中國的低碳能源發展前景

中國的低碳能源發展前景

文/布瓦維爾（美國） 編輯/田宗偉

云南楚雄州姚安縣梅家山風電場。 攝影/楊崢/CFP

不要再討論德國的“能源轉型”了，在能源和氣候變化政策方面，中國才值得關注。中國經濟增長迅速，火電需求巨大，因此碳排放居于各國之首，超過了世界總量的四分之一。但中國也是使用清潔能源的主要推動者，其對低碳技術的開放態度前所未有。這使中國成為研究不同能源成本及管理的特殊實驗室——尤其適于比較核能和可再生能源的利弊。研究中國核反應堆、風輪機、光伏板的應用現狀和前景，可以幫助我們預見未來世界能源供應的格局。

中國核電計劃規模宏大，目前有17個商業核反應堆正在運行，還有28個處于建設之中，幾乎占到世界新建核反應堆的一半。中國政府預計，2015年核電裝機容量將達到40吉瓦（GW），2020年不低于58GW。但與風電、太陽能發電計劃相比，這些數字也黯然失色。2012年底，中國風電裝機容量75.6GW，居世界首位，預計2015年達到100GW，2020年不低于200GW。光伏發電裝機容量也迅速增長：原先設定的2015年達到21GW的目標已增至35GW，2020年50GW的目標可能也會再提高。從這些數字來看，風電、光伏發電將遠超過核電。

然而，僅憑“銘牌”上的額定功率來衡量發電量實為誤導。如果以太瓦時（10億千瓦時，TWh）為單位，情況將截然不同：風電、光伏發電并不穩定，很難與輸出強勁的核反應堆相提并論。如2012年中國風電發電量達到100.4TWh，略高于核電98.2TWh。然而去年，中國投入運行的核電站僅12.8GW，其發電量卻為同功率風電機組的6倍。

風電發電量較低的一個原因是上網困難。截止去年年底，75.6GW風輪機中，僅有62.7GW連入電網；考慮到這些機組是陸續上網，那么2012年連網的機組平均僅為55GW。中國由多風的草原至沿海城市的遠距離輸電線建設也相對滯后。因為電能無法從內蒙古風力農場送往廣東工廠，當發電量超過當地電網容納上限時，就需“棄風”，即關閉機組。2012年中國棄風電量達20TWh。

實際功率VS標示功率

但中國風電表現欠佳的主要原因還是風力不穩定。風輪機只有在理想風況下才能到達額定功率，多數情況下實際功率并不大。實際功率與銘牌標示的裝機容量之比稱為“容量系數”，也就是全年實際發電量除以風輪機滿功率運轉8760小時的發電量。2012年，中國上網風輪機的容量系數僅為21%，如果輸電線路充足能夠避免棄風，容量系數可提高至25%。在光伏發電中，由于存在異常天氣狀況即“多云”和“夜間”，其容量系數更小，僅為14%。而2012年中國核反應堆的容量系數則達到了87%。

上述容量系數意味著，每吉瓦核電機組的實際發電量是風電、光伏發電的4-6倍。這使中國風電、光伏發電的宏偉目標失色不少。假設中國能夠實現2015年內陸上網風電裝機容量100GW、光伏發電35GW，再加上5GW海上風電，且海上風電容量系數為40%，那么風電、光伏發電的裝機容量總計140GW，發電量279TWh。2015年前預計建成40GW核電機組，僅略高于風電和光伏發電的四分之一，但發電量卻能達到305TWh，比風電和光伏發電還多9%。

上：山東德州20兆瓦太陽能光伏電站。 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

核能的經濟優勢

此外，中國核電成本較低。中國第三代核反應堆的建設成本約為2600美元/千瓦；融資會使成本提高至3500美元/千瓦。目前風電、光伏發電的成本則為1500美元/千瓦，海上風電2400美元/千瓦。相比之下核電成本較高，但其發電量大，因此依然占有優勢。依此計算，40GW的核電站建設成本總計1400萬億美元，而140GW風電、光伏發電的成本則為2140萬億美元，前者節省近三分之一，而且發電量更大。風輪機和光伏板運營、維護費用略低，但發電量相同的情況下需要的設備更多。

因此核電上網電價（每度0.43元，合0.07美元）低于風電（每度0.51-0.61元，合0.08-0.10美元）和光伏發電（每度0.75-1.15元，合0.12-0.18美元）。另外，這還沒有包含在草原、沙漠、海中鋪設輸電線以及風電、光伏發電調峰的費用。由于系統維護費用高，因此可再生能源配額制實施后，中國的輸電運營商依然不愿意讓風電上網。

為收回建設成本，發電站建成后的幾十年內，上網電價都會維持在較高水平；但貸款一旦還清，發電站就可以按照邊際生產成本大幅調低電價。核電站壽命一般為60年甚至更長，可以在后幾十年中都維持低電價；但風電、光伏發電站的壽命僅有20-30年，無法維持到低電價階段。事實上，為實現2020年目標而建設的風輪機和光伏板，都無法使用至2050年。因此從長遠來看，核電是中國更好的投資選擇。

水電是中國可再生能源中的重量級角色，預計2020年將增長至430GW。水電比核電價格略低，盡管容量系數僅為40%，但在固定的季節內發電量穩定。不過水電會對社會和環境帶來不利影響，如三峽大壩導致150萬居民遷徙、數百平方千米的區域被淹沒。另外，水電還受地理條件影響。這幾個因素都制約了水電的發展。

因此中國要實現能源供應低碳化，還應依賴風能、太陽能及核能。以何種技術為主導最終將取決于政府，但核能成本低廉、便利穩定，是其中有力的競爭者。如果中國能發展出可與西方第三代反應堆媲美的技術，核能的優勢還會進一步增大。西方核電項目受資金困擾，多次遭到擱置，而中國已避免了這兩大問題。另外，中國大規模發展核電，規模經濟能夠進一步降低成本，使其他可再生能源難望其項背。中國還在積極發展第四代技術——球形燃料反應堆、快中子增殖反應堆和釷反應堆，有望實現安全性和成本上的突破。

當然，安全問題一直是限制因素：福島事故后，中國核電發展步伐大幅放緩，一些核反應堆計劃遭到公眾抗議。但環境危機進一步加劇，可能會改變中國人對核風險的態度。中國空氣污染十分嚴重，火力發電廠是其主要來源，每年有數萬人因此而死亡，遠多于核事故的致死人數。根據核電的發展現狀，它將超越風電和光伏發電，以更低的價格取代火力發電，成為未來能源中最安全的選擇。

（原載環境網站“中外對話”）