破解能源危急：向太陽要能源

竇觀一　蔣高明

最近，全國范圍內(nèi)燃油價格波動，能源危急的陰影再次籠罩在人們頭上。為破解能源危急，人們想盡了各種辦法。其實，地球上的一切能源最初都是來自太陽，解除能源危急還得從源頭上做文章。太陽能潛力巨大，每40分鐘通過陽光抵達地球的能量，就相當(dāng)于全世界人類一年消耗能量的總和。因此，如果利用好了太陽能，就可終結(jié)人類社會千年來對化石燃料的依賴，將氣候從全球變暖的懸崖邊拉回來。

美國計劃用太陽能電站大規(guī)模取代燃煤、燃油、燃氣電站和核電站，將在西南地區(qū)大面積建造光伏電池。白天產(chǎn)出的多余能量將以壓縮空氣的形式儲存于地下空洞之中，等到夜間再提取釋放。所發(fā)出的電力通過直流電力骨干網(wǎng)，傳輸?shù)矫绹鞯?。?020年，美國計劃光伏發(fā)電8400萬千瓦(電價6美分)；到2050年，69％的電力和35％的總能量將由太陽能供應(yīng)(折合30億千瓦)，屆時太陽能電價5美分，與美國常規(guī)電價相當(dāng)。2011～2050年，美國政府計劃補貼4200億美元，扶持太陽能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，從而讓太陽能電力具備價格競爭優(yōu)勢。

中國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展也十分迅猛，已成為全球該領(lǐng)域發(fā)展最快的國家之一。按照2007年國家發(fā)改委發(fā)布的《中國可

再生能源發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，光伏發(fā)電累計裝機容量達180萬千瓦。2002年國家啟動的“西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計劃”，總投資26億元，光伏組件安裝16.5MWp。在2006～2020年期間推廣應(yīng)用光伏屋頂發(fā)電，總功率達0.8GWp“大漠電光”計劃，總功率IGWp；“無電村通電”計劃，功率140～300MWp；“光伏產(chǎn)業(yè)騰飛”計劃，使太陽能電池年生產(chǎn)能力達100～200MWp，生產(chǎn)成本下降到每峰瓦2美元以下。

美國光伏電站，主要建在太陽能資源豐富、土地貧瘠、土地利用價值低的西南地區(qū)。相比之下，中國搞光伏發(fā)電存在一定的困難。中國太陽能資源最豐富的地區(qū)位于地形復(fù)雜的青藏鐵(公)路西部和青海三江源及寧夏、甘肅北部，生態(tài)環(huán)境脆弱；而太陽能資源相對豐富，地形不復(fù)雜的內(nèi)蒙、河北、山西、寧夏、甘肅、新疆、云南等又是環(huán)境敏感區(qū)域，那里是礦產(chǎn)、糧食及牧業(yè)復(fù)合區(qū)。中東部地區(qū)屋頂面積大、人口密集，但太陽能資源較差。從價格上看。盡管大規(guī)模長距離高壓直流輸電線傳輸損失的能量，遠低于交流輸電線在相同距離上的損耗，而壓縮空氣儲能成本大約是鉛耆電池的一半，因技術(shù)儲備不足，中國光伏發(fā)電成本依然很高。美國到2020年，光伏電站的電價僅5～6美分／度，而我國光伏電站電價3～7元／度，是美國的10倍。

太陽能光伏發(fā)電，不需要冷卻水，屬于清潔能源。一個更誘人的前景是，在太陽能與建筑一體化的過程中，光伏模塊與建筑外殼更有親合力。太陽電池可以制成超薄膜、晶體、透明、半透明、不透明的組件。不僅發(fā)電，還可以作頂面、墻面材料和發(fā)展立體設(shè)施農(nóng)業(yè)。生態(tài)環(huán)境惡化的根本因素，在人的方面是過度開墾，在自然方面是氣候變化和水土流失，在環(huán)境敏感地區(qū)建設(shè)太陽能“溫室大棚”，不但減少氣候變化的影響以及風(fēng)蝕、水蝕、凍融危害，還能使退化生態(tài)系統(tǒng)得到恢復(fù)。輔助一定的水肥措施，有可能將昔日的沙漠改造成糧食、蔬菜、水果生產(chǎn)的“光伏農(nóng)場”。

中國太陽能資源豐富的地區(qū)也是煤炭資源豐富的地區(qū)。據(jù)測算，煤炭資源與耕地資源復(fù)合區(qū)域占中國耕地總量的40％以上，其中煤炭保有資源量與耕地資源復(fù)合區(qū)域超過10％。中國13個糧食主產(chǎn)省中，12個省為煤炭主產(chǎn)省。煤炭生產(chǎn)前8位的省份中有7個是糧食主產(chǎn)省，其人口占全國37％，耕地38％，建國以來累計生產(chǎn)了全國58％的原煤和45％的糧食。然而，在礦產(chǎn)與糧食復(fù)合產(chǎn)區(qū)，存在著基本農(nóng)田保護和礦產(chǎn)資源開發(fā)之間的尖銳矛盾：另外，礦產(chǎn)開發(fā)對區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成嚴重的破壞。因此，“要糧食還是要礦產(chǎn)”已經(jīng)成為中國亟需規(guī)劃與平衡的重大現(xiàn)實問題。中國受到采礦業(yè)影響的土地約300萬公頃，如果用該土地總量的60％發(fā)展生態(tài)修復(fù)型的“光伏農(nóng)場”，那么中國每年不但可新增發(fā)電量28344億千瓦時(發(fā)電量在現(xiàn)有基礎(chǔ)上“翻番”)，糧食產(chǎn)量也會得到大幅度提高。

“光伏發(fā)電”在陰天和夜晚幾乎發(fā)不了電，必須與蓄能和電力平衡裝置相結(jié)合。利用地下空洞、水庫電站、廢棄礦坑、含水土層和資源枯竭氣井等，發(fā)展壓縮空氣蓄能、抽水蓄能、超級電容蓄能、蓄電池蓄能、制氫蓄能等，光伏就成了一個穩(wěn)定可靠的能源。中國南澇北旱，僅有34％的土地是平坦的。山地面積達總面積的33％；高寒多雨，近70％縣區(qū)分布于山區(qū)。河流總長達43萬公里，天然湖泊多達24900個。濕地是應(yīng)對全球氣候變暖，防止干旱的有效途徑之一。應(yīng)對這種局勢的有效途徑，就是適當(dāng)利用好現(xiàn)有水庫，在洪澇發(fā)生時，發(fā)揮水庫防洪作用，在干旱發(fā)生時，適當(dāng)進行放水灌溉。因此，中國不僅要搞“壓縮空氣蓄能”，還應(yīng)搞“抽水蓄能”。

中國地下儲氣庫，從1975年大慶喇嘛甸儲氣庫建成至今，已有30多年歷史。中國地下巖鹽資源豐富，具備鹽穴蓄能的有利條件：江蘇、安徽、山東、四川、陜西、湖北、河南均有大型鹽礦。中國發(fā)展含水層和礦坑蓄能庫的潛力也很大。含水層蓄能庫將地下的砂巖含水層變?yōu)橐粋€儲存太陽能的巨大電池。白天，太陽能產(chǎn)生的富余電能將空氣壓縮后，注入到含水層中，產(chǎn)生一個巨大的受壓氣泡；夜間，用電需求量增加時，這些壓縮空氣被導(dǎo)入渦輪發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能。

從以上分析看，中國能源開發(fā)不應(yīng)僅將眼光盯在煤：電、水電、核電和風(fēng)電等傳統(tǒng)能源上，還應(yīng)著眼環(huán)境友好、清潔再生、能量巨大的太陽能資源。有關(guān)部門應(yīng)加強該光伏電力這個新能源的研發(fā)，降低成本，盡早讓太陽能電力進入千家萬戶。