中國(guó)的低碳能源發(fā)展前景

中國(guó)的低碳能源發(fā)展前景

文/布瓦維爾（美國(guó)） 編輯/田宗偉

云南楚雄州姚安縣梅家山風(fēng)電場(chǎng)。 攝影/楊崢/CFP

不要再討論德國(guó)的“能源轉(zhuǎn)型”了，在能源和氣候變化政策方面，中國(guó)才值得關(guān)注。中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)迅速，火電需求巨大，因此碳排放居于各國(guó)之首，超過(guò)了世界總量的四分之一。但中國(guó)也是使用清潔能源的主要推動(dòng)者，其對(duì)低碳技術(shù)的開(kāi)放態(tài)度前所未有。這使中國(guó)成為研究不同能源成本及管理的特殊實(shí)驗(yàn)室——尤其適于比較核能和可再生能源的利弊。研究中國(guó)核反應(yīng)堆、風(fēng)輪機(jī)、光伏板的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景，可以幫助我們預(yù)見(jiàn)未來(lái)世界能源供應(yīng)的格局。

中國(guó)核電計(jì)劃規(guī)模宏大，目前有17個(gè)商業(yè)核反應(yīng)堆正在運(yùn)行，還有28個(gè)處于建設(shè)之中，幾乎占到世界新建核反應(yīng)堆的一半。中國(guó)政府預(yù)計(jì)，2015年核電裝機(jī)容量將達(dá)到40吉瓦（GW），2020年不低于58GW。但與風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電計(jì)劃相比，這些數(shù)字也黯然失色。2012年底，中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量75.6GW，居世界首位，預(yù)計(jì)2015年達(dá)到100GW，2020年不低于200GW。光伏發(fā)電裝機(jī)容量也迅速增長(zhǎng)：原先設(shè)定的2015年達(dá)到21GW的目標(biāo)已增至35GW，2020年50GW的目標(biāo)可能也會(huì)再提高。從這些數(shù)字來(lái)看，風(fēng)電、光伏發(fā)電將遠(yuǎn)超過(guò)核電。

然而，僅憑“銘牌”上的額定功率來(lái)衡量發(fā)電量實(shí)為誤導(dǎo)。如果以太瓦時(shí)（10億千瓦時(shí)，TWh）為單位，情況將截然不同：風(fēng)電、光伏發(fā)電并不穩(wěn)定，很難與輸出強(qiáng)勁的核反應(yīng)堆相提并論。如2012年中國(guó)風(fēng)電發(fā)電量達(dá)到100.4TWh，略高于核電98.2TWh。然而去年，中國(guó)投入運(yùn)行的核電站僅12.8GW，其發(fā)電量卻為同功率風(fēng)電機(jī)組的6倍。

風(fēng)電發(fā)電量較低的一個(gè)原因是上網(wǎng)困難。截止去年年底，75.6GW風(fēng)輪機(jī)中，僅有62.7GW連入電網(wǎng)；考慮到這些機(jī)組是陸續(xù)上網(wǎng)，那么2012年連網(wǎng)的機(jī)組平均僅為55GW。中國(guó)由多風(fēng)的草原至沿海城市的遠(yuǎn)距離輸電線建設(shè)也相對(duì)滯后。因?yàn)殡娔軣o(wú)法從內(nèi)蒙古風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)送往廣東工廠，當(dāng)發(fā)電量超過(guò)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)容納上限時(shí)，就需“棄風(fēng)”，即關(guān)閉機(jī)組。2012年中國(guó)棄風(fēng)電量達(dá)20TWh。

實(shí)際功率VS標(biāo)示功率

但中國(guó)風(fēng)電表現(xiàn)欠佳的主要原因還是風(fēng)力不穩(wěn)定。風(fēng)輪機(jī)只有在理想風(fēng)況下才能到達(dá)額定功率，多數(shù)情況下實(shí)際功率并不大。實(shí)際功率與銘牌標(biāo)示的裝機(jī)容量之比稱為“容量系數(shù)”，也就是全年實(shí)際發(fā)電量除以風(fēng)輪機(jī)滿功率運(yùn)轉(zhuǎn)8760小時(shí)的發(fā)電量。2012年，中國(guó)上網(wǎng)風(fēng)輪機(jī)的容量系數(shù)僅為21%，如果輸電線路充足能夠避免棄風(fēng)，容量系數(shù)可提高至25%。在光伏發(fā)電中，由于存在異常天氣狀況即“多云”和“夜間”，其容量系數(shù)更小，僅為14%。而2012年中國(guó)核反應(yīng)堆的容量系數(shù)則達(dá)到了87%。

上述容量系數(shù)意味著，每吉瓦核電機(jī)組的實(shí)際發(fā)電量是風(fēng)電、光伏發(fā)電的4-6倍。這使中國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電的宏偉目標(biāo)失色不少。假設(shè)中國(guó)能夠?qū)崿F(xiàn)2015年內(nèi)陸上網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量100GW、光伏發(fā)電35GW，再加上5GW海上風(fēng)電，且海上風(fēng)電容量系數(shù)為40%，那么風(fēng)電、光伏發(fā)電的裝機(jī)容量總計(jì)140GW，發(fā)電量279TWh。2015年前預(yù)計(jì)建成40GW核電機(jī)組，僅略高于風(fēng)電和光伏發(fā)電的四分之一，但發(fā)電量卻能達(dá)到305TWh，比風(fēng)電和光伏發(fā)電還多9%。

上：山東德州20兆瓦太陽(yáng)能光伏電站。 攝影/沙浪/CFP

下：廣西防城港核電站。 攝影/防城港市委宣傳部/CFP

核能的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)

此外，中國(guó)核電成本較低。中國(guó)第三代核反應(yīng)堆的建設(shè)成本約為2600美元/千瓦；融資會(huì)使成本提高至3500美元/千瓦。目前風(fēng)電、光伏發(fā)電的成本則為1500美元/千瓦，海上風(fēng)電2400美元/千瓦。相比之下核電成本較高，但其發(fā)電量大，因此依然占有優(yōu)勢(shì)。依此計(jì)算，40GW的核電站建設(shè)成本總計(jì)1400萬(wàn)億美元，而140GW風(fēng)電、光伏發(fā)電的成本則為2140萬(wàn)億美元，前者節(jié)省近三分之一，而且發(fā)電量更大。風(fēng)輪機(jī)和光伏板運(yùn)營(yíng)、維護(hù)費(fèi)用略低，但發(fā)電量相同的情況下需要的設(shè)備更多。

因此核電上網(wǎng)電價(jià)（每度0.43元，合0.07美元）低于風(fēng)電（每度0.51-0.61元，合0.08-0.10美元）和光伏發(fā)電（每度0.75-1.15元，合0.12-0.18美元）。另外，這還沒(méi)有包含在草原、沙漠、海中鋪設(shè)輸電線以及風(fēng)電、光伏發(fā)電調(diào)峰的費(fèi)用。由于系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用高，因此可再生能源配額制實(shí)施后，中國(guó)的輸電運(yùn)營(yíng)商依然不愿意讓風(fēng)電上網(wǎng)。

為收回建設(shè)成本，發(fā)電站建成后的幾十年內(nèi)，上網(wǎng)電價(jià)都會(huì)維持在較高水平；但貸款一旦還清，發(fā)電站就可以按照邊際生產(chǎn)成本大幅調(diào)低電價(jià)。核電站壽命一般為60年甚至更長(zhǎng)，可以在后幾十年中都維持低電價(jià)；但風(fēng)電、光伏發(fā)電站的壽命僅有20-30年，無(wú)法維持到低電價(jià)階段。事實(shí)上，為實(shí)現(xiàn)2020年目標(biāo)而建設(shè)的風(fēng)輪機(jī)和光伏板，都無(wú)法使用至2050年。因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，核電是中國(guó)更好的投資選擇。

水電是中國(guó)可再生能源中的重量級(jí)角色，預(yù)計(jì)2020年將增長(zhǎng)至430GW。水電比核電價(jià)格略低，盡管容量系數(shù)僅為40%，但在固定的季節(jié)內(nèi)發(fā)電量穩(wěn)定。不過(guò)水電會(huì)對(duì)社會(huì)和環(huán)境帶來(lái)不利影響，如三峽大壩導(dǎo)致150萬(wàn)居民遷徙、數(shù)百平方千米的區(qū)域被淹沒(méi)。另外，水電還受地理?xiàng)l件影響。這幾個(gè)因素都制約了水電的發(fā)展。

因此中國(guó)要實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)低碳化，還應(yīng)依賴風(fēng)能、太陽(yáng)能及核能。以何種技術(shù)為主導(dǎo)最終將取決于政府，但核能成本低廉、便利穩(wěn)定，是其中有力的競(jìng)爭(zhēng)者。如果中國(guó)能發(fā)展出可與西方第三代反應(yīng)堆媲美的技術(shù)，核能的優(yōu)勢(shì)還會(huì)進(jìn)一步增大。西方核電項(xiàng)目受資金困擾，多次遭到擱置，而中國(guó)已避免了這兩大問(wèn)題。另外，中國(guó)大規(guī)模發(fā)展核電，規(guī)模經(jīng)濟(jì)能夠進(jìn)一步降低成本，使其他可再生能源難望其項(xiàng)背。中國(guó)還在積極發(fā)展第四代技術(shù)——球形燃料反應(yīng)堆、快中子增殖反應(yīng)堆和釷反應(yīng)堆，有望實(shí)現(xiàn)安全性和成本上的突破。

當(dāng)然，安全問(wèn)題一直是限制因素：福島事故后，中國(guó)核電發(fā)展步伐大幅放緩，一些核反應(yīng)堆計(jì)劃遭到公眾抗議。但環(huán)境危機(jī)進(jìn)一步加劇，可能會(huì)改變中國(guó)人對(duì)核風(fēng)險(xiǎn)的態(tài)度。中國(guó)空氣污染十分嚴(yán)重，火力發(fā)電廠是其主要來(lái)源，每年有數(shù)萬(wàn)人因此而死亡，遠(yuǎn)多于核事故的致死人數(shù)。根據(jù)核電的發(fā)展現(xiàn)狀，它將超越風(fēng)電和光伏發(fā)電，以更低的價(jià)格取代火力發(fā)電，成為未來(lái)能源中最安全的選擇。

（原載環(huán)境網(wǎng)站“中外對(duì)話”）