Overseas Chinese History Museum

基于可再生能源的“大电气化时代”

电气化时代即将到来。这是因为要实现零碳排放,有必要尽可能避免燃烧化石燃料,而是以不排放温室气体的电力来维持社会运转。控制光伏和风电、掌控蓄电池的国家将能掌握新能源的主导权。日本也需要加快引进可再生能源和电动化。

在荷兰鹿特丹港,格外引人注目的巨大风车缓慢旋转。那是美国通用电气制造的世界最大风力发电涡轮机的验证机。

发电机的高度达到260米,叶片长107米,旋转1周产生的电力可供1个家庭使用约2天。在英国近海正在建设的Dogger Bank风电站将首先建造190台这种涡轮机。完工时的发电输出功率为360万千瓦,相当于3个大型核电机组,可满足英国电力需求的5%。

30年前,在丹麦海域建造的世界首个海上风电机组的输出功率仅为5千瓦。随着叶片的巨大化,1个机组的输出功率增至约30倍。建造1个机组的天数也从28天缩短为半天,统一底座和电线的规格,发电费用下降。

国际可再生能源机构(IRENA)的估算显示,全球电力需求到2050年将增至48兆千瓦时,达到2017年的2.2倍。由于去碳化趋势,替代石油和煤炭,汽车和工厂借助电力运转,而且还需要不排放二氧化碳的电力。可再生能源发电量将增至7.5倍,占整体的比率从25%提高至86%。基于可再生能源的“大电气化时代”已经拉开序幕。

尽管日本目前几乎不存在海上风电项目,但日本政府仍把海上风电定位为扩大可再生能源的王牌。计划到2040年使总输出功率增至4500万千瓦。一方面,由利本庄市的海上风电项目的输出功率为73万千瓦,仅为英国Dogger Bank的5分之1。从可再生能源占2020年发电量的比率来看,英国为42%,德国为45%,日本仅为2成,被远远甩在身后。

调查公司彭博新能源财经(BloombergNEF)按国家和地区调查了新建发电站时哪种电源成本最低。从产生1000千瓦时电力(可供1个家庭使用4个月)时最为廉价的电源来看,日本为煤炭火力发电(74美元),中国为光伏发电(33美元),美国为风力发电(36美元),英国为风力发电(42美元)。日本通过光伏发电提供1000千瓦时电力需要124美元,采用风力发电为113美元,成本均较高。

截至数年前,煤炭和天然气火力发电占据成本优势。随着技术创新和规模扩大,在最近10年里,光伏发电成本降低8成,陆上风力发电成本下降4成。撤出煤炭火力发电业务的德国大型电力企业莱茵集团(RWE)的首席财务官表示,“如果不转变为可再生能源的主要参与者就没有将来”。

在日本,即使利用清洁的风力和光伏发电,也难以接入电力企业的供电网。供电网的运营并未从电力企业独立出来,电力企业优先把自主火力发电站与核电站接入供电网。

在日本,可再生能源电力要接入供电网,技术层面的调查一般要在3个月以内完成,但规定经常不被遵守。甚至出现调查耗时长达1年的案例。平地广阔、强风吹拂的北海道适合发展可再生能源,但电力企业要求可再生能源电力接入供电网时需要使用蓄电池。以稳定频率的名义,出现了在蓄电池方面花费数十亿日元的案例。日本市民风力发电企业的社长铃木亨表示,“这样下去,业务自身将维持维系”。

英国也出现风力发电激增、供电网容量不足的情况。自2011年起,发电量过多时会减少风力发电等的输出功率,使得可再生能源也容易接入供电网。接入供电网所需的时间缩短为5分之1,英格兰的可再生能源装机容量从2011年的约600万千瓦增加至2017年的约2500万千瓦。

日本2021年将把效仿英国的制度推广到全国。如果供电网处于满负荷,则减少可再生能源的输出功率,这一点和英国相同。但如果出现上述状况,在英国供电企业会向可再生能源发电企业支付补偿金,日本不需支付。日本一家大型电力企业的高管透露,“能毫不犹豫地停止(可再生能源接入供电网)。这是有利于大型电力企业的制度”。

从迈向零碳排放的电气化竞争来看,越早普及可再生能源的国家越有利。如果日本不调整妨碍可再生能源普及的制度、加速大量引进可再生能源并降低发电成本,日本将被世界完全甩在后面。


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