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化石能源堪稱全(quan)球變暖的元(yuan)兇，個中危害早已人盡皆知。但關(guan)鍵(jian)問題是，被視為氣(qi)候(hou)變化解(jie)決方(fang)案的可(ke)再生能源，能否足(zu)以(yi)頂(ding)替前者在全(quan)球電力供應(ying)上的角色。

近日，在(zai)一場主題為(wei)“替代能源：驅動(dong)未(wei)來的(de)潛能”對話活動(dong)上，阿爾(er)伯塔(ta)大學校(xiao)長杜文彬(bin)(David H.Turpin)在(zai)會后接受記者專訪(fang)時表達了相似關切(qie)：“我認為(wei)全球所有國家都(dou)面臨著同(tong)(tong)一種挑戰，即如何(he)在(zai)滿足公眾能源需(xu)求的(de)同(tong)(tong)時做到可持續(xu)發(fa)展。”

國際能源署預(yu)測，到(dao)2035年(nian)前(qian)(qian)中國人(ren)均能源消耗量將(jiang)(jiang)超過歐盟(meng)，到(dao)2040年(nian)前(qian)(qian)中國家庭(ting)的平均用電量將(jiang)(jiang)達(da)到(dao)目前(qian)(qian)的兩倍。可(ke)再生(sheng)能源能否滿(man)足巨(ju)大(da)的全天候(hou)供電需求?

清潔能源是大勢所趨

根據研究公司彭博新能(neng)源(yuan)財經的(de)報告(gao)，盡管轉型速(su)率不同(tong)，但全(quan)球(qiu)各地區都在(zai)向清潔能(neng)源(yuan)的(de)方向發(fa)展。從2010年以來(lai)，全(quan)球(qiu)可再生能(neng)源(yuan)的(de)容量翻了兩番(fan)達到(dao)1650吉瓦(wa)，比美國(guo)的(de)所有發(fa)電(dian)廠加起來(lai)還多。到(dao)2050年，歐洲發(fa)電(dian)能(neng)源(yuan)來(lai)源(yuan)中92%都將為(wei)清潔能(neng)源(yuan)，化石能(neng)源(yuan)幾(ji)乎不見蹤影(ying)，而(er)印度與(yu)中國(guo)兩大金磚國(guo)家的(de)這一占比將分別為(wei)63%和62%，美國(guo)則只有43%。

不(bu)過，發(fa)展中國家(jia)往往仍(reng)需要(yao)碳(tan)(tan)密集型投資或項目(mu)以減少貧困。這(zhe)一客觀發(fa)展規律意味著，還處(chu)在(zai)工業(ye)化進程中的(de)國家(jia)碳(tan)(tan)排放還未到頂，也并不(bu)會(hui)自然(ran)(ran)而然(ran)(ran)地(di)下降。在(zai)世界的(de)發(fa)展中地(di)區，煤炭仍(reng)然(ran)(ran)占能源消費主導地(di)位，未來(lai)25年預計印度尼西亞燃煤發(fa)電(dian)量(liang)將(jiang)增加近一倍(bei)。

好在(zai)全(quan)球(qiu)對可再生能(neng)(neng)源(yuan)的(de)持續投資有利于加速扭轉這一局面。根據彭博新能(neng)(neng)源(yuan)財經、聯合國環境署和(he)(he)法(fa)蘭克(ke)福財經管理大(da)(da)學(xue)的(de)報告(gao)，僅2018年的(de)這一投資就達(da)到(dao)了近2730億美(mei)元(yuan)，是燃煤(mei)和(he)(he)天然(ran)氣發電(dian)預(yu)計(ji)開(kai)支(zhi)的(de)三倍(bei)。在(zai)大(da)(da)力推進下，中國與印度的(de)煤(mei)電(dian)發電(dian)量(liang)將(jiang)(jiang)分別在(zai)2027年和(he)(he)2028年達(da)到(dao)頂峰，到(dao)2050年，太陽(yang)能(neng)(neng)、風能(neng)(neng)和(he)(he)水(shui)力發電(dian)在(zai)這兩國的(de)市場份額將(jiang)(jiang)超過(guo)60%。

清華大學低(di)(di)碳能源(yuan)實驗室(shi)主任、教授李(li)政就此(ci)話(hua)題對記者表示：“發展(zhan)中國家仍然處在(zai)較低(di)(di)的生(sheng)活標準下，因(yin)此(ci)發展(zhan)應是(shi)其優先點。老實說，你不(bu)能期(qi)待它們從一開始就完全使用可(ke)再生(sheng)能源(yuan)，因(yin)為這(zhe)不(bu)可(ke)能奏(zou)效。他們可(ke)以(yi)從一些可(ke)承(cheng)擔的經濟(ji)選擇開始，而這(zhe)在(zai)初始階(jie)段只能是(shi)碳密集的。不(bu)過，我(wo)們可(ke)以(yi)展(zhan)望(wang)的未(wei)來圖景是(shi)，當它們充分發展(zhan)之后，大部分能源(yuan)體系都是(shi)綠色(se)低(di)(di)碳的，這(zhe)是(shi)我(wo)們可(ke)以(yi)追求(qiu)的方(fang)向。”

杜文彬補充介紹稱：“(國(guo)際(ji)能源署)至2040年的預測表(biao)明，能源強度(每單位GDP所消耗(hao)能源量)在中國(guo)的降低(di)速度為(wei)全球最快(kuai)。接下來幾年內，中國(guo)的太(tai)陽能光伏項目成本將(jiang)很快(kuai)低(di)于現(xian)有和(he)新的燃氣發電站。2030年前(qian)，中國(guo)的太(tai)陽能將(jiang)比新的燃煤(mei)發電站更便宜。”

全天候供電的關鍵是更靈活的電網系統

那么，什么樣的(de)能源消費結構(gou)才是理想的(de)，哪(na)種可再生能源應(ying)優(you)先被選擇?

以風能(neng)和太陽能(neng)為(wei)例，經(jing)過數(shu)十(shi)年的配(pei)額、減稅和上網電(dian)價補貼等鼓(gu)勵，這兩(liang)種能(neng)源已(yi)在全球(qiu)廣泛部(bu)署(shu)并(bing)逐漸提高(gao)效率。彭博數(shu)據顯示，自2010年以來，風電(dian)成(cheng)本減少約50%，太陽能(neng)成(cheng)本則大幅縮(suo)減了85%，這使它們比世界近70%的新建燃煤及天然氣(qi)發電(dian)廠都實惠。

不過(guo)，專家們(men)普遍認(ren)為，以較為單一的(de)(de)(de)解決方(fang)案(an)回(hui)答替代能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)全天(tian)候供電的(de)(de)(de)復雜問題是不可(ke)(ke)取的(de)(de)(de)。據(ju)彭博新(xin)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)金(jin)融調查，到2025年(nian)，可(ke)(ke)再生能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)發(fa)電站的(de)(de)(de)數(shu)(shu)量(liang)將大大超過(guo)非(fei)可(ke)(ke)再生能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)發(fa)電站的(de)(de)(de)數(shu)(shu)量(liang)，但前者相比后者的(de)(de)(de)發(fa)電量(liang)卻仍不可(ke)(ke)同日而語。

杜文(wen)彬告(gao)訴記者(zhe)：“這(zhe)其中涉及(ji)非常多的(de)(de)考慮因素，事實(shi)上，不同種類的(de)(de)能源(yuan)應該被聯系起(qi)來。比(bi)如說，我們往往談起(qi)太(tai)陽能，但有時候天會黑，我們還會提起(qi)風能，但有時候風并(bing)不吹(這(zhe)意味著供電(dian)供能就并(bing)不穩定)，這(zhe)樣的(de)(de)例子還有很多。所(suo)以我認為，下(xia)一代的(de)(de)能源(yuan)重點是(shi)涉及(ji)各種能源(yuan)并(bing)能滿足供應需求的(de)(de)復雜電(dian)網系統。”

阿爾伯塔(ta)大(da)(da)學工程學院電氣與(yu)計算機工程教(jiao)授(shou)李運帷提出(chu)，沒有(you)對所有(you)人都適用(yong)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)。他表示：“大(da)(da)家(jia)都希望盡快實現(xian)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)轉型，但這(zhe)實際取決于可再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)供電的(de)(de)(de)(de)滲透率(lv)(實際功率(lv)與(yu)總的(de)(de)(de)(de)負荷功率(lv)的(de)(de)(de)(de)比)現(xian)在到(dao)底有(you)多大(da)(da)。”譬如(ru)說，盡管風能(neng)(neng)或太陽能(neng)(neng)這(zhe)樣已經(jing)存在上千年(nian)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)可以變為本地化方案，但目前(qian)這(zhe)兩種能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)發電僅占全球供電比例的(de)(de)(de)(de)7%。

李運帷表示：“如(ru)果需(xu)要進一步發展，我們仍然需(xu)要更(geng)多(duo)技術(shu)創新與基(ji)礎設(she)(she)施(shi)建設(she)(she)。比(bi)如(ru)，現(xian)在(zai)許多(duo)可(ke)再生(sheng)(sheng)能源發電(dian)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)是直流電(dian)或更(geng)低頻率赫茲的(de)(de)電(dian)，這(zhe)與現(xian)存的(de)(de)電(dian)網規格(ge)并不相容，未來我們要做更(geng)多(duo)直流電(dian)和交流電(dian)的(de)(de)轉換，才能擴大可(ke)再生(sheng)(sheng)能源的(de)(de)發電(dian)規模(mo)。此外(wai)，我們也需(xu)要更(geng)智能的(de)(de)電(dian)網，對(dui)替代(dai)能源產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)電(dian)能進行調控。”

李運帷對記者表示：“對于(yu)增強電(dian)網靈活性，也沒有單一的解決方法。重(zhong)要的是，在未來我們的能源轉型重(zhong)點之一，是實現從中(zhong)心化(hua)發電(dian)到(dao)分(fen)散化(hua)發電(dian)，在當地產電(dian)在當地消(xiao)(xiao)耗。這樣(yang)可以減少運輸途(tu)中(zhong)的能源浪費和消(xiao)(xiao)耗，讓能源變得(de)更(geng)有效率。”

杜文彬(bin)補充稱(cheng)：“每(mei)一種能(neng)源(yuan)都有(you)自(zi)己(ji)的缺(que)點，所有(you)這(zhe)(zhe)些能(neng)源(yuan)都有(you)很大代價。我們的挑(tiao)戰是看社(she)會如何減緩以及最小化這(zhe)(zhe)些成本，而(er)這(zhe)(zhe)也是我們正在做的。”

越來越低成本的儲能電池投資將更加火熱

在全(quan)天候(hou)供(gong)電的問題上，如(ru)果可再生(sheng)能源(yuan)(yuan)產(chan)生(sheng)的電量無法合理儲存，如(ru)果電池的成(cheng)本太(tai)高以至于發電廠不愿意一次儲存幾小時的發電量備用，清(qing)潔(jie)能源(yuan)(yuan)就(jiu)很難替(ti)代(dai)化石能源(yuan)(yuan)。

在這(zhe)(zhe)樣的背景下，今年的諾貝爾(er)化學獎(jiang)授(shou)予了古迪納夫(John B.Goodenough)、威廷漢(Stanley Whittingham)以(yi)及吉野彰(Akira Yoshino)三位(wei)科學家，嘉獎(jiang)他們在鋰離子電池方面的研究貢獻。這(zhe)(zhe)種電池可(ke)(ke)以(yi)儲存(cun)太陽(yang)能(neng)和(he)風能(neng)，讓無化石燃料的世界成為可(ke)(ke)能(neng)。

杜(du)文彬告(gao)訴記者(zhe)：“這是(shi)能源轉型討論中很重(zhong)要(yao)的(de)一(yi)點，因為我們現在面臨(lin)的(de)一(yi)大挑戰就是(shi)如何儲存能源，而(er)電池儲存技術的(de)發展會是(shi)新的(de)重(zhong)要(yao)邁(mai)進。”

根(gen)據彭(peng)博新能(neng)源(yuan)財(cai)經報(bao)告，在過去(qu)不到十年的(de)時間中，電池價格已經下降了84%，為儲(chu)能(neng)需求的(de)急速增長(chang)提供(gong)解決(jue)方案。據該機(ji)構(gou)預測(ce)，全球儲(chu)能(neng)裝置從2018年到2040年將增長(chang)122倍(bei)，這(zhe)期間的(de)規(gui)模跨(kua)越(yue)將需要大量投資才能(neng)得以(yi)實(shi)現。

好在越來(lai)(lai)越低的(de)電池(chi)成本(ben)(ben)將(jiang)激勵投資者對公(gong)用規模電池(chi)的(de)投入。彭博預測(ce)，到(dao)(dao)(dao)2030年(nian)每千瓦(wa)時(shi)鋰離子(zi)電池(chi)的(de)成本(ben)(ben)將(jiang)進一步降低一半。這樣一來(lai)(lai)，到(dao)(dao)(dao)2050年(nian)，公(gong)用規模電池(chi)接收的(de)投資預計將(jiang)達5210億美(mei)元，而(er)小規模電池(chi)相比之下則只有3220億美(mei)元。此(ci)外，以吉瓦(wa)做單位(wei)(wei)衡量，近(jin)四分之三的(de)全球儲能裝(zhuang)置市場(chang)正由10個國(guo)(guo)家占據。到(dao)(dao)(dao)2040年(nian)，中國(guo)(guo)和美(mei)國(guo)(guo)將(jiang)遙(yao)遙(yao)領先，而(er)目(mu)前(qian)的(de)主(zhu)要市場(chang)韓國(guo)(guo)將(jiang)失去(qu)其(qi)地位(wei)(wei)。其(qi)余重(zhong)要市場(chang)還包括(kuo)印度(du)、德國(guo)(guo)、拉丁(ding)美(mei)洲、東南(nan)亞、法國(guo)(guo)、澳大利亞和英國(guo)(guo)等。

李運帷也對記者(zhe)補充(chong)道(dao)：“有(you)許多(duo)種(zhong)(zhong)能源可以(yi)用(yong)鋰電池的(de)技術起步，比(bi)如甲醇燃料電池，這(zhe)是一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)電力儲能的(de)解(jie)決(jue)方式。但(dan)除(chu)此(ci)之外，你必(bi)須用(yong)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)聰(cong)明的(de)方式控(kong)制負(fu)載量(liang)，讓負(fu)載量(liang)是可調節(jie)的(de)。總而言之，這(zhe)里沒有(you)單一(yi)(yi)的(de)解(jie)決(jue)方式，必(bi)須綜合起來使用(yong)。”