空气污染的增加会降低太阳能产能吗?
Technews科技新报9月5日报道,从印度现任总理莫迪就任后,印度政府非常重视太阳能电力发展。对于成为全球太阳能能源强国雄心勃勃。但最新研究指出。印度的空气污染可能使印度太阳能发电量损失25%以上。
自印度现任总理莫迪就任后,印度政府计划在2022年3月达成20GW的太阳能装机发电量。2015年,他们又将这一目标提高到了100GW。
在2015年巴黎气候峰会上,印度承诺削减碳排放量,在2030年前让再生能源发电量要提高到全国发电量的40%。为了达成这个目标,印度新能源和可再生能源部可以说是大刀阔斧改革,包括大幅降低太阳能产品的进口关税,强制重新分配电力来源、澄清环评报告的规定不适用于太阳能发电厂等,让太阳能开发商在建置基础设施时豁免一些环境许可限制。
印度制定了一项宏伟的“卡穆蒂太阳能发电计划(Kamuthi Solar Power Project)。2016年11月底,这座全球最大太阳能发电厂日前在印度南部正式落成。整座太阳能发电厂由250万块光伏太阳能模块、576 个逆变器、154 个变压器退与6000 公里长的电缆组成,占地地面超10平方千米,发电量可达648兆瓦,耗资450亿卢比。整个计划完工上线后,将使印度太阳能总发电容量超过10GW。
以这样的速度持续下去,某些研究机构预估2017年印度的太阳能产能将翻一倍,超过日本,成为中美之后世界第三大太阳能市场。
印度对于成为全球太阳能能源强国雄心勃勃,然而却被科学家们泼了一盆凉水。美国北卡罗来纳州杜克大学迈克伯金教授认为,由于印度严重的空气污染。大规模的太阳能建设带来的只是由空气污染导致的金钱损失指数级上升。现在已经高达几十亿美元。
印度是世界上空气污染致死率最高的国家。波士顿和西雅图两家健康研究所的联合报告称,空气中造成致命因素的有害颗粒物PM2.5在印度呈现急剧上升的趋势。从1990年到2015年,印度因空气污染导致过早死亡的数量增加了50%。据《纽约时报》2月14日报道,印度迅速恶化的空气污染每年大约造成110万人早亡。
2016年11月6日,印度首都新德里地区遭到了17年来最严重的雾霾侵袭,这起因于新德里市民10月30日燃放数百万只鞭炮以庆祝一个宗教节日。这场雾霾导致1800所小学被迫暂时关闭
一、世界能源消费现状和趋势
据美国能源部能源情报署《国际能源展望2004》基准状态预测,全球能源消费总量将从2001年的102.4亿吨油当量增加到2025年162亿吨油当量,世界能源消费在2001-2025年将增加54%。日本、欧盟等能源机构预计,全球能源消费峰值将出现在2020-2030年。全球化石能源的枯竭是不可避免的,将在本世纪内基本开采殆尽。《BP世界能源统计2006》的数据表明,全球石油探明储量可供生产40多年,天然气和煤炭则分别可以供应65年和155年。国际能源署2005年分析认为,到2030年世界能源需求将增长60%,届时仍将有“足够”的资源可满足需求。预测未来石油需求增长的大多数将来自运输部门,运输部门占全球石油需求的份额将从现在的47%增加到2030年的54%。同时指出,C02排放也将增多,减排温室气体是一个严峻的挑战。
国际能源署认为,中东将增加投资以扩增常规石油资源产能,非常规石油资源如油砂等将得到加快开发利用,氢能将有少量应用,可再生能源将有更大发展潜力。到2030年,替代能源尤其是可再生能源,不仅将成为不可或缺的重要能源,而且将成为降低温室气体排放的重要举措。作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分,目前中国的能源消费已占世界能源消费总量的13.6%,世界能源消费将越来越向中国和亚太地区聚集。
据预测,目前中国主要能源煤炭、石油和天然气的储采比分别为约80、15和近50,大致为全球平均水平的50%、40%和70%左右,均早于全球化石能源枯竭速度。未来5-10年,中国煤炭国内生产量基本能够满足国内消费量,原油和天然气的生产则不能满足需求,特别是原油的缺口最大。注重能源资源的节约,提高能源利用效率,加快可再生能源的开发利用,对于中国来说既重要又迫切。
二、世界可再生能源发展趋势
世界大部分国家能源供应不足,各国努力寻求稳定充足的能源供应,都对发展能源的战略决策给予极大的重视,其中可再生能源的开发与利用尤为引人注目。化石能源的利用会产生温室效应,污染环境等,这一系列问题都使可再生能源在全球范围内升温。
从目前世界各国既定能源战略来看,大规模的开发利用可再生能源,已成为未来各国能源战略的重要组成部分。自上个世纪90年代以来可再生能源发展很快,世界上许多国家都把可再生能源作为能源政策的基础。从世界可再生能源的利用与发展趋势看,风能、太阳能和生物质能发展最快,产业前景最好,其开发利用增长率远高于常规能源。
风力发电技术成本最接近于常规能源,因而也成为产业化发展最快的清洁能源技术,风电是世界上增长最快的能源,年增长率达27%。国际能源署的研究资料表明,在大力鼓励可再生能源进入能源市场的条件下,到2020年新的可再生能源(不包括传统生物质能和大水电)将占全球能源消费的20%,可再生能源在能源消费中总的比例将达30%,无论从能源安全还是环境要求来看,可再生能源将成为新能源的战略选择。
三、世界部分国家可再生能源发展目标
2004年,美国、德国、英国和法国可再生能源发电占总发电量的比重分别为1%、8%、4.3%和6.8%;到2010年将分别达到7.5%、20.5%、10%和22%;到2020年将都提高到20%以上;到2050年,德国和法国可再生能源发电将达到50%。韩国可再生能源消费比重将由2004年的2.1%提高到2010年的5%。日本和中国的可再生能源消费比重将由2004年的3%和7.5%提高到2010年的10%左右,2020年分别达到20%和15%。
四、世界部分国家可再生能源利用进展
美国正在加大可再生能源研发和利用力度,2005年美国能源部能源研发总投资7.66亿美元,其中可再生能源研发投资占了42%。美国制定了庞大的太阳能发电计划,克林顿政府出台的“百万屋顶计划”将在1997年到2010年里,安装总容量达4.6亿兆瓦的光伏发电系统。
德国新的《可再生能源法》,为投资可再生能源提供了可靠的法律保障。德国制定了《未来投资计划》以促进可再生能源的开发,迄今投入研发经费17.4亿欧元。2004年,德国可再生能源发电量占总发电量的8%,年销售额达100亿欧元。风力发电占可再生能源发电量的54%,太阳能供热器总面积突破600万平方米。法国。法国推出了生物能源发展计划,2007年之前将生物燃料的产量提高3倍,使起成为欧洲生物燃料生产第一大国。具体内容是建设4个生物能源工厂,年均生产能力达到20万吨,生物燃料的总产量将从目前的45万吨上升到125万吨,用于生产生物燃料的作物面积也将达到100万公顷。由于生物燃料目前成本比汽油和柴油贵2倍,法国已出台一系列优惠措施,鼓励生物燃料的生产和消费。
英国把研究海洋风能、潮汐能、波浪能等作为开发新能源的突破口,设立了5000万英镑的专项资金,重点开发海洋能源。不久前,在苏格兰奥克尼群岛的世界首座海洋能量试验场正式启动。英国第一座大型风电场一直在不断发展,目前风电装机总量已达650兆瓦,可满足44万多个家庭的电力需求,近期还将建设10座类似规模的风电场。
日本官方报告,将从2010年正式启动生物能源计划,并与美国和欧盟共同开发可再生能源,建设500个示范区。预计将投资2600亿日元,而与之有关的产品和技术将成为日本新工业战略的重要组成部分。
其他国家和地区。一些发展中国家如中国、印度、印度尼西亚和巴西等国家,越来越重视可再生能源对满足未来发展需求的重要性。中国制定实施了《可再生能源法》,编制了《可再生能源中长期发展规划》,将大力发展可再生能源并确定了明确目标。印度成立了可再生能源部,政府全力推动可再生能源资源的开发利用,目前印度在风电和太阳能利用规模方面已居于世界前列。东盟国家也开始重视可再生能源的开发工作。10个成员国各自都有了发展可再生能源的计划,包括地热、水电、风能、太阳能和来自棕榈或椰子油的植物燃料等。按东盟计划,到2010年各成员国的可再生能源电力将达到2.75万兆瓦,其中印尼、菲律宾和泰国将成为领先者。
该报告预计,在政府政策的支持下,汽车应用的锂离子电池需求将从2020-21财年的2.3 GWh增加到2029-30财年的104 GWh,包括混合动力和电动汽车的快速应用和制造(FAME),以及各州级电动汽车政策。在电信塔、数据中心、电网规模可再生能源(RE)集成和屋顶太阳能的推动下,非汽车应用中对锂电池的需求预计将从
美国在未来矿产资源和矿业、能源业管理中将强化发展可再生能源和新能源的战略表现在以下方面。
(1)在政府的一系列政策中,突出强调了发展可再生能源和新能源的重要性
在2001年布什就任美国总统之初,就提出要加速发展新能源和可再生能源,促进美国能源利用多样化,保障美国能源安全。在2006年2月就能源问题致美国人民的公开信中,再次强调了发展可再生能源和新能源。
在2003年总统的国情咨文中,布什总统宣布,将预算12亿美元从事氢能源计划(HydrogenFuelInitiative)研究,以改变对外国石油的依赖状况。其根本目的是,通过发展商业性可行的氢动力燃料和电池所需的技术,促进千家万户使用新型能源,减少对进口石油的需求,改善美国能源安全。
美国倡导使用氢和燃料电池,改善国家能源安全是基于以下判断和事实:①美国目前60%的石油消费来源于进口,到2025年石油进口额将达到68%;②几乎所有美国的汽车和卡车靠汽油行驶,这是美国目前进口如此多石油的原因,美国每天所消费2000万桶石油的2/3是用于交通运输;③氢是已知燃料中单位质量中所含能量值最高的物质;④在未来10~20年中,减少美国对进口石油依赖的最好方式是增加使用汽油电力混合的车辆,这种车辆对于当今的美国消费者来说是可得的;⑤氢可从丰富的国内能源中进行生产,包括化石能源、核能和可再生能源;⑥长期来看,仅提高美国能源效率是不够的,到2040年,使用美国国内生产的氢来驱动交通运输车辆和其他设施可有意义地减少石油消费。
2005年5月25日,美国能源部宣布,在未来3年内,将从能源部科学办公室拨款6400万美元资助70个氢研究与开发项目。这些氢项目将着重解决以下5个方面的问题:①氢储存材料;②燃料电池薄膜或从其他气体中分离出氢并提纯氢;③氢生产储存利用的毫微级(10-9)催化剂;④模拟或利用产生氢的生物学过程的氢生产方法;⑤从太阳能中生产氢。
同日,能源部和农业部共同签署了旨在开发更成本有效的方式从生物体资源中生产氢的谅解备忘录。根据该备忘录,能源部和农业部专家将定期会面,分享转变生物体成氢的技术和成本信息。可用于氢生产的生物体资源包括乙醇、庄稼和森林残留物、作为能源的作物如柳树等。
事实上,能源部能源效率和可再生能源局一直在发展可再生能源和新能源,在其11个基本工作项目中,就有5个涉及具体可再生能源和新能源的开发,包括生物体项目、太阳能项目、氢燃料电池和基础设施技术项目、地热技术项目和风能与水电技术项目等。
(2)在联邦政府的拨款预算中,明显增加了新能源和可再生能源的拨款额度
美国能源效率和可再生能源局是专门负责美国新能源和可再生能源研发的管理机构。表4-2是美国能源效率和可再生能源局的拨款额比较。由表4-2可见,从布什总统执政的2001年起,能源效率和可再生能源局拨款额比以前各年明显增加,这种增加是在美国经济走向下坡、其他部门经费缩减的情况下发生的,彰显了美国对新能源和可再生能源研发的重视。
表4-2 1998~2005美国能源效率和可再生能源局可比较预算
不仅如此,美国还增加了许多新的新能源和可再生能源的开发、研究项目,如氢能源项目等,并在经费上加大投入。如2004财政年度,美国通过HydrogenFuelInitiative计划,对氢和燃料电池研究和开发项目的拨款为1.59亿美元。而在2005财政年度,在其他预算项目相继减少的情况下,在总统的预算要求中,又大幅增加了氢项目预算拨款,使用于氢和燃料电池活动的预算要求达到2.27亿美元。这事实上体现的是美国对开发新能源和可再生能源的重视。
(3)在联邦政府的战略规划和计划中,突出强调了新能源和可再生能源
在能源部直到2020年的战略规划中,将发展新能源和可再生能源列为重要的战略目标。在其能源战略目标中,提出 “研究可再生能源技术——风、水力、生物体、太阳能和地热”,“通过发展和改善技术,加速向氢经济的转变,使用可再生能源、核能和化石燃料生产氢”等。美国长期的能源战略和安全,不是发展单一的能源来源,而是范围广泛的能源供应选择。能源多样性(如化石能源、可再生能源和核能),既有助于保障能源供应稳定,也有利于预防价格高峰。
(4)在权威专业组织的研究报告中,强调开发、利用新能源和可再生能源
在2001年5月出台的《国家能源政策报告》中,就明确建议加强开发、利用新能源和可再生能源,认为是解决美国未来能源问题的希望所在。在2004年2月4日公布的美国国家研究理事会(NRC)题为“氢能源经济:机会、成本、障碍和研发需求”的研究报告中指出,“氢能源经济对美国国家能源安全和环境有巨大的、根本性的好处。在未来50年,氢将变为主要燃料,可根本转变美国的能源体系”。
(5)在相关法律的制定中,进一步明确了促进新能源和可再生能源的开发和使用是国家的鼓励政策
在美国关于能源安全和能源政策的法律中,2005年布什总统签署的《能源政策法》代表了美国当前和今后一段时期新的能源政策走向。《能源政策法》(2005)明确提出和规定了(政府通过税鼓励政策)促进新能源和可再生能源的开发和使用,包括风能、生物体、沼气、地热能和太阳能等。
发展新能源和可再生能源,一则有利于保障能源安全,二则有利于保护自然环境,因而是近些年来美国政府和有识之士讨论的热点话题之一。
在5月10日的一次采访中,印度电力、煤炭、可再生能源和矿产部长皮尤什.戈亚尔(Piyush Goyal)在接受采访时表示,印度不会允许别国尤其是禁止印度公司投资的国家在印投资。
印度电气与电子制造商协会(IEEMA)总干事苏尼尔.米斯拉(Sunil Misra)则表示,这一举措将在很多方面帮助印度,包括保护印度网络免受网络攻击等,因为电力行业正越来越多地使用智能技术和控制系统进行驱动。
米斯拉还声称:“我们若要购买关键基础设施的商品和服务,只应该从一个与我们没有严重分歧的国家中购买。我们不会从中国购买战机或航母,与此类似,考虑到电网正变得越来越智能化,越来越容易遭受网络攻击,我们也不应该从他们那里购买智能传输和配电设备。”
印度一位电力部门的高级官员称,根据下月预计将会出台的一份正式办公备忘录,对于那些不允许印度实体进入其电力传输部门的国家,这些国家的企业也将不能进入印度的电力传输部门。未来,这一限制还将逐渐扩展到发电和配电领域。
印度官员们声称,这种新的以“互惠”为基础的做法将会影响到在印度电力输送部门寻求投资的中国企业。中国出于安全考虑不允许海外投资涉入其电网,但印度允许外商在其电力领域开展直接投资(FDI)。