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崔容強(qiáng):解讀3S 能源方程式

   2011-08-07 33640
核心提示:  近日,在杭州召開的第七屆中國(guó)太陽能級(jí)硅及光伏發(fā)電研討會(huì)上,來自上海交通大學(xué)太陽能研究所的崔容強(qiáng)教授作了題為3S 能源方程式

  近日,在杭州召開的第七屆中國(guó)太陽能級(jí)硅及光伏發(fā)電研討會(huì)上,來自上海交通大學(xué)太陽能研究所的崔容強(qiáng)教授作了題為“3S 能源方程式”的報(bào)告。崔教授幽默風(fēng)趣的報(bào)告風(fēng)格引發(fā)了在場(chǎng)聽眾的陣陣掌聲。

  何為3S 能源方程式
  3S 是指太陽能(SE):Solar Energy,儲(chǔ)能(ST)Storage Technology,智能電網(wǎng)(SG)Smart Grid 的英文縮寫。方程式等式的左側(cè)是一個(gè)加法,等式的右側(cè)則是一個(gè)減法。具體公式如下:
 ?。ㄌ柲? 儲(chǔ)能+ 智能電網(wǎng))+ 其他新能源≈ 總能耗 - 化石能源 - 核能(SE + ST + SG)+ ONE ≈ WE - FE - NE
  這個(gè)3S 方程式到底該如何解讀?首先我們先分解一下這個(gè)等式,對(duì)等式的構(gòu)成做一個(gè)系統(tǒng)了解。
  我們先來看等式的左側(cè):
  這個(gè)公式中的太陽能是廣義上的太陽能,即Solar Energy(SE),包括太陽能發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)能、太陽能熱利用、 生物質(zhì)能、冰雪能等。
  Storage Technology(ST)--儲(chǔ)能包括抽水蓄能、超級(jí)電容、蓄電池蓄能、壓縮空氣、超導(dǎo)儲(chǔ)能、太陽能制氫等,因此太陽能制氫完成后能夠完全取代天然氣。
  Smart Grid(SG)-- 智能電網(wǎng)包括堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)系統(tǒng)和微網(wǎng)系統(tǒng)。
  Other New Energy(ONE)--其他新能源包括海洋能、潮汐能、地?zé)崮艿龋@些新能源所占的比例較低。
  等式的右邊內(nèi)容作如下注解。
  總能耗(WE):Whole Energy
  Consumption,全社會(huì)總能耗 。
  化石能源(FE):Fossil Fuel Energy,煤、石油、天然氣等 。
  核能(NE):Nuclear Energy,一、二、三代核電堆技術(shù)。
  由公式可以得出:太陽能、儲(chǔ)能、智能電網(wǎng)和其他新能源的有效利用,可以抵消社會(huì)發(fā)展能耗中化石能源和核能的損耗,我們希望有能夠看到我國(guó)的能源在等式左側(cè)的份額不斷增加,右側(cè)的化石能源和核能能夠不斷遞減,直至到零。
  崔教授在報(bào)告中明確提出了3S 能源方程式兩個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo),即:充分供應(yīng)中國(guó)能源,徹底改善中國(guó)環(huán)境和創(chuàng)造太陽能經(jīng)濟(jì)、富民強(qiáng)國(guó)。

圖片:西藏太陽能電站

  3S 能源方程式的發(fā)展
  光伏發(fā)電在中國(guó)
  光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)在于:
  (1)中國(guó)的太陽能資源最為巨大
 ?。?)最為永續(xù),可用光伏電生產(chǎn)光伏發(fā)電系統(tǒng)
  (3)組成3S 能源系統(tǒng)后最為穩(wěn)定
 ?。?)光- 水- 風(fēng) 結(jié)合最易實(shí)施
  (5)生產(chǎn)和運(yùn)行最清潔、最安全、最可靠、最和平
 ?。?)生產(chǎn)-- 運(yùn)輸-- 安裝-- 運(yùn)行 最快捷(2010 年德國(guó)新增安裝8GW,2011 年預(yù)計(jì)累積安裝量可超過20GW )
 ?。?)工作壽命長(zhǎng):25 年+25 年+25 年75 年
  (8)成本最低 (日本預(yù)計(jì)2017 年14日元/kwh;2025 年7 日元/kwh,中國(guó)預(yù)計(jì)2012 年1 元/kwh;2020 年0.5 元/kwh )

  因此,光伏發(fā)電所產(chǎn)生的社會(huì)效益也得以凸顯:
 ?。?)立裝立用,快速緩解蔓延全國(guó)的電荒,創(chuàng)造農(nóng)林牧漁更多的就業(yè)崗位
 ?。?)確保國(guó)家節(jié)能減排任務(wù)提前超額完成
 ?。?)保證我國(guó)盡快實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和結(jié)構(gòu)調(diào)整,大幅度減少血煤事故和油氣事故
 ?。?)保障國(guó)家能源安全,減少對(duì)國(guó)際礦產(chǎn)燃料的依賴,平抑國(guó)際油價(jià),減少能源外匯支出
 ?。?)改善電網(wǎng)質(zhì)量,保障電力供應(yīng),減少輸配電損失
 ?。?)創(chuàng)新農(nóng)林牧副漁業(yè)生產(chǎn)方式,提高土地利用率,為改善荒漠,改造沿海灘涂開創(chuàng)一條新路
 ?。?)創(chuàng)造能源新經(jīng)濟(jì)的繁榮,開辟新的資金流通渠道和模式
 ?。?)更好發(fā)揮我國(guó)3S 能源產(chǎn)業(yè)的明顯優(yōu)勢(shì)和潛在優(yōu)勢(shì),取得國(guó)際能源話語權(quán)
  (9)有利于中國(guó)向世界能源高科技攀登

  但是,目前中國(guó)的光伏發(fā)電依然受到某些偏見,甚至是被妖魔化了的憂慮造成的誤區(qū)的困擾。例如:光伏發(fā)電是否真的高能耗,能量投入得不償失?是否高污染,生產(chǎn)過程毒化環(huán)境?是否產(chǎn)能過剩?是否污染電網(wǎng),損壞家電,無法調(diào)度?是否光污染,有失美學(xué)?是否光伏板下的土地100 年難以修復(fù)?是否成本太高,無法承受等各種憂慮。這使得大眾對(duì)光伏發(fā)電在認(rèn)知上出現(xiàn)了很大的偏差,同時(shí)也阻礙了光伏發(fā)電的快速發(fā)展。

  在這樣的情況下,我們現(xiàn)階段要怎樣對(duì)待光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展呢?崔教授在報(bào)告中提出了十點(diǎn)對(duì)策建議:
 ?。?)解放思想,用創(chuàng)新思維研究德國(guó)光伏現(xiàn)象,克服落后的能源觀
  (2)把快速開發(fā)3S 能源系統(tǒng)上升為國(guó)家能源戰(zhàn)略,實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)或無碳經(jīng)濟(jì)
 ?。?)確立優(yōu)先發(fā)展光電、水電(尤其是抽水蓄能電站)、風(fēng)電、生物電,重點(diǎn)發(fā)展儲(chǔ)能和智能電網(wǎng),限制發(fā)展火電,有條件發(fā)展核電的發(fā)展方針
 ?。?)(參照風(fēng)力發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)和境外上網(wǎng)電價(jià)法)盡快出臺(tái)便于調(diào)控的光伏上網(wǎng)電價(jià)法
  (5)鼓勵(lì)生產(chǎn)和使用3S 能源的優(yōu)惠法案(免稅法,輔助初裝補(bǔ)貼法等)
 ?。?)調(diào)動(dòng)金融業(yè),保險(xiǎn)業(yè),租賃業(yè)參與3S 能源建設(shè)(提供無息或貼息貸款等)
 ?。?)允許地方政府根據(jù)自生條件開發(fā)3S 能源,對(duì)地方政府試行3S 能源配額制
 ?。?)積極支持民企和國(guó)企參與開發(fā)3S能源,對(duì)大型發(fā)電企業(yè)試行3S 能源配額制
  (9)參照三峽經(jīng)驗(yàn),在現(xiàn)行電價(jià)基礎(chǔ)上每度電征收2-3 分錢作為3S 能源附加,為加快3S 能源發(fā)展提供穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)
  (10)修訂國(guó)家中長(zhǎng)期能源安全規(guī)劃,2020 年實(shí)現(xiàn)能源對(duì)外依存度負(fù)增長(zhǎng),2050年實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)全部國(guó)產(chǎn)化

  光伏發(fā)電任重道遠(yuǎn),崔教授在報(bào)告中呼吁" 太陽能經(jīng)濟(jì)將給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來新的增長(zhǎng)點(diǎn),可以改變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式,創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì),提高國(guó)家技術(shù)水平,確保國(guó)家能源安全與產(chǎn)業(yè)安全。在當(dāng)前極其復(fù)雜的能源形勢(shì)下,只有太陽能才能救中國(guó)。我們迫切需要" 兩彈一星" 的遠(yuǎn)見卓識(shí),需要" 兩彈一星"的決心和信心來大搞太陽能。"

  將3s 能源方程式:"(太陽能+ 儲(chǔ)能+ 智能電網(wǎng)) +其他新能源 ≈ 總能耗 - 化石能源 - 核能" 作為中國(guó)的國(guó)家能源戰(zhàn)略目標(biāo)來審視,大規(guī)模利用太陽能,可大幅減少化石能源的使用,壓低化石能源價(jià)格,從而確保我國(guó)由高碳經(jīng)濟(jì)到低碳經(jīng)濟(jì)、微碳經(jīng)濟(jì)、無碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,最后實(shí)現(xiàn)太陽能經(jīng)濟(jì)。這是崔教授對(duì)3S 能源方程式發(fā)展的期許,也是我們對(duì)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的期待。
 
據(jù)預(yù)測(cè),到2050 年,歐洲的可再生能源所占比將達(dá)到80%,德國(guó)則是100% 使用可再生能源。" 中國(guó)考慮到實(shí)際情況,如果能達(dá)到80% 的占比也非常不錯(cuò),其中光伏要40 億KW。因此它有可能成為主力能源。到2020 年,常規(guī)能源還將占到76%,到2050年是80%,因此這30 年是重要的變革時(shí)期。" 對(duì)中國(guó)的可再生能源利用充滿信心的崔教授對(duì)中國(guó)能源格局變化給出了這樣的預(yù)測(cè)。

  光伏產(chǎn)業(yè)和其它可再生能源一樣,也將歷經(jīng)三個(gè)發(fā)展階段:即從補(bǔ)充能源到替代能源,到2050 年成為主力能源。其中值得注意的是,3S 能源包括水力,但不包括核能。

  崔教授在報(bào)告中特別強(qiáng)調(diào)的是光伏發(fā)電在這個(gè)方程式中的重要作用,他說:" 在3S能源中,光伏是主導(dǎo)地位,這個(gè)是毋庸置疑的。雖然現(xiàn)在有不同的排序方式,甚至把光熱發(fā)電排到光伏發(fā)電前面去了,這絕對(duì)是錯(cuò)誤的。"
  針對(duì)光伏發(fā)電,崔教授在報(bào)告中做了系統(tǒng)的闡述。

圖片:世界最大潮汐能渦輪機(jī)

 

  5 種光伏發(fā)電的形式
  在"3S 能源方程式" 的報(bào)告中,崔教授特別提出了5 種光伏發(fā)電的形式,分別為:
  獨(dú)立電站、屋頂電站、荒漠電站、濱海電站以及道路天棚電站。
  崔教授認(rèn)為,獨(dú)立電站可和分布式發(fā)電結(jié)合起來。日本有近1 億3 千萬人口,他們提出一千兩百萬屋頂太陽能計(jì)劃。而中國(guó)有13 億人口,按照十分之一的比例,該不該提出億萬個(gè)太陽能屋頂計(jì)劃才能夠滿足中國(guó)的需要呢?

  實(shí)際上,美國(guó)、日本、歐洲等國(guó)家都提出過千萬屋頂計(jì)劃,所以太陽能屋頂電站是歷史的必然。崔教授等人曾在世界自然基金會(huì)(WWF)的資助下,向上海市政府提交了十萬屋頂電站預(yù)可行性研究報(bào)告。他風(fēng)趣地說道:" 今年不搞,明年搞,明年不搞,后年搞。你們不搞,終歸有人搞。" 引發(fā)全場(chǎng)笑聲一片。

  荒漠太陽能電站能夠得到有效發(fā)展的話,不但可以和種植、養(yǎng)殖相結(jié)合,還可能使沙漠最終變成良田,甚至變成城市。但是越是美好的事情發(fā)展越是有阻力重重,崔教授在報(bào)告中強(qiáng)調(diào)說:中國(guó)的沙漠不是美國(guó)的沙漠、更不是非洲的沙漠。中國(guó)沙漠溫差大,風(fēng)沙大,是對(duì)聚光熱發(fā)電嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。如果沒有長(zhǎng)期的檢測(cè)數(shù)據(jù)等,可能根本不能建造荒漠電站。

  濱海電站顧名思義就是在靠近沿海城市,利用海賓灘涂建造光伏電站,可就近直接為城市供電,并可實(shí)現(xiàn)光伏制氫,開創(chuàng)氫能經(jīng)濟(jì)。崔教授認(rèn)為,這也是國(guó)家必然要走的道路。

  此外,中國(guó)有10 萬公里鐵路以及150萬公里公路,如果兩者都相加上光伏天棚,完全可以滿足中國(guó)的電力供應(yīng)需求,甚至還有富余。道路天棚光伏電站的建設(shè)可自然形成堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)。而最近在比利時(shí)隧道上安裝的太陽能電板就是最佳的例證??v觀人類交通發(fā)展,交通電氣化將是歷史的必然。

圖片:海洋能
 
  光伏發(fā)電在中國(guó)
  光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)在于:
 ?。?)中國(guó)的太陽能資源最為巨大
 ?。?)最為永續(xù),可用光伏電生產(chǎn)光伏發(fā)電系統(tǒng)
 ?。?)組成3S 能源系統(tǒng)后最為穩(wěn)定
 ?。?)光- 水- 風(fēng) 結(jié)合最易實(shí)施
  (5)生產(chǎn)和運(yùn)行最清潔、最安全、最可靠、最和平
  (6)生產(chǎn)-- 運(yùn)輸-- 安裝-- 運(yùn)行 最快捷(2010 年德國(guó)新增安裝8GW,2011 年預(yù)計(jì)累積安裝量可超過20GW )
 ?。?)工作壽命長(zhǎng):25 年+25 年+25 年75 年
 ?。?)成本最低 (日本預(yù)計(jì)2017 年14日元/kwh;2025 年7 日元/kwh,中國(guó)預(yù)計(jì)2012 年1 元/kwh;2020 年0.5 元/kwh )

  因此,光伏發(fā)電所產(chǎn)生的社會(huì)效益也得以凸顯:
  (1)立裝立用,快速緩解蔓延全國(guó)的電荒,創(chuàng)造農(nóng)林牧漁更多的就業(yè)崗位
  (2)確保國(guó)家節(jié)能減排任務(wù)提前超額完成
 ?。?)保證我國(guó)盡快實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和結(jié)構(gòu)調(diào)整,大幅度減少血煤事故和油氣事故
 ?。?)保障國(guó)家能源安全,減少對(duì)國(guó)際礦產(chǎn)燃料的依賴,平抑國(guó)際油價(jià),減少能源外匯支出
 ?。?)改善電網(wǎng)質(zhì)量,保障電力供應(yīng),減少輸配電損失
 ?。?)創(chuàng)新農(nóng)林牧副漁業(yè)生產(chǎn)方式,提高土地利用率,為改善荒漠,改造沿海灘涂開創(chuàng)一條新路
  (7)創(chuàng)造能源新經(jīng)濟(jì)的繁榮,開辟新的資金流通渠道和模式
 ?。?)更好發(fā)揮我國(guó)3S 能源產(chǎn)業(yè)的明顯優(yōu)勢(shì)和潛在優(yōu)勢(shì),取得國(guó)際能源話語權(quán)
 ?。?)有利于中國(guó)向世界能源高科技攀登

  但是,目前中國(guó)的光伏發(fā)電依然受到某些偏見,甚至是被妖魔化了的憂慮造成的誤區(qū)的困擾。例如:光伏發(fā)電是否真的高能耗,能量投入得不償失?是否高污染,生產(chǎn)過程毒化環(huán)境?是否產(chǎn)能過剩?是否污染電網(wǎng),損壞家電,無法調(diào)度?是否光污染,有失美學(xué)?是否光伏板下的土地100 年難以修復(fù)?是否成本太高,無法承受等各種憂慮。這使得大眾對(duì)光伏發(fā)電在認(rèn)知上出現(xiàn)了很大的偏差,同時(shí)也阻礙了光伏發(fā)電的快速發(fā)展。

  在這樣的情況下,我們現(xiàn)階段要怎樣對(duì)待光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展呢?崔教授在報(bào)告中提出了十點(diǎn)對(duì)策建議:
 ?。?)解放思想,用創(chuàng)新思維研究德國(guó)光伏現(xiàn)象,克服落后的能源觀
 ?。?)把快速開發(fā)3S 能源系統(tǒng)上升為國(guó)家能源戰(zhàn)略,實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)或無碳經(jīng)濟(jì)
 ?。?)確立優(yōu)先發(fā)展光電、水電(尤其是抽水蓄能電站)、風(fēng)電、生物電,重點(diǎn)發(fā)展儲(chǔ)能和智能電網(wǎng),限制發(fā)展火電,有條件發(fā)展核電的發(fā)展方針
 ?。?)(參照風(fēng)力發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)和境外上網(wǎng)電價(jià)法)盡快出臺(tái)便于調(diào)控的光伏上網(wǎng)電價(jià)法
 ?。?)鼓勵(lì)生產(chǎn)和使用3S 能源的優(yōu)惠法案(免稅法,輔助初裝補(bǔ)貼法等)
  (6)調(diào)動(dòng)金融業(yè),保險(xiǎn)業(yè),租賃業(yè)參與3S 能源建設(shè)(提供無息或貼息貸款等)
 ?。?)允許地方政府根據(jù)自生條件開發(fā)3S 能源,對(duì)地方政府試行3S 能源配額制
 ?。?)積極支持民企和國(guó)企參與開發(fā)3S能源,對(duì)大型發(fā)電企業(yè)試行3S 能源配額制
  (9)參照三峽經(jīng)驗(yàn),在現(xiàn)行電價(jià)基礎(chǔ)上每度電征收2-3 分錢作為3S 能源附加,為加快3S 能源發(fā)展提供穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)
 ?。?0)修訂國(guó)家中長(zhǎng)期能源安全規(guī)劃,2020 年實(shí)現(xiàn)能源對(duì)外依存度負(fù)增長(zhǎng),2050年實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)全部國(guó)產(chǎn)化

  光伏發(fā)電任重道遠(yuǎn),崔教授在報(bào)告中呼吁" 太陽能經(jīng)濟(jì)將給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來新的增長(zhǎng)點(diǎn),可以改變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式,創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì),提高國(guó)家技術(shù)水平,確保國(guó)家能源安全與產(chǎn)業(yè)安全。在當(dāng)前極其復(fù)雜的能源形勢(shì)下,只有太陽能才能救中國(guó)。我們迫切需要" 兩彈一星" 的遠(yuǎn)見卓識(shí),需要" 兩彈一星"的決心和信心來大搞太陽能。"

  將3s 能源方程式:"(太陽能+ 儲(chǔ)能+ 智能電網(wǎng)) +其他新能源 ≈ 總能耗 - 化石能源 - 核能" 作為中國(guó)的國(guó)家能源戰(zhàn)略目標(biāo)來審視,大規(guī)模利用太陽能,可大幅減少化石能源的使用,壓低化石能源價(jià)格,從而確保我國(guó)由高碳經(jīng)濟(jì)到低碳經(jīng)濟(jì)、微碳經(jīng)濟(jì)、無碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,最后實(shí)現(xiàn)太陽能經(jīng)濟(jì)。這是崔教授對(duì)3S 能源方程式發(fā)展的期許,也是我們對(duì)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的期待。
 
 
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