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你了解风电、光伏的价值吗?

光伏系统工程  来源:《风能》杂志    2017/4/21 12:35:16  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:发展以风能和太阳能为代表的可再生能源是应对全球气候变化和环境危机的唯一解,这是全社会共识。然而,对于风电、光伏发电究竟在温室气体减排、拉动就业、扶贫等方面催生出了哪些经济社会效益,你真的了解吗?

当前,伴随雾霾以及各类极端天气的增多,依托化石能源的传统经济社会发展模式的不可持续性突出,进行能源革命已是大势所趋。风能和太阳能则因绿色、储量大、可再生,成为这场革命的核心力量。近十年,全球风电、光伏产业迎来爆发期。尤其是在中国,两者已经形成了具有国际先进水平的较为完备的产业体系,具有中国自主知识产权的领先技术产品远销到全球多个国家和地区,成为我国少数具有国际竞争力的战略性新兴产业之一,经济社会效益显著增强。

目前来看,虽然有关两者综合效益的研究以及报道时常见诸报端,但缺乏系统性,难以让公众形成较为客观、全面的认识,这为谣言滋生提供了“土壤”。可以说,加强上述工作,已经刻不容缓。

那些年出现的谣言

2014年,一则有关“发展风电加重北京雾霾”的消息甚嚣尘上。事情起因是:国内某媒体发表名为《谁偷了北京的风?》的文章,大意为,在中国北方的“大风口”内蒙古地区,风电装机从2007年底的58万千瓦,发展到2014年的1848.86万千瓦。与此同时,京津冀地区雾霾天气也从2008年前后开始剧增。文章作者还用“蝴蝶效应”暗示,是这些风电机组“偷走”了上述地区的风。此言一出,舆论立即争议四起。

事实则是,国内外众多专家学者运用实地观测和仿真模拟等方式进行的研究表明,风电场带来的尾流效应影响范围约在30千米—60千米左右。内蒙古以及张家口的风电场都距离北京市区超过100千米,所以两者之间不存在任何关系。

此非孤例,从质疑威胁鸟类生存到补贴过高,不一而足。比如,此前就有人认为风电机组的运行会干扰鸟类,导致其死亡;大型地面光伏电站更是受攻击的“重点”,被称为鸟类的“死亡陷阱”。然而,相关的研究和实测表明,仅有少数鸟类会受到影响。并且随着环评的日益严格以及选址技术的逐步先进,目前规划阶段就有意避开了鸟类常规的大规模迁徙路线,不会致使其大量死亡。

针对以上情况,业内专家表示,根源在于外界对风电、光伏发电缺乏全面、系统的认识。“它提醒我们,虽然这两个产业取得了长足发展,但在科普宣传和价值传递等方面,还有很多事要做。”

能源替代效应突出

风光发电进入电力系统,最重要的作用就是替代化石能源发电量,从而减缓化石能源消费,这对于增强能源安全保障、应对全球气候变化具有积极的意义。

由中国可再生能源学会风能专业委员会组织相关研究机构编写的《能源转型加速度:中国风电光伏发电的协同效益》(简称“《协同效益》”)报告显示,2015年,仅我国的风光发电量就可替代近6000万吨标准煤,到2030年将增至近3亿吨标准煤,这相当于法国2015年全年的一次能源消费总量。

此外,在风电、光伏发电的全生命周期中,设备制造、安装、运行、维护、报废、回收以及维护系统平衡等环节均有能源消耗,其总和与系统年发电量之间的比值则是能量回收期,可以直观地反映投入单位能源所产生的回报。

风电机组发电量主要取决于风速高低和装机容量。一般来说,风速越高、装机容量越大,则风电机组的发电量越高,相应的能源回收期也越短。影响光伏系统发电量的因素比较复杂,主要有日照强度、日照时间和光伏系统转换率等。一般来说,日照强度越高、日照时间越长、转换率越高,则光伏系统的发电量越高,相应的能源回收期越短。

上述研究指出,在风电的20年全生命周期内,每生产1千瓦时电力,所消耗的能源为0.06千瓦时;在光伏发电的25年全生命周期内,每生产1千瓦时电力,所消耗的能源为0.1千瓦时—0.15千瓦时。两者的能源回收期分别为0.7年和1.6年,具有很高的能耗投入产出比。

社会环境效益凸显

风能、太阳能之所以能够成为全面替代传统化石能源的最佳解决方案,关键在于其利用过程的绿色、清洁,环境效益自然就成为发展风电、光伏产业的核心功用之一。

《协同效益》报告显示,风电和光伏发电的环境效益显著。报告以燃煤发电为参照物,包括生产和运输、发电、温室气体排放等在内,测算出其2015年的环境外部成本约为0.159元/千瓦时。由于煤电的环境外部成本即风电、光伏发电的外部环境收益,这也意味着,2015年风光发电的外部环境效益已经高于2016年河北张家口和承德、湖南、广东对风电的补贴强度。

基于特定的电力系统发展情景预设,到2020年,这一效益将约为0.096元/千瓦时,2030年则约为0.3元/千瓦时。按到2030年并网风电、光伏年发电量分别达到9802亿千瓦时、5400亿千瓦时计算,两者的发电环境效益分别约为2940亿元、1620亿元。总额远超2016年我国燃煤发电企业在脱硫、脱硝及除尘补贴上获得的国家补贴总额——1100亿元。

值得强调的是,有声音质疑可再生能源补贴的合理性。从以上数据可以看出,在燃煤发电的外部环境成本没有完全内部化的情况下,补贴确切地说应该是对可再生能源环境经济效益的补偿,它能够有效纠正市场失灵,使其可以与传统发电技术在公平环境中竞争。同时,风电与光伏发电都具有通过研发、技术外溢以及“干中学”实现成本下降的潜力,前二者可以归为技术创新的推动,而后者可以归为市场的拉动。但在初期阶段,如果没有足够的市场容量,成本下降过程就不会启动,很难形成足够、有市场竞争力的规模。因此,成本下降潜力的释放需要借助额外的政策。补贴只是克服行业在这一阶段中技术锁定效应、提高风电和光伏发电市场份额的政策手段。上述报告结合风电、光伏发电的成本下降趋势,给出了确定的结论——发展风光发电是2020年后全社会有效率的选择,即补贴水平将不断下降,直至随着技术的持续进步而最终变得不再必要。

此外,风电和光伏发电在扶贫、节水、促进社会公平等方面也发挥出了积极的作用。目前,光伏发电已经是偏远地区实现电力供应的最经济手段。2013年—2015年,国家共安排投资247.8亿元用于实施无电地区电网延伸和可再生能源供电工程建设。其中,安排电网投资计划206.8亿元,为154.5万无电人口通电;安排光伏独立供电工程建设投资计划41亿元,共建成光伏独立电站670余座、光伏户用系统35万余套,为118.5万无电人口通电。相比电网延伸,独立光伏用总投资中的16.5%资金解决了43.4%无电人口的用电问题。人均投资上,在独立光伏上每投资3460元即可解决一人的用电问题,而投资电网却需要13385元,是前者的3.87倍。

并且中国的煤炭资源和水资源多呈逆向分布。煤炭的开采、洗选和发电都高度耗水。过度取水给当地的生态环境和人体健康造成了巨大危害。与此相比,风光发电的用水量要小得多。从全生命周期考虑,风电和光伏发一兆瓦时的电力,将比燃煤发电分别节约用水2.76立方米和1.63立方米。据此计算,风电和光伏发电的节水量将分别从2015年的5.11亿立方米、0.62亿立方米增长到2030年的27.05亿立方米、8.8亿立方米,节约的水资源相当于2亿人全年的用水需求。

考虑到我国的特殊地域特征和燃煤机组分布,该效益在缺水地区将更加显著。其中,在水资源压力极高的西北和华北地区,2030年风光发电的节水量可以达到10亿立方米和8亿立方米。

此外,风光发电目前已经成为促进能源行业主体多元化的最重要力量。化石能源行业的准入门槛高,基本控制在国有企业手中。风光发电则为更大范围的中小企业与公众参与能源事业提供了可能。

从风电累计装机来看,中央“五大”发电集团仍然占据着主要的份额,占比超过52%,其他央企紧随其后。民企的份额依然较少,但也高于地方国企。就光伏产业而言,国有企业和民营企业则各占半壁江山,民营企业累计并网容量达到1962万千瓦,占比47.7%。能源行业主体的多元化,有效提高了全社会的参与度,打破了少数大企业的垄断,实现能源的经济化和能源服务需求的差异化。众多中小企业的出现和活跃也有利于促进商业模式创新和技术进步。

独立光伏的发展还打破了传统电力生产和消费分离的模式。用户在市场中的定位已经由简单的用能者变为动态产消合一者。光伏发电、风电的突出特点是适合分布式开发。用户生产的电力可以自用,多余上网,夜间从电网购电。它可以应用在工业厂房、公共建筑、居民屋顶上。其中,光伏的分布式特点更明显。这种电力生产的准入门槛比传统能源生产低很多,任何普通人都可以成为生产者。这无疑可以增加居民的收入,并降低用电成本,德国的情况也很好地佐证了这一点。德国国际合作机构(GIZ)能源项目负责人SandraRetzer表示,在德国,可再生能源开发为大约160万人提供了额外收入,或者是减少了用电开支。“从这一点来讲,可再生能源带来的多元效应是非常具体的,贴近于上百万德国人的日常生活。”

从目前的投资结构来看,虽然相当一部分投资依然来自于国有资本,但风光发电的特点决定了其是未来能源民主的基础,这将对能源系统的演进产生重大而深远的影响。

经济效益大幅提升

除了上述效益外,风电、光伏产业在拉动GDP、投资以及就业等方面的作用也已经显现。

据《协同效益》报告的测算,2015年,风光发电所拉动的直接和间接增加值约为0.31万亿元;到2030年,这一数字将增加到1.57万亿元。所占GDP的比重基本呈逐年上升的趋势,2030年占比约1.1%;15年间,风光发电累计拉动总GDP增长约14.3万亿元,相当于北京市2015年GDP的7倍。

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