新能源与传统能源

新能源与传统能源

潘帅兵

2220150924

煤炭、石油、天然气，水电和核电，这些被统称为传统能源。但在第一次工业革命的时候，煤炭是作为新能源取代木柴这个传统能源的。所以，当一种新能源取得大规模应用并经过足够长的时间，就成了传统能源。

目前，石油、天然气和煤炭这三种能源占据着全球80%以上的能源份额。这三种能源又被称为“化石能源”，因为其成因是由于远古时代的植物或动物在地下演变而来的。现有的这几种能源能够得到广泛应用从而成为“传统”，是因为其有着独特的优点：

第一，是其有比较高的能量密度。能量密度可以按照单位重量或单位体积所产生的能量来计算，按质量计算，天然气的能量密度最高，石油次之，煤炭再次之。但如果按照体积计算，则石油最高，煤炭次之，天然气又次之。所以，才有了LNG，将天然气液化，在这种情况下，天然气才能够保持最高的能量密度。

第二，是它们便于开采、运输和储存。无论是固态的煤、液态的油还是气态的天然气，都能够方便地进行储运其实，这三种传统能源的开采、储运都是十分复杂的，人类为了运输和储运这些能源花费了无数的资金建立起了一个庞大的储运系统。以煤炭为例，煤矿、燃煤电厂（相关的锅炉、汽轮机、发电机、脱硫、冷却等），为了运输所建立的铁路、公路和庞大的货运工具，这些为了煤炭能够发电而形成的系统本身已经成为一个庞大的产业，甚至庞大到了难以清除的地步。石油的炼油则更为复杂了。

第三，就是他们一度有着很大的储量，成本也足够低，甚至一度被认为是用之不竭的。这三个原因不仅使得这些能源在第一次、第二次工业革命得到广泛的应用，而且，也使得它们在今后相当长一段时间依然会占据人类经济社会的很重要的份额。当然，这里所说的成本低，自然没有包括资源破坏、环境破坏对人们的健康影响。

但是，随着人类生活和工业、商业活动对于能源的需求越来越大，传统能源的开采难度越来越大，易开采的煤矿、油田不断枯竭，有限的储量现在开始变得可见，不少能源的储量年限只剩下几十年。人们开始对于化石能源的储量产生了忧虑。人们认识到这些化石能源的储量不是无限的，即便有足够的储量，在枯竭之前，这些能源的开采成本也将越来越高。这就是所谓的能源枯竭问题。随着近期新兴经济体国家的发展，能源消耗越来越大。何况，当能源真的枯竭，那么，对社会的影响就不是成本的问题了，而是人类的经济社会能否延续的问题。

同时，这些能源在使用时有二氧化碳排放，而这不仅会造成气候变暖，而且，很难避免地产生粉尘、酸雨等污染，尤其是今年，在许多发展中国家崛起后，能源消耗量大幅上升，污染的情形不再像过去那样遥远，而是已经影响到了每个人

的生活甚至生命。尽管水力发电和核电在正常情况下没有碳排放核粉尘污染，因此，可以被称为清洁能源。但水电站对自然条件的要求和对生态的影响，其实可安装的容量是十分有限的，尤其是大型水电站。而核电的燃料铀矿石，储量更加有限，而且，自从切尔诺贝利和福岛核事故后，人们认识到，在事故状态下的核污染，是非常难以预测和控制的。

而二氧化碳的排放导致的温室效应和气候极端变化使得人类的生态变得越来越脆弱，雾霾和酸雨直接威胁着人类的生存。所有的人都认识到，如果能源体系不进行变革，酸雨、雾霾将变得越来越频繁，地球将由于污染不仅会变得不适宜居住，而且会给人类带来灾难性的影响。

如果将能源枯竭和环境污染的因素考虑进去，则传统的能源的成本，会比光伏的成本还高。再把各国政府因为污染而付出的医疗成本计算进去，成本更加高得可怕。

所以，人们将目光转向新的、可再生的、清洁的能源，并不是追求时尚，也不是要故作神圣，而是为了自己的生存不得不做出的选择。

光伏、风电、生物质能、氢能等，这几种新能源被认为是最有可能替代传统能源的新能源，可以被称之为新能源或者可再生能源。作为新能源，风力、生物质与光伏发电的情形一样，都具有清洁、无限量可再生（或者说不会枯竭）、不受地域限制、运行维护量小等优点。在雾霾越来越严重，而且能源的获取越来越复杂的形势下，这些优点成为上述各种新能源今后能够大面积被使用的前提。

关于新能源的优点，这里不再赘述，下面重点谈谈新能源的缺点。

但是，上面几种新能源的缺点也很明显。要想让新能源顺利发展，更重要的是分析其弱点。如果不对新能源的弱点加以重视并采取规避措施，必将阻碍新能源的推广应用。

各类新能源的第一个缺点就是成本高，这也是导致早期新能源难以推广的主要原因。其中，成本高的情形随着用量和规模化将逐步降低，而石油煤炭等传统能源随着储量减少，开采难度越来越大，成本将逐步升高；这将会形成剪刀差，最终使得新能源的成本会低于传统能源。自从2006年风电和光伏产业发展以来，各类新能源的成本都下降了很多。例如，光伏发电的装机成本已经从每峰瓦60元人民币，下降到了现在的约8元人民币。风力发电从每MW1.2万元人民币下降到了6000元人民币，装机成本的下降必然导致发电成本的降低。目前，光伏发电的度电成本已经降到了0.5~0.8元/度的区间，而风力发电也降到了0.4~0.6元/度的空间，成本的下降也是导致近几年光伏、风力等新能源装机容量的迅猛上升的主要动因。

新能源的第二个缺点，就是间歇性。新能源的间歇性并非是由于光伏发电器件或风力发电系统的不稳定，而是源于天气（如日照、风力）的不稳定。由于各种新能源最终都是被转换为电力的形式被人们利用，而电力供应最大的要求就是稳定及可靠性。目前，采取发电侧并网的地面电站，完全依赖主干电网进行调节，当光伏发电的容量逐步增大时，瞬间的大容量波动会给电网造成较大的冲击。我国的电网设计容许的波动，通常不超过15%，这也意味着如果某地新能源发电的容量在当地所并电网容量中所占的份额超过这个比例，那么，发电量的不稳定有

可能造成电网的崩溃。因此，风电和光伏等与生俱来的间歇性，从电力供应的角度来说，这是一个很大的弊端。随着光伏和风力发电的规模的增加，弱点将越来越明显，对光伏和风力发电的阻碍和限制也越来越大。这是光伏风力等新能源下一步再发展必须要考虑的问题。

如果说成本问题随着新能源应用的规模不断增加而得到不断降低，因此，逐渐不再成为一个问题的话，那么，各种新能源的间歇性的问题则随着新能源应用规模的上升会变得越来越突出。因为，电力供应最基本的要求就是稳定，而间歇性则恰恰是不稳定的来源。新能源如果想大规模应用，必须要解决这个问题。

新能源的第三个缺点，是光伏和风力发电的能量密度较低。这是由于日照强度和风能密度本身就不高的缘故。通常，每平方米的光伏组件的峰值功率上限目前大约在150瓦以下，大部分时间在100瓦左右。这会导致光伏发电的占地面积较大，因此，大型地面电站仅在荒漠和戈壁比较适宜，而在我国东部、特别是东南沿海，几乎不可能建造大型地面电站。这就是为什么要鼓励发展分布式光伏发电的原因，尽量利用建筑物的顶部而不占用土地进行发电。

但是，即便是在荒漠，虽然土地便宜，但大面积的电站的建设依然不是太可能。火电厂现在常见的120万千瓦的机组，如果按照年发电量计算的话，由于发电时间方面，光伏远远不能与火电相比，120万千瓦的火电厂的年发电量相当于7GW的光伏电站的年发电量，大约需要占地20万亩的土地，也就是1.3万公顷。这几乎是不可能相比的。因此，如何解决新能源能量密度低的问题，也是需要新能源的推广者们早日解决的问题。

只有认识到了新能源的缺点，才能够解决这些缺点，才能够使新能源的应用更加顺利。