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化石能源堪稱全球變暖的元兇，個中危害早已人盡皆知。但關鍵問題是，被視為氣候變化解決方案的可再生能源，能否足以頂替前者在全球電力供應上的角色。

近日，在一場主題為(wei)“替代(dai)能(neng)(neng)源(yuan)：驅(qu)動未來(lai)的(de)潛能(neng)(neng)”對話活動上，阿爾(er)伯(bo)塔大學校長(chang)杜(du)文彬(David H. Turpin)在會后(hou)接受第一財經記者專訪時表達了相似(si)關切：“我(wo)認為(wei)全球所有國家都面臨著同一種挑戰，即如(ru)何在滿足公眾(zhong)能(neng)(neng)源(yuan)需求(qiu)的(de)同時做到可(ke)持(chi)續發展(zhan)。”

國際能(neng)源(yuan)署預(yu)測，到2035年(nian)前中(zhong)國人均能(neng)源(yuan)消(xiao)耗(hao)量將(jiang)超(chao)過(guo)歐盟，到2040年(nian)前中(zhong)國家庭的平均用電量將(jiang)達到目前的兩倍。可(ke)再生能(neng)源(yuan)能(neng)否滿足巨大(da)的全(quan)天候供電需求?

清潔能源是大勢所趨

根據研究公司彭博新(xin)能(neng)源財經的(de)報告，盡管轉型(xing)速率(lv)不同，但(dan)全球(qiu)各(ge)地區都(dou)在向清(qing)潔(jie)(jie)能(neng)源的(de)方向發(fa)展。從2010年(nian)(nian)以來，全球(qiu)可再(zai)生能(neng)源的(de)容(rong)量翻了兩(liang)番(fan)達到(dao)1650吉瓦，比美(mei)(mei)國的(de)所有(you)發(fa)電廠加起來還多。到(dao)2050年(nian)(nian)，歐洲發(fa)電能(neng)源來源中92%都(dou)將為(wei)清(qing)潔(jie)(jie)能(neng)源，化石能(neng)源幾乎不見(jian)蹤影，而印度與中國兩(liang)大金磚國家的(de)這一占(zhan)比將分別為(wei)63%和62%，美(mei)(mei)國則只有(you)43%。

不過，發展(zhan)中國家(jia)往往仍需要碳密集(ji)型投資(zi)或項(xiang)目以減少貧困。這一客觀發展(zhan)規(gui)律意味(wei)著，還處在工業化進程中的(de)國家(jia)碳排放還未(wei)到頂，也并(bing)不會自(zi)然(ran)而然(ran)地下降。在世界的(de)發展(zhan)中地區，煤炭仍然(ran)占能源消費(fei)主導地位，未(wei)來25年預計(ji)印度(du)尼(ni)西亞燃(ran)煤發電量將增(zeng)加近一倍(bei)。

好在全(quan)球對可再生能(neng)源的(de)持續投資有(you)利(li)于加速(su)扭轉這(zhe)(zhe)一局(ju)面(mian)。根據彭博(bo)新能(neng)源財經(jing)、聯合國環(huan)境署和(he)(he)法蘭克(ke)福財經(jing)管(guan)理(li)大學(xue)的(de)報告(gao)，僅2018年的(de)這(zhe)(zhe)一投資就達(da)到了近2730億美(mei)元，是燃煤(mei)和(he)(he)天然氣(qi)發電(dian)預(yu)計開支的(de)三倍。在大力(li)推進下，中國與印度的(de)煤(mei)電(dian)發電(dian)量將分別(bie)在2027年和(he)(he)2028年達(da)到頂峰，到2050年，太陽(yang)能(neng)、風能(neng)和(he)(he)水力(li)發電(dian)在這(zhe)(zhe)兩國的(de)市場份額將超過60%。

清華大(da)學低碳(tan)能(neng)源實驗室主任、教授李政就(jiu)此話題對第(di)一(yi)(yi)財經記者表示(shi)：“發展(zhan)中國(guo)家仍然處在(zai)較低的(de)生活標(biao)準下(xia)，因此發展(zhan)應是其(qi)優先(xian)點。老(lao)實說，你不(bu)能(neng)期(qi)待它(ta)們(men)(men)從一(yi)(yi)開始(shi)(shi)就(jiu)完全使用可再生能(neng)源，因為這不(bu)可能(neng)奏效。他們(men)(men)可以從一(yi)(yi)些可承擔的(de)經濟選擇開始(shi)(shi)，而這在(zai)初始(shi)(shi)階段只(zhi)能(neng)是碳(tan)密(mi)集的(de)。不(bu)過(guo)，我們(men)(men)可以展(zhan)望的(de)未(wei)來圖景(jing)是，當它(ta)們(men)(men)充分發展(zhan)之后，大(da)部分能(neng)源體系(xi)都是綠(lv)色低碳(tan)的(de)，這是我們(men)(men)可以追求的(de)方向。”

杜文(wen)彬補充介紹稱：“(國(guo)(guo)際能源(yuan)(yuan)署)至2040年(nian)的預測表明，能源(yuan)(yuan)強度(每單(dan)位GDP所消耗能源(yuan)(yuan)量)在中(zhong)國(guo)(guo)的降(jiang)低速度為全球最快。接下來幾(ji)年(nian)內，中(zhong)國(guo)(guo)的太陽能光伏項(xiang)目(mu)成(cheng)本將很快低于現(xian)有和新(xin)的燃氣發(fa)(fa)電站(zhan)。2030年(nian)前，中(zhong)國(guo)(guo)的太陽能將比新(xin)的燃煤發(fa)(fa)電站(zhan)更便宜。”

全天候供電的關鍵是更靈活的電網系統

那么(me)，什么(me)樣的能源消費結(jie)構才是理想的，哪種可再生能源應(ying)優先被選擇?

以風能(neng)(neng)和太陽能(neng)(neng)為例，經過(guo)數(shu)十年(nian)的(de)配額(e)、減(jian)稅和上網電(dian)價補貼等鼓勵，這兩種能(neng)(neng)源已在全球(qiu)廣泛部署并逐漸提高效率(lv)。彭博數(shu)據顯示(shi)，自2010年(nian)以來，風電(dian)成(cheng)本減(jian)少約(yue)50%，太陽能(neng)(neng)成(cheng)本則大幅縮減(jian)了85%，這使它們(men)比(bi)世界(jie)近70%的(de)新建燃煤及天然氣發電(dian)廠都實惠。

不過，專家們普遍認(ren)為，以較為單一的(de)解決方案回答替代(dai)能源全天候供(gong)電(dian)的(de)復(fu)雜問題是不可取的(de)。據彭(peng)博新能源金融調查，到2025年(nian)，可再(zai)生能源發電(dian)站的(de)數(shu)量將大(da)大(da)超過非可再(zai)生能源發電(dian)站的(de)數(shu)量，但前者相比后者的(de)發電(dian)量卻仍不可同日而(er)語。

杜(du)文彬告訴記者(zhe)：“這(zhe)其中涉(she)及非常多的(de)考慮因素，事實上，不同種類的(de)能(neng)源應該被聯系起(qi)(qi)來。比如說，我們往往談(tan)起(qi)(qi)太陽能(neng)，但有時候天會黑(hei)，我們還會提起(qi)(qi)風(feng)能(neng)，但有時候風(feng)并(bing)不吹(這(zhe)意味(wei)著供電供能(neng)就并(bing)不穩(wen)定)，這(zhe)樣的(de)例子還有很多。所以(yi)我認為，下一代的(de)能(neng)源重點是涉(she)及各種能(neng)源并(bing)能(neng)滿足供應需求的(de)復雜電網系統(tong)。”

阿爾伯(bo)塔大學(xue)工程學(xue)院電氣與計(ji)算機(ji)工程教(jiao)授(shou)李運帷提出，沒(mei)有(you)對所(suo)有(you)人都適用的(de)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)。他表示：“大家(jia)都希望盡(jin)快(kuai)實(shi)現(xian)(xian)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)轉型，但這(zhe)(zhe)實(shi)際取決于可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)供電的(de)滲透(tou)率(實(shi)際功率與總的(de)負(fu)荷(he)功率的(de)比(bi))現(xian)(xian)在到底有(you)多(duo)大。”譬如說，盡(jin)管(guan)風能(neng)(neng)或太陽(yang)能(neng)(neng)這(zhe)(zhe)樣已經(jing)存在上(shang)千年的(de)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)可(ke)以變(bian)為(wei)本地化方案，但目前這(zhe)(zhe)兩種能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)發電僅占全球供電比(bi)例的(de)7%。

李運帷表示：“如果需(xu)要(yao)進一步(bu)發展(zhan)，我(wo)們(men)(men)仍然需(xu)要(yao)更多(duo)技(ji)術創(chuang)新與(yu)基(ji)礎(chu)設施(shi)建設。比(bi)如，現(xian)在許多(duo)可(ke)再生能(neng)(neng)源發電(dian)(dian)產生的(de)是直流(liu)(liu)電(dian)(dian)或(huo)更低頻率赫茲的(de)電(dian)(dian)，這與(yu)現(xian)存(cun)的(de)電(dian)(dian)網規(gui)格并不相容，未來我(wo)們(men)(men)要(yao)做更多(duo)直流(liu)(liu)電(dian)(dian)和交流(liu)(liu)電(dian)(dian)的(de)轉換，才(cai)能(neng)(neng)擴大可(ke)再生能(neng)(neng)源的(de)發電(dian)(dian)規(gui)模。此外，我(wo)們(men)(men)也(ye)需(xu)要(yao)更智能(neng)(neng)的(de)電(dian)(dian)網，對替代能(neng)(neng)源產生的(de)電(dian)(dian)能(neng)(neng)進行調控(kong)。”

李運(yun)帷對第一(yi)財經記者表(biao)示：“對于增強電網(wang)靈(ling)活性，也(ye)沒有(you)單一(yi)的(de)解決方法。重要(yao)的(de)是，在(zai)未(wei)來我們(men)的(de)能(neng)(neng)源轉型重點之一(yi)，是實現從中心化發電到分散化發電，在(zai)當地(di)產電在(zai)當地(di)消(xiao)(xiao)耗。這樣可以減少運(yun)輸途中的(de)能(neng)(neng)源浪費(fei)和消(xiao)(xiao)耗，讓能(neng)(neng)源變得(de)更(geng)有(you)效(xiao)率。”

杜(du)文彬補充稱：“每一種能源(yuan)都有(you)(you)(you)自己的缺點，所有(you)(you)(you)這(zhe)些能源(yuan)都有(you)(you)(you)很(hen)大代(dai)價(jia)。我們(men)的挑戰是(shi)看社會如何減(jian)緩(huan)以及最(zui)小化(hua)這(zhe)些成本(ben)，而這(zhe)也是(shi)我們(men)正在做的。”

越來越低成本的儲能電池投資將更加火熱

在(zai)全天候(hou)供電的(de)問題上(shang)，如(ru)果可再(zai)生能源產生的(de)電量無法合理儲(chu)(chu)存，如(ru)果電池的(de)成本太高(gao)以至于發(fa)電廠不愿意一次儲(chu)(chu)存幾小(xiao)時的(de)發(fa)電量備用，清潔能源就很(hen)難替代化石能源。

在這(zhe)(zhe)樣的(de)背景下，今年的(de)諾(nuo)貝(bei)爾化學獎授予了(le)古迪(di)納(na)夫(fu)(John B. Goodenough)、威廷漢(Stanley Whittingham)以(yi)及(ji)吉野彰(Akira Yoshino)三(san)位科(ke)學家，嘉獎他們在鋰離子(zi)電池方面的(de)研究貢獻。這(zhe)(zhe)種(zhong)電池可(ke)以(yi)儲存太陽能和風能，讓無化石燃(ran)料的(de)世界成為(wei)可(ke)能。

杜文彬(bin)告訴記者：“這(zhe)是能源(yuan)轉型討(tao)論中很重要的(de)(de)一點，因為我們現在面臨的(de)(de)一大挑戰就是如何儲存能源(yuan)，而(er)電池儲存技術(shu)的(de)(de)發展會是新的(de)(de)重要邁(mai)進。”

根據(ju)彭博(bo)新(xin)能源財經(jing)報告，在過去不(bu)到十年的(de)(de)時間中，電(dian)池(chi)價格已(yi)經(jing)下降了84%，為儲(chu)能需求的(de)(de)急速增(zeng)長提(ti)供(gong)解決方案。據(ju)該機構預(yu)測，全球儲(chu)能裝置從2018年到2040年將增(zeng)長122倍，這期間的(de)(de)規模(mo)跨(kua)越(yue)將需要大量(liang)投資才能得以實現。

好(hao)在(zai)越(yue)來(lai)越(yue)低(di)的(de)(de)電(dian)(dian)池成(cheng)本將(jiang)激勵投(tou)資者對公用(yong)規模電(dian)(dian)池的(de)(de)投(tou)入。彭博預測，到(dao)2030年每千瓦時鋰離子電(dian)(dian)池的(de)(de)成(cheng)本將(jiang)進一(yi)步(bu)降低(di)一(yi)半。這樣一(yi)來(lai)，到(dao)2050年，公用(yong)規模電(dian)(dian)池接收的(de)(de)投(tou)資預計將(jiang)達5210億(yi)美(mei)元，而(er)小規模電(dian)(dian)池相(xiang)比之下則只(zhi)有3220億(yi)美(mei)元。此外，以吉瓦做單位(wei)衡量，近四分之三(san)的(de)(de)全(quan)球儲能裝置市場正由(you)10個國(guo)(guo)家占據。到(dao)2040年，中國(guo)(guo)和(he)美(mei)國(guo)(guo)將(jiang)遙遙領先(xian)，而(er)目前的(de)(de)主要(yao)市場韓國(guo)(guo)將(jiang)失去其地位(wei)。其余(yu)重要(yao)市場還包括(kuo)印度、德國(guo)(guo)、拉丁美(mei)洲、東南亞、法國(guo)(guo)、澳大利亞和(he)英國(guo)(guo)等。

李運帷也對記者補充道：“有(you)許(xu)多(duo)種(zhong)能(neng)源可以(yi)用鋰電(dian)池的(de)技術起(qi)步(bu)，比(bi)如甲醇(chun)燃(ran)料(liao)電(dian)池，這(zhe)是一(yi)種(zhong)電(dian)力儲(chu)能(neng)的(de)解決方(fang)式。但除(chu)此之外，你必(bi)須用一(yi)種(zhong)聰明的(de)方(fang)式控(kong)制負載(zai)量，讓(rang)負載(zai)量是可調節的(de)。總(zong)而言之，這(zhe)里沒(mei)有(you)單一(yi)的(de)解決方(fang)式，必(bi)須綜合起(qi)來使用。”