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【视角】100%光伏风电离大家还有多远?

发布日期:2016-02-24点击量:220

【视角】100%光伏风电离大家还有多远?

来源:南方能源观察

时间:2016-02-24

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导读: 随着人们对德国能源转型的耳熟能详,2020年德国可再生能源发电比例达到35%2050年要达到80%这两个数字深入人心。可是再往后呢?关心可再生能源发展的人们必然会追问,百分百可再生能源是否可行?

鼓动政府决策者高歌猛进发展可再生能源的人,反复论证的是可再生能源的供应是否可以覆盖人类的能源需求,但对实现方式和战略规划却绝口不提。

在德国,当人们谈论起可再生能源发展的时候,一个无法越过的话题是:可再生能源在能源消费中的比例能有多高?是35%50%还是80%甚至是100%

随着人们对德国能源转型的耳熟能详,2020年德国可再生能源发电比例达到35%2050年要达到80%这两个数字深入人心。可是再往后呢?关心可再生能源发展的人们必然会追问,百分百可再生能源是否可行?

即使是在可再生能源发展刚刚起步的时候,回答这个问题也并非毫无意义。事实上,没有对最终目标的预先探寻和科学设定,可再生能源发展的实现途径及最优化也根本无法谈及。从这一角度出发,一直致力于发展可再生能源的德国并非浪得虚名。

早在2002年,德国卡塞尔大学的几位学者就对欧洲范围内是否可以实现100%的可再生能源供应做出研究。10年后,卡塞尔拥有了分布式可再生能源研究中心,深入地配合着德国政府的一个叫做“100%可再生能源地区”的支撑计划。该项目由联邦环境、自然保护及核安全部(BMU)资助,联邦环保局(UBA)负责提供专业咨询服务。

即使是十几年前的规划,现在看来也并不过时。在那份2002年的报告里,已经对未来的可再生能源终极目标做出清晰的指引:按照德国的国土面积和资源,风力发电最高可到53.5GW光伏发电最高可达190GW,其中屋顶分布式的最高安装量可达120GW

如果再加上生物质能和垃圾发电等其他能源,用这些理论产出量去覆盖目前最高负荷不过80GW的德国全国用电需求是绰绰有余的,更何况到了2050年,借助各种节能环保技术,这个最高限值的用电负荷理应下降更多。

无独有偶,世界自然基金会(WWF)在前些年的一份能源调研报告中也相当乐观,即使在全世界范围内,要在2050年达到100%的可再生能源覆盖利用率,也如探囊取物。

如此看来,一般公众似乎看不到,可再生能源发展甚至100%覆盖的困难和阻碍在哪里。可如果事实果真如此,数年来能源企业和电力部门及国家宏观能源政策的制定者们所争论的焦点又在哪里呢?实际的状况是否如这些科研机构所设想的如此顺畅美好呢?

要彻底理清这里面的理解误区,必须先搞清楚100%可再生能源地区到底是一个怎样复杂的概念。在能源政策领域,100%可再生能源地区的概念,承担着多种涵义和技术上的功能标称。原则上,任何地区均可成为能源地区、能源示范城市、100%可再生能源地区等,从而成为榜样地区。100%可再生能源地区在德国很多县和乡镇都意味着一个非常清晰的地区品牌,与该地位密切相关的是对100%可再生能源地区证书中清晰表达的价值体系的承认。

最初,100%可再生能源地区所传达的目标是,尽可能在自然空间和组织方式最便利的条件下,先在小范围层次上实现彻底的可再生能源。回顾过往的发展,与100%可再生能源地区概念联系在一起的,绝不仅是一种“乌托邦”的要求,同时也是一个科知识题。

随着电力领域100%可再生能源地区数量的日益增加以及热能领域可再生能源所占的比例的增加,特别是在乡村地区,这两种意义目前都已变得无足轻重。通常,能源消耗与能源生产平衡的地域联系并非借助技术基础设施、具体标志或实际相互交织的关系来有效地建立,而是通过扶持地区或行政管理来实现。

一个“100%可再生能源示范地区”,意味着完全利用可再生能源满足其能源需求,以极为节能的方式进行管理,可持续地利用其地区潜力并且接受这种方式,从而实现环保、可持续、安全的能源供应,有利于地区价值创造。现已实现纳入地区参与者、公众对此种能源供应方式的接受度也较高。

地区的关键参与者与最终用户、生产者和落实者共同制定发展程序,以实现使用可再生能源的综合能源供应。为减低成本,确保供应安全,参与者在网络中和其他示范地区开展合作。能源效率、可持续能源产品以及注重节能行为的地区活动对于他们来说则是理所当然的。

由此可见,100%可再生能源地区概念并不是技术实施规定,而是指地区层面能源政策制定任务的综合体。因此,此概念包括三个组成部分:100%可再生能源、地区综合发展和可持续性。

100%可再生能源”从科学意义上来讲,对社会和人类最大的冲击应该是把地区能源供应彻底转变为使用可再生能源的战略。这种百分比的写法在社会整体运作中必须得到广泛承认:应根据可能性从地区潜力中为电力、热能和交通领域生产100%可再生能源。重点是年度供应结算,因为此概念亦包括地区间交流的必要性。单纯的能源自给自足从狭义上讲并不是100%可再生能源地区方案的对象。

技术上必须明确,由于可再生能源的潜力是有限的,因此全面供应目标也必须包括能源节约和有效利用,即现在非常流行的需求侧管理。无论如何,能源节约并不仅涉及技术措施,也包括建立节能的生活方式和消费模式。而这已经足够让政府管理者明白,确定一个衡量某地区是否达到100%可再生能源的体系,必然已经超越自然科学的范畴而到达社会学领域。

由此再回头观测前面提到的几份100%能源发展的研究报告,就可以很快理解其中的巨大不确定性:如今市面上大量的鼓动政府决策者未来大跨度的发展可再生能源高歌猛进的舆论,很可能是故意在犯同一个错误,他们反复论证的不过是可再生能源的供应量是否足够覆盖人类能源需求,却对实现方式和战略规划绝口不提。

其中轻微的差异在100年后人类真的实现了这一目标后自然无足轻重,可对当下的决策者而言,湖里有水够全村人喝,并不代表全村家家水缸都能有盈余——现代工业社会在能源供应理念上遭遇的挑战,实际上已经超越了工程科学家们所能设想的极限。

一个最典型的例子,莫过于进入夏天以来很多媒体对德国光伏发电超过50%全国电力供应连篇累牍的报道。其实,自从20138月初首次出现超过22GW光伏发电出力以来,德国安装总量超过35GW光伏组件们在今年天气晴好的气候条件下,屡创新高,大比例地接入电网早已是家常便饭。

很多专业学者都对德国电力企业如何做到容纳高达50%的光伏发电出力艳羡不已。事实上,只要这一数字极限并非一蹴而就,电网调度者早已形成照章办事的习惯。夏天天气晴好,因此可以大量安排火电厂在此期间检修停运,如此压低火电出力,只要不出现大的预测失误和天气变化,就可以依靠整个欧洲电网的备用协调来保证电网的稳定供应。电力调度部门唯一要承受的压力来自于日落,整个德国20GW的电力供应会在3-4个小时以后慢慢消失,而这个缺口必须要由相应的火电厂逐次启动来补上,或者可以在电力交易市场上通过经济手段来获得。

只要每天的情况类似并且并无特殊状况出现,带给电网企业和电厂们的只是繁琐和重复,而不会是恐慌。但是大自然带给人的不只是风调雨顺,更有电闪雷鸣。日复一日的慢节奏的日落,只要有一次例外就足够让人类脆弱的可再生能源目标遭遇挫折。

这就是日食,而且是日全食。而且非常的不凑巧,就在2015320日,欧洲将迎来一次观测机遇极佳、视觉效果超赞的日全食。2015320日正午,整个北半球将观测到难得一见的日全食。这是中国的傍晚时间,局部地区可观测到日偏食。

是人类,或者说德国历史上第一次在安装了这么多的光伏组件后遇到日食。虽然德国还离100%可再生能源目标相去甚远,但几分钟之内20GW的电力突然消失,几分钟之后全国50%的电力供应再度爆表的冲击足够让人毛骨悚然。

日全食的过程就是一次加速了的日落和日出,它对电网的冲击验证了目前已有的工业能源体系的重大缺陷:并非供应不足,而是征用不足。一个电厂正常的启动时间在数小时左右,即使拥有足量的抽水蓄能和储能,在如此短时间内完成电力运输转移和倒灌分遣,对整个电网运行方式也会带来巨大冲击和变数——以目前的技术而论,德国电网能撑住接近50%的可再生能源供应已经是奇迹。

这个例子不管是百年一遇还是万年不遇,都足够引发大家的思索:在可再生能源的发展道路上,从量变到质变的那几道坎到底在哪里,是50%80%还是99%,又或者根本就是因国而异、因人而异的。

大家必须承认,在实现真正的2030年或者2050年可再生能源目标之前,以现在的技术手段可以观测到的事实无非是储能、分布式、需求侧管理和智能电网等这些技术手段支撑下的脆弱体系。人们根本无法区别可再生能源在50%80%不同标尺下对整个能源供应体系的不同具化要求,如果再搭配上随时需要充电的几百万辆电动汽车,和千百栋随时可以通过调低空调温度来控制能源消耗的智能建筑,100%可再生能源体系足够让所有人遥不可及。

即使在这样一个还有足量石油、煤等化石能源的2014年,全球依然有14亿人无法获得充足的电力供应。如果是在未来的某一天,同样是这14亿人同时给电动汽车充电,电网必须要多么坚强才能防止崩溃。

所以如果100%可再生能源体系被确立是一个亟待实现的目标,现在就必须要做的是尽可能地在一个相对比较小的地区内开始树立100%可再生能源的各种衡量指标,并力争让这些指标具备可移植性以向更多地方拓展——德国在这一道路上再次走在世界前列,目前已经有100多个乡镇在以各种特色支撑的衡量体系向100%可再生能源前进。

从哲学意义上来讲,这显然和技术前进的步伐一致:如果分布式能源的发展是100%可再生能源体系的题中应有之义,那么大家很能想象整个国家的可再生能源发展目标依靠的依然是宏观集中的一个数字百分比,而不是具体到每一个不同地区的分布式指标。如果不能拿出更多的合适的乡镇来争取各具特色的100%可再生能源供应,大家很难想象全国性的100%在实际操作层面能够获得有意义的支撑。

这也就是100%可再生能源体系在未来将给一个国家带来的巨大疑问:集中式的宏观指令一旦必须被成千上万份地分解,人们的需求和供应不再需要百川汇集而统统通过手指间的智能设备互相调节弥合,这样的体系逆转是否还容得下人们习以为常的管理模式?人类迄今为止的思维模式如果真的都是顺应生产满足需求这样一个线性链条,在发觉自己必须对各种需求进行调节才能适应100%可再生能源体系之后,是否会一发不可收拾地推衍至社会生活的各个领域,从而造成既有体系的重大颠覆?

也许可能,未必可行。在社会学家大规模介入之前,这其中微小的区别,就是科学家们并不宽敞的自处之道。 

 

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