可再生能源熱潮的背后

張文韜/編譯

可再生能源熱潮的背后

張文韜/編譯

中國的風(fēng)力發(fā)電量正在上升

● 麻省理工學(xué)院工程系助理教授杰西卡· E·特蘭西克（Jessika E.Trancik）認為，雖然低碳技術(shù)在不斷取得進步，成本也在逐年下降，但仍然需要公共政策的持續(xù)扶持。

也許新型電池并不像智能手機或新藥那樣令人興奮。公眾一般認為，能源行業(yè)只是基本服務(wù)的提供者，或是缺乏創(chuàng)造力的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。事實上，現(xiàn)實正在悄然發(fā)生變化，政府對能源技術(shù)發(fā)展的支持或已初顯成效。

公共政策對鼓勵可再生能源的開發(fā)應(yīng)用是必不可少的。因為對于大部分消費者來說，短期內(nèi)看不可見低碳能源其潛在的好處，包括在市場上也很難界定碳排放的價格，以及對于公共部門的創(chuàng)新努力缺乏信心，這或源于政府在挑選技術(shù)時所表現(xiàn)出的復(fù)雜心態(tài)。

一些國家正在考慮減少對可再生能源項目的支持。比如，未來美國對風(fēng)能的稅收減免政策已變得不確定了；英國正在討論逐步縮減對一些可再生能源項目的補貼，或放寬碳排放的目標(biāo)；西班牙則放棄了對可再生能源發(fā)電廠承諾的獎勵電價；歐盟各國也不能就2030年應(yīng)用可再生能源達成一個共同的約束性指標(biāo)。

但是，目前還不是政府消減對可再生能源支持的時候。如果我們延遲一天應(yīng)用低碳能源技術(shù)，人類受到氣候變化傷害（風(fēng)暴、洪水到森林火災(zāi)）的可能性就增加一分。

因此，如果采取適度的政策干預(yù)，全球能源產(chǎn)業(yè)就會有卓越的表現(xiàn)。在中國、歐美和日本等國家的推動下，替代能源（狹義的替代能源是指一切可以替代石油的能源；廣義的替代能源是指可以替代目前使用的石化燃料——譯者注）技術(shù)正在世界范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展。30年來，太陽能和風(fēng)能技術(shù)得到了飛速發(fā)展，與1975年相比，光伏技術(shù)成本已是當(dāng)年的百分之一。

各國政府應(yīng)采取措施助推這種發(fā)展勢頭，包括出臺激勵市場的政策和提供配套研究資金，以提振新能源產(chǎn)業(yè)的成熟，促進下一代低碳技術(shù)的出現(xiàn)。

鼓勵創(chuàng)新

通過對30年多的數(shù)據(jù)分析，筆者發(fā)現(xiàn)可再生能源的成本已急劇下降：光伏組件的成本每年下降大約10%，風(fēng)力渦輪機的成本每年下降約5%。上述兩項技術(shù)的生產(chǎn)水平每年平均上升30%。

應(yīng)該說，公共政策的引導(dǎo)和行業(yè)的反應(yīng)推進了技術(shù)進步。但政府在可再生能源方面投入的研究經(jīng)費相對較少，全球范圍內(nèi)約為每年50億美元，不到健康研究經(jīng)費的十分之一。然而，政府的激勵機制對市場成長至關(guān)重要，推動了私企對清潔能源更大的投資，每年約2500億美元。

盡管取得了這些成功，許多國家的立法者還是在質(zhì)疑支持清潔能源的公共政策。比如，美國的一些政客要求，能源基礎(chǔ)研究資金應(yīng)該限制在大學(xué)和政府的實驗室里，并列舉了包括索林佐公司在內(nèi)的一些能源公司的失敗案例（索林佐公司曾獲得政府補助和貸款）。也許他們忘了，嘗試拓展高技術(shù)的企業(yè)同樣存在高風(fēng)險，失敗是不可避免的。

相比其他技術(shù)的研發(fā)，如光伏等電子系統(tǒng)，其緊湊的模塊化系統(tǒng)較為容易進行試驗。改進的方法通常是通過替代設(shè)計或替換材料來實現(xiàn)其途徑，以高效率鈣鈦礦太陽能電池為例，就是基于半導(dǎo)體的多樣性而開發(fā)的。而要改進燃煤發(fā)電技術(shù)，其他技術(shù)一時難以奏效，成本也就很難降下來。

相比大型燃煤或核電廠，光伏發(fā)電和風(fēng)力渦輪機則是較好的選擇，成本能持續(xù)降低。目前，隨著光電轉(zhuǎn)化效率的提高，低價太陽能電池可以更少的成本，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益。風(fēng)力渦輪機也是如此，安裝地點越高，風(fēng)速則越大，就能產(chǎn)生更多的能量。與化石燃料發(fā)電廠相比，實際上在美國得克薩斯州等一些地區(qū)，風(fēng)能是有競爭力的。在丹麥，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)占到總用電量的30%。

如今，在能源基礎(chǔ)設(shè)施中，其設(shè)計、構(gòu)建和集成技術(shù)的知識也在增長。與美國相比，由于德國采用了經(jīng)驗豐富的員工和簡化的許可流程，安裝一個太陽能系統(tǒng)只需美國一半的時間。

近期隨著能源專利的增長，實驗室和工廠的相關(guān)知識在增長。十年來，全球太陽能和風(fēng)能專利平均每年增長約15%～20%，其足以與信息技術(shù)的增長速度媲美。從記錄來看，政府投資與專利申請之間的關(guān)聯(lián)是顯而易見的。20世紀 70年代～80年代初，由于能源危機，歐美等國投入了大量資金以尋找石油替代品，期間，太陽能與風(fēng)能專利每年分別以20%和15%的比例增長。而80年代～90年代，全球能源研究經(jīng)費消減了70%，專利申請也隨之放緩，這自然引起人們對可再生能源發(fā)展放緩的擔(dān)憂。

直到21世紀初，相關(guān)能源專利申請比率再次呈現(xiàn)上升態(tài)勢（見“能源創(chuàng)新”圖）。原因既有來自行業(yè)自身投資的需求,更多的是順應(yīng)政府的節(jié)能減排法規(guī)和稅收激勵措施。

就目前而言，日本在能源專利數(shù)量方面占據(jù)主導(dǎo)地位。但在過去的十多年，中國和美國在推動著可再生能源的發(fā)展，兩國每年的相關(guān)專利占全球的近60%，也是所有能源專利的60%。十五年來，中國一直是煤炭專利的領(lǐng)跑者，并在過去的十年中，風(fēng)能和太陽能專利已經(jīng)超越美國。十年來，歐洲可再生能源技術(shù)的專利增加了兩倍，而與化石燃料有關(guān)的專利都有所下降。

在這些背后，是相關(guān)國家或地區(qū)出臺了一些針對性的政策，包括研究經(jīng)費的導(dǎo)向、市場激勵機制、上網(wǎng)電價補貼和規(guī)范可再生能源的標(biāo)準(zhǔn)等。比如中國已制定目標(biāo)，到2020年可再生能源生產(chǎn)的電力供應(yīng)達到15%，德國計劃在2020年前可再生能源生產(chǎn)35%的電力。在美國，29個州和哥倫比亞特區(qū)已通過可再生能源組合標(biāo)準(zhǔn)及指定的安裝標(biāo)準(zhǔn)。

保持勢頭

為達到減排目標(biāo)，即使采取極端的節(jié)能措施，發(fā)達國家也需要到2050年才可能用無碳能源滿足其電力需求的75%～100%（全球目前只有30%的能源來自無碳能源），其余的則由潔凈煤 （借助碳捕獲和封存技術(shù)，將化石燃料中的碳以二氧化碳的形式從工業(yè)或相關(guān)能源的排放源中分離,輸送到封存地點,并使之長期與大氣隔絕——譯者注）和天然氣生產(chǎn)。

包括為促進用于電力、交通和供暖等低碳技術(shù)的進一步發(fā)展，政府在政策上仍需要給予支持，并監(jiān)督其發(fā)展，直到能自負盈虧。迄今，風(fēng)能和太陽能技術(shù)其性價比最高，政府還應(yīng)在降低成本、專利申請和市場增長方面繼續(xù)給予支持。由于這兩種類型的能量來源是間歇性的，存儲技術(shù)也應(yīng)該是政府的投資重點。

以中國在這些領(lǐng)域的崛起為例證，告誡各個國家或企業(yè)應(yīng)在這些變化快速的市場迅速積累經(jīng)驗。在中國保定，英利太陽能公司的高效組裝生產(chǎn)線已經(jīng)運行；在瑞典的加油站，可為司機提供天然氣、生物燃料、柴油和汽油等多種選擇。包括筆者所在大學(xué)的學(xué)生為投資者想出了清潔能源的點子，其精細復(fù)雜程度是十年前即使在專家之中都是罕見的。

衡量實現(xiàn)低碳目標(biāo)的進展情況，需要分析家和政策制定者識別和制定表現(xiàn)最出色的技術(shù)和政策。技術(shù)改進可以使用 “成本碳曲線”（見 “效果評估”表）進行量化。不同技術(shù)的碳（或水或土地）強度可以與其競爭力進行比較，并根據(jù)預(yù)定指標(biāo)進行評估。評估指標(biāo)取決于全球性或區(qū)域性的特定問題，如排放（用水量、土地使用）性能指標(biāo)。

任何重大的能源革命都可能會失誤——從技術(shù)失敗、公司倒閉到不完美的政策，如歐洲碳排放交易計劃初期遭遇的困難。因此，鼓勵多種創(chuàng)新或過程監(jiān)測會降低以上風(fēng)險。同時，各國政府應(yīng)充分認識到能源技術(shù)發(fā)展的規(guī)律，繼續(xù)支持它。就趨勢而言，到本世紀中葉，能源技術(shù)的發(fā)展基本可以使世界能源供應(yīng)擺脫碳的依賴。

[資料來源：Nature][責(zé)任編輯：則 鳴]