破解能源危急：向太陽要能源

竇觀一　蔣高明

最近，全國范圍內燃油價格波動，能源危急的陰影再次籠罩在人們頭上。為破解能源危急，人們想盡了各種辦法。其實，地球上的一切能源最初都是來自太陽，解除能源危急還得從源頭上做文章。太陽能潛力巨大，每40分鐘通過陽光抵達地球的能量，就相當于全世界人類一年消耗能量的總和。因此，如果利用好了太陽能，就可終結人類社會千年來對化石燃料的依賴，將氣候從全球變暖的懸崖邊拉回來。

美國計劃用太陽能電站大規模取代燃煤、燃油、燃氣電站和核電站，將在西南地區大面積建造光伏電池。白天產出的多余能量將以壓縮空氣的形式儲存于地下空洞之中，等到夜間再提取釋放。所發出的電力通過直流電力骨干網，傳輸到美國各地。到2020年，美國計劃光伏發電8400萬千瓦(電價6美分)；到2050年，69％的電力和35％的總能量將由太陽能供應(折合30億千瓦)，屆時太陽能電價5美分，與美國常規電價相當。2011～2050年，美國政府計劃補貼4200億美元，扶持太陽能基礎設施建設，從而讓太陽能電力具備價格競爭優勢。

中國太陽能光伏產業發展也十分迅猛，已成為全球該領域發展最快的國家之一。按照2007年國家發改委發布的《中國可

再生能源發展規劃》，到2020年，光伏發電累計裝機容量達180萬千瓦。2002年國家啟動的“西部省區無電鄉通電計劃”，總投資26億元，光伏組件安裝16.5MWp。在2006～2020年期間推廣應用光伏屋頂發電，總功率達0.8GWp“大漠電光”計劃，總功率IGWp；“無電村通電”計劃，功率140～300MWp；“光伏產業騰飛”計劃，使太陽能電池年生產能力達100～200MWp，生產成本下降到每峰瓦2美元以下。

美國光伏電站，主要建在太陽能資源豐富、土地貧瘠、土地利用價值低的西南地區。相比之下，中國搞光伏發電存在一定的困難。中國太陽能資源最豐富的地區位于地形復雜的青藏鐵(公)路西部和青海三江源及寧夏、甘肅北部，生態環境脆弱；而太陽能資源相對豐富，地形不復雜的內蒙、河北、山西、寧夏、甘肅、新疆、云南等又是環境敏感區域，那里是礦產、糧食及牧業復合區。中東部地區屋頂面積大、人口密集，但太陽能資源較差。從價格上看。盡管大規模長距離高壓直流輸電線傳輸損失的能量，遠低于交流輸電線在相同距離上的損耗，而壓縮空氣儲能成本大約是鉛耆電池的一半，因技術儲備不足，中國光伏發電成本依然很高。美國到2020年，光伏電站的電價僅5～6美分／度，而我國光伏電站電價3～7元／度，是美國的10倍。

太陽能光伏發電，不需要冷卻水，屬于清潔能源。一個更誘人的前景是，在太陽能與建筑一體化的過程中，光伏模塊與建筑外殼更有親合力。太陽電池可以制成超薄膜、晶體、透明、半透明、不透明的組件。不僅發電，還可以作頂面、墻面材料和發展立體設施農業。生態環境惡化的根本因素，在人的方面是過度開墾，在自然方面是氣候變化和水土流失，在環境敏感地區建設太陽能“溫室大棚”，不但減少氣候變化的影響以及風蝕、水蝕、凍融危害，還能使退化生態系統得到恢復。輔助一定的水肥措施，有可能將昔日的沙漠改造成糧食、蔬菜、水果生產的“光伏農場”。

中國太陽能資源豐富的地區也是煤炭資源豐富的地區。據測算，煤炭資源與耕地資源復合區域占中國耕地總量的40％以上，其中煤炭保有資源量與耕地資源復合區域超過10％。中國13個糧食主產省中，12個省為煤炭主產省。煤炭生產前8位的省份中有7個是糧食主產省，其人口占全國37％，耕地38％，建國以來累計生產了全國58％的原煤和45％的糧食。然而，在礦產與糧食復合產區，存在著基本農田保護和礦產資源開發之間的尖銳矛盾：另外，礦產開發對區域生態環境造成嚴重的破壞。因此，“要糧食還是要礦產”已經成為中國亟需規劃與平衡的重大現實問題。中國受到采礦業影響的土地約300萬公頃，如果用該土地總量的60％發展生態修復型的“光伏農場”，那么中國每年不但可新增發電量28344億千瓦時(發電量在現有基礎上“翻番”)，糧食產量也會得到大幅度提高。

“光伏發電”在陰天和夜晚幾乎發不了電，必須與蓄能和電力平衡裝置相結合。利用地下空洞、水庫電站、廢棄礦坑、含水土層和資源枯竭氣井等，發展壓縮空氣蓄能、抽水蓄能、超級電容蓄能、蓄電池蓄能、制氫蓄能等，光伏就成了一個穩定可靠的能源。中國南澇北旱，僅有34％的土地是平坦的。山地面積達總面積的33％；高寒多雨，近70％縣區分布于山區。河流總長達43萬公里，天然湖泊多達24900個。濕地是應對全球氣候變暖，防止干旱的有效途徑之一。應對這種局勢的有效途徑，就是適當利用好現有水庫，在洪澇發生時，發揮水庫防洪作用，在干旱發生時，適當進行放水灌溉。因此，中國不僅要搞“壓縮空氣蓄能”，還應搞“抽水蓄能”。

中國地下儲氣庫，從1975年大慶喇嘛甸儲氣庫建成至今，已有30多年歷史。中國地下巖鹽資源豐富，具備鹽穴蓄能的有利條件：江蘇、安徽、山東、四川、陜西、湖北、河南均有大型鹽礦。中國發展含水層和礦坑蓄能庫的潛力也很大。含水層蓄能庫將地下的砂巖含水層變為一個儲存太陽能的巨大電池。白天，太陽能產生的富余電能將空氣壓縮后，注入到含水層中，產生一個巨大的受壓氣泡；夜間，用電需求量增加時，這些壓縮空氣被導入渦輪發電機轉化為電能。

從以上分析看，中國能源開發不應僅將眼光盯在煤：電、水電、核電和風電等傳統能源上，還應著眼環境友好、清潔再生、能量巨大的太陽能資源。有關部門應加強該光伏電力這個新能源的研發，降低成本，盡早讓太陽能電力進入千家萬戶。