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解读中国低碳能源发展 预见世界未来能源格局

导读: 中国是使用清洁能源的主要推动者,其对低碳技术的开放态度前所未有。这使中国成为研究不同能源成本及管理的特殊实验室——尤其适于比较核能和可再生能源的利弊。

  不要再讨论德国的“能源转型”了,在能源和气候变化政策方面,中国才值得关注。中国经济增长迅速,火电需求巨大,因此碳排放居于各国之首,超过了世界总量的四分之一。但中国也是使用清洁能源的主要推动者,其对低碳技术的开放态度前所未有。这使中国成为研究不同能源成本及管理的特殊实验室——尤其适于比较核能和可再生能源的利弊。研究中国核反应堆、风轮机、光伏板的应用现状和前景,可以帮助我们预见未来世界能源供应的格局。

  中国核电计划规模宏大,目前有17个商业核反应堆正在运行,还有28个处于建设之中,几乎占到世界新建核反应堆的一半。中国政府预计,2015年核电装机容量将达到40吉瓦(GW),2020年不低于58GW。但与风电、太阳能发电计划相比,这些数字也黯然失色。2012年底,中国风电装机容量75.6GW,居世界首位,预计2015年达到100GW,2020年不低于200GW。光伏发电装机容量也迅速增长:原先设定的2015年达到21GW的目标已增至35GW,2020年50GW的目标可能也会再提高。从这些数字来看,风电、光伏发电将远超过核电。

  然而,仅凭“铭牌”上的额定功率来衡量发电量实为误导。如果以太瓦时(10亿千瓦时,TWh)为单位,情况将截然不同:风电、光伏发电并不稳定,很难与输出强劲的核反应堆相提并论。如2012年中国风电发电量达到100.4TWh,略高于核电98.2TWh。然而去年,中国投入运行的核电站仅12.8GW,其发电量却为同功率风电机组的6倍。

  风电发电量较低的一个原因是上网困难。截止去年年底,75.6GW风轮机中,仅有62.7GW连入电网;考虑到这些机组是陆续上网,那么2012年连网的机组平均仅为55GW。中国由多风的草原至沿海城市的远距离输电线建设也相对滞后。因为电能无法从内蒙古风力农场送往广东工厂,当发电量超过当地电网容纳上限时,就需“弃风”,即关闭机组。2012年中国弃风电量达20TWh。

  实际功率VS标示功率

  但中国风电表现欠佳的主要原因还是风力不稳定。风轮机只有在理想风况下才能到达额定功率,多数情况下实际功率并不大。实际功率与铭牌标示的装机容量之比称为“容量系数”,也就是全年实际发电量除以风轮机满功率运转8760小时的发电量。2012年,中国上网风轮机的容量系数仅为21%,如果输电线路充足能够避免弃风,容量系数可提高至25%。在光伏发电中,由于存在异常天气状况即“多云”和“夜间”,其容量系数更小,仅为14%。而2012年中国核反应堆的容量系数则达到了87%。

  上述容量系数意味着,每吉瓦核电机组的实际发电量是风电、光伏发电的4-6倍。这使中国风电、光伏发电的宏伟目标失色不少。假设中国能够实现2015年内陆上网风电装机容量100GW、光伏发电35GW,再加上5GW海上风电,且海上风电容量系数为40%,那么风电、光伏发电的装机容量总计140GW,发电量279TWh。2015年前预计建成40GW核电机组,仅略高于风电和光伏发电的四分之一,但发电量却能达到305TWh,比风电和光伏发电还多9%。

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