新兴可再生能源的成本分析和应用前景

编者按：由于人们对全球气候变暖和能源安全的关注，以及矿物燃料发电的成本越来越高，近年来美国等一些发达国家加大了可再生能源的开发和利用。广东省海外价格信息采集分析中心搜集了世界各国有关风能、太阳能、生物能源和地热能发电以及利用生物燃料的情况，现摘要刊发，供参考。

  

　　一、风力

  

　　风力是可再生能源中的一个令人瞩目的成功案例。过去十年来，随着风电场在世界各地迅速出现，风力发电的成本已大大降低。

  

　　据国际能源署的报告，1980年，风力发电的成本为每度电80美分；到了1991年，其成本仅为10美分。现在，最好的近岸风力电场的生产成本已经下跌至每度电3至4美分，但更多的是在6至9美分（未计补贴），已接近燃煤发电的成本。事实上，风力发电成本正在接近一个关键点，如果天然气价格居高不下的话，电场无需补贴也能赢利。目前美国的补贴标准是每度电1.9美分。

  

　　美国能源情报署的结论是，如果考虑到其他方面的开支，使用风力的新型发电厂和使用其他传统燃料如核能、煤和天然气的发电厂在成本方面并无太大差异。情报署在2006年的一份报告中说，到2015年，风力发电厂的发电成本将能降至每度电5.58美分，与之相对的是天然气5.25美分，煤炭5.31美分，核能5.93美分。报告没有提供数字说明他们对环境的不同影响。

  

　　许多因素降低了风力发电的成本。首先，风轮机所用的材料有所改进，现在的涡轮更大、更高效，转子直径达125米，而上世纪70年代只有10米。其次，风电场的融资成本也降低了，因为金融市场对投资风险不像以前那么担心了。第三，政府也在大力推动风电的发展。德国政府自八十年代末以来一直为风电场的建造者提供补贴，并要求公共事业企业高价购买以可再生能源生产的电。美国对可再生能源公司将实行税收减免的联邦《生产税抵减法案》予以延期，激发风能发电企业的空前发展，各州也纷纷制定了可再生能源采购目标。据美国风能协会报告，2006年全美的风力发电量增加27%，预计2007年度风力发电量还将增长26%。

  

　　风电的发展也面临一些障碍。选址、风速和资金成本等因素极大影响着风力发电成本。只有风力条件最好的地方才能保证每度电的成本在3至4美分。在一些风力不足的地方，成本仍高达20美分。与此同时，美国过去几年涡轮的短缺和美元走软也增加了建设成本。

  

　　二、太阳能

  

　　多年来，太阳能发电起起落落，投资者下了很大的赌注，但只能眼睁睁地看着这项技术达不到期望。太阳能发电容量目前为5400兆瓦，只占全世界发电总量的不足1%，这些电量可满足200-300万家庭的日间用电需求（太阳能无法在夜间发电，这意味着需要备用能源）。

  

　　太阳能发电规模相对较小的一个原因是，传统的太阳能电池板不能十分有效地将日照转化为电力，因此，大多数太阳能电力的生产和消费都是在同一个地点进行，很多时候，只靠太阳能还不足以满足一个家庭的需要。新泽西州公用事业委员会最近的一项研究发现，安装一个容量10千瓦的太阳能发电系统需要大约77,500美元。如果没有补贴，该系统需要50年才能收回成本。而有补贴的话，时间可缩短至9.6年。据国际能源署的报告，以太阳能电池板发电的成本为每度电35至45美分。美国太阳能工业协会说，美国的成本通常要低一些，大约26至35美分，因为这里日照较强。

  

　　现在，新一代的太阳能发电厂已经能够以很有竞争力的价格大规模地生产电力。新的发电厂使用一种名为聚焦式太阳能或CSP的技术，该技术比传统的光电池板更有效，它使用半导体芯片将日照转化为电力。CSP发电厂使用大量的反射器或太阳能接收器来跟踪太阳的移动轨迹收集热能。这些发电厂可以生产成百上千兆瓦的电力，接近矿物燃料发电厂的发电量。

  

　　主要障碍仍然是把太阳能发电厂的发电成本降低到接近传统发电成本的水平。能源部下属的桑迪亚国家实验室任CSP项目经理的汤姆•曼奇尼说，虽然CSP发电厂的原材料——阳光是免费的，但三个方面的因素令CSP发电厂的费用比传统的燃煤发电厂更高。由于该项技术是新的，其设备本身就十分昂贵，而且要花更多的钱去运行和维护。而由于风险的存在，项目融资需要付出高昂代价。目前，CSP仍然需要政府资助才能维持，无论资助形式是对发电厂商实行减税还是向购电者提供补贴。这一行业在2006年取得一大进展，获得美国政府批准享受税收抵免优惠，抵免额为太阳能项目成本的30%。另一个正在进展中的是由政府发起的可再生能源配额制度，这一制度也为可再生能源的开发者们提供了一条很有价值的收入渠道。希望达到减少温室气体排放目标的企业和公用事业公司可以购买和出售这些配额。

  

　　新技术激发了该行业的快速发展。欧洲的主要电力公司如西班牙的Abengoa SA和意大利的Enel SpA都投入巨资修建新的发电厂，这些发电厂将在未来几年内投入运行。在加利福尼亚州，爱迪生国际和Sempra Energy等公用事业公司已经签订合同，向列入计划的项目购买大量太阳能电力。在内华达州，Solargenix Energy LLC计划年内将一个64兆瓦的太阳能发电厂交付使用。

  

　　能源专家认为，随着更多的CSP发电厂开始运行，这一技术将会得到改进，成本将会降低。但由于现在的成本很高，如果政府没有重大激励手段，很少有公司愿意冒险建设电厂。“这是一个类似鸡生蛋、蛋生鸡的问题，”曼奇尼先生说。

  

　　三、生物能源

  

　　生物能源是指将植物转化为交通燃油（生物燃料）或电力（生物电源），通常是通过焚化垃圾或以化学方法产生可燃气体。还可通过收集和焚烧垃圾填埋气发电。虽然生物能源尚未吸引公众的太多关注，但它如今却是美国最大的可再生电力来源，比风力、太阳能和地热能源的发电量总和还要多。

  

　　这是一个越来越引人注意的领域，因为由腐烂的有机物生成的甲烷是一种比二氧化碳危害更大的温室气体——因此人们迫切地希望将它加以利用，并让它不进入大气。许多城市还在焚烧固体垃圾，以减少运往填埋场的废弃物的体积，这些城市也希望能将垃圾转化成有用的东西。

  

　　美国最大的生物发电厂并不是公用事业公司，而是有大型锯木厂和纸浆业务的林产品公司，如国际纸业、惠好公司和Koch Industries旗下的Georgia-Pacific公司。以惠好为例，对余热进行重复利用以产生电力，并燃烧粉状燃料或废木料以及黑液来发电——黑液是纸浆厂的一种副产品。该公司向当地公用事业公司出售自己生产的电力，可满足140,000户家庭一年的需要。

  

　　由于生物质能发电厂通常规模较小，发电容量一般不到50兆瓦，即传统矿物燃料发电厂规模的十分之一，因此，相对于所发的电量，其设备成本很高。这反过来增加了发电成本，目前的水平是每度电5-10美分（不含补贴）。能源成本还与燃料的成本和其中所含的热量有关，例如橡木比松木含的热量更多。将植物与矿物燃料如煤混合，并在大型发电厂将它们一起燃烧，能够获得更高能效。

  

　　随着技术的进步以及更多垃圾被用于发电，预计成本将会降低。许多专家认为，有更多行业希望能找到废弃物发电的方法，将有更多发电原料从填埋场转移出来，生物能源未来将会得到极大的发展。有政府和行业背景的加州生物能源合作组织近期的一份报告称，加州每年有8,000万吨植物原料可以用于制造生物能源，其中大约3,000万吨可投入实际利用。

  

　　四、地热

  

　　相较于其他可再生能源，利用地底深处的热能发电的地热能源可能具有更大潜力，且对社会的影响较小。麻省理工学院(MIT)的一个跨学科小组最近进行的一项有关地热能源的研究发现，到2050年，地热能源可以提供全美总用电量的10%，且相对于矿物燃料而言，其价格颇具竞争力。

  

　　地热可通过多种方法转化为电力。通常，生产商可用工具钻探至地下深处，将被自然加热的蒸汽和水抽取出来，推动涡轮和发电机产生电力。冷却后的液体会重新回到地下，保持这一过程循环运转。

  

　　目前，地热能源的成本为每度电6至10美分（不含补贴）。主要费用是建造钻井和在井上修建发电厂。另外，需要专门技术对施工现场进行管理，确保适量的液体回到地热循环以获取热量。产生的电量取决于许多因素，包括地热场的大小，水压和温度，以及地热场加热和释放水的速度。

  

　　尤为宝贵的是，地热能源可以昼夜不停地制造电力。此外，与风力和太阳能装置不同，地热发电厂占地很小，甚至比许多矿物燃料发电厂还小。目前，全球地热装机容量为8000兆瓦，其中3000兆瓦在堪称地热发电大国的美国。美国旧金山市北部72英里的间歇泉地区是世界上最大的已开发地热场，总容量为725兆瓦，相当于一个半传统发电站。

  

　　麻省理工学院的研究发现，如果各大公司，尤其是石油公司运用它们在钻探、地质学和水文学方面的知识来解决这个问题，地热可以带给人们更多的电力。研究和开发一处地热电厂需要投入8至10亿美元，相当于一间燃煤发电厂的研发费用。

  

　　开始阶段，每发一度电大约需要10美分，但随着工艺的改进，今后的成本会降至每度电5美分，这一点可能10年之内就能实现。这样的话，地热企业将可与现代的燃气发电厂竞争。不过，主张开发地热发电的人士说，地热能源的发展需要政策扶持，