成本下降给再生能源带来光明前景

2007-02-27 00:41 作者:王笃若 从数字上看，替代能源未来应该大有可为。 多年来，替代能源遭受诟病的一大问题就是成本：与基于传统燃料如煤和天然气的能源相比，这类能源成本太高了。

虽然原料大多是免费的──比如风力和太阳光──但可再生能源的生产商不得不投入大量资金以找到吸收它们并将其转化为电能的最佳途径。而另一方面，矿物燃料生产商在基础设施和生产工艺上的投资则能给他们带来数十亿美元的收益。

有迹象显示，现在，这个等式将发生倾斜。在新技术和新激发出的开发热情的驱动下，某些可再生能源的成本正在下降。

虽然可再生能源在价格方面仍然无法与矿物燃料抗衡，但两者的差距正逐渐缩小，尤其是在石油和天然气价格持续上涨以来这种情况尤其明显。如果考虑到矿物燃料的环境成本，这道算术题对可再生能源就显得更有利了──大多数只关注经济效益的计算并未考虑这一点。

要想成为主流，可再生能源仍然面临重重阻碍。许多项目需要政府或公共事业部门提供补贴和优惠才能维持。近来，受原料价格和人力成本上升及需求增加的影响，某些类型的可再生资源的发电成本有所增加。供应链容易中断，而风力和太阳能资源需要备用的能量来源，以防范无风或阴天的情况。

虽然可再生能源发电大有前途，但除了水电以外，目前只有极少部分的电力来自可再生能源。据美国能源部能源情报署(Energy Information Administration)的报告，2005年可再生资源的发电量占美国供电总量的2.3%。其中生物能源发电占1.5%，风力占0.44%，地热占 0.36%，太阳能仅占0.01%。

相反，燃煤发电占2005年美国供电总量的49.7%，紧随其后的是核能(19.3%)，天然气(19.1%)，水力(6.5%)和燃油(3%)。

但可再生能源未来所占的比例会进一步扩大。由于人们对全球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，监管机构正在向电力部门施加压力，要求他们拓宽资源构成，纳入更环保的能源。

与此同时，联邦政府要求石油公司将更多以植物为原料的生物燃料如乙醇等与汽油混合使用。设备制造商们正在扩充他们的生产线，这将会缓和近来一些原料短缺的情况──如用在太阳能电池板上的多晶硅──并减轻价格方面的压力。

以下我们试图分析各类可再生能源的经济效益──它们现在的成本几何，哪些变化能令它们更具竞争力。

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，风力发电的成本已经大大降低。

据国际能源署(International Energy Agency)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。

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。风轮机所用的材料有所改进，现在的涡轮更大、更高效：转子直径为125米，而20世纪70年代为10米。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。

政府也在大力推动风电的发展。德国是最大的风电生产国，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。额外的成本被转嫁给消费者。

过去两年，美国对可再生能源公司实行税收减免的联邦《生产税抵减法案》延期后，激发这类企业获得空前发展，各州也纷纷制定了可再生能源采购目标。据美国风能协会(American Wind Energy Association)报告，2006年，全国的风力发电量增加27%，达到11,603兆瓦，只有燃气发电量的增加超过风电。风能协会预计，本年度风力发电量还将增长26%。截止2005年底，全世界风电总装机容量约59,000兆瓦，足以满足约2千万户用电的需求。这些电量三分之二来自欧洲；德国、西班牙、美国、印度和丹麦在风电大国中排在前五位。

风电也面临障碍。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。

至少，涡轮短缺的情况很快就会得到缓和。总部位于苏黎世的ABB是一家规模很大的设备商，该公司说他们已经在其位于弗吉尼亚和密苏里的工厂增加了风力发电所用变压器的生产。一月份，位于麻塞诸塞州威斯伯罗的American Superconductor完成了对Windtec的收购，后者是一家风轮设计公司，最近与韩国和中国的一些制造商签订了风轮生产协议。

“随着更多公司投入风轮制造行业，我们认为价格将会降低。”American Superconductor发言人杰森•弗雷德特说。

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(New Jersey Board of Public Utilities)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(U.S. Solar Energy Industry Association)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。

不过现在，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。

主要障碍仍然是降低发电成本，使其接近传统发电厂的成本。采用CSP技术发一度电的成本为9至12美分（不计任何补贴），而燃煤发电的成本是3至5美分。

在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。而由于感知风险的存在，为这样的专案筹资也需要高昂代价。CSP是一项新兴技术：CSP技术产生的太阳能只占太阳能发电总量的6%，最大的份额仍然来自传统的太阳能电池板，而太阳能电池板通常都是由房主花钱补贴。

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使用额度制度，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额度。

但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(Edison International)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。

生物能源

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。

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产生电力。

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。

border=0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(International Paper Co.)、惠好公司(Weyerhaeuser Co.)和Koch Industries旗下的Georgia-Pacific Corp. 。以惠好为例，其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。许多人都知道，橡木比松木含的热量更多。生物发电也有同样的情况，有些燃料会产生更多热能，从而产生更多电力。还可以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以获得更高能效，从而实现更高产量。

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(California Biomass Collaborative)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。

近半数的州采用了可再生能源配额制，要求公用事业公司使用来自可再生资源的电力，这一点对生物能源产生了积极推动。以加州为例，该州的能源公司已制定目标，到2010年，要让生物发电量占到全州总用电量的4%。

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国总用电量的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。

地热能源尤为宝贵的是它可以昼夜不停地制造电力，不像太阳能和风力发电那样需要备用的发电能源。另外，与风力和太阳能装置不一样的是，地热发电厂占地很小，甚至比许多矿物燃料发电厂还小。设备的改进使得较低温度的地热资源也可发电，而新的钻井技术让人们能够探入更深的地下。

如今，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。地热发电大多在容易获得热能、且有水和多孔岩石的地方进行开发。最大的已开发地热场在美国，位于旧金山市北部72英里的间歇泉地区。这里的21个发电厂有19个属Calpine Corp.所有，它的总容量为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，包括贷款担保、资源耗减补助、税收减免和加速折旧，这些优惠政策石油、天然气和矿物开采公司都在享受。

尽管如此，地热能源仍面临风险：如果管理不慎，热能可能会耗尽。以间旧金山附近的歇泉地区为例，运营商们不得让至少六台发电设备闲置在那里，虽然那里的地热场大部分是七、八十年代才开发的。

生物燃料

在布什总统一年前警告说美国“过于依赖石油”以后，人们对可再生交通用燃料（主要是乙醇）兴趣大增。人们讨论了从生物柴油到氢等多种可能使用的燃料。大多数议题都围绕着用玉米制造的乙醇，它是美国最重要的可再生交通燃料。

许多讨论是关于单独用乙醇作燃料提供交通动力的可能性。但目前的现实是，美国所消耗的乙醇大多是与汽油混合使用的。

这种方法大多用于有严重空气污染问题的地区，因为在汽油中加入乙醇可以减少汽车的烟雾排放量。

乙醇的生产成本很大程度上取决于玉米原料，同时还取决于生产过程所用能源（主要是天然气）的成本。美国农业部首席经济学家基斯•柯林斯估计，现在生产一加仑乙醇的成本约为1.60美元。

乙醇生产商在批发市场上出售他们的产品，有时卖给炼油厂，有时卖给中间商，中间商再卖给炼油厂。乙醇价格一般会随汽油价格的涨落而起伏，而汽油价格又会随国际油价而波动。每加仑乙醇的售价通常比汽油高51美分，因为联邦政府会给生产混合燃料的厂家每加仑51美分的减税以资鼓励。

去年，乙醇行业上演了一场疯狂行情。由于汽油价格上涨和乙醇需求量增加，夏季时乙醇价格飙升。一些汽油生产商此前一直使用另一种减少排放的添加剂──甲基叔丁基醚(MTBE)，此时它们也开始转用乙醇，因为考虑到MTBE会污染地下水。

乙醇价格较汽油高出的部分超过了1美元。乙醇生产商利润激增。不过，年底时乙醇热开始降温。乙醇企业盈利激增加上联邦政府要求增加替代燃料的生产促使大量投资涌向乙醇行业。

与此同时，汽油价格开始从2006年中期的最高水准下跌，乙醇价格也随之下跌，但生产成本却在增加，这很大程度上是由于一哄而上抬高了玉米原料的价格。

乙醇价格的未来走向而有很大争议。布什总统上个月在发表国情咨文时为美国设立了一个艰巨的目标──到2017年，每年要消耗约350亿加仑乙醇和其他替代性燃料。（美国目前每年约消耗52亿加仑乙醇。）

要实现布什提出的目标并非易事。为此可能需要大大提高混入汽油的乙醇含量。但麻烦的是，科学家说这么做有可能带来空气污染方面的问题。研究表明，在汽油中加入少量乙醇有助于减少某些排放物，如一氧化碳，但却容易增加其他某些排放物。

实现政府目标的另一个办法是增加单独使用乙醇做燃料的比例。这需要在加油站安装乙醇加油泵，而石油业为此要拿出数十亿美元的投资。

(文章仅代表作者个人立场和观点)