可再生能源太阳能推动社会持续发展

2012-11-07 14:48:16 来源:大比特商务网 点击:1250

摘要:  能源自古以来是人类生存的保障,可再生能源才能保证人类历程的持续发展,太阳能就是最为突出的代表。人民网特约评论员廖逊在此讲解新能源的首选太阳能。

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能源自古以来是人类生存的保障,可再生能源才能保证人类历程的持续发展,太阳能就是最为突出的代表。人民网特约评论员廖逊在此讲解新能源的首选太阳能。

万物生长靠太阳

在讨论生物能源时,我们曾注意到,生物能也是一种太阳能。植物通过光合作用,把太阳能中的一小部分,转化成生物能。其实,又岂止是生物能,其它许多能量,如风能、化学能、水能,也无一不来源于太阳能。地球之所以形成生物,全靠太阳提供的热和光,所以人们才说:“万物生长靠太阳”。人类从降生之初,就从不自觉到自觉地利用太阳光热资源,否则根本不可能生存发展。

尽人皆知,太阳能无处不在,取之不尽,用之不竭。科学家们说:地球所接受的太阳能,只占太阳表面发出能量的二十亿分之一左右,却相当地球所需能量的三四万倍。在无重量、高真空的宇宙空间,没有昼夜与四季之分,也没有乌云和阴影之蔽,辐射能量高度稳定,绝对不会产生碳排放污染,也绝不会产生“温室效应”,更不会影响全球气候变化。然而直到21世纪的今天,人类对太阳能的利用仍然极其有限,美国电力只有不足千分之一,是直接靠太阳能发出的。

这是为什么?是人类觉悟太晚吗?不是的,科学家们早就开始研究太阳能了。相传早在22个世纪之前,古罗马帝国的舰队攻打希腊化的西西里岛,大科学家阿基米德,就发动全城妇女拿上化妆用的铜镜,站在大海边。他一声令下,女人们就在同一瞬间,把炎炎烈日之光,集中反射到敌舰上,不多时燃起烈火,很快越烧越旺,直到焚毁整个舰队。后人为了证实做了多次试验,其中以1747年哲学家布韦的试验最为出名。

他利用154面反射镜集中阳光,果然使77米外的木炭硫磺燃起雄雄大火。1973年希腊科学家萨卡斯模仿阿基米德,用70面盾牌反射阳光,很快使50米外,一艘45米长的大木船起火。两次实验的美中不足,都是距离太近。敌舰完全可以冒着烈火冲上岸来,即使船舶搁浅,敌军也能跳下船来,以盾牌掩护,涉水登陆,不可能束手待毙。但聚焦阳光可以焚毁敌舰,当属确凿无疑。

1866年,法国科学家摩夏用太阳能量造成蒸汽机。他所以取得成功,是因为得到政府的大笔资助。政府所以资助,是因为当时法国最近的非洲殖民地——阿尔及利亚,煤炭价格昂贵。1883年美国科学有弗里茨发明太阳能电池,是19世纪的最高成就。1905年爱因斯坦又写出光电效应的论文,获得诺贝尔物理学奖。可惜所有这些难能可贵的探索,都因为廉价能源石油的大量开采,戛然而止。

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这种现象在技术进步史上极其常见:有了廉价替代品,政府与企业就失去了研发兴趣,不再资助相关的发明创造,多数科学家的注意力,就随着“无形之手”的指向转移。因为单纯凭兴趣从事科研的人,毕竟少之又少:绝大多数科学家都要吃饭穿衣、养家活口。

正像前几篇评论介绍过的乙醇和沼气一样,人类对它们的研究和探索本来已经有模有样,展示出广阔的前景,却都因为石油的大普及而突然中止。只有极少数“精神贵族”,才能不受商品大潮的裹胁,继续沿着崎岖小路攀登不息。可惜从石油大量采用,到第一次世界石油危机,时间相隔太长。“俟河之清,人寿几何”,谁也没有那么多的时间可供坚守。这是全人类的共同损失。

历史上的太阳能

1973年,第一次世界石油危机降临,发达国家大小城市的加油站,排起了车辆长龙。狂飙的油价,甚至迫使许多中产阶级家庭封车不开。于是乎“家贫思孝子,国难想能臣”,科学家们这才蓦然回首,关注包括太阳能在内的各种可再生能源。

有一件事足以说明科学家们把记忆的源头追溯到古希腊。1980年意大利西西里岛卡塔尼亚省政府,在欧洲共同体9个成员国共同投资下,就在传说中阿基米德火烧战船的原地——阿德拉镇,用180面特大号玻璃镜,组成了总面积为6200多平方米的巨大广场。把反射出的阳光聚焦到广场中心的中央塔上,用塔顶接收器接收的阳光,将锅炉里的水加热到500℃,64个大气压的高温高压蒸汽,推动涡轮机发电,发电能力达到1000千瓦。此后,世界各国相继建立起各种太阳能电站。

1973年美国政府、1974年日本政府先后制定阳光发电计划,拔出大笔经费。美国还成立太阳能开发银行,促进商业化生产。日本则重点开发太阳房 、工业太阳能系统、太阳热发电、太阳电池生产系统、分散型和大型光伏发电系统等。之后,各国先后制定出中长期发展计划,国际间的技术合作日益活跃。

不过此后的进展并不顺利,80年代后开始落潮,并迅速滑向低谷。许多国家又开始大幅度削弱投资,原因是石油价格又跌了。太阳能产品价格居高不下,缺乏市场竞争力。相比之下,倒是核能发电取得明显进展。核电的优势在于贮能效果好、占地小,这些又恰恰都是太阳能发电的弱项。这种世界流行观点,也影响到中国的科研决策。好在石油危机阴影尚在,谁也不敢完全放弃太阳能的研发。

好在没有多久,一个新的生存威胁引起全世界警觉,那就是矿物能源造成的全球性污染和生态破坏。1992年联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”,会议通过了《里约热内卢环境与发展宣言》, 《21世纪议程》和《联合国气候变化框架公约》等系列重要文件,确立了可持续发展模式。太阳能作为一种清洁能源,重新受到人们的重视。石油的局限再次成为太阳能的福音。和其它可再生能源相同,一百多年来太阳能研发的大起大落,始终石油的命运直接成反比。1992年联合国提出“可持续发展观”,成为历史性的转折点。

进入21世纪,英国的低碳经济新理念,被全世界普遍接受。太阳能和其它新能源研发的最大观念障碍,被彻底排除。剩下的纯属经济技术困扰,概括起来主要有三:

第一是资源高度分散:太阳能辐射密度太稀,在北回归线附近,夏季天气较为晴朗条件下,正午时分最强烈的辐射照度,垂直于阳光方向1平方米面积,也只能接收平均1000W左右,若按全年日夜平均,也不过200W左右。冬季还要减半,阴天还占1/5。把这些稀疏散落的太阳能收集起来,转移功率,成本必然高昂。第二是蓄能高度不稳:贮存晴朗白天的太阳能供夜间或阴雨天使用,仍然是薄弱环节。由此就产生的第三个困扰,就是效率低、成本高。

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中国太阳能的崛起

“祸兮福所倚,福兮祸所伏”,后发展国家既有劣势,也有优势。

上世纪70年代石油危机后,世界“太阳能热”勃然兴趣,中国太阳能研究开发才蹒跚起步。当时“文革”浩劫仍在,专业技术人员抱羞忍辱,“位卑不忘忧国”,纷纷向政府有关部门提政策建议。“文革”一过就出书办刊,介绍国外最新动态。农村最突出的动态,是开始推广应用太阳灶;城市最突出的动态,是开始研制开发太阳能热水器,甚至把空间用的太阳能电池移到地面用。

1975年在邓小平复出、刮起“右倾翻案风”的政治背景下,居然在河南安阳召开了“全国第一次太阳能利用工作经验交流大会”。此后中国几经犹豫,终于走向改革开放,太阳能发展也随之纳入政府计划,获得专项经费。一些大专院校和科研院所,还设立课题组和研究机构,开展国际交流合作,研究领域不断扩大,产生了一些积极成果,如CPC、真空集热管、非晶硅太阳能电池、 光解水制氢、太阳能热发电等。

然而这次世界太阳能热迅速退潮,因为各国普遍缺乏准备、期望过高过急,对技术困难估计不足,如美国计划1985年先造个小型太阳能示范卫星电站,1995年再造个500万kW空间太阳能电站,事实上空间太阳能电站至今仍未升空。开发成本居高不下的原因,是关键技术至今不能突破。而油价飙升刺激更多的国家开发新油田,反而削弱了“欧佩克”的垄断。油价一经回稳,太阳能开发热随即冷却。

我国的研究工作马上受到影响,有些论者开始“打退堂鼓”,说既然如此,我们何苦硬拼?不如集中财力办些“投资少、见效快”的其它事,干脆等到外国人取得技术突破再搞引进。从纯粹经济学观点看,此论并非完全不成立。科研经费果然大幅度缩减,多数科研工作者兴趣转移,只剩下少数人在坚持。

1992年联合国巴西里约热内卢会议,不仅正式确认“可持续发展观”,而且制定了行动纲领——《21世纪议程》,我国亦在1994年制定的《中国21世纪议程》,明确提出“因地置宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮夕能、生物有等 清洁能源”,排在第一位的太阳能,才和整个可再生新能源事业一起,重新获得发展动力。

这次研发高潮的动力,不再仅仅着眼于油价暴涨、能源短缺,而是更加注重环境污染和生态破坏。太阳能也不仅仅被定性为替代能源,而更主要的,是被定性为清洁能源。

改革开放30多年,中国的工业化进程呈重力加速度发展,步伐越来越快,能源需求急剧增大。庞大的中国需求,直接刺激了国际市场油价飞涨;而化石能源的巨大消耗,又极大地增加了我国的碳排放。于是国外非议越来越多,减排压力越来越大。我国学界早就意识到,美式消费主导型现代化道路,在中国走不通,必须转变发展方式,却又无力阻止美式现代化的来临,唯一的出路,就是开发新能源。

无论是太阳能还是其它新能源的发展,都必须吸引企业界积极参与。如价格过高,政府要么进行财政补贴,要么推行优惠政策。尽管企业普遍认为政府支持不够,太阳能光伏产业已渐成气候。

成就新能源首选

太阳能的最佳利用,需以硅为媒介。硅作为一种特殊的非金属元素,仅次于氧,是自然界第二丰富的元素。它与氧化合成硅石,是沙子的主要成分,海南环岛远处不在。硅石晶体具有众多变种,如石英、柯石英、方石英、超石英等,几乎个个用途广泛。阳光照射到硅石上,产生强烈的电流,可直接用于发电。以硅材料的应用开发形成的产业链条,叫做“光伏产业”,包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产和相关的生产设备制造等。

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1969年法国建成世界上第一座太阳能发电站。此后借石油危机的“东风”,世界太阳能光伏技术不断发展。如今欧美日科技工业最发达,能源消耗也最大,而太阳能光伏产业也发展得最好。2008年欧盟独占全球光伏发电量的80%,可谓遥遥领先。特别是德国和西班牙两国,又在欧盟共占84%,成为世界级的强中之强。这是因为德西两国最下功夫,从政策上重点扶持,且不计潮流所向,二十几年如一日。据欧盟预计,到2020年仅仅是太阳能光伏发电这一项新能源,就将占欧盟总发电量的12%。

亚洲的“优秀生”是日本。日本人忧患意识强,无论是石油储备还是循环经济,都堪称世界一流,光伏产业的发展更不后人。政府发放补贴,鼓励老百姓购买家用光伏发电装置,而每个家庭的光伏发电如量有过剩,可直接售卖政府或电力公司,使民众参与积极性持续高涨,节能环保意识极日益增强,所以光伏发电量不断提高。

与日本形成鲜明对照的是美国,作为世界上唯一超级大国,条件优越,在国际市场游刃有余,对能源、大宗商品和货币操纵自如,也就不大重视发展光伏发电。无论是发电量还是技术,都落到了欧洲和日本后面。奥巴马政府幡然悔悟,急起直追,出台一系列鼓励发展新能源政策,有可能后来居上。有些积极的州市,已经开始发放补贴,鼓励人们在家庭房屋、商业建筑或公用建筑屋顶上安装太阳能设备, 享受30%的减税优惠。不过结果究竟如何,还得走着瞧。

我国是当今世界经济发展最快的大国,光伏发电技术尚处在世界下游水平,制造光伏电池所需的关键性技术——多晶硅提纯技术——尚被国外大公司垄断,因而在国内生产太阳能光伏电池成本过高,光伏发电又比一般发电成本高好几倍,普及起来十分困难。

好在国际市场对太阳能光伏的需求十分旺盛,于是越来越多的国内企业采取“两头在外”模式,参加国际分工,成为国际生产链上环节,既利用别人的技术,又利用别人的市场。国内一些龙头企业,陆续在美国成立承包光伏发电项目的子公司,产品95%销往国际市场。既不能为国内节能,又不能为国内减排,还容易成为欧美贸易保护主义的打击目标。近来发生的一系列事件,就是明证。

若论竞争优势,我国除了价廉物美的劳动力之外,还拥有丰富的太阳能资源,荒漠面积高达108万平方公里,主要分布在大西北,年日照量都在2000小时以上,海南更是达到2400小时以上,如此优越的天然条件,不发展光伏产业甚为可惜。它必成新能源首选已无悬念。

双反困境

我国光能资源分布相当均匀,76%的国土光照充沛。国务院发展研究中心有关专家建议,应首先在内蒙、甘肃、青海、新疆、西藏等适宜地区,建设太阳能光伏发电示范工程试点。

与水电、风电、核电等其它可再生能源相比,太阳能发电没有任何排放和噪声,应用技术成熟,安全可靠;除大规模并网发电和离网应用外,太阳能还可以通过抽水、超导、蓄电池、制氢等多种方式储存,有人因而断言: “太阳能+蓄能”几乎可以满足中国能源未来的稳定需求。光伏产业在国际上,正日益成为继IT、微电子产业之后,又一个实现爆炸式发展的新兴行业。

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光伏发电产业链从上游到下游,主要产业链条包括多晶硅、硅片、电池片以及电池组件。越往下游,技术门槛越低,公司数量分布也就随之增多。整个产业链的利润,集中在上游的多晶硅生产环节,上游企业的盈利能力,也明显优于下游。正因为如此,众多投资者一涌而上——全国31个省市自治区无一例外,都把光伏产业,列为优先扶持的新兴产业;600个城市中,有300个发展光伏太阳能产业,100多个建设了光伏产业基地。产能扩张之快,低水平重复建设之多,恶性竞争之烈,已经导致多晶硅价格下跌。

全球多晶硅产量20万吨,我国占近9万吨,却不能掌握核心技术。我国产能巨大,国内市场总量却很小,严重依赖国际市场。国外需求稍有下降,就造成产能过剩危机。

今年以来,欧洲和美国果然对我光伏产业进行“双反”(即反倾销反补贴)调查,美国商务部10月10日宣布,将向75家中国企业征收介于18.32%至249.96%的反倾销关税,和介于14.78%至15.97%的反补贴关税,制裁即将启动。欧洲和印度也大有跟进之势。在此之前,国内许多企业已在担心自己“撑不到黎明”。受冲击最重的是江苏。该省集中了全国2/3的产能。根据最新统计,江苏省多晶硅年产能已达6.5万吨,居世界第一位,电池组件产能也占全国的一半以上,是世界产能的1/3;已经有8家企业在境外上市,形成赫赫有名的光伏产业“江苏板块”。

江苏专家们普遍认为,关键问题在于,中国的大国优势没有得到应有的发挥。以其本省为例,去年用电量为4200亿度,但光伏电站仅仅贡献了1亿度,倘若光伏发电能够达到总发电量的5%,就可以消耗掉大量库存产品。他们的结论是,“启动国内光伏应用市场已迫在眉睫”,以求“东方不亮西方亮,出口不成转内销”。

回想中日之间的钓鱼岛争端,不应当影响在发展光伏产业方面“以日为师”。假如我国政府也能像日本政府那样,通过优惠政策,一方面鼓励民众消费光伏电,另一方面又鼓励,家家户户搞房顶光伏发电,就能既消化过剩产能,又能净化空气。

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