蒸汽机是第一次工业革命,电气化是第二次工业革命,信息产业是第三次工业革命,新能源则可定义为第四次工业革命。每一次产业革命都使得世界的产业发展水平提高一大步。解决全球气候变化只有通过发展新能源。新能源应该上升到“国家战略”的层面。
石化资源是不可再生的一次性资源。它们不仅是能源,而且还是优质的化工原料。后者的价值可能大大高于能源的价值。可惜这点还未被人们所认识。因为它们是唯一的,不可替代的。而能源不是唯一的,有多种选择,多条途径。若我们把石化资源仅作供热、发电燃料,实在大材小用,用错了地方。原本是优质的化工原料,这里却成了污染源,破坏环境的罪魁祸首。
中国能源资源总量约为世界的10%。煤炭开采不足100年,石油不足15年,天然气不足30年。而世界平均水平为230年、45年和61年。若按照2020年中国的能源需求预测量估算的话,煤炭、石油和天然气开采下降到30年、5年和10年。2009年全国能源消费总量为31亿吨标准煤,其中煤炭占70%。中国烟尘排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化合物的67%、二氧化碳的70%都源自于煤的燃烧。如果要核算二氧化碳,中国即便实现15%的非石化能源,单位GDP碳强度降低到2005年的45%。仍将从2005年的每年排放55.7亿吨二氧化碳增加到2020年的120亿吨以上,而美国、欧盟和日本如果完成了2020的年的二氧化碳减排目标,届时只有不到80亿吨,仅为中国的2/3。而全球届时的目标是300亿吨,如果中国和美欧日20亿多人口就排放200亿吨二氧化碳,全球另外40多亿人口只有100亿吨的排放空间,中国将如何面对世界?中国所面临的艰巨环境可想而知。
据报道,2009年我国碳排放量超过美国居全球第一。中国每年因环境问题造成的经济损失约占GDP的8%左右。我国GDP年均增长率约9%左右。这说明我国发展是以环境为代价的。若照这样开采下去,几十年后,留给子孙的是污染严重,生态失衡,自然灾害频发,没有资源的国家。愧对子孙,愧对先人。谈何可持续发展?
因此,寻找替代能源,发展新能源和可再生能源就成了必然选择。
理论上认为大约40分钟的照射在地球上的太阳能,便足以供全球人类一年能量的使用。我国可开发的总风能约为40亿千瓦,水能约为5.4亿千瓦,而太阳能的辐射能量要比这些大几百至几千倍。所接受的太阳能总辐射为1.8万亿千瓦,相当于每平方米每天可收到约0.5公斤的标准煤。年总量约为5.86×103MJ / m2 ,等于17000亿吨标准煤,是我国当前年消费的一次能源的600倍。等于数万个三峡工程发电量的总和。我国光照资源丰富的荒漠面积约108 万km2。太阳能在单位面积所产生的电能也10倍于风能。其发电高峰期也就是用电高峰期。毫无疑问地说,太阳能是取之不尽、用之不竭的能源。所以,人类的未来,必定是太阳能时代。
太阳能光伏发电成本居高不下,是化石能源发电成本的5-10倍。它的高碳排放以及对环境的污染也更是使太阳能光电产业不能极大扩展的重要因素。普遍同意,制造1兆瓦光电池总耗电量约为600万度电,在20年的寿命中的总发电量约为3600万度电,可能达到6倍的增益。然而我们应当注意到,在传统的制造技术中所耗费的电能,是燃煤换得的能量,其每度电约为1.32公斤的二氧化碳排放量。但如果计及光伏电池及其组件的生产,还要消耗相当大的电力,实际上每发1度由来自光伏发电的电能,还要排放0.22公斤的CO2。而如果中国所生产的光电池有99%用于出口,其碳排放800万吨的CO2排放量,就完全由中国承担。发展低碳太阳能产业是十分迫切的任务。太阳能供热和太阳能发电是今后新能源开发的必然首选。
将2020年要求“年”减少能耗22亿~30亿吨标准煤的数字,下降到要求11亿~19亿吨标准煤。到那时,唯一能大量满足中国能源需求,同时又不排放碳的能源供应,就只有太阳能发电和太阳能供热了。热储存和热输运是热能工程中两大世界性难题。
徐锭明说,应对金融危机,节能减排和开发新能源工作尤其不能放松。节能是能源工作的主力军,节能是生产能源。能源未来的方向将是从能源资源型走向能源科技型。金融危机,危是可以转机的,第一个是体制改革的机遇,第二个是产业结构调整的机遇,第三是促进产业升级的机遇。
太阳能发电分为太阳能光伏发电和太阳能光热发电两种类型。当前,热电转换率为36%。相对于太阳能光伏发电,太阳能光热发电有很多独特优势。1、成本低。太阳能光热发电的成本约为2万元/千瓦,而太阳能光伏发电约为5万元/千瓦。2、太阳能光热发电的系统效率为12%~19%,而目前太阳能光伏发电的系统效率为13%~15%。3、太阳能光伏发电是需要太阳能电池进行光电转换来实现的,这就需要大量的太阳能电池。目前,太阳能电地主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅3种,而这些电池的生产过程中难免会产生一定的污染,太阳能光热发电则不会出现此类问题。4、太阳能光热发电是热电联供的,可与化石燃料形成混合发电系统。5、化石能源热发电是当前主要的发电方式,其主要装备锅炉、汽机、发电机、输变电设备等已形成了成熟产业,使太阳能热发电易于迅速实现大规模产业化;6、中间被加热工质同时起到一定储能作用,可以缓解太阳幅射强度变化带来的不利因素,加之锅炉还可用其他能源(煤、油、气)燃烧供热,使能持续发电克服太阳能不连续的缺点;7、其发展方向也是要努力提高工质温度以提高热电转换效率,增大单机容量以改善经济性能,热电站多年的发展经验可以借鉴。8、太阳能聚光热力技术不仅具有低成本、高效率、占地少、人工要求低、100%环保的节能技术优势。
太阳能光热发电与太阳能光伏发电相比,不仅投资和发电成本低(1/5—1/3),真正的零污染。当今,热电转换率为0.36,商业用电价格0.9元/度。煤电的直接成本约0.38元/度,治污的间接成本约0.4元/度,合计约0.78元/度。光电转换率为0.13—0.15,成本2-5元/度。光热电系统效率为0.12—0.19,成本0.9-1.1元/度,其极限效率是0.36。光热效率有大幅改进空间。现有集热管虽能作供热和发电,但效果不够理想。而无热损失太阳能集热管,由于光热效率理论极限为100%,因此集制热、运热、储热于一体。用于热发电,可大大提高效率,有望发电成本低于0.38元/度,从而解决能源危机。用于热工业,如供暖、供冷等,可解储热、热输运世界性难题,实现技术升级换代。
太阳能光热发电,由于采用汽轮机发电,电流稳定,加之系统可以采用熔盐技术储热,白天将盐从固态变成液态,晚间再用400多度的熔盐将水变成蒸汽发电,这样就解决了发电的调峰问题。
当前全世界太阳能规模发电中,太阳能聚热发电占92.7%,太阳能光伏发电不足7%。根据国际权威机构2009年统计,目前在全世界运行的槽式太阳能热发电占整个太阳能聚热发电装置的88%,占在建项目的97.5%。到2020年,全世界太阳能聚热发电将达到24GW,其中槽式太阳能热发电仍占主导地位。
中科院电工所研究员马胜红说,成熟的槽式光热发电系统,主要由集热管、聚热镜片、汽轮机和支架等零部件构成。其中,集热管是技术含量最高的核心部件。“除了集热管技术含量较高以外,光热发电并不涉及什么高深的技术。汽轮机是现成的,而集热镜片和支架等配套设备,只要市场开启,配套厂商将会蜂拥而至。集热管的主要功用是,通过聚热镜收集的反射光,把管内的介质加热到400度,最终将水变成蒸汽。
轻研发重引进的沉痛教训。2009年国务院批文再次指出,多晶硅属于高耗能和高污染产品,和风电一样,两个领域“产能过剩矛盾十分突出”。
乐山市经委副主任邓贵银说:我国多晶硅项目实行的是备案制度。现在已经很难找到一个像多晶硅这样投资如此之大,而审批却如件简单的项目了。
王军生博士说:发达国家提纯1公斤多晶硅费用约为20美元,而中国企业的平均成本是50-60美元。企业规模不大,产品能耗和成本高,环境污染大。核心技术依赖进口。太阳能产业存在三大瓶颈:原材料、设备和技术依靠进口。并为国外所垄断。国内太阳能企业能做的只有终端设备的研发和生产。90%以上的原料和设备进口,90%以上的产品出口,我们的工作就是把这些硅片焊到一起,中国成了另一个“世界加工基地”。虽然生产的是高科技产品,但是仍处于低档次的加工阶段,和生产皮鞋、领带没有区别。
我们做高纯度的硅有困难,很多时候只能做到(小数点后)三个9,而人家是四个9、六个9,价格就比我们高得多了。纯度越纯,转换效率越高。因此,对于这种以出口为主的生产,就不一定要把它变成中国可再生能源政策的支持对象。中国可再生能源政策的补贴与支持对象,应该是最后在中国变成原料的、真正在中国使用的。对于以出口为主的生产,不但不能鼓励、补贴,从高能耗产业政策上来讲还应该有所限制。
盲目投资,重复建设。初步估计,2009~2010年新增投资预计超过1500亿元。目前,仍有很多地方将发展光伏产业列为当地“一号工程”。据不完全统计,国内已有14个省市提出将光伏产业培育成新兴支柱产业。江西省把光伏产业纳人本省“三个千亿工程”之一;仅江苏一省,就至少有6个地市提出要打造全国性的光伏产业基地;去年,宁夏举行了11个大型太阳能光伏并网发电项目集中开工仪式,而这些并网发电项目均未得到国家发改委对其上网电价的批准。此外,青海、河北也大上同类项目。
产能过剩,亏损严重。光伏产业一哄而上和各自为政不仅带来浪费和环境污染,而且造成项目产能过剩和恶性竞争。目前国内在建或是拟建的多晶硅项目产能高达14万吨,而预计全球2010年多晶硅的需求仅为8万吨左右。另外,随着国内外市场的急剧萎缩,国内光伏组件和电池生产领域的产能过剩更为严重,多数企业陷人困境。据初步统计,自2008年四季度以来,国内光伏组件企业已有300多家倒闭,有一半左右的光伏企业处于停产或半停产状态。多家光伏上市公司财务状况恶化,部分企业负债率超过50%,有的甚至接近70%。
光伏发电成本高,是火电5-10倍,企业、百姓用不起。可是光伏产业的老总们并不.承认投资失误,反而在股票市场中大打新能源概念牌,侈谈高成长性,圈股民的钱,转嫁给股民。在全国人代会、政协会上,作为代表的光伏产业的老总们又是提议案,又是呼吁,要国家扶持新能源产业。说白了就是要财政补贴,亏损由全国人民负担。金额达千亿元。
比尔.盖茨与美国能源革新委员会呼吁美国政府每年增加投资110亿美元,使清洁能源的研究和开发资金达到160亿美元。“如果你想尽可能减少对石油的依赖,你就必须有更激进的研发项目。”他称,每年美国政府投资十亿美元用于海外石油供应链,但可以想象使用供应终会有中断的时候。“但事实上,唯一真实有效的解决方法是让美国的天才们和研究机构着力于新的能源形式的研究与开发,这才是长久之计,而不是让大笔的资金流出。”
可遗憾的是,我国对于有自主技术的研发,区区小钱的投入是最吝啬的,怕风险。可是却热迷于花巨资的数十条生产线引进。原材料、设备和技术依赖进口,并为国外所垄断。90%以上产品需依赖出口。没有人怕风险,舍得投资。失误了,国家担着。是否应该实行问责制啊!
中国能源研究会副理事长周大地研究员表示,我国只是在清洁能源的产能性投入上很大,而非科研创新上。“几万亿元投入到高耗能产业里还不如投入到科技研发上去呢。”
中国工程院院士张耀明称:太阳能热发电是最可能引起能源革命,实现大功率发电、替代常规能源的经济手段之一,将完全有可能给紧张的能源问题带来革命性的解决方案,未来的太阳能热发电成本将可以实现5美分/度的目标。
现在太阳能光伏发电成本是2-5元/度。而太阳能热发电成本却比煤电高不了多少,约0.9-1.1元/度。基本上已达到商业用电价格0.9元/度水平。光热效率有大幅改进空间。若采用无热损失太阳能集热管,以及用于储热和运热上,则成本有望降低到0.38元/度以下。这样就解决了能源危机,不用石化燃料。从环保节能减排上讲,只要降到0.78元/度,就有重大应用价值。于是缓解了能源危机。因此,集制热、运热、储热为一体的原创无热损失太阳能集热管,值得特别关注。它可解能源危机与热运、热储三大世界难题,以及传统热能产业技术升级。