā)，不過海上空氣的含鹽量和濕度都相對(duì)較高，因此相對(duì)于陸上的沙塵，海風(fēng)對(duì)風(fēng)電設(shè)備的腐蝕作用恐怕也會(huì)給風(fēng)電設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)提出新的難題。

　　3.4 政府補(bǔ)貼是有限的

　　與其他行業(yè)不同的是，新能源行業(yè)十分倚重政府的資金和政策支持，企業(yè)自身競爭力往往難以承受市場考驗(yàn)，而經(jīng)濟(jì)壓力又使得政府補(bǔ)貼不可能長久進(jìn)行下去，新能源企業(yè)也不能總是指望政府的補(bǔ)貼或貸款生存。在我國目前尚未真正掌握核心技術(shù)和新能源技術(shù)還有待改進(jìn)的情況下，政府的優(yōu)惠政策不能成為支持浪費(fèi)的始作俑者。要避免新能源低碳概念的炒作，更要防止某些企業(yè)鉆新能源政策的空子，對(duì)于不太成熟技術(shù)的推廣而給予企業(yè)的補(bǔ)貼要慎重。