迎接可再生能源时代|天然气是可再生能源吗

　　中国正在走新型工业化道路，要大量节约能源和资源，但又要不失时机地实现工业化。工业化阶段不可逾越，工业化中的重工业化阶段也不可逾越，而能源是发展的硬约束条件。只有可再生能源才是真正“取之不尽，用之不竭”的能源。不论从当前的发展，还是从长远的发展来说，中国都需要及早逐步过渡到可再生能源。
　　
　　中国为何发展可再生资源
　　
　　首先，当代能源技术以及相关产业，正积极向可再生能源方向发展，已成为世界共识。
　　国家发改委能源研究所的周凤起同志在《中国可再生能源发展战略》一文中列举了国际上大力发展可再生能源的6条理由：能源安全和能源供应多元化；减少温室气体排放；减少化石燃料引起的城市环境污染；替代核能；创造就业机会和发展中小企业的动力；扩大技术和装备出口。
　　2002年，全世界消费的可再生能源为19.66亿吨标准煤，约相当于全球一次能源消费总量的13.4%。其中传统利用的可再生能源约占77.5%，新的可再生能源利用约占22.5%。可再生能源发电量占总发电量的17.9%，仅次于煤电的39%和气电的19.1%，高于核电的16.6%。
　　欧盟已规定，可再生能源在一次能源中的比例要由1997年的6%提高到2010年的12%，2020年为20%，2050年将达50%；可再生能源电力在整个电力中的比例将由1999年的14%提高到2010年22%。2006年3月底，欧盟首脑会议决定：要在20年内拿出1万亿欧元，投入到欧盟诸国新的能源产业，转入以可再生能源为主导能源的轨道。
　　美国也提出到2025年生物质发电4500万千瓦，风电1000万千瓦，光伏发电3000万千瓦，光热发电2000万千瓦。2006年2月20日，美国总统布什开展了“能源之旅”，参观了许多可再生能源研究所。布什还不断发表讲话，呼吁美国要大力减少油的进口，呼吁发展风能、太阳能，并希望2015年美国太阳能发电成本下降到可和火力发电竞争的水平。
　　2012年，印度可再生能源发电装机将达到10%。
　　2010年，拉丁美洲整个能源的10%将来自可再生能源。
　　其次，无论从经济、政治还是国防角度，我国都需要大力发展可再生能源。
　　发展可再生能源，是可持续发展的需要；是调整能源结构的需要；是保护环境的需要；是开发西部的需要；是解决农村用能及边远地区用电和生态建设的需要；是提高能源供应安全的需要，也是开辟新的经济增长点的需要。可再生能源在21世纪将逐步取代化石能源，成为全球新的经济增长点。
　　同时，从政治和国防的角度来说，大力发展可再生能源是中国走和平发展道路的需要。（1）当代战争的根源，已由对市场、对殖民地等的争夺，转向对能源，对资源的争夺。当前集中表现为对石油的争夺；（2）中国必须大力发展可再生能源，避免卷入由于能源争夺而引起的国际性战争；（3）能源外交，能源合作和争夺，已成为时代的主题，中国需要大力发展可再生能源，以增强中国在国际谈判中的地位；（4）中国在发展可再生能源中增加的支出，有望在国际能源合作中获得收益，甚而是极大的收益。
　　如果不幸而卷入一场战争，中国必须保证能以有限的资源，集中供应战争所需要的能源，所以，需大力节约中国自身所拥有的有限的化石能源，从而能保证在战争中立于不败之地。能源将决定未来战争的胜负。现在世界范围内正处于和平发展时期，但是，“居安必须思危”,“有备才能无患”。
　　中国是负责任的大国，胡锦涛同志在“2005年北京国际可再生能源大会”的致辞中提出两个“必由之路”：“加强可再生能源开发利用，是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路，也是人类社会实现可持续发展的必由之路。”他还表示:“加强全球合作，妥善应对能源和环境挑战，实现可持续发展，是世界各国的共同愿望，也是世界各国的共同责任。”
　　再次，在2050年以前，中国就有对可再生能源的迫切需求。
　　2005年，我国共有电力装机5亿千瓦。其中水电是1.16亿千瓦，火电是3.84亿千瓦，油电是1500万千瓦，核电是684万千瓦。2020年，预期电力装机将是12亿千瓦，其中水电是2.9亿千瓦，火电是7.6亿千瓦，天然气发电是6000万千瓦，核电是4000万千瓦。风电、太阳能发电等一共是2500万千瓦。其中核能仅占3.3%。值得关注的问题是：我国的资源、运输以及环境容量能否支撑7.6亿千瓦的火电？2050年的中国，其电力装机将是多少？将呈现何种能源结构？如果2050年的电力装机是25〜30亿千瓦，而又由煤来主导未来的电力建设，这将是“天文”数字。
　　2005年的美国，约是人均电力3千瓦，2050年的中国，将是15〜16亿人，如果人均2千瓦，就将是30亿千瓦。然而这仅是当前美国人均水准的2/3。由2020年的12亿千瓦，上升到2050年的30亿千瓦，也就是每年仅平均增长3.1%。
　　中国经济虽然有大量节能的潜力，在中国的经济工作和实际生活中，有许多浪费能源的惊人案例，但中国决不是高度浪费能源的国家。现在中央期望十一五期间节能20%，这一指标能否如期实现，需要仔细研究和出台重大政策措施。
　　
　　其实，当前中国人均用电量是400瓦，美国人均用电是2800瓦，是美国的1/7。在如此低下的用电标准条件下，能节约出多少电力？
　　同时，中国也不能走以核能为主导能源的道路。因为我国的天然铀资源供应不足，仅能支撑50座标准核电站连续运行40年（这里已将未来的可能的天然铀资源也计算在内）。
　　当然，我们可以考虑进口天然铀。近年，澳大利亚、加拿大等国家已经或即将和中国签订长期供应天然铀的合同。但是，在世界纷纷大力发展核能的形势下，据估计“铀资源大约在40年内就会耗尽”。可以说，在天然铀方面的资源争夺，决不亚于对石油的争夺。
　　有相当一些人寄希望于快中子增殖堆，因为这将可能使天然铀的利用率扩展60倍。我们赞成大力发展快中子增殖堆，但必须看到快中子增殖堆将面临一个价格成本十分昂贵和核扩散问题。
　　
　　能源领域中的先进生产力
　　
　　可再生能源在资源总量上远远大于核能。中国的水能资源远大于中国的天然铀资源；中国的风能资源亦远大于在使用快中子堆技术条件下已扩大了60倍利用率的天然铀资源；至于太阳能资源亦远大于所谓“取之不尽，用之不竭”的海水中的氘。诚然，海水中的氘和自然界存在的锂可为受控热核电站提供充足的资源，但仍是总量有限的资源。
　　可再生能源有的已在技术上完全成熟（如水能），有的接近完全成熟（如风能），而且其发电成本将远低于核能。有的在技术上尚未成熟，其发电成本也较高（如太阳能），但太阳能的资源无限，并已找到有望实现大幅降低发电成本，直至和火力发电相竞争的现实的技术途径。中国必须尽可能地转向可再生能源为主导的能源结构，应大力发展4种可再生能源：水
　　能，生物质能，风能，太阳能。
　　
　　第一，水能。
　　2005年年底，我国共有电力装机5亿千瓦，其中水电装机1.1亿千瓦。已知中国水能资源约是7亿千瓦，其中技术可开发是5.4亿千瓦，经济可开发约是4亿千瓦。国家计划投入1.3万亿资金，再开发1.9亿千瓦。
　　当前中国是大力发展水电的最佳时机，建议在15～20年内，国家共投入2万亿人民币，将剩余经济可开发的约3亿千瓦的水电资源都开发出来。
　　
　　第二，生物质能。
　　中国约有5亿吨标准煤当量的生物质能。可以考虑在农村中大量开发生物质能。但由于光合效应的效率仅为0.2%，很难期望用生物质能作为中国的主导能源。但有望和太阳能、风能、小水电等，共同合作成为主导农村需要的能源。生物质能的缺点是，资源总量有限，但能补充解决其它可再生能源在时间上的间隙性，或地区分布不均的重大缺点。
　　但是，中国的生物质能毕竟有5〜6亿吨标准煤当量；而且，随着农业技术的发展，中国也将能大幅度增加桔杆或能源植物的产出。预期这将成为中国农业发展的重大方向。我以为，其最佳利用方式，是将大量的桔杆经过发酵制成酒精，这将能大幅度缓解机动车和轮船用油的需求。目前世界范围内出现的一种新动向是：用酒精取代石油；用可适用任何比例的酒精和汽油混合的双燃料车取代仅能在汽油中掺入10%酒精的内燃机车。所以，我国农业发展还要为缓解能源紧张问题做出贡献，这是我国农业发展的重大方向之一。
　　
　　第三，风能。
　　中国在10米高空的风电资源是2.53亿千瓦，海上约是7.5亿千瓦。由于风电的资源将和风速的3次方成正比，所以如果扩展到50米高空，将是25亿千瓦。现在发展的大风机已进入80〜100米的高空，所以如果风能的利用扩展到80米高空，有望大幅度增加中国风电资源。前一时期，美国人曾重新估算了世界在80米高空的风能资源，总计约为700亿千瓦。如果中国大陆占世界陆地面积6.4%，可期望中国的风电资源达到45亿千瓦。
　　由于风电的运转是3000小时，所以40亿千瓦的风电只能折成20亿千瓦的火电。如果开发其中的1/2，即相当于1000座标准核电站。
　　在世界范围内，风电技术已相当成熟。已出现有单机为5兆瓦的大风机，并正在向10兆瓦进军。风电成本已具有市场竞争能力，在国外风电成本已下降到和煤电成本相当，甚而比煤电还要低廉一些，并仍在不断下降。
　　中国现有风电装机约为50万千瓦。如果到2020年，以年平均40%的速度上升，将能“期望”上升至1亿千瓦，亦即占2020年电力装机12亿千瓦的8%，或发电站总量的4%。
　　参考欧洲各国迅速发展风电的经验，平均年增长40%，并不是不可设想的发展速度。近五六年来，德国风电以年平均36%的速度上升，法国更以60%的速度急起直追。从2020年到2050年，如果进一步年平均以9%〜10%的速度上升，将能“期望”风电由1亿千瓦的装机，上升到约16亿千瓦的装机。
　　中国陆上的风电资源，集中在内蒙古以及东北、西北的部分地区。海上风电资源尤其丰富，特别是东南沿海的台风地区。
　　中国将能期望由西南地区的水电，东南沿海地区的风电和北部、东北西北地区的风电，较为均衡地分别实现各不同地区发展所需电力。
　　蒙古人民共和国境内有比内蒙地区更为丰富的风电资源。所以，我国风电产业进一步的发展方向，将是和蒙古人民共和国合作开发风电资源。
　　风力发电还能有效地遏制温室效应和沙尘暴灾害；风力发电也是解决边远农村独立供电的重要途径。
　　
　　第四，太阳能。
　　简单的计算表明：中国的太阳能资源将至少是风能资源的100倍。
　　一个简单的设想是：中国的沙漠地区将能集中提供丰富的太阳能。
　　我国现有沙漠约52万平方公里，有沙漠化土地17.6万平方公里，潜在沙漠化土地15.8万平方公里，三者共计为85.4万平方公里。大部分集中在内蒙古地区和新疆地区。
　　一个尖锐的问题：到2050年，中国是否需要用到太阳能？
　　如果2050年需求30亿千瓦的电力，一个可能的结构是：9亿火电+5亿水电+2亿核电+8亿风电+6亿太阳能发电=30亿千瓦。
　　其实，9亿千瓦的火电也是一个不可接受的数字。这意味着中国的二氧化碳的排放量将远大于当前世界第一的美国。其实，5亿水电、2亿核电、8亿风电都已经达到资源所能提供的极限。所有的缺额，都只能由太阳能发电来补充。
　　当前，太阳能发电成本约是火电的10倍（一说为11～18倍，可能是与中国的火力发电成本相比较），但是，在未来的发展中，太阳能发电有可能下降到和火力发电相竞争的水平。现在在国内若干地区，已建成了某些光伏发电的示范电站，其发电成本约是每千瓦时为人民币5元。但是，已有一些值得关注的技术方向，有可能大力降低太阳能光伏发电成本。计有：
　　（1）有可能设计出能大幅度降低纯净硅料成本的专用炉；
　　（2）已出现某些高效、简易可行，但又成本低廉的集光技术，将能大幅度提高光电池的电能产出；
　　（3）目前单晶硅或多晶硅的光电转换率约是15%，砷化镓约是25%，但理论分析表明，上述两种材料均还有大幅度提高其光电转化效率的潜在能力，其理论上可能的转化效率，可高达40%～60%。因此，综合地应用上述技术，将能预期在10～15年的时间内，将太阳能光伏发电成本下降到可以和火力发电相竞争的水平。
　　但是，可再生能源的重大缺点是有风有电，无风无电，有太阳有电，无太阳无电。为保证风能、太阳能的持续供应，就要相应地发展能调节供求的调峰电站，而这一技术却有可能通过太阳能热发电加以解决。人们将可能将太阳能聚在某一大型储热罐，并用适当的气体导热，按需求发出所需电力。现在也出现了某些大幅度降低太阳能热发电成本的新的设想。所以，人类的未来，将可能依靠可再生能源充分满足当代以及子孙万代对能源的需求。
　　人类即将迎来一个广泛利用可再生能源的新时代！

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