中国的大型光伏电站如何改变世界能源格局

从中国华北地区的大同县上空飞过时,你会看到两只大熊猫,其中一只还在向你招手。它们是由几千块太阳能版构成的。 Image copyright VCG
Image caption 从中国华北地区的大同县上空飞过时,你会看到两只大熊猫,其中一只还在向你招手。它们是由几千块太阳能版构成的。

从中国华北地区的大同县上空飞过时,你会看到两只大熊猫,其中一只还在向你招手。它们是由几千块太阳能版构成的。

这两只大熊猫,再加上旁边的太阳能板共同形成了一个装机规模100兆瓦,占地面积248公顷的光伏电站。按照中国的标准,这个太阳能产业园的规模并不大,但肯定能激发爱国之情。

该项目由熊猫绿能集团(Panda Green Energy)发起建设,根据公司提供的文件资料,“该光伏电站外形依照了中国国宝大熊猫来设计建造”。

中国的光伏发电能力世界第一,高达130吉瓦。假设同时发电,够好几个英国用的。中国建有很多大型光伏电站,包括青藏高原上的龙羊峡大坝电站,总装机容量达850兆瓦,有400万块太阳能板。目前世界上最大的光伏电站位于中国的腾格里沙漠,总装机容量超过1500兆瓦。

这些工程建设耗资数百万美元,但是否物有所值呢?为了实现其清洁能源的目标,中国建造此类大型光伏电站有无止境?

市场研究机构彭博新能源财经(Bloomberg New Energy Finance)的伊冯娜·刘(Yvonne Liu)指出,中国是世界最大的太阳能板制造国。“市场确实很大,”她说:“这算是政府的产业政策。”国际能源机构(International Energy Agency)的数据显示,全球超过60%的太阳能板是中国制造。因此,确保太阳能板的高需求量对政府而言经济利益明显。

Image copyright Getty Images
Image caption 全球超过60%的太阳能板是中国制造。

此外,增加可再生能源,政府部门也会获得赞誉。中国约三分之二的用电依然是燃煤发电,优化中国的能源结构是一项关键的政策目标。

中国华北和西北的辽阔平原日照强烈,成为大型光伏电站的所在地也就不足为奇。用于建站的土地面积广阔,太阳能资源相当稳定,施工建设也在大刀阔斧地推进。国际能源机构认为,中国能提前三年完成为2020年定下的太阳能光伏发电新增装机容量目标。

中国在某些政治敏感地区着力建造光伏电站,背后也可能另有原因。近几十年,很多人注意到中国一直积极鼓励对西藏及其周边地区投资基础设施——在这里,许多人拒绝承认中国对西藏自治区的主权。有人认为,此类投资部分是出于政治考虑——凝心聚力维护国家统一,为迁居此地的西藏各族人民保驾护航。

西藏最特别的一个项目是用太阳能发电来加热整个地下电网,消融冻土,在上面种树。据说,这是为了让西藏各族人民更能感受到家乡之美。

但在偏远之地建造超大型光伏电站也有其弊端。为了弄清楚原因,我们需要再次从空中俯瞰中国。1935年,地理学家胡焕庸绘制了那条著名的"胡焕庸线",将中国由东北到中南一分为二。线两侧的面积大致相等,但人口密度悬殊。中国94%的人口生活在该线以东,其余6%在该线以西。

香港中文大学的徐远说,“中国风力和光伏资源分布则完全相反”。

所以,中国很多光伏电站与有用电需要的大城市都相距甚远,导致容量因数相当之低(容量因数指能源实际发电量占理论最大发电量的百分比)。

Image copyright Getty Images
Image caption 青藏高原以北青海地区的光伏电站充分利用了晴空和骄阳。

徐远引用中国电力企业联合会(China Electricity Council)的数据表示,2018年上半年,中国光伏设备的容量因数仅为14.7%。也就是说,如果一座光伏电站的装机容量是200兆瓦,以平均水平来计实际使用的电量还不足六分之一。

容量因数低的原因包括我们无从掌控的因素,比如说天气。但在中国,因数低得异乎寻常。徐远说部分是由于输电线路中的电能损失,连接偏远电站与用电地区的输电线路公里数可观,“电站位置和用电位置严重不匹配”。

斯坦福大学斯泰尔-泰勒能源政策与金融中心的博尔(Jeffrey Ball)称,中国一直在完善输电线路技术,努力解决这一问题。

当中包括研制输电量高的直流电线——但工程进度并不如预期。

还有一个威胁中国太阳能产业的难题。5月,政府取消了对大规模光伏项目而言至关重要的财政补贴,意味着开发工程将耗资更甚。

削减国家公共财政支出是因为国有新能源专项基金负债累累,已经超过150亿美元。“政府无法再提供补贴,”彭博新能源财经的刘女士说。新政引发行业震荡。去年,中国光伏电站的安装量为53吉瓦,刘女士预计今年新建项目总装机容量不超过35吉瓦——同比下降超过30%。

Image copyright Nasa Earth Observatory
Image caption 龙羊峡的光伏电站与水力发电大坝相连,是世界上最大的光伏发电站之一。

刘女士说,如此一来,能源投资商们会从偏远地区的大型太阳能电站转投其他项目,比如在大城市的屋顶上搭建太阳能板,或是直接向客户出售电力——目前在一些人看来都更有前景。随着这些项目的扩大,可以累积客户,理论上资金流会好转,尤其是鉴于取消了对大型太阳能产业园的补贴。

但刘女士、博尔和徐远都认为,超大型光伏电站还将不断落成,无论在中国还是其他国家都是如此。

博尔说:“一定要意识到,这里说的中国的影响力,不仅是指其在国内开发的大型太阳能电站,也包括在海外建造的大型光伏发电项目。”

目前,全世界有若干大型光伏电站正在建设中,很多在印度。随着竣工日益临近,各国将竞逐“世界最大光伏基地”的称号。许多将同中国有直接联系,例如埃及本班太阳能园区。

本班太阳能园区占地37平方公里,发电容量预计在1600兆瓦至2000兆瓦,投资规模很大。目前正参与项目的一家承建方——是的——来自中国。

Image copyright Getty Images
Image caption 考虑到长途输电的电能损耗,比起使用偏远的光伏电站,屋顶搭建太阳能板往往更加有效。

熊猫绿能集团在大同建造了黑白熊猫图样的太阳能电站,并将在中国新建更多。这是集团“熊猫100计划”的目标,设计团队甚至挑选了深浅两种不同颜色的太阳能板来呈现大熊猫的形象。

集团也打算在其他国家建造抢眼的太阳能产业园——包括在斐济的“熊猫+橄榄球”设计,以及在加拿大打造“熊猫+枫叶”电站。

刘女士指出,太阳能板的价格越来越低。可能用不了几年,中国削减财政补贴就变得无关紧要——太阳能太过物美价廉,投资商不可能视而不见。她说,未来三至五年后,太阳能将实现平价,投资商没有补贴也有信心建设。

但假如继续建造大型太阳能园区,再过几十年,一个常常被忽视的问题将亟待解决:废弃的太阳能板。太阳能板的寿命只有30年左右,此后必须销毁。但废板难以回收,因为内含硫酸一类的有害化学物质。估计大约从2040年起,中国废弃太阳能板的数量将会猛增,而目前就如何处理这一大批废料还没有明确方案。

也许,太阳能板不像核废料那么麻烦,但是要确保大规模的光伏产业真的是"绿色"能源科技,这是要跨过的另一道坎。

到了某个阶段,我们必须解决这个问题。如博尔所说,不论是否提供补贴,平价太阳能的巨大吸引力都可能令未来几年内大型电站不断增加。“无论现在的光伏电站看起来有多宏伟,都会有越来越多这样的工程,而且规模还将不断升级。”

换句话说,可不是什么都没发生。

请访问 BBC Future 阅读 英文原文

更多有关此项报道的内容