可再生能源热潮的背后
可再生能源热潮的背后张文韬/编译中国的风力发电量正在上升● 麻 省 理 工 学 院 工 程 系 助 理 教 授 杰 西 卡 · E· 特 兰 西 克 ( Jessika E. Trancik) 认 为 , 虽 然 低 碳 技 术在 不 断 取 得 进 步 , 成 本 也 在 逐 年 下 降 , 但 仍 然 需 要 公 共 政 策 的 持 续 扶 持 。也 许 新 型 电 池 并 不 像 智 能 手 机 或 新 药 那 样 令 人 兴 奋 。 公 众 一 般 认 为 , 能 源 行 业 只 是 基 本 服 务 的 提 供 者 ,或 是 缺 乏 创 造 力 的 传 统 产 业 。 事 实 上 , 现 实 正 在 悄 然 发 生 变 化 , 政 府 对 能 源 技 术 发 展 的 支 持 或 已 初 显 成 效 。公 共 政 策 对 鼓 励 可 再 生 能 源 的 开 发 应 用 是 必 不 可 少 的 。 因 为 对 于 大 部 分 消 费 者 来 说 , 短 期 内 看 不 可 见低 碳 能 源 其 潜 在 的 好 处 , 包 括 在 市 场 上 也 很 难 界 定 碳 排 放 的 价 格 , 以 及 对 于 公 共 部 门 的 创 新 努 力 缺 乏 信 心 ,这 或 源 于 政 府 在 挑 选 技 术 时 所 表 现 出 的 复 杂 心 态 。一 些 国 家 正 在 考 虑 减 少 对 可 再 生 能 源 项 目 的 支 持 。 比 如 , 未 来 美 国 对 风 能 的 税 收 减 免 政 策 已 变 得 不 确定 了 ; 英 国 正 在 讨 论 逐 步 缩 减 对 一 些 可 再 生 能 源 项 目 的 补 贴 , 或 放 宽 碳 排 放 的 目 标 ; 西 班 牙 则 放 弃 了 对 可再 生 能 源 发 电 厂 承 诺 的 奖 励 电 价 ; 欧 盟 各 国 也 不 能 就 2030年 应 用 可 再 生 能 源 达 成 一 个 共 同 的 约 束 性 指 标 。但 是 , 目 前 还 不 是 政 府 消 减 对 可 再 生 能 源 支 持 的 时 候 。 如 果 我 们 延 迟 一 天 应 用 低 碳 能 源 技 术 , 人 类 受到 气 候 变 化 伤 害 ( 风 暴 、 洪 水 到 森 林 火 灾 ) 的 可 能 性 就 增 加 一 分 。因 此 , 如 果 采 取 适 度 的 政 策 干 预 , 全 球 能 源 产 业 就 会 有 卓 越 的 表 现 。 在 中 国 、 欧 美 和 日 本 等 国 家 的 推动 下 , 替 代 能 源 ( 狭 义 的 替 代 能 源 是 指 一 切 可 以 替 代 石 油 的 能 源 ; 广 义 的 替 代 能 源 是 指 可 以 替 代 目 前 使 用的 石 化 燃 料 译 者 注 ) 技 术 正 在 世 界 范 围 内 蓬 勃 发 展 。 30年 来 , 太 阳 能 和 风 能 技 术 得 到 了 飞 速 发 展 , 与1975年 相 比 , 光 伏 技 术 成 本 已 是 当 年 的 百 分 之 一 。各 国 政 府 应 采 取 措 施 助 推 这 种 发 展 势 头 , 包 括 出 台 激 励 市 场 的 政 策 和 提 供 配 套 研 究 资 金 , 以 提 振 新 能源 产 业 的 成 熟 , 促 进 下 一 代 低 碳 技 术 的 出 现 。鼓 励 创 新通 过 对 30年 多 的 数 据 分 析 , 笔 者 发 现 可 再 生 能 源 的 成 本 已 急 剧 下 降 光 伏 组 件 的 成 本 每 年 下 降 大 约10, 风 力 涡 轮 机 的 成 本 每 年 下 降 约 5。 上 述 两 项 技 术 的 生 产 水 平 每 年 平 均 上 升 30。应 该 说 , 公 共 政 策 的 引 导 和 行 业 的 反 应 推 进 了 技 术 进 步 。 但 政 府 在 可 再 生 能 源 方 面 投 入 的 研 究 经 费 相对 较 少 , 全 球 范 围 内 约 为 每 年 50亿 美 元 , 不 到 健 康 研 究 经 费 的 十 分 之 一 。 然 而 , 政 府 的 激 励 机 制 对 市 场 成长 至 关 重 要 , 推 动 了 私 企 对 清 洁 能 源 更 大 的 投 资 , 每 年 约 2 500亿 美 元 。尽 管 取 得 了 这 些 成 功 , 许 多 国 家 的 立 法 者 还 是 在 质 疑 支 持 清 洁 能 源 的 公 共 政 策 。 比 如 , 美 国 的 一 些 政客 要 求 , 能 源 基 础 研 究 资 金 应 该 限 制 在 大 学 和 政 府 的 实 验 室 里 , 并 列 举 了 包 括 索 林 佐 公 司 在 内 的 一 些 能 源公 司 的 失 败 案 例 ( 索 林 佐 公 司 曾 获 得 政 府 补 助 和 贷 款 ) 。 也 许 他 们 忘 了 , 尝 试 拓 展 高 技 术 的 企 业 同 样 存 在高 风 险 , 失 败 是 不 可 避 免 的 。相 比 其 他 技 术 的 研 发 , 如 光 伏 等 电 子 系 统 , 其 紧 凑 的 模 块 化 系 统 较 为 容 易 进 行 试 验 。 改 进 的 方 法 通 常是 通 过 替 代 设 计 或 替 换 材 料 来 实 现 其 途 径 , 以 高 效 率 钙 钛 矿 太 阳 能 电 池 为 例 , 就 是 基 于 半 导 体 的 多 样 性 而开 发 的 。 而 要 改 进 燃 煤 发 电 技 术 , 其 他 技 术 一 时 难 以 奏 效 , 成 本 也 就 很 难 降 下 来 。相 比 大 型 燃 煤 或 核 电 厂 , 光 伏 发 电 和 风 力 涡 轮 机 则 是 较 好 的 选 择 , 成 本 能 持 续 降 低 。 目 前 , 随 着 光 电转 化 效 率 的 提 高 , 低 价 太 阳 能 电 池 可 以 更 少 的 成 本 , 产 生 更 大 的 经 济 效 益 。 风 力 涡 轮 机 也 是 如 此 , 安 装 地点 越 高 , 风 速 则 越 大 , 就 能 产 生 更 多 的 能 量 。 与 化 石 燃 料 发 电 厂 相 比 , 实 际 上 在 美 国 得 克 萨 斯 州 等 一 些 地区 , 风 能 是 有 竞 争 力 的 。 在 丹 麦 , 风 力 发 电 已 经 占 到 总 用 电 量 的 30。如 今 , 在 能 源 基 础 设 施 中 , 其 设 计 、 构 建 和 集 成 技 术 的 知 识 也 在 增 长 。 与 美 国 相 比 , 由 于 德 国 采 用 了经 验 丰 富 的 员 工 和 简 化 的 许 可 流 程 , 安 装 一 个 太 阳 能 系 统 只 需 美 国 一 半 的 时 间 。近 期 随 着 能 源 专 利 的 增 长 , 实 验 室 和 工 厂 的 相 关 知 识 在 增 长 。 十 年 来 , 全 球 太 阳 能 和 风 能 专 利 平 均 每年 增 长 约 15~ 20, 其 足 以 与 信 息 技 术 的 增 长 速 度 媲 美 。 从 记 录 来 看 , 政 府 投 资 与 专 利 申 请 之 间 的 关 联 是显 而 易 见 的 。 20世 纪 70年 代 ~ 80年 代 初 , 由 于 能 源 危 机 , 欧 美 等 国 投 入 了 大 量 资 金 以 寻 找 石 油 替 代 品 ,期 间 , 太 阳 能 与 风 能 专 利 每 年 分 别 以 20和 15的 比 例 增 长 。 而 80年 代 ~ 90年 代 , 全 球 能 源 研 究 经 费 消 减了 70, 专 利 申 请 也 随 之 放 缓 , 这 自 然 引 起 人 们 对 可 再 生 能 源 发 展 放 缓 的 担 忧 。直 到 21世 纪 初 , 相 关 能 源 专 利 申 请 比 率 再 次 呈 现 上 升 态 势 ( 见 “ 能 源 创 新 ” 图 ) 。 原 因 既 有 来 自 行 业自 身 投 资 的 需 求 ,更 多 的 是 顺 应 政 府 的 节 能 减 排 法 规 和 税 收 激 励 措 施 。就 目 前 而 言 , 日 本 在 能 源 专 利 数 量 方 面 占 据 主 导 地 位 。 但 在 过 去 的 十 多 年 , 中 国 和 美 国 在 推 动 着 可 再生 能 源 的 发 展 , 两 国 每 年 的 相 关 专 利 占 全 球 的 近 60% , 也 是 所 有 能 源 专 利 的 60% 。 十 五 年 来 , 中 国 一 直 是煤 炭 专 利 的 领 跑 者 , 并 在 过 去 的 十 年 中 , 风 能 和 太 阳 能 专 利 已 经 超 越 美 国 。 十 年 来 , 欧 洲 可 再 生 能 源 技 术的 专 利 增 加 了 两 倍 , 而 与 化 石 燃 料 有 关 的 专 利 都 有 所 下 降 。在 这 些 背 后 , 是 相 关 国 家 或 地 区 出 台 了 一 些 针 对 性 的 政 策 , 包 括 研 究 经 费 的 导 向 、 市 场 激 励 机 制 、 上网 电 价 补 贴 和 规 范 可 再 生 能 源 的 标 准 等 。 比 如 中 国 已 制 定 目 标 , 到 2020年 可 再 生 能 源 生 产 的 电 力 供 应 达 到15% , 德 国 计 划 在 2020年 前 可 再 生 能 源 生 产 35% 的 电 力 。 在 美 国 , 29个 州 和 哥 伦 比 亚 特 区 已 通 过 可 再 生能 源 组 合 标 准 及 指 定 的 安 装 标 准 。保 持 势 头为 达 到 减 排 目 标 , 即 使 采 取 极 端 的 节 能 措 施 , 发 达 国 家 也 需 要 到 2050年 才 可 能 用 无 碳 能 源 满 足 其 电 力需 求 的 75% ~ 100% ( 全 球 目 前 只 有 30% 的 能 源 来 自 无 碳 能 源 ) , 其 余 的 则 由 洁 净 煤 ( 借 助 碳 捕 获 和 封 存技 术 , 将 化 石 燃 料 中 的 碳 以 二 氧 化 碳 的 形 式 从 工 业 或 相 关 能 源 的 排 放 源 中 分 离 ,输 送 到 封 存 地 点 ,并 使 之 长期 与 大 气 隔 绝 译 者 注 ) 和 天 然 气 生 产 。包 括 为 促 进 用 于 电 力 、 交 通 和 供 暖 等 低 碳 技 术 的 进 一 步 发 展 , 政 府 在 政 策 上 仍 需 要 给 予 支 持 , 并 监 督其 发 展 , 直 到 能 自 负 盈 亏 。 迄 今 , 风 能 和 太 阳 能 技 术 其 性 价 比 最 高 , 政 府 还 应 在 降 低 成 本 、 专 利 申 请 和 市场 增 长 方 面 继 续 给 予 支 持 。 由 于 这 两 种 类 型 的 能 量 来 源 是 间 歇 性 的 , 存 储 技 术 也 应 该 是 政 府 的 投 资 重 点 。以 中 国 在 这 些 领 域 的 崛 起 为 例 证 , 告 诫 各 个 国 家 或 企 业 应 在 这 些 变 化 快 速 的 市 场 迅 速 积 累 经 验 。 在 中国 保 定 , 英 利 太 阳 能 公 司 的 高 效 组 装 生 产 线 已 经 运 行 ; 在 瑞 典 的 加 油 站 , 可 为 司 机 提 供 天 然 气 、 生 物 燃 料 、柴 油 和 汽 油 等 多 种 选 择 。 包 括 笔 者 所 在 大 学 的 学 生 为 投 资 者 想 出 了 清 洁 能 源 的 点 子 , 其 精 细 复 杂 程 度 是 十年 前 即 使 在 专 家 之 中 都 是 罕 见 的 。衡 量 实 现 低 碳 目 标 的 进 展 情 况 , 需 要 分 析 家 和 政 策 制 定 者 识 别 和 制 定 表 现 最 出 色 的 技 术 和 政 策 。 技 术改 进 可 以 使 用 “ 成 本 碳 曲 线 ” ( 见 “ 效 果 评 估 ” 表 ) 进 行 量 化 。 不 同 技 术 的 碳 ( 或 水 或 土 地 ) 强 度 可 以 与其 竞 争 力 进 行 比 较 , 并 根 据 预 定 指 标 进 行 评 估 。 评 估 指 标 取 决 于 全 球 性 或 区 域 性 的 特 定 问 题 , 如 排 放 ( 用水 量 、 土 地 使 用 ) 性 能 指 标 。任 何 重 大 的 能 源 革 命 都 可 能 会 失 误 从 技 术 失 败 、 公 司 倒 闭 到 不 完 美 的 政 策 , 如 欧 洲 碳 排 放 交 易 计划 初 期 遭 遇 的 困 难 。 因 此 , 鼓 励 多 种 创 新 或 过 程 监 测 会 降 低 以 上 风 险 。 同 时 , 各 国 政 府 应 充 分 认 识 到 能 源技 术 发 展 的 规 律 , 继 续 支 持 它 。 就 趋 势 而 言 , 到 本 世 纪 中 叶 , 能 源 技 术 的 发 展 基 本 可 以 使 世 界 能 源 供 应 摆脱 碳 的 依 赖 。 [资料来源Nature][责任编辑则鸣]