布瓦维尔：中国的低碳能源发展前景

    不要再讨论德国的“能源转型”了，在能源和气候变化政策方面，中国才值得关注。中国经济增长迅速，火电需求巨大，因此碳排放居于各国之首，超过了世界总量的四分之一。但中国也是使用清洁能源的主要推动者，其对低碳技术的开放态度前所未有。这使中国成为研究不同能源成本及管理的特殊实验室——尤其适于比较核能和可再生能源的利弊。研究中国核反应堆、风轮机、光伏板的应用现状和前景，可以帮助我们预见未来世界能源供应的格局。
    中国核电计划规模宏大，目前有17个商业核反应堆正在运行，还有28个处于建设之中，几乎占到世界新建核反应堆的一半。中国政府预计，2015年核电装机容量将达到40吉瓦（GW），2020年不低于58GW。但与风电、太阳能发电计划相比，这些数字也黯然失色。2012年底，中国风电装机容量75.6GW，居世界首位，预计2015年达到100GW，2020年不低于200GW。光伏发电装机容量也迅速增长：原先设定的2015年达到21GW的目标已增至35GW，2020年50GW的目标可能也会再提高。从这些数字来看，风电、光伏发电将远超过核电。
    然而，仅凭“铭牌”上的额定功率来衡量发电量实为误导。如果以太瓦时（10亿千瓦时，TWh）为单位，情况将截然不同：风电、光伏发电并不稳定，很难与输出强劲的核反应堆相提并论。如2012年中国风电发电量达到100.4TWh，略高于核电98.2TWh。然而去年，中国投入运行的核电站仅12.8GW，其发电量却为同功率风电机组的6倍。
    风电发电量较低的一个原因是上网困难。截止去年年底，75.6GW风轮机中，仅有62.7GW连入电网；考虑到这些机组是陆续上网，那么2012年连网的机组平均仅为55GW。中国由多风的草原至沿海城市的远距离输电线建设也相对滞后。因为电能无法从内蒙古风力农场送往广东工厂，当发电量超过当地电网容纳上限时，就需“弃风”，即关闭机组。2012年中国弃风电量达20TWh。
    实际功率 VS 标示功率
    但中国风电表现欠佳的主要原因还是风力不稳定。风轮机只有在理想风况下才能到达额定功率，多数情况下实际功率并不大。实际功率与铭牌标示的装机容量之比称为“容量系数”，也就是全年实际发电量除以风轮机满功率运转8760小时的发电量。2012年，中国上网风轮机的容量系数仅为21%，如果输电线路充足能够避免弃风，容量系数可提高至25%。在光伏发电中，由于存在异常天气状况即“多云”和“夜间”，其容量系数更小，仅为14%。而2012年中国核反应堆的容量系数则达到了87%。
    上述容量系数意味着，每吉瓦核电机组的实际发电量是风电、光伏发电的4-6倍。这使中国风电、光伏发电的宏伟目标失色不少。假设中国能够实现2015年内陆上网风电装机容量100GW、光伏发电35GW，再加上5GW海上风电，且海上风电容量系数为40%，那么风电、光伏发电的装机容量总计140GW，发电量279TWh。2015年前预计建成40GW核电机组，仅略高于风电和光伏发电的四分之一，但发电量却能达到305TWh，比风电和光伏发电还多9%。
    核能的经济优势
    此外，中国核电成本较低。中国第三代核反应堆的建设成本约为2600美元/千瓦；融资会使成本提高至3500美元/千瓦。目前风电、光伏发电的成本则为1500美元/千瓦，海上风电2400美元/千瓦。相比之下核电成本较高，但其发电量大，因此依然占有优势。依此计算，40GW的核电站建设成本总计1400万亿美元，而140GW风电、光伏发电的成本则为2140万亿美元，前者节省近三分之一，而且发电量更大。风轮机和光伏板运营、维护费用略低，但发电量相同的情况下需要的设备更多。
    因此核电上网电价（每度0.43元，合0.07美元）低于风电（每度0.51-0.61元，合0.08-0.10美元）和光伏发电（每度0.75-1.15元，合0.12-0.18美元）。另外，这还没有包含在草原、沙漠、海中铺设输电线以及风电、光伏发电调峰的费用。由于系统维护费用高，因此可再生能源配额制实施后，中国的输电运营商依然不愿意让风电上网。
    为收回建设成本，发电站建成后的几十年内，上网电价都会维持在较高水平；但贷款一旦还清，发电站就可以按照边际生产成本大幅调低电价。核电站寿命一般为60年甚至更长，可以在后几十年中都维持低电价；但风电、光伏发电站的寿命仅有20-30年，无法维持到低电价阶段。事实上，为实现2020年目标而建设的风轮机和光伏板，都无法使用至2050年。因此从长远来看，核电是中国更好的投资选择。
    水电是中国可再生能源中的重量级角色，预计2020年将增长至430GW。水电比核电价格略低，尽管容量系数仅为40%，但在固定的季节内发电量稳定。不过水电会对社会和环境带来不利影响，如三峡大坝导致150万居民被迫迁徙、数百平方千米的区域被淹没。另外，水电还受地理条件影响。这几个因素都制约了水电的发展。
    因此中国要实现能源供应低碳化，还应依赖风能、太阳能及核能。以何种技术为主导最终将取决于政府，但核能成本低廉、便利稳定，是其中有力的竞争者。如果中国能发展出可与西方第三代反应堆媲美的技术，核能的优势还会进一步增大。西方核电项目受资金困扰，多次遭到搁置，而中国已避免了这两大问题。另外，中国大规模发展核电，规模经济能够进一步降低成本，使其他可再生能源难望其项背。中国还在积极发展第四代技术——球形燃料反应堆、快中子增殖反应堆和钍反应堆，有望实现安全性和成本上的突破。
    当然，安全问题一直是限制因素：福岛事故后，中国核电发展步伐大幅放缓，一些核反应堆计划遭到公众抗议。但环境危机进一步加剧，可能会改变中国人对核风险的态度。中国空气污染十分严重，火力发电厂是其主要来源，每年有数万人因此而死亡，远多于核事故的致死人数。根据核电的发展现状，它将超越风电和光伏发电，以更低的价格取代火力发电，成为未来能源中最安全的选择。
    注：“中外对话”(www.chinadialogue.net)是一个致力于环境问题的中英双语网站，总部位于伦敦，是一个独立的非营利性组织。