新能源发展的基本动因与主要方向

新能源发展的基本动因与主要方向

TK01：A1003-2355(2010)06-0014-04doi:10.3969/j.issn.1003-2355.2010.06.006新能源，是目前一个广受关注的话题。与其说这是一个能源技术话题，莫若说是一个社会经济话题。新能源发展的核心问题，在于不断提高经济与社会价值，真正具备相对传统化石能源的经济比较优势。1现阶段我国新能源发展的特点“新”是相对于传统而言，因此所谓“新”必然具有阶段性。现阶段我国新能源主要指风能、太阳能，其发展有以下几个特点：一是属于清洁可再生能源，不需燃烧不会产生硫化物、氮氧化物、粉尘烟尘等污染物；二是伴随着技术进步与现代生活方式的变化，不再是风车磨房等传统利用形式，而以能效比较高的发电为主；三是属于能源市场的新兴力量，虽然目前风能、太阳能在全国发电量中的比重还不足1%，但已经连续5年呈现翻番式的高速增长，对于市场投资格局产生了比较大的影响（挤占了火电将近1/3的投资份额），见表1。2现阶段新能源发展的基本动因2.1新能源发展的基本动因不是为了实现低碳经济电力行业的碳排放大约占我国排放总量的40%，由于行业集中度高便于监管，技术先进改进能力较强，我国电力领域的减排措施已经领先于世界上很多国家。发展新能源可以降低排放强度（单位发电量的排放水平），但对降低排放总量并无直接的效果——特别是电力行业以外的60%排放，在建筑、交通、家用电器、工业生产以及居民生活方式等更广阔的领域，由于高度分散不便监管，技术进步能力低下，存在着更多低成本低技术的节能减排或者说减碳的空间，例如，数量众多的民用小锅炉与大型火力发电机组的燃烧效率差异显著而改进空间巨大。因此，新能源发展的主要动因不是为了实现低碳经济。2.2新能源发展的基本动因不在于所谓能源危机从供给看，在过去的20年，全世界石油、天然气的年产量分别增加了大约50%、100%，但它们的储采比（按照当前产量可以延续的使用年限）却长期基本稳定在40以上、60以上；而煤炭，2007年世界储采比约为133，至少在中国，新的亿吨、百亿吨级别的煤田近年依然被不断勘探与发现。这说明，传统化石能源一直在被人类源源不断地发现、精益求精地开采，在总体供给能力上并不存在真正的“能源危机”。从需求看，工业革命以来石油等化石能源被大规模开发利用的主要背景，一是西方国家工业化城镇化对于能源需求的大幅度增长；二是工业革命之后人类生产生活方式的巨大改变，最终使已经使用千年的传统生物质能退居穷乡僻壤。而现阶段，除中国等少数新兴市场以外，大部分国家与地区对于能源的需求增长缓慢，近年来不论是发达国家（经合组织国家）还是发展中国家，能源消费的增长速度在总体上甚至通常低于GDP的增长速度，人类日益追求低能耗的经济模式与生活方式。因此，现阶段风能、太阳能等新能源的发展，并不是为了弥补传统化石能源在数量上的匮乏，而主要体现为一种市场份额的替代，一种经济价值对比关系的态势变化，一种生活方式与价值观念的进步。2.3新能源发展的基本动因是经济性的比较优势风能、太阳能等新能源替代煤炭、石油等传统化石能源的基本动因是经济上的比较优势，前者逐渐便宜或者后者日益昂贵，直至前者比后者物美价廉。目前看，新能源发展的基本动因还是传统化石能源的逐渐昂贵。第一，外部成本不断显露传统化石能源在燃烧时会排放大量硫化物、氮氧化物、粉尘、污水、重金属……随着人们的福利水平不断提高以及日益公共化，如果把这些污染物造成的外部成本（不断攀升的医疗保险、社会保障以及意外灾害赔偿）全部换算到价格上，使用传统化石能源昂贵的社会代价令人震惊。人类的环境意识在本质上依然属于一种经济意识，而新能源“清洁”的特性本身就意味着一种社会经济价值，这是它实现大规模替代的第一个动因。第二，交易成本日益攀升传统化石能源在地球上的分布非常不均衡，中东地区油气资源储产比数倍于亚太地区，需要进行远距离大宗贸易。2008年，跨国跨区域的能源贸易量占到世界石油产量的69%、天然气产量的27%（尚未包含前苏联地区的国际贸易）。随着现代金融的日益国际化杠杆化，这些需要远距离大宗贸易的传统化石能源价格变动剧烈、市场操纵显著，对越来越多国家的经济安全构成威胁。2007～2008年世界石油价格出现典型的“过山车”行情，而且油价带动煤价，国际带动国内，基本没有不受影响的国家。而价格的剧烈变动即意味着增加储备与浪费，增加各国国民经济与社会生活的变数与风险，因此新能源“多元化与本土化”①的特性同样意味着一种社会经济价值，这是它实现大规模替代的第二个动因。总之，传统化石能源的逐渐昂贵并不是总体供给能力上的“能源危机”，人类能源供应的挑战不在地下而在地上，不是源自地质因素而是源自人为因素。社会福利保障领域与金融领域的垄断与投机推高了传统化石能源的外部成本与交易成本，给风能、太阳能等新能源替代煤炭、石油等传统化石能源提供了历史契机。3下一阶段新能源发展的主要方向传统化石能源的逐渐昂贵为新能源的发展提供了历史契机，但实现新、旧能源大规模替代必须要新能源的社会经济比较优势进一步坐实与扩大。目前看，影响其健康持续发展的主要问题正是风能、太阳能等新能源还不足够便宜，还不足够物美价廉。3.1技术成本居高不下现阶段我国新能源（风能、太阳能）发展速度虽然很快，但对于技术性能缺乏严格的规范与引导，相关技术标准、检测与认证程序、试验与试运行制度均严重缺乏或滞后。国内的装备生产者并不自主掌握核心技术，普遍以购买外国许可证或与国外联合设计的方式迅速扩大产能，虽然交纳了昂贵的“学费”但装备的技术水平普遍只有二、三流（例如陆地风电机组在国外的主流机型为2.5MW～3MW而我国还是以1MW～1.5MW为主）。我国新能源发电项目报批寿命一般为20年，但设备可靠运行的寿命业内普遍预计只有10～15年左右，而这些二、三流装备最终的技术寿命将更加短暂。以风电为例，一旦对发电设备安全并网接入的“友好性”指标有了强制标准，目前在运行的很多机组在3～5年内就将面临淘汰更新或升级改造的命运。而且这些早期开发的项目往往占据了条件最好的资源，未来一旦上网电价走低成本竞争激烈，目前很多在资源利用、土地占用方面效率较低的机组在10年以内必将面临扩容替代、提前结束技术寿命的情景。类似的案例在国外也有，20世纪90年代初丹麦、德国、美国等就曾实施过风机扩容计划，把前期建设的小型风机或运行状况差的风机替换为新型大容量风机；另外欧洲目前已经禁止电网友好性差的失速型风机并网。总之，技术成本高、技术寿命短是现阶段我国新能源（风能、太阳能）成本居高不下的首要因素。表2我国各类能源发电上网价格单位：元／kwh水煤核风太阳能平均上网电价0.2660.3550.4490.542约1.500.3683.2系统成本超过预期新能源（风能、太阳能）往往具有间歇性、随机性、低同时率（60%左右）、低发电小时数（2000以下）等技术经济特性，随着并网发电规模的扩大，给电力系统的规划与运行不断带来超出预期的新挑战。对于其他电源来说，由于全额收购等政策法规的支持，新能源具有优先并网的特权，必然使临近常规电源沦为旋转备用机组，降低了负荷率与发电小时数，由此也降低了机组能效与经济效益。对于电网来说，当新能源规模化发展之后，必须通过提高电压等级，加强网络建设来实现更大范围的电力平衡，必然会增加投资，而且潮流的不确定性也将增加网络损耗与维持系统安全稳定的成本。我国新能源大规模集中发电的资源多在西部，除了需要建设远距离输电线路，为了避免电网潮流的剧烈变化，还需就近安排配套调峰调频电源，并相应控制东部的常规电源规模，需要国家层面统筹协调。即使是作为用电侧的分布式电源，新能源特殊的技术经济特性同样也增加了电力系统负荷预测、方式规划、安全管理、电能质量、保护整定、设备配置、调度指挥、交易计量等方面的复杂性与不确定性。总之，新能源（风能、太阳能）大规模发电并网，降低了电力系统整体的经济性，增加了新的系统成本。表3我国各类能源发电设备利用率单位：h/a水煤核风太阳能平均上网小时3264483979141861约180045273.3替代成本不可忽视如前所述，由于外部成本、交易成本的不断攀升，给新能源提供了替代传统能源的契机。但由于新能源（风能、太阳能）间歇性、随机性、低同时率、低发电小时数的技术经济特性，并不具备支撑电力装机的作用，而只能替代部分传统能源发电的电量。因此，新能源的大规模发展绝不意味着随意降低传统能源发电的装机水平。特别是在我国这样一个国家，对于能源特别是电力的总需求还有较大的增长空间，保障供给还是一个长期的使命，因此结构的优化将更多体现于增量而非存量。特别是目前我国火电装机中，46%的机组投产运龄低于5年，65%的机组投产运龄低于10年，多项经济技术指标正在逐渐接近国际先进水平，新能源直接替代传统能源的操作空间相当有限。总之，新能源替代传统能源本身也是一种具有成本的抉择，特别是在我国，新能源的经济比较优势还不足以弥补大规模替代的锁定成本，参见表4。3.4降低成本缺乏制度激励现阶段我国新能源的投资经营模式缺乏降低成本的内在动力。近年来虽然风电每千瓦机组成本已经从10000元下降到5000元左右，每千瓦时发电成本降低到0.4元以内，太阳能招标每千瓦时电价也从4元降低到2元以内，但主要的动因是投资者过度竞争而非技术进步。表41981～2009年我国各阶段新增发电装机规模单位：万kW1981～19851986～19901991～19951996～20002001～20052006～20092009年底总装机新增总装机21185084793310210196613878687407新增火电装机1509412061107460120263019865205表52006～2010年可再生能源电价附加2006年2007年2008年2009年2010年每1kWh电费中提取的附加1厘1厘2厘2厘4厘占平均销售电价的比例0.20%0.19%0.38%0.37%0.74%*全年最大可提取额度28亿元33亿元69亿元73亿元160亿元*新能源每1kWh电可能获得0.97元0.57元0.52元0.27元0.29元*的补贴**注：*2010年数据为预计数**由于目前我国太阳能发电量远远小于风力发电量，故以风力发电量替代新能源发电量。一是虚拟经济影响。目前我国被归于“新能源”概念的上市公司将近60家，其中涉及太阳能领域的有21家，涉及风能领域的10家左右。近年来，“新能源版块”已经成为我国股市中巨额资金炒作的热门，重题材轻业绩、重成长性轻收益的风气使新能源投资领域也出现了一些浮躁的投资经营作风。二是补贴模式影响。为促进新能源发展，我国出台了一系列扶持政策，包括全额收购、税收优惠、专项资金、价格补贴、接网费与独立系统运维费补贴等等；另外新能源项目还可获得CDM项目等。但由于进行政策补贴的同时缺乏对于技术性能的严格规范、对于成本的明确约束，反而助长了一些新能源投资者盲目扩张、粗放经营的趋势，见表5。总之，现阶段我国新能源领域尚未出现技术进步的“摩尔定律”，理论上成本降低的大趋势不会自动快速降临，拥有垄断优势地位者显然更加追求落袋为安快速提现，更加倾向于撇脂定价而不是薄利多销。目前的报价下降根源于利润空间巨大而且投资者分散使其自相竞争，一旦进入门槛被抬高，进入寡头垄断阶段（特别是由国有银行支持的国有投资者垄断），在现有投资经营模式下，我国新能源很难达到理论上的最经济成本。当然，目前新能源之所以尚能够这样无所约束地粗放发展，根本原因还是其在市场中的比重非常低（2009年只占我国电量的0.8%左右），掩盖了其发展模式的不经济。而随着规模的继续膨胀，这样的发展模式必然是不可持久与持续的（目前有研究预测2020年我国新能源发电量占比可望达到5%左右，按照目前模式，每年仅仅可再生能源电价附加这一项补贴就需要1000亿元左右）。3.5成本优劣态势并不稳定如前所述，新能源大规模替代传统化石能源的基本动因是其经济上的比较优势，这也是社会承受力的最终底线，所有其他形式的动因都不可能真正持久地替代这种经济性的考量。而且这种经济性的考量是双向的。目前新能源的成本还未真正体现物美价廉，而与此同时世界范围内传统化石能源的生产成本还有进一步下降的空间。近年来，传统化石能源一直在努力节约成本，持续扩展开采范围，非常规开发与钻探活动活跃，开采技术不断进步，精益求精的技术革新降低了开采成本，抵消了一部分外部成本与交易成本的上涨。另外这种经济考量还是随时随地的。世界上没有一种能源会被真正完全用尽，随着开采成本的上升，一旦出现比它便宜的“新能源”，人们就会暂时放弃它，例如那些距离地面1000m以下的老煤矿；与此同时，世界上也没有一种能源会被人类彻底放弃，一旦新能源的成本对传统能源失去优势，人们很容易就会重拾旧爱，例如那些远远没有被化石能源完全挤出市场的薪柴与牛粪饼。总之，此轮新、旧能源的大规模替代尚处于量变的积累阶段，经济性的优劣对比还不稳定，还远远不到格局明朗