从日本核危机看太阳能发电在我国能源战略中的地位

2011-07-02 23:21:57 太阳能发电网
2011年3月11日日本福岛外海发生了千年不遇、震惊全球的9级超强大地震,所引发的海啸倾刻间便摧毁了无数楼房、工厂、学校、医院、民房、机场、铁路和公路,几乎把日本东海岸夷为废墟,其惨象目不忍睹。 于此,日本成为世界上唯一两次遭受核打击的国家

  2011年3月11日日本福岛外海发生了千年不遇、震惊全球的9级超强大地震,所引发的海啸倾刻间便摧毁了无数楼房、工厂、学校、医院、民房、机场、铁路和公路,几乎把日本东海岸夷为废墟,其惨象目不忍睹。
  于此,日本成为世界上唯一两次遭受核打击的国家,一次是战争,一次是核能和平利用所发生的核发电事故。
  从某种意义上说,这种硬损伤并不可怕,因为可以再造和修复。可怕的是由于核电厂损坏导致放射性物质泄漏而带来的核污染,这样的软损伤更让人愀心,也将对人类社会和平利用核能源带来长期的负面影响。
  如何防止核辐射?不仅日本政府束手无策,世界各国政要也因此纷纷重新省视原本的核能计划,检讨自己国家的核发电是否足够安全,同时全世界几乎所有一流的核科学家也都对此予以高度关注或为抢修出谋划策。但在巨大的灾难面前,我们看到的却是“死士”的挺身而出。笔者愿在此向“死士”们跪地三叩首,以敬灾难中凸显的伟大人性。地震硬损伤是物质损伤可再造,而软损伤核污染是精神损伤、是生命消亡,
  作为一个从事太阳能源利用数十年的专业人士,日本强地震引发的核发电事故,再一次促使笔者深入思考太阳能发电在我国能源中的重要战略地位。
  核能的优点与缺点
  和平利用原子能——核发电,目前己成为世界各国能源战略中不可缺少的重要组成部份,核发电是现代文明的标志之一,它集现代社会各种先进科学技术与人类智慧之大成,具有很多其它能源所不具备的优点:
  核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,不会造成空气污染;不会产生加重地球温室效应的二氧化碳;所使用的铀燃料能量密度比化石燃料高上几百万倍,因此体积小,运输与储存都很方便,一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料,一航次的飞机就可以完成运送;燃料费用占比发电成本较低,核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响,故发电成本较其他发电方法稳定。
  但核发电也有其故有的缺点:
  如为核裂变链式反应提供必要的条件,使之得以进行,链式反应必须能够控制,失去控制的裂变能不仅不能用于发电,还会酿成灾难;裂变反应产生的能量要能从反应堆中安全取出,裂变反应中产生的中子和放射性物质对人体危害很大,必须设法避免其对核电站工作人员和附近居民的伤害;会产生高低阶放射性废料,或者是使用过的核燃料,虽然所占体积不大,但因具有放射线,故必须慎重处理;热效率较低,因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境里,故核能电厂的热污染较严重;投资成本太大,电力公司的财务风险较高;核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转;兴建核电厂较易引发政治歧见纷争,需面对相当大的政治困扰;核电厂的反应器内有大量的放射性物质,如果在事故中释放到外界环境,会对生态及民众造成伤害。
  因此,核发电在能源王国里是一颗耀眼的“带刺珍珠”,是一个可爱的怪物,是一把实足的“双刃剑”,很难用,不好用,可不用又不行,如果做不到万无一失,就可能因核事故或核废料处理不当给子孙后代留下一个被污染的家园。从下表中可以看出,核发电在世界各主要国家能源结构中的地位相当重要,还是非用不可,不用恐怕将导致世界范围真正的能源危机。
 
  太阳能源是唯一可持续的未来能源
  世界已经习惯了化石能源,化石能源也的确好用,但其有一个致命的弱点,就是早晚有枯竭的一天。2000年的统计资料表明,我国化石能源剩余可储采比煤炭为92年,石油储采比20.5年,仅为世界储采比的一半;天然气储采比为63年,铀矿储采比最多也不到100年。
  在我国加快经济发展方式转变的现阶段,如何贯彻实施资源节约型、环境友好型的科学发展观,如何逐步使我国能源结构趋于合理,中国科学院院士严陆光认为,降低煤炭的份额、增大非水能的可再生能源与核能的份额,将是我国未来能源结构调整的主要发展方向。严陆光院士认为,在我国远期能源构成方面,2050年煤炭占全国总能耗的份额将由2005年的70%降至40%,石油约占20%,天然气约占10%,水电约占6%,核电约占9%,其余15%将来源于太阳能、风能及生物质能等非水可再生能源。
  从能源安全与结构来看,我国不发展核能也不行,因此核能应将比例从0.76%提升到9%左右,否则就不可能完成将煤炭在能源结构中占比降到40%左右的战略目标,节能减排、生态环保、低碳经济转型也就均是一句空话。但长远的未来方向,我们还是要以可再生能源为主。
  但要把可再生能源在未来能源结构中提高到15%左右的比例,并不是一个容易达到的目标。从目前较为成熟的可再生能源技术来看,只有太阳能发电具有更大的发展潜力。在诸多能源中,唯一只有太阳能(风能也因太阳能导致大气层热不平衡而起)是取之不尽、用之不竭、勿需运输的洁净能源,也是唯一不怕封锁、不怕禁运的战略能源。因此,在未来的能源格局中,太阳能源不仅在我国在世界各国都将具有非常重要的战略地位。
  对策与建议
  鉴于太阳能发电在未来能源战略中举足轻重的地位,笔者有以下建议对策:
  1.坚持市场经济,引进民营资本。
  我们必须尽快开拓太阳能发电的国内市场,从根本上改变光伏产品两头在外的畸形格局。为此提出如下建议:认真总结“金太阳”工程成功的经验和失误的教训;引进市场经济机制鼓励民营资本进入太阳能发电市场;改初装补贴为最终发电量电价补贴;取消项目申报制度,目前的申报制度弊端很多,不仅浪费了大量的人力和物力,还易产生灰色支出和不公平现象。
  其中,上网电价补贴制度是重中之重。这是一种不管过程只看效果的办法,能够控制住目前“大跃进式”的只管建设不看发电效果的劣质工程建设。正如小平同志所说的“不管黑猫白猫,逮到耗子才是好猫”,谁发电多,得到的补贴也越多。
  前些时间,笔者曾自费去西北地区“偷看”了一些兆瓦级的荒漠太阳能发电站。其中个别项目,与其说是太阳能发电站,倒不如说太阳能垃圾场,工程质量实在不敢恭维。由于笔者不是“钦差”,因此无法弄清楚它们到底发了多少电,但却敢武断地说,比如同在宁夏太阳山附近的各个10MW太阳能发电站,其发电量肯定也相差甚远,这甚至只需要从电站的外观即能得出判断,不信可派个带尚方宝剑的钦差去调查一下就可知详情。
  吸引民间资本进入太阳能发电市场,笔者认为,关键是制订的上网电价,要让投资者有钱可赚。房地产开发并没有政府初始补贴,为什么房地产市场发展很火爆?因为房地产开发可以赚钱,为什么太阳发电与建筑一体化就不能走这样的发展模式呢?
  2.尽可能采用先进的太阳能发电与建筑一体化技术
  笔者认为,应采用新的模式推进新建建筑屋顶用户侧并网太阳能发电,这种太阳能发电方式具有“三零特性”(见图一),即零土地使用、零距离输电和黄金时段零排放发电。

(图 一)

  建议政府出台类似“退耕还林”的政策,如今后凡是新开工的商品房项目,按照占用土地多少的比例还建屋顶太阳能发电,否则就不能批准立项。
  笔者非常赞同财建[2011]61号文关于“财政部、住房和城乡建设部关于进一步推进可再生能源建筑应用的通知”精神,建议采取一些强制性的政策措施,首先在温总理政府工作报告中提到明年将要新增的1000万套保障性住房和政府投资建设的公用建筑如学校、医院、办公楼层的屋顶带头建设太阳能发电与建筑一体化的示范工程;其次是让房地产开发商“道德的血液”开始流向城市建筑节能领域,极积开发太阳能发电与建筑一体化这种用户侧并网发电的商住楼。如此,于国、于民、于已均有利。
  我们的实践证明,这种方式对于房地产开发商是最佳的选择,以我们实施的“烟台鼎城2008“项目为例(见下图二),其中A、B、C、D四栋是25层的高层楼房,每栋建筑面积约10000平方米,工程造价3500万元左右(此造价因城市不同而异),每座楼顶安装20KW太阳发电站只增加了造价50万元,仅占总造价的1.43%(造价成本高的城市这个比例还会更低)。更为可取的是,这四栋楼在销售过程中十分抢手,并很快售完,使得资金快速回收,大大减少了财务成本。项目开发商因此既然获得了绿色建筑所带来的社会效益,又快速回款节省了财务成本,一举多得,这样的好事房地产开发商何乐而不为呢?

 (图二)

  如能按上述两种方式推进太阳能发电建筑,几年后多个三峽级规模的分布式太阳能发电利用就将出现在祖国的大江南北,并真正实现资源节约、环境友好、科学的能源发展局面。
  3.执行四同步原则
  为了更好的实施太阳能发电与建筑一体化,笔者认为,必须认真做到四同步(如图三),在这里有的问题就不展开谈了,只就如下问题谈点看法。

(图三)

  3.1政策同步
  政策同步的核心,是上网电价制度的制定必须坚持做到科学、权威、公正。所谓科学,是要根据不同地域的太阳能资源状况制定出不同的上网电价;所谓权威,是指应由政府官员、学界没有企业背景的资深专家来制定上网电价;所谓公正,是指千万千万不要企业大鳄参与定价,避免财团影响政策。
  3.2 设计同步
  从目前的情况来看,已建成的各种建筑物屋顶基本上很难再进行太阳能发电系统的安装,强行安装将导致屋顶太阳能发电系统不是“两张皮”就是用耐候结构胶粘接,或者甚至是把荒漠太阳能电站直接搬到了屋顶上。这根本不是真正意义上的太阳能发电与建筑一体化,不仅造成对原屋顶开肠剖肚、千疮百孔,其再造基础的过程也将使原屋顶结构受到影响,很可能使屋面防雨性能下降、局部负荷加大等。在笔者近两年来的实践中,建设一个高平整度一体化太阳能发电整体屋顶光伏发电工程,至少要跑多次建筑设计院,否则很难达到完美的光伏发电与建筑的一体化。从建筑设计的发展趋势来看,笔者认为,今后的城市规划、建筑设计不留太阳能发电的合理接口和安装空间,就是一个不合格的不应被采用的设计,因此必须对建筑设计思想来一次根本性的改变,给城市规划师、建筑设计师注入太阳能发电的灵魂,实现太阳能发电与建筑嫁接和联烟,只有做到设计思想的一体化,才能实现真正的太阳能发电与建筑的一体化。
  3.3施工同步
  施工同步对于高层建筑建设尤为重要,而且必须这样做。一旦高楼己建成,其脚手架、大吊车己拆掉,再去安装太阳能发电设施就非常难了。第一安全没有保证,第二物料难以运送。所以,同步施工可达到高效、安全、事半功倍的效果。

 

 



作者:丁吉财 余国光 来源:太阳能发电杂志 责任编辑:admin

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