书城经济低碳经济知识读本
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第25章 中国低碳能源的可持续发展(3)

在21世纪前30年内,二甲醚正是我国迫切需要的经济性好、技术成熟、污染排放介于氢能和石油天然气之间,环境可以承受的燃料,它还是我国未来能源技术跨越式发展、赶超世界先进水平的最有前途的领域。

第六节绿色煤电将成发展低碳经济焦点

由于人类的经济活动破坏了自然界的碳平衡机制,发展成为大气碳失衡的主要扰动因素。低碳经济作为应对全球气候变化、应对碳排放问题的“良药”已经益引起国际社会的重视。

对于中国来说,发展低碳经济的主要挑战也来自于一次能源的“煤炭依赖”。中国是一个以煤为主要能源的发展中大国,电力供给主要依靠煤电转化。在未来非常长时间内,燃煤电厂依然是以电力生产的主力。但是,煤炭用于发电会产生副产品,会引发全球气候变暖并给环境带来污染。发展“绿色煤电”可以提高煤炭发电效率的同时,努力实现二氧化碳和污染物的零排放。

煤炭主要用于发电

煤炭在大型燃煤发电机组中使用,并配套安装烟气治理设施,一方面能够减少原煤消耗、大幅度提高煤炭利用效率;另一方面可以集中解决碳排放和烟气污染问题,做到清洁、高效利用煤炭,又便于污染控制,是经济上合理、技术上可行解决能源环境问题的有效办法。因此,将来中国煤炭将主要用于发电,大幅度降低煤炭终端消费,鼓励终端用户更多地使用优质电能,从来提高电力占终端能源消费的比例。

上世纪90年代以来,中国电煤消费总量、煤炭消费总量快速增长。在1990~2005年间,煤炭消费增长了2.05倍,年均增长4.6%;其中电煤消费量增长了3.79倍,年均增长8.7%。电煤占比从1990年的25.8%增长到2005年的47.6%,年均提高3.9个百分点。由于电力增长主要来源于火电(1993~2005年13年火电增长对电力增长的贡献率平均达到81.4%),在现有资源条件下,我们只能希望于煤电转化。

清洁煤电将成低碳经济竞争焦点资料

发展低碳经济,减少二氧化碳排放,不仅可以树立我国负责任大国形象的需要,也可以促进我国经济社会可持续发展。推进发电行业的碳减排,大力发展清洁煤发电已是势在必行。

根据国际能源署统计,中国发电行业的二氧化碳排放量占中国全部二氧化碳排放量的40%~50%,而且在未来一段时期还将继续呈上升态势。截至到2008年底,煤电在全国发电装机容量中占75%左右,预计到2020年仍将占60%以上。在未来相当长的时间内,我国电源结构以煤电为主的局面仍将持续,燃煤发电也将在相当时期内成为我国最主要的二氧化碳固定排放源。清华大学低碳能源实验室副主任认为,如果中国不能提早完成相关技术储备,当低碳经济成为全球不可逆转的趋势时,中国很可能被迫为难以降低的二氧化碳排放而大笔买单或者耗费巨资购买国外低碳发电技术。因此,加快发展自主创新的清洁煤发电技术,将让中国在未来低碳经济的新一轮博弈中占据有利位置,而发展“绿色煤电”就是抢占未来燃煤清洁技术领域的一个制高点。

如何发展绿色煤电

绿色煤电的要义在于构建一个既要满足电力需求、又保障大气碳平衡的煤电发展机制与体制。

1.通过增加碳蓄积,减少地球大气中的碳通量。

碳预算转移支付。开展碳排放国际合作,通过发达国家碳减排,增加发展中国家的碳预算,采用转移支付的形式为燃煤电厂提供碳排放空间。

碳汇交易。清洁发展机制(CDM)为发达国家从技术和资金两方面,协助发展中国家增加碳汇、开展碳减排提供了市场化工具,也为燃煤电厂开展烟气脱碳开辟了市场通道。

烟气脱碳。开展燃煤电厂烟气CO2捕集和封存作业,实现煤电转化CO2零排放。

2.提高煤炭的使用效率

多联产。推进热电冷联产、热电联产和热电煤气多联供。在采暖负荷集中或发展潜力较大的地区建设30万千瓦等级高效环保热电联产机组,在工业热负荷为主的地区建设以热力为主的背压机组,在中小城市建设以洁净能源做燃料的分布式热电联产和热电冷联供,以循环流化床技术为主的热电煤气三联供。

技术改造。优先发展60万千瓦及以上大型联合循环机组、(超)临界机组,采用高效洁净发电技术改造现役火电机组,实施小机组淘汰退役和“上大压小”等措施。

煤电基地。在西部煤炭富集地区建设以“坑口电站”为主体的煤电基地,实施“西电东送”。其核心是要处理好输煤与输电的关系,避免出现输送煤电在提高资源利用效率的同时,反而牺牲了电力市场效率。

3.管理市场提高单位电能的能源服务水平

电力直销。在市场经济条件下,提高电力市场运行效率是推进绿色煤电的重要途径。其根本措施是节约市场交易成本、减少市场交易环节,让电力消费者与发电企业直接进入市场进行面对面交易,构建发电、售电“多卖多买”的市场竞争格局,开展电力直销。

需求侧管理。把需求侧节约的能源作为供给侧的一种可替代资源加以开发利用,达到减少能源供给实现同样能源服务需求的目的。目标主要集中在用户电力和电量的节约上,包括负荷管理和能效管理两部分,其主要市场工具是能效电厂建设和合同能源管理。

供给管理。以电力企业为抓手,切断强制性能效标准、不符合国家节能技术产业政策、能耗限额标准的生产企业的能源供给,调整企业结构、产业结构、产品结构和能源消费结构,推动企业降低单位产品能耗和单位产值能耗,提高电能利用效率,淘汰落后的生产能力。

第七节风能拓宽低碳经济发展之路

风能是地球表面大量空气流动所产生的动能。风能的大小决定于空气和风速的密度。风能作为一种可再生和无污染的新能源有着巨大的发展潜力,特别是对于那些交通不便的边远山区,沿海岛屿,地广人稀的草原牧场,以及远离电网和近期内电网还很难达到的农村、边疆,作为解决生活和生产能源的一种可靠途径,有着非常重要的意义。

人类利用风能的历史可以追溯到公元前,但是几千年来,风能技术发展缓慢,没有引起人们足够的重视。不过从1973年世界石油危机以来,在全球生态环境恶化和常规能源短缺的双重压力下,风能作为新能源的一部分才有了新的发展。

世界上的风能如果全部利用起来,每年可以发电53万亿度,是现在世界电力需求量15万亿度的3.5倍。中国可以利用的风能年供电量可达4万亿度,大约是2004年我国全年发电总量2.2万亿度的两倍。如果全部开发利用,每年可替代14亿吨标准煤。

中国海上风能利用

海上发电是近几年来国际风力发电产业发展的新领域。近海风力发电技术成为近来应用和研究的热点,理由是海上有广阔平坦的区域和丰富的风能资源。伴随着风力发电的发展,陆地上的风机总数已经趋于饱和,海上风力发电场将成为未来发展的重点。国内外风能利用的新趋势是:多兆瓦级风力发电机组在近海风力发电场的商业化运行。

海上风力发电在未来30年内将会得到大力发展,中国计划在距离海岸大约30英里的地方大规模建造水上风力发电站,这些发电站可能建在巨大的浮体上,也可能深入水下120英尺建在大陆架上。由于海面上风力通常比地面上大,因此海上风力发电更具有发展前景。未来20内海上风力发电量将能够达到750亿瓦,几乎达到中国所有发电站装机容量的70%。

中国海上风能资源储量远大于陆地风能,储量10m高度可利用的风能资源超过7亿kW,而且距离电力负荷中心很近。目前上海已开始海上风力发电项目的建设,到2010年,上海的风力发电总装机容量将达到200~300兆瓦。为了实现这一目标,中国第一座长距离跨海大桥东海大桥两侧,将建成中国内地首个海上风力发电场。

风能投资前景

德意志银行发布的研究报告预计,全球风电发展正在进入一个迅速扩张的阶段,风能产业将保持每年20%的增速,到2015年时,该行业总产值将增至目前水平的5倍。

从现在的经济可行性和技术成熟度来看,风能最具竞争力。从中期来看,全球风能产业的前景相当乐观,各国政府不断出台的可再生能源鼓励政策,将为该产业未来几年的迅速发展提供巨大动力。

2010年是中国进入了低碳经济时代,新能源是低碳经济的主要组成部分,可以预计未来十年,在中国经济结构中以风能为主的新能源将占据更加重要的战略位置。根据统计资料显示,目前我国已成为全球第二大能源消费国和生产国,随着经济规模的进一步扩大,能源需求还会持续较快增加。中国科学院的研究报告预测了中国2020年的能源需求。结果表明,2020年中国能源需求量将达到28.88亿~38.80亿吨标准煤,届时原煤缺口约为3.21亿~11.74亿吨,石油和天然气均有巨大的缺口。因此,能源是我国当前和今后相当长一个时期内制约经济社会发展的突出瓶颈。

根据预计,未来几年亚洲和美洲将成为最具增长潜力的地区,其中我国的风电装机容量将实现每年30%的高速增长。

综上所述,风能的确是一种可再生的清洁能源,我国风能开发前景非常广阔。但科易网认为,在投资热潮面前,合理的规划非常必要。目前,我国对风能资源的普查、评价、规划管理严重滞后,不仅出现蜂拥而上的现象,而且资源分散、缺少整合,缺少对产业资源的集中和整合。

国家风能利用的政策

由于风电属于新能源范畴,无论是成本还是技术同传统的火电、水电相比还有较大的差距,因而风电的快速发展需要国家政策的大力扶持。纵观风电发展迅速的国家如德国、西班牙、印度,无一例外地都给予风电产业巨大的政策优惠。中国对风电的政策支持由来已久,力度也越来越大,政策支持的对象也由过去的注重发电转向了注重扶持国内风电设备制造。国家的政策支持将是风电设备制造业迅猛发展的根本保障,随着中国国产风机设备的自主制造能力不断加强,国家的政策支持力度也将越来越大,风电设备制造业面临难得的历史发展机遇。

风能发电的优势

风能是十分重要并储量巨大的能源,它清洁、安全、充足。优点为:风能设施多为不立体化设施,可保护陆地和生态;分布广泛;清洁无污染、可以再生;蕴量巨大;风能设施日趋进步,大量生产降低成本,在适当地点,风力发电成本已低于发电机。

风能和其他能源相比,风能发电对环境影响很小,只要修建必要的采风发电装置即可,不像水能发电那样需要修建大坝蓄水发电,必然会对环境做出一些不可自恢复的改变,会影响原始的自然景观和当地的生态发展,有时甚至会影响到人们的生活。

对于因为发电而引起的温室气体排放问题来说,燃煤火电最严重,燃油火电次之,核电较少,风电最少。从经济角度衡量,风力发电优势巨大,只需前期建设裁缝发电设备和后期的较少的维护费用,并不像火电核电那样需要无限期的投入日渐高昂的成本。

合理利用风能,既可以减轻能源短缺的压力,又可以减少环境污染。有专家算过,到达地球2%的太阳能可转化成风能。只需地面风力的1%就能满足全球发电能量需要。目前,利用风力发电已成为风能利用的主要形式,受到世界各国的高度重视,而且发展速度最快。

我国的风力资源相当丰富,位于世界首位,风力资源发展潜力非常巨大。现在开发还很不足,主要在新疆、内蒙和沿海一些地区,但是还没有形成真正的规模,有待于进一步的探索和开发。

风能发电的弊端

风能被认为是可以降低全球变暖威胁、没有污染的干净能源的新能源,但一些试验和现象也正在说明,过度的、大量的风力发电,很可能影响自然环境。

东京电力公司的大气层科学博士荣恩·普林,和大气和行星科学地球部的首席研究科学家王炽恩,利用一套气候模型对风能涡轮机的影响进行分析。在《大气科学和物理》发表的文章中,王炽恩和普林表示在2100年,风能涡轮机将为全球提供10%的能源,而在风能涡轮机安装的地区气温将会上升1℃。另外,涡轮机下风口地区的温度也会有轻微的上升。他们的分析报告还点出了水上风力涡轮机的反效果:这些地区的气温将下降1℃。研究人员还表示,风能的间歇性需要相当规模的后援支持,比如天然气发电厂。

加利福尼亚大学教授,对目前各国沿海地区实行风能项目提出了警告:“虽然风能是清洁能源,但全世界可以利用的风能不能超过5%。而风能的过度利用效果就相当于砍伐森林。”李百炼认为,现在大规模的风力发电设备都集中在沿海,这将带来生态负面效应。地球上的水汽循环系统是依靠海洋上的水汽,风力运动,吹入沿岸包括内陆,这是一个自然的循环系统。如果风能被过度利用,水汽运转过程被打乱,地球的沙漠化将更为严重。