中国可再生能源实现跨越式发展,可再生能源有什么好处?
3月30日,国家能源局局长章建华介绍中国可再生能源发展情况,开发利用规模稳居世界第一、低风速风电技术位居世界前列、光伏产业为全球市场供应了超70%的组件……近年来,中国可再生能源实现了跨越式发展。
中国一直以来是亚洲最大的石油进口国,石油作为不可再生能源,能够提炼出汽油、柴油等燃料,这也是目前主流汽车燃料。石油燃烧后会产生大量的二氧化碳,二氧化碳逸散到空气中,会让地球产生温室效应。温室效应就是这些二氧化碳仿佛一个温室的玻璃一样,将地球包裹起来,在接收来自太阳光的温度之后,本来应该散发到太空的温度,却被二氧化碳这层“墙壁”挡住了,导致生存环境逐渐变热。温室效应从提出以来,很难得到民众的认可,但是随着近年来全球变暖成为现实,很多国家已经在逐步降低不可再生能源的使用。
中国可再生能源实现跨越式发展,是因为在过去的二十年里,火力发电逐渐降低,取而代之的是核电、风电、水电、太阳能等可再生能源比例的增加。虽然从目前的使用情况来看,中国的煤电每年的使用量与往年相仿,但是比例确实在逐年降低。其中发展最快的就是核电,中国核电从无到有,现在已经有18座核电站投入使用,每年产生了1.2亿千瓦时电量。
相比于不可再生能源开采完就没有的储量,可再生能源可谓是取之不尽用之不竭。可再生能源的投入使用,能够降低温室气体的产生,改善我们的居住环境,实现可持续发展。可再生能源的使用也将促进更多新生代科技的产生,让我们的生活更加干净与健康。
目前新能源在一次能源中的比例总体上偏低,一方面是与不同国家的重视程度与政策有关,另一方面与新能源技术的成本偏高有关,尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等。据预测研究,在未来30年能源发电的成本将大幅度下降,从而增加它的竞争力。可再生能源利用的成本与多种因素有关,因而成本预测的结果具有一定的不确定性。但这些预测结果表明了可再生能源利用技术成本将呈不断下降的趋势。部分可再生能源利用技术已经取得了长足的发展,并在世界各地形成了一定的规模。目前,生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。
世界可再生能源发展的现状
从20世纪70年代开始,尤其是近年来,新能源利用技术已经取得了长足的发展,并在世界各地形成了一定的规模,逐渐成为常规能源的一种替代能源,世界上许多国家或地区将可再生能源作为其能源发展战略的重要组成部分。目前,生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。国际能源机构(IEA)对2000~2030年国际电力的需求进行了研究,研究表明,来自新能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为,在未来30年内非水利的新能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快,年增长速度近6%,在2000~2030年间其总发电量将增加5倍,到2030年,它将提供世界总电力的4.4%,其中生物质能将占其中的80%。2002年全世界消费的可再生能源近30亿吨标准煤,约相当于全球一次能源消费总量的1/3,其中传统可再生能源约占85%,新的可再生能源约占15%。在新的可再生能源中,风力发电是发展最快的。在过去的6年里,风电的年平均增长率达到了22%,2004年新增装机797.6万千瓦,全球累计风电装机达到4731.7万千瓦。欧洲是世界风电发展最快的地区,2004年全球新增风电装机的72.4%在欧洲,15.9%在亚洲,6.4%在北美。2003年,欧洲风力发电量达到600亿千瓦时(相当于欧盟15国2.4%的电力),满足1400万户家庭的电力需求。太阳能发电也发展很快。2004年,全球光伏电池的生产首次超过了100万千瓦,比2003年增长了60%。太阳能热水器是完全商业化了的可再生能源技术,我国是世界上最大的太阳能热水器生产国者和消费国。国际能源机构(IEA)的一项研究提供的2001年统计数据表明,太阳能集热器的全球总计安装面积为1亿平方米,排在前位的国家是中国(3200万平方米)、美国(2340万平方米)、日本(1210万平方米)和欧洲(1120万平方米)。无论是光伏发电还是太阳能热水器产业,未来的主流趋势是发展太阳能一体化建筑技术。
生物质资源是多样化的,在全世界应用广泛。2002年底全球生物质能源发电装机超过5000万千瓦,生物液体燃料超过2000万吨。德国在利用厌氧发酵(沼气工程)处理废弃物发电技术方面走在了世界的前列,目前已建成1900个沼气工程,2004年沼气发电装机27万千瓦。与此同时,地热能和海洋能的开发利用也都取得新的进展,为进一步发展奠定了基础。
世界可再生能源发展的趋势
纵观世界可再生能源发展,有以下几大趋势:
(1)技术水平不断提高,成本持续下降。以风力发电为例,自20世纪80年代初以来,风力发电的单机容量从10千瓦,上升到几千千瓦。2003年世界安装的风机平均单机容量已经达到1300千瓦,风电成本从80年代初的每千瓦时20美分,下降到目前的每千瓦时5美分,其中自20世纪90年代以来,成本就下降了50%。据预测,2000至2010年风电成本还可以下降30%。届时,风电成本基本上可以和常规能源发电相当。
(2)发展速度加快,市场份额增加。进入20世纪90年代,以欧盟为代表的地区集团,大力开发利用可再生能源,取得了积极的成果,连续十多年来,可再生能源的年增长速度在15%以上。近年来,以德国、西班牙等国为代表,一些国家通过立法等方式,进一步加快了可再生能源的发展步伐,1999年以来年均增长速度达到30%以上。发展较快的西班牙,2002年风力发电占到全国电力供应量的4.5%,德国在过去的11年间,风力发电增长了21倍,2003年占全国发电量的4%;瑞典和奥地利的生物质能源在其能源消费结构中的比例高达15%以上;巴西生物液体燃料替代了50%的石油进口。
(3)可再生能源已成为各国实施可持续发展的重要选择。可再生能源,由于其清洁、无污染、可再生,符合可持续发展的要求而受到发达国家的青睐。世界各发达国家都制定并实施了一系列宏大的计划和工程。欧盟是世界可再生能源发展最快的地区,也是受益最多的地区。北欧部分国家甚至提出了利用风力发电和生物质发电逐步替代核电的战略目标。
(4)可再生能源是一种朝阳产业,孕育着巨大的潜在经济利益。当今世界上,新能源作为新兴产业在国民经济中的作用和影响已越来越大。据欧洲风能协会统计,2002年全世界风电市场产值在70亿欧元,开发出的电力可以满足4000万人的需求;预计2020年全世界风机规模将达到12亿千瓦,年营业额在670亿欧元。光伏发电市场发展前景也很广阔,据欧盟估计,全球光伏市场到2020年将增加到7000万千瓦,光伏发电将解决非洲30%、经合组织(OECD)国家10%的电力需求。澳大利亚在新世纪能源规划中,提出2010年前建立年销售额40亿美元的可再生能源市场;美国进一步加强了光伏发电技术开发与制造,估计到2020年美国将占领全球太阳光伏电池的一半。另外,全世界生物质能源的商业化利用将达到1亿吨油当量,并形成千万吨级规模的生物液体燃料的生产能力。根据欧洲太阳能协会的预测,到2020年,全球可能拥有14多亿平方米的宏大市场。欧盟计划到2015年安装大约1.9亿平方米的太阳能热水器,相当于提供3700万千瓦和930亿千瓦时的电力和电量。
可再生能源不仅拥有良好的经济前景,而且,随其产业化的发展,将提供越来越多的就业机会。美国学者认为,投资于能源效率和太阳能等技术所创造的就业机会大约是石油、天然气的2倍。在欧洲已经形成了相当数量的可再生能源方面的就业人口。据欧盟的估计,当2010年欧洲风力发电达到约4000万千瓦、光伏发电300万千瓦、生物质能发电1000万千瓦和太阳能集热器1亿平方米时,总计可提供约150万个就业机会,而且这还不包括每年可能有170亿欧元商业出口所创造的、额外的潜在35万个就业机会。由此可见,可再生能源产业对经济发展的潜在影响和作用是巨大的。
随着科技、经济的发展,石油在一次能源结构中的比例开始不断增加,并于20世纪60年代超过煤炭。此后,石油、煤炭所占比例缓慢下降,天然气比例上升,新能源、可再生能源逐步发展,形成了当前的以化石燃料为主和新能源、可再生能源并存的格局。虽然化石能源是当前的主要能源,但化石能源的大规模低效开发和利用会导致大量资源的浪费和污染物、温室气体的排放。国内外许多专家指出,现行的能源生产、使用方式是不可持续的,按照现在的能源发展趋势,在一定时期内,难以达到可持续发展的目标。因此,必须重视研究能源发展的新思路和新模式。此外,化石燃料的不可再生和引发的不断恶化的生态环境后果也促使人们努力开发新的能源技术。现今新能源和可再生能源技术的开发己日益受到重视,预计在21世纪,以化石燃料为主体的世界能源系统将转化以太阳能和生物质能等可再生能源为主体的新的世界能源系统,化石燃料将失去世界能源主体的地位。当然,能源结构从化石能源为主转为以新能源、可再生能源为主的这一革命性变革需要一段较长的技术准备和过渡时期。新能源和可再生能源要大量取代化石能源是一项十分艰巨的任务,绝非一朝一夕可以实现的,况且与化石能源相比,目前非水可再生能源依然昂贵。世界能源理事会和国际应用系统分析研究所合作完成的研究认为:在21世纪上半叶,石油、煤炭和天然气等化石燃料仍将界一次能源构成的主体,但在21世纪下半叶,随着石油和天然气资源的枯竭,太阳能和生物质能将获得迅速发展,到2100年,太阳能和生物质能等可再生能源将占世界一次能源的50%以上。 传统的矿物燃料仍将在21世纪上半叶占据世界一次能源构成的主体的另一个理由,是世界能源需求在2020年将达到110-352亿吨标准煤,如此巨大的能源需求是任何一种新能源在短期内都无法满足的,而矿物燃料矿资源目前看依然较为丰裕,价格也比较低廉。有人估计矿物燃料按目前的开发利用强度和回收率,仍可供全世界200多年。同时,矿物燃料开发利用的技术也比较成熟,并己经系统化和标准化,而建立适合新能源开发利用的新技术体系尚需较长一段时间。
在世界能源系统的转换过程中,煤炭将成为承上启下的可靠的过渡能源。这首先是因为相对于石油和天然气资源而言,煤炭资源相对比较丰富。现在世界能源结构中所利用的化石能源主要仍然是煤炭,其次才是石油和天然气,其比例约为68%、17%、15%。根据国际上通行的能源预测,石油将在40年时间内枯竭,天然气将在60年内用光,但煤炭可以使用220年。其次,随着洁净煤技术的不断成熟,煤炭利用过程中所产生的环境问题将在一定程度上得到缓解。一些学者预测,在21世纪中叶,由于石油和天然气的短缺,煤炭液化生成的合成液体燃料的比例将增加。在替代传统的化石能源的可供选择的能源中,除可再生能源外,核能是人类未来能源的希望。根据国际原子能机构的统计,1999年全世界正在运转的核反应堆电站为436座,总发电能力为3.517亿千瓦时,发电量约占世界一次能源构成的8%左右。近几年,由于核电站运行的安全性、核废料的处理和核不扩散等因素的影响,核能的发展在欧洲、北美洲和独联体国家出现了下降趋势,但核能的发展在亚洲仍然拥有强劲的势头。为了促进核能的发展,许多国家在研究新一代快中子反应堆的同时,又加强了受控核聚变的研究,目前受控核聚变己在实验室取得阶段性成果。世界能源理事会认为,如果核技术在21世纪有重大突破,那么到2100年核能将占世界一次能源构成的30%。氢能是替代传统化石能源的理想的清洁高效的二次能源。随着制氢、氢能储运及燃料电池技术的发展,氢能将成为其他新能源和可再生能源的最佳载体替代化石能源。氢能系统由氢的生产、储运和利用三部分组成。用太阳能或其它可再生能源制氢,用储氢材料储氢,用氢燃料电池发电,将构成近“零排放“可持续利用的氢能系统,可广泛作为分布式电源。 综上所述,未来的世纪,核能、氢能、可再生能源将逐步发展并最终成为主要能源,电力将成为主要的终端能源。在21世纪,世界以化石燃料为主体的能源系统将逐步转变成以可再生能源为主体的能源系统。能源多元化将是21世纪世界能源发展的必然趋向,也是世界能源发展历程中的必然阶段。
一、世界能源消费现状及特点
1. 受经济发展和人口增长的影响,世界一次能源消费量不断增加
随着世界经济规模的不断增大,世界能源消费量持续增长。1990年世界国内生产总值为26.5万亿美元(按1995年不变价格计算),2000年达到34.3万亿美元,年均增长2.7%。根据《2004年BP能源统计》,1973年世界一次能源消费量仅为57.3亿吨油当量,2003年已达到97.4亿吨油当量。过去30年来,世界能源消费量年均增长率为1.8%左右。
2. 世界能源消费呈现不同的增长模式,发达国家增长速率明显低于发展中国家
过去30年来,北美、中南美洲、欧洲、中东、非洲及亚太等六大地区的能源消费总量均有所增加,但是经济、科技与社会比较发达的北美洲和欧洲两大地区的增长速度非常缓慢,其消费量占世界总消费量的比例也逐年下降,北美由1973年的35.1%下降到2003年的28.0%,欧洲地区则由1973年的42.8%下降到2003年的29.9%。OECD(经济合作与发展组织)成员国能源消费占世界的比例由1973年的68.0%下降到2003年的55.4%。其主要原因,一是发达国家的经济发展已进入到后工业化阶段,经济向低能耗、高产出的产业结构发展,高能耗的制造业逐步转向发展中国家;二是发达国家高度重视节能与提高能源使用效率。
3. 世界能源消费结构趋向优质化,但地区差异仍然很大
自19世纪70年代的产业革命以来,化石燃料的消费量急剧增长。初期主要是以煤炭为主,进入20世纪以后,特别是第二次世界大战以来,石油和天然气的生产与消费持续上升,石油于20世纪60年代首次超过煤炭,跃居一次能源的主导地位。虽然20世纪70年代世界经历了两次石油危机,但世界石油消费量却没有丝毫减少的趋势。此后,石油、煤炭所占比例缓慢下降,天然气的比例上升。同时,核能、风能、水力、地热等其他形式的新能源逐渐被开发和利用,形成了目前以化石燃料为主和可再生能源、新能源并存的能源结构格局。到2003年底,化石能源仍是世界的主要能源,在世界一次能源供应中约占87.7%,其中,石油占37.3%、煤炭占26.5%、天然气占23.9%。非化石能源和可再生能源虽然增长很快,但仍保持较低的比例,约为12.3%。
由于中东地区油气资源最为丰富、开采成本极低,故中东能源消费的97%左右为石油和天然气,该比例明显高于世界平均水平,居世界之首。在亚太地区,中国、印度等国家煤炭资源丰富,煤炭在能源消费结构中所占比例相对较高,其中中国能源结构中煤炭所占比例高达68%左右,故在亚太地区的能源结构中,石油和天然气的比例偏低(约为47%),明显低于世界平均水平。除亚太地区以外,其他地区石油、天然气所占比例均高于60%。
4. 世界能源资源仍比较丰富,但能源贸易及运输压力增大
根据《2004年BP世界能源统计》,截止到2003年底,全世界剩余石油探明可采储量为1565.8亿吨,其中,中东地区占63.3%,北美洲占5.5%,中,南美洲占8.9%,欧洲占9.2%,非洲占8.9%,亚太地区占4.2%。2003年世界石油产量为36.97亿吨,比上年度增加3.8%。通过对比各地区石油产量与消费量可以发现,中东地区需要向外输出约8.8亿吨,非洲和中南美洲的石油产量也大于消费量,而亚太、北美和欧洲的产消缺口分别为6.7亿、4.2亿和1.2亿吨。
煤炭资源的分布也存在巨大的不均衡性。截止到2003年底,世界煤炭剩余可采储量为9844.5亿吨,储采比高达192(年),欧洲、北美和亚太三个地区是世界煤炭主要分布地区,三个地区合计占世界总量的92%左右。同期,天然气剩余可采储量为175.78万亿立方米,储采比达到67。中东和欧洲是世界天然气资源最丰富的地区,两个地区占世界总量的75.5%,而其他地区的份额仅分别为5%~7%。随着世界一些地区能源资源的相对枯竭,世界各地区及国家之间的能源贸易量将进一步增大,能源运输需求也相应增大,能源储运设施及能源供应安全等问题将日益受到重视。
二、世界能源供应和消费趋势
根据美国能源信息署(EIA)最新预测结果,随着世界经济、社会的发展,未来世界能源需求量将继续增加。预计,2010年世界能源需求量将达到105.99亿吨油当量,2020年达到128.89亿吨油当量,2025年达到136.50亿吨油当量,年均增长率为1.2%。欧洲和北美洲两个发达地区能源消费占世界总量的比例将继续呈下降的趋势,而亚洲、中东、中南美洲等地区将保持增长态势。伴随着世界能源储量分布集中度的日益增大,对能源资源的争夺将日趋激烈,争夺的方式也更加复杂,由能源争夺而引发冲突或战争的可能性依然存在。
随着世界能源消费量的增大,二氧化碳、氮氧化物、灰尘颗粒物等环境污染物的排放量逐年增大,化石能源对环境的污染和全球气候的影响将日趋严重。据EIA统计,1990年世界二氧化碳的排放量约为215.6亿吨,2001年达到239.0亿吨,预计2010年将为277.2亿吨,2025年达到371.2亿吨,年均增长1.85%。
面对以上挑战,未来世界能源供应和消费将向多元化、清洁化、高效化、全球化和市场化方向发展。
1. 多元化
世界能源结构先后经历了以薪柴为主、以煤为主和以石油为主的时代,现在正在向以天然气为主转变,同时,水能、核能、风能、太阳能也正得到更广泛的利用。可持续发展、环境保护、能源供应成本和可供应能源的结构变化决定了全球能源多样化发展的格局。天然气消费量将稳步增加,在某些地区,燃气电站有取代燃煤电站的趋势。未来,在发展常规能源的同时,新能源和可再生能源将受到重视。在欧盟2010年可再生能源发展规划中,风电要达到4000万千瓦,水电要达到1.05亿千瓦。2003年初英国政府公布的《能源白皮书》确定了新能源战略,到2010年,英国的可再生能源发电量占英国发电总量的比例要从目前的3%提高到10%,到2020年达到20%。
2. 清洁化
随着世界能源新技术的进步及环保标准的日益严格,未来世界能源将进一步向清洁化的方向发展,不仅能源的生产过程要实现清洁化,而且能源工业要不断生产出更多、更好的清洁能源,清洁能源在能源总消费中的比例也将逐步增大。在世界消费能源结构中,煤炭所占的比例将由目前的26.47%下降到2025年的21.72%,而天然气将由目前的23.94%上升到2025年的28.40%,石油的比例将维持在37.60%~37.90%的水平。同时,过去被认为是“脏”能源的煤炭和传统能源薪柴、秸杆、粪便的利用将向清洁化方面发展,洁净煤技术(如煤液化技术、煤气化技术、煤脱硫脱尘技术)、沼气技术、生物柴油技术等等将取得突破并得到广泛应用。一些国家,如法国、奥地利、比利时、荷兰等国家已经关闭其国内的所有煤矿而发展核电,它们认为核电就是高效、清洁的能源,能够解决温室气体的排放问题。
3. 高效化
世界能源加工和消费的效率差别较大,能源利用效率提高的潜力巨大。随着世界能源新技术的进步,未来世界能源利用效率将日趋提高,能源强度将逐步降低。例如,以1997年美元不变价计,1990年世界的能源强度为0.3541吨油当量/千美元,2001年已降低到0.3121吨油当量/千美元,预计2010年为0.2759吨油当量/千美元,2025年为0.2375吨油当量/千美元。
但是,世界各地区能源强度差异较大,例如,2001年世界发达国家的能源强度仅为0.2109吨油当量/千美元,2001~2025年发展中国家的能源强度预计是发达国家的2.3~3.2倍,可见世界的节能潜力巨大。
4. 全球化
由于世界能源资源分布及需求分布的不均衡性,世界各个国家和地区已经越来越难以依靠本国的资源来满足其国内的需求,越来越需要依靠世界其他国家或地区的资源供应,世界贸易量将越来越大,贸易额呈逐渐增加的趋势。以石油贸易为例,世界石油贸易量由1985年的12.2亿吨增加到2000年的21.2亿吨和2002年的21.8亿吨,年均增长率约为3.46%,超过同期世界石油消费1.82%的年均增长率。在可预见的未来,世界石油净进口量将逐渐增加,年均增长率达到2.96%。预计2010年将达到2930万桶/日,2020年将达到4080万桶/日,2025年达到4850万桶/。世界能源供应与消费的全球化进程将加快,世界主要能源生产国和能源消费国将积极加入到能源供需市场的全球化进程中。
5. 市场化
由于市场化是实现国际能源资源优化配置和利用的最佳手段,故随着世界经济的发展,特别是世界各国市场化改革进程的加快,世界能源利用的市场化程度越来越高,世界各国政府直接干涉能源利用的行为将越来越少,而政府为能源市场服务的作用则相应增大,特别是在完善各国、各地区的能源法律法规并提供良好的能源市场环境方面,政府将更好地发挥作用。当前,俄罗斯、哈萨克斯坦、利比亚等能源资源丰富的国家,正在不断完善其国家能源投资政策和行政管理措施,这些国家能源生产的市场化程度和规范化程度将得到提高,有利于境外投资者进行投资。
三、启示与建议
1. 依靠科技进步和政策引导,提高能源效率,走高效、清洁化的能源利用道路
中国有自己的国情,中国能源资源储量结构的特点及中国经济结构的特色,决定在可预见的未来,我国以煤炭为主的能源结构将不大可能改变,我国能源消费结构与世界能源消费结构的差异将继续存在,这就要求中国的能源政策,包括在能源基础设施建设、能源勘探生产、能源利用、环境污染控制和利用海外能源等方面的政策应有别于其他国家。鉴于我国人口多、能源资源特别是优质能源资源有限,以及正处于工业化进程中等情况,应特别注意依靠科技进步和政策引导,提高能源效率,寻求能源的清洁化利用,积极倡导能源、环境和经济的可持续发展。
2. 积极借鉴国际先进经验,建立和完善我国能源安全体系
为保障能源安全,我国一方面应借鉴国际先进经验,完善能源法律法规,建立能源市场信息统计体系,建立我国能源安全的预警机制、能源储备机制和能源危机应急机制,积极倡导能源供应在来源、品种、贸易、运输等方式的多元化,提高市场化程度;另一方面应加强与主要能源生产国和消费国的对话,扩大能源供应网络,实现能源生产、运输、采购、贸易及利用的全球化.