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 清洁能源的前景广阔

2002-01-28

主讲人 :张冀强

 

 

以前在其它场合我们谈到清洁能源问题,大部分是面对工程师、技术人员、用户或者是国家决策者,那么怎么对记者谈清洁能源问题呢?说老实话我不知道怎么做。因为看到你们这么活跃的记者,我觉得我原来的东西不够好,请大家多多包涵。

地球本来是很可爱的,如果我们对能源使用不注意就会影响我们地球的环境,所以能源是环境的一个组成部分,是影响环境最重要的因素之一。我们提出一个问题来,为什么要用清洁能源,不清洁又怎么样?

从我个人的角度来看,我认为使用清洁能源有3个最重要的理由,第一个是由于空气污染和健康;第二个理由是由于全球大气变化,特别是用比较确切的话来说是全球大气变暖;第三是能源安全问题和国际和平问题,特别在9·11事件以后,我们发现能源问题直接涉及到国际安全问题。

    我们先从空气污染和健康角度来说,我本来应该准备一系列图片来谈空气污染和健康问题,但是我没有准备,原因是大家刚才或者是开车来,或者骑自行车来,或者走路来,或者坐公共汽车来,都亲身体验到空气污染问题。北京空气污染是全世界十大空气污染严重的城市之一,所以空气污染无需用图片表示,你可以用鼻子去体会,可以用眼睛去体会,可以用你的肺去体会。最近纽约时报和华盛顿邮报有几篇报道,是关于中国癌症发病率最近10年以来徒然增高的一些报道。这些癌症发病率,除了食品污染和水污染之外,很大程度也是由于空气污染造成的。关于空气污染我愿意在这儿强调的是最近一篇报道,是美国哥伦比亚大学和美国国家太空署一个研究报告,发现由于空气污染和飘尘造成的雾,我们早上起来看到北京经常有很浓的烟雾,这种烟雾不但直接影响身体健康和造成空气污染,同时它大大减少了降水。所以,中国的北方地区是空气污染最严重的地区,同时也是燃煤最多的地区,烟雾多发的地区,最缺水的地区,同时也是这一年干旱频频发生的地区。这里面有非常深刻的联系,这种联系正在科学家的显微镜下进行研究,可以毫不犹豫地说北方缺水和空气污染是直接相关的。

下面我们来谈气候变化的问题,就是要用清洁能源的第二个原因。我们使用化石质煤料也就是碳氢化合物燃料的时候,会产生大量的二氧化碳和气体的碳氢化物,特别是甲烷一类的碳氢化物。这一类碳氢化物的排放会在大气里面形成所谓的温室效应,这种温室效应基本是由于太阳的紫外线在到达地面以后如果要反射回大气层就受到这层二氧化碳层的保护而把热量留在了大气层里面,不能辐射出去,久而久之,全球的气候就要普遍变暖。有些人争议说温室效应是不是真有那么一回事,有没有足够的科学根据,有些科学家说有,有的科学家说没有,但是最近我们发现说没有的科学家实际是他接受了大量石油工业给他的资助,他写的这些文章是非常有偏见的。这是二氧化碳从1750年到现在为止在大气中浓度增加的表,红点是历史数字,黄点是现在实测数字,我们可以看到二氧化碳不断在大气中增加,而且在1950到2000年几乎是垂直增加,这种增加趋势是非常可怕的。

目前比较有环境意识的大公司有两家,一个是BP,他们认为必须使自己石油工业的商业目标要发生根本性的变化,才能适应今后的市场要求。一个是福特公司的大老板,也是福特家族现任的福特公司的总裁,他一反其他汽车公司的保守态势,对环境也做出了积极反应,认为大气环境变暖是一个汽车工业界必须面对的问题,汽车工业界必须做出相应的对策。

还有一个很重要的因素,就是能源安全问题和国际和平这个因素。这个因素以前是很难被决策人和大众接受的,原因是长期使用廉价的中东石油,大家都觉得很舒服,但是现在有很多人觉得不舒服了,特别是美国人觉得不舒服了。9·11事件以后使工业大国,特别是美国意识到依赖中东石油不是长久对策,美国对中东不得不做出的许多反应往往不一定是必要的,要想把这个国际和平战略从中东地区移开,唯一的办法就是减少对于石油燃料的依赖。减少对石油燃料的依赖不是件容易的事,但是现在必须考虑了,否则对我们带来的灾难会更大。石油不是无穷无尽的资源,除了从国际安全和能源安全的考虑,我们不能过分的依赖石油本身以外,石油本身的资源量也是有限的。我们知道石油产量从1930年到70年代之前,特别是在80年代之前,几乎是直线上升的;但是80年代以后,出现了变化,原因是很复杂的,其中一个很重要的原因就是石油资源量,根据石油资源量和石油的价格,现在开始波动了,因为它的资源量是有限的。

据石油工业界自己的预测,石油的可开采量到2005年将会呈现很明显的下降趋势,这个趋势是很可怕的。随着资源量的缩小,随着我们对于能源需求的增加和供应量减少,导致了一个卖方市场。就像我国开放以前的商品市场一样,是个卖方市场,卖方市场的结果是什么呢?卖的人想卖多少钱就卖多少钱,卖的人有权利说卖给你或者不卖给你。就好像以前我们碰到售货员,爱买不买,你买就要看我的脸色,不买你就走人。如果今后供需关系发生这种变化的话,那么我们在面临国际能源安全和国际安全问题上就不再是9·11这种问题,要比9·11困难得多,复杂得多。

1990年到2010年一直到2020年,所有的国家石油进口量将会大量增加,而且对中东石油的依赖大概要达到65%~70%左右,比现在的50%提高了20%左右。这就是我提到的供需关系发生的变化。由此,我们说空气污染和健康,全球气候变化、国际能源变化与国际和平这3个问题使我们必须考虑使用清洁能源,我们必须考虑到逐步尽早的从依靠化石能源这种经济体制转化到清洁能源的一个新的体制。这种转换是很复杂的过程,需要各个方面,社会所有层次,发达国家,发展中国家,工业界,个人用户,环境保护主义者的共同努力。

究竟什么是清洁能源呢?我们认为清洁能源包括以下4个方面,第一个方面就是我们要大大提高能源使用效率,比如我们使用节能冰箱,节能空调,高能效汽车,对所有的设备我们都要提高它的能源效率,就是节约能源。第二方面是能源生产过程中要提高能源效率,比如原来燃煤发电厂的发电效率从煤转化成电的效率大概是19%左右,如果我们使用新的技术,使用IDCC即燃气轮机和蒸气机双循环发电,我们就能把能源效率提高到45%左右。除此以外,还有其它各种各样的技术手段,包括热电联产等。第三方面是要推动可再生能源的发展,可再生能源这个行业是一个新的行业,在美国可再生能源只占它总能源份额大概不到2%;在中国可能占到4%左右,中国还不错,因为中国水电多;巴西比较高,巴西可以占到70%多,所以可再生能源的发展将会减少对于化石能源的依赖。第四方面就是怎么能够把我们整个经济结构最终从以化石燃料为经济体制过度到以氢气为基础的经济体制,我们叫做氢经济体制,就是氢气的经济体制。这步转变过程要实现的话,我们基本就可以彻底摆脱对化石能源的依赖。

上述这4种措施我们都叫清洁能源的措施,这是我的定义。在这里我想强调两方面,一个是可再生能源,一个就是氢能源经济。可再生能源有很多了,我算了一下大概有这样八九项:第一种是太阳能电池,包括各种各样的太阳能晶体,太阳能电池板,波伏电池;第二种就是太阳能光热系统,太阳能热水器;第三种我们叫中小型的水利资源,为什么不提大型水利资源?大型水利资源有很多环境方面的争议,不是今天谈的题目,所以中小型水利肯定对环境没有坏处,而且它的的确确是可再生能源;第四种是生物制能源,包括秸杆、森林废弃物、农产品的废弃物、竹子,就是快生速生林等等,这些都叫生物制能源;第五种是沼气,沼气是中国推广了二十多年的可再生能源,是非常好的能源,和天然气的燃质基本一样,并可再生的产生;第六种是地热,地热最大的问题是成本比较高,它地域的局限性很强,有些国家地热很多,如日本、印尼、中美洲地带等,但是成本很高;第七个是风能,风能是现在可再生能源里面技术最成熟,生产成本可以和化石燃料能源相比的能源。风能在2001年石油价格上涨到高潮时,风能一度是世界上最廉价的能源。它在市场上的竞争地位非常突出,以至于在美国加利福尼亚的很多公司都开始投资风能,所以风能的潜力很大。

在中国风能潜力更大,特别是中国的内蒙古一带,我们管它叫天然的风都,建立一道风墙就能把风能全部利用起来,这是非常有潜力、非常好的能源;最后非常新的概念就是利用以上所有的再生能源来生产氢气。比如地热有地域局限性,但是资源非常丰富,可是我们怎么能把云南腾冲的地热用到西双版纳去,这是一个大问题。如果我们能用云南的地热来生产出氢气,我们通过液氢压缩,就可以用车或者管道把它运到西双版纳。用可再生能源生产氢气,生产氢,氢的资源是可以运输传播的。所以,氢实际不是一个可再生能源,但它可以用可再生的办法来产生它,变成可再生的绿色电,它是绿色能源的载体。

用可再生能源生产氢气有各种各样的好处。比如风能,风能有一个很大的问题就是刮风的时候有电,不刮风的时候没电,你用电的时候它不刮风,不用电的时候风特别大,怎么办?解决办法有两个,第一个你的风厂要足够大,互相补充,达到基本平衡,这是一个手段。第二个手段就是利用多余的风能来生产氢气。以罐存或者压缩的方式来存储,在风能不够,而用电量又高时,用氢气来发电。太阳能也有这个问题。白天太阳很强,上班去了家里没人用电,太阳能没用。晚上我要用太阳能了,月亮出来了,这个问题很难解决。那么氢是一个很好的办法,作为可再生能源之间的补充。 

目前风力发电的成本已经降到5.55美分一度电,它的价格大概是和其它发电手段相当。其它的发电手段大概是5美分到6美分之间,所以风能的成本已经有市场竞争能力。在德国的一个碳能发电站,碳能发电,无毒无害,又安静又不闹得慌,风车有时还能把鸟打死,碳能没有这个问题的。太阳能最大的问题是成本比较高,每1千瓦太阳能发电的基本投资大概相当煤电和其它电力投资的13倍,它的成本回收期是15年。一块太阳能电池板能用15年。如果你们家屋顶都改成太阳能电池板,相当于我今年一年把后15年的电费都付了,最后做到收支平衡。这样就面临一个问题,每月交电费是很容易的事情,一次性付清是比较难的,投资太大,投资期太长,但是很可靠。你买房子不也是一次性付清吗?但是总的来说成本还是很高的。

现在昆明几乎家家户户都用,非常好。但它也有一个问题,就是大楼上看到太阳能热水器非常难看。不过,昆明现在有几家公司看准了这个市场,已经有人投资做成太阳能屋顶,昆明这是学习大连市的经验,叫屋顶改造计划。现在正在做整个楼的太阳能热水器,这是非常好的项目,而且投资效益也非常好,非常受群众的欢迎。

除了太阳能以外还有生物质能源,其中一个最重要的来源是中国是个农业大国,农产品的秸杆量非常大。如果把中国所有农产品的秸杆都堆集起来,30%用来还田,20%用来做牲畜饲料。剩下50%如果我们用它做能源,用它做发电或者其它能源大概相当于1990年全国煤发电量的总和,也是1999年全国发电量的1/2,这是非常了不起的大数。但中国农村秸杆生物质能源有个问题,就是它冒烟。 全国很多省市现在强令禁止燃烧,农民把它放在那儿没有办法,偷烧,晚上烧。2000年成都市飞机场64次停止起降就是因为秸杆燃料造成的,所以它一方面是个环境问题,是个交通问题,同时也是非常值得使用的资源。

中国的生物质能源的分布65%是来自稻草,27%是柴火,只有1%是森林的锯末,树枝子,有7%是其它的农产品的剩余物。在浙江和吉林,我们基金会支持了两个项目,专门用秸杆。一个是玉米秸杆,一个是稻草。水稻的稻杆做能源发电产气,成为户用煤气。在吉林我们还做热电连产,解决取暖问题,也叫村级能源服务系统。我们希望它能够变成可以赢余不能,有利可图的商业行为。因为靠政府补贴、环境号召,或者用你们记者说的炒作的办法是不能长久的。唯一的办法是怎样把它变成一种商业行为,有人能赚钱就能迅速的推广开来。  

我们在浙江温州的一个示范项目,基本是把稻杆取出来存在那儿,然后有个气化装置,气化装置产生出的气体就是煤气。煤气经过一个清洁系统把里面的灰份,焦油去掉,然后通过压缩机把它送到一个气罐里存起来。气罐里的气有两种用途:一种是直接作为户用煤气,跟现在用的天然气、煤气一样。另外可以用来发电,在有电的地区,发电系统可以和外电网相接。用户用电量少的时候可以把剩余的电卖给网电,用户量大时,自己发的电不够,网电的电再补充。这样它就变成与网电互补的系统。当然,现在这是很困难的事,因为网电是独裁的企业,不仅在中国,在很多国家都是,很难和他们打交道。如果这一系统能够在农村运行起来的话,农村能源服务网络就会像北京的麦当劳一样,大批地在农村出现,既解决就业,解决清洁能源、稻草燃料等问题,还能提高生活质量。 

除了秸杆还有一个非常值得一提的是沼气。以前我们谈到室内污染,农村的室内空气污染最主要就是秸杆烧柴,受害人不是别人,是妇女儿童。男的去喝茶,摆龙门阵,打麻将,不在家里呆着,妇女儿童在家干活、在家做饭,所以烧柴的空气污染最直接的受害者是妇女和儿童。那么沼气和煤气不仅仅解决了能源消耗问题,还解决了我们妇女儿童健康问题。如果你们去过湘西北和江西农村,就会发现那个地方有很多人有氟牙,牙都是黄的;氟骨,骨头是畸形的,那都是由于室内污染造成的。一个是烧煤,一个是烧柴带来的长期疾病,非常严重的社会问题。

所以,清洁能源不仅仅是解决了能源问题,也大大改善了我们的生活品质。沼气的另外一个用途就是沼渣和沼液。沼渣和沼液可以用作有机肥料。这种肥料可以卖很多钱。沼气另外还有一个很好的环境效益和经济效益。就是这种塑料大棚几乎提高了农产品价格的35倍。因为它是一个人造环境,几乎不受外界气候、病虫害的影响,这就免除了使用农药和化肥。肥料就来自于沼气。再一个用低灌和喷灌的方法,用水量只相当于大田农业的5%10%。第三,还解决了土地利用的问题,一家一户,这是75米长,10米宽的一个沼气大棚,一亩地,一家五口人生活绰绰有余。所以,在缺少土地,缺少水资源,环境污染严重,有害化肥影响蔬菜等等一系列的问题,都能得到很好的解决。 

现在我们再来看看全世界的能源结构问题。人类从使用能源到现在无非也就是三四千年的历史。对能源的使用实际上分三个阶段:第一个阶段我们叫固体能源,比如柴火什么的,后来就是煤,煤的使用是人类进步的一个非常重要的里程碑。特别是煤的使用导致了工业化,在没有煤的时候人也可以使用能源,但是不可能有工业,只有有了煤以后才有工业。我们常说蒸气机的发明是工业革命的开始,实际蒸气机的发明还不是,是煤烧出蒸气才有蒸气机,所以煤的使用是真正的工业革命的开始。煤的使用时间并不是很长,煤作为一种燃料它的使用在本世纪初。煤的使用什么时候开始下降的呢?是在二三十年代的时候。什么原因造成的?是由于液体燃料的发起,液体燃料的使用造成的。液体燃料是什么呢?是石油。从二三十年代起,石油大量的使用导致了人类对煤的依赖程度的下降。那么到了2000年可以看到一个非常有意思的趋势,这个趋势就是煤的使用量已经降得很低了,并且液态燃料的使用量上升到极点以后也开始下降,那么是什么东西开始上升了呢?是气体燃料开始上升,是气态燃料。从固态到液态再到气态,这三个主要阶段是互相替代上升的,这是大趋势。那么液体燃料替代了固体燃料,气体燃料正在替代液体,这个气体燃料目前是什么?是天然气,但并不到此为止。

这个趋势的内涵是什么?为什么我们要从固态燃料到液体燃料,液体燃料到气体燃料,为什么要做这种选择?这是有益的选择还是无益的选择,是什么促使我们不约而同的走上了这条路。实际是一个非常简单的道理,就是氢含量的问题。煤的氢气含量是非常低的。最好的燃料是什么呢?氢气,没有碳,它的氢含量比是无限大。所以我们才看到大趋势实际是低氢燃料逐步过度到纯氢燃料的大趋势。

我们借此机会就进入到氢能源经济这个话题。人类使用能源的时候含氢量一直在增加,这实际是一个现代化的过程,或者说品质提高过程,是能源提高的过程。氢这个概念,是1886年一个科学家提出的。当时很多人都认为氢气是今后的能源主体,开始拼命研究怎么用氢气。不幸的是后来发现了石油,一批石油政治家们开始在中东进行炒作。尽管1886年已经发明了燃料电池的原理,燃料电池是用氢气直接发电的电化学过程。这个原理几乎和内燃机同时发明的。但是由于石油的发现支持了内燃机工业,抑制了燃料电池工业,所以燃料电池工业沉睡了多年,一直睡到60年代美国航天飞机要上天了,发现内燃机解决不了它的问题,还得回到燃料电池的电化学过程。它的特点,第一是没有污染,第二是能发电,第三发完电之后产生的副产品是纯水,而登月和航天飞机正需要它作为燃料。所以,由于航天工业需要燃料电池,只有把燃料重新捡了回来。就在美国人把燃料技术捡回来的同时,加拿大和北欧一些国家的科学家认为,燃料电池是非常好的新动力原料,并开始把燃料电池运用到他们的潜艇上。应该说,是军事工业和航天工业最早开发了燃料电池。到了80年代末,燃料电池终于进入了技术性突破的阶段,使氢气的直接运用出现了转机。

前年我到美国加拿大一家燃料电池公司去参观时,公司总裁拿了一个杯子表演给我们看。在他的汽车尾气排气管那儿接排尾气水喝给大家看,他说这个水比你们带的瓶装水好多了,因为我这个是纯水,纯氧和纯氢化合成的水。在美国有人说我的汽车里面有一个燃料电池,它可以带着我走。到家以后把我的汽车往房子上一插,汽车发出来的电就够一家用的了;走的时候一拔,开着车就走了,可以说是开着我的“发电厂”全世界的跑。 

现在说说价格,目前燃料电池价格非常高,为什么?每1千瓦成本价格是25003000美元。给你们一个比较,一个核电厂的投资成本是2000美元1千瓦;一个大型水电站的投资成本是1500美元1千瓦;一个燃煤电厂的成本如果加脱硫装置是900美元1千瓦;一个最肮脏的燃煤电厂的投资成本,就是冒黑烟的那种650美元1千瓦;一个天然气发电的双循环高效的发电厂投资成本是600美元1千瓦。所以燃料电池目前是很贵的。但是它比太阳能便宜,比太阳能电池板便宜,这是第一。第二它为什么贵?它跟汽车发动机之间的价格有什么关系呢?一个汽车发动机的生产成本是70美元1千瓦,当然它是以马力计算的,我们为了方便起见,都把它换算成千瓦,70美元1千瓦;所以到目前为止燃料电池不可能和汽油发动机的汽车竞争,这是第一个事实。

但这个事实的原因是什么呢?一个原因是还有一些技术有待改进,随着技术的改进它会减少对资源的消耗,就是材料消耗,那时会大大降低成本。就像电脑,现在越做越小,越来越便宜。第二个原因是批量生产,现在燃料电池是有PHD文凭的人在实验室里一个螺丝一个螺丝比着捏进去的,它不是流水线上工人装上的,随着批量生产,它的价格会成倍下降。所以汽车工业界自己估计,燃料电池在批量生产能达到十万辆产量的时候(十万辆批量是汽车工业界认为的经济批量),它有可能做到50美元1千瓦,也就是和现在的汽油机相当,甚至更便宜。

要想发展燃料电池工业,有三种手段:一是用行政法规来勒令工业界改弦更张,这是权威的手段,比如加利福尼亚的零污染排放法,逼着汽车工业必须走燃料电池的路,有法规规定,到2003年如果没有5%的车达到零污染排放,就不许另外95%的车在加利福尼亚卖,汽车工业只好做燃料电池,这是强制手段。

二是市场手段,促进这个行业发展,让它能挣钱。利用一切刺激性的政策法规,免税政策,鼓励发展这个行业

三是用学术的话来说我们叫道德规劝,用记者的话说叫炒作,宣传,环境教育,就是我们要创造一个环境,使公众有认识,有需求。有了需求企业界就会满足这个需求,投资人就会对这个市场有信心,这个行业就会成长起来。

此外,还有一个非常好的机会,就是全世界3/4的国家几乎都在同时经历一个过程,即电力行业改革。中国的电力行业已经改革了三年,美国电力市场、欧洲的电力市场、印度的电力市场和日本的电力市场也都在改革。电力市场改革有风险,同时也是机会。对于关心环境的人来说,如果能把环境条款和对环境影响的所有法规,建立在电力市场改革的过程中去,也就是说,今后的市场只要对环境有好处的技术,在市场上就占有较好的优势。对环境有害的技术,在市场上占有较劣较差的竞争地位,不让污染工业沾光。这样就能有效地促进电力市场变成一个有利于氢能源经济和可再生能源的市场。

当然还有一个比较好的手段,就是让发电厂和生产能源的厂家息公开,保证透明度。有多少是燃煤电厂,多少是清洁的,哪些最脏,哪些脱硫、哪些不脱硫,比例是多少,每个月给我寄电费单的时候得给我一张帐单,上面画一张图表,你这公司不好我不买你的电,我买别人的,同时做出绿色标志,认证。 

记者:美国现在用这个办法吗? 

张冀强:有的地方用。美国也不是那么好,很多地方做得也很差,有些地方还可以借鉴,照搬肯定不行。当然还可以免税,如果用绿色电力或者开一个燃料电池车,虽然我多付了五万块钱的人民币,但是每年的车税就可以少交,等等。

日本有一个发明,房顶上装上一个太阳能发电板或者风力发电风车,或者有一个燃料电池,接到网上。这样我的表可以正着转也可以反着转,最后是你给我钱还是我给你走着瞧。在日本,如果屋顶买了电力系统的话,就叫人给你装这种表,这在中国就不行。

说了那么多关于清洁能源的事,说了那么多正在做或即将做的事,所有这些都是新生事物。新生事物都有很多弱点和不足,它要跟老工业进行市场斗争,它的成本要比人家高,这就需要政府政策的推动和支持,需要花钱打市场,所以一个新兴工业是需要政府,民间,媒体,爱护环境的人士共同推进才能实现。今天,希望我们的冰川,我们的草原,我们的海洋依旧美丽,也希望永远不衰,大家共同努力吧!

 

张冀强

美国布莱蒙基金副总裁

 

20021