能源：中國的低碳能源發(fā)展前景
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然而，僅憑“銘牌”上的額定功率來衡量發(fā)電量實為誤導(dǎo)。如果以太瓦時（10億千瓦時，TWh）為單位，情況將截然不同：風(fēng)電、光伏發(fā)電并不穩(wěn)定，很難與輸出強勁的核反應(yīng)堆相提并論。如2012年中國風(fēng)電發(fā)電量達到100.4TWh，略于核電98.2TWh。然而去年，中國投入運行的核電站僅12.8GW，其發(fā)電量卻為同功率風(fēng)電機組的6倍。
風(fēng)電發(fā)電量較低的一個原因是上網(wǎng)困難。截止去年年底，75.6GW風(fēng)輪機中，僅有62.7GW連入電網(wǎng)；考慮到這些機組是陸續(xù)上網(wǎng)，那么2012年連網(wǎng)的機組平均僅為
不要再討論德國的“能源轉(zhuǎn)型”了，在能源和氣候變化政策方面，中國才值得關(guān)注。中國經(jīng)濟增長迅速，火電需求巨大，因此碳排放居于各國之首，過了總量的四分之一。但中國也是使用清潔能源的主要推動者，其對低碳技術(shù)的開放態(tài)度前所未有。這使中國成為研究不同能源成本及管理的特殊實驗室——尤其適于比較核能和可再生能源的利弊。研究中國核反應(yīng)堆、風(fēng)輪機、光伏板的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景，可以幫助我們預(yù)見未來能源供應(yīng)的格局。
中國核電計劃規(guī)模宏大，目前有17個商業(yè)核反應(yīng)堆正在運行，還有28個處于建設(shè)之中，幾乎占到新建核反應(yīng)堆的一半。中國政府預(yù)計，2015年核電裝機容量將達到40吉瓦（GW），2020年不低于58GW。但與風(fēng)電、太陽能發(fā)電計劃相比，這些數(shù)字也黯然失色。2012年底，中國風(fēng)電裝機容量75.6GW，居首位，預(yù)計2015年達到100GW，2020年不低于200GW。光伏發(fā)電裝機容量也迅速增長：原先設(shè)定的2015年達到21GW的目標已增至35GW，2020年50GW的目標可能也會再提。從這些數(shù)字來看，風(fēng)電、光伏發(fā)電將遠過核電。
然而，僅憑“銘牌”上的額定功率來衡量發(fā)電量實為誤導(dǎo)。如果以太瓦時（10億千瓦時，TWh）為單位，情況將截然不同：風(fēng)電、光伏發(fā)電并不穩(wěn)定，很難與輸出強勁的核反應(yīng)堆相提并論。如2012年中國風(fēng)電發(fā)電量達到100.4TWh，略于核電98.2TWh。然而去年，中國投入運行的核電站僅12.8GW，其發(fā)電量卻為同功率風(fēng)電機組的6倍。
風(fēng)電發(fā)電量較低的一個原因是上網(wǎng)困難。截止去年年底，75.6GW風(fēng)輪機中，僅有62.7GW連入電網(wǎng)；考慮到這些機組是陸續(xù)上網(wǎng)，那么2012年連網(wǎng)的機組平均僅為55GW。中國由多風(fēng)的草原至沿海城市的遠距離輸電線建設(shè)也相對滯后。因為電能無法從內(nèi)蒙古風(fēng)力農(nóng)場送往廣東工廠，當發(fā)電量過當?shù)仉娋W(wǎng)容納上限時，就需“棄風(fēng)”，即關(guān)閉機組。2012年中國棄風(fēng)電量達20TWh。
實際功率 VS 標示功率
但中國風(fēng)電表現(xiàn)欠佳的主要原因還是風(fēng)力不穩(wěn)定。風(fēng)輪機只有在理想風(fēng)況下才能到達額定功率，多數(shù)情況下實際功率并不大。實際功率與銘牌標示的裝機容量之比稱為“容量系數(shù)”，也就是全年實際發(fā)電量除以風(fēng)輪機滿功率運轉(zhuǎn)8760小時的發(fā)電量。2012年，中國上網(wǎng)風(fēng)輪機的容量系數(shù)僅為21%，如果輸電線路充足能夠避免棄風(fēng)，容量系數(shù)可提至25%。在光伏發(fā)電中，由于存在異常天氣狀況即“多云”和“夜間”，其容量系數(shù)更小，僅為14%。而2012年中國核反應(yīng)堆的容量系數(shù)則達到了87%。
上述容量系數(shù)意味著，每吉瓦核電機組的實際發(fā)電量是風(fēng)電、光伏發(fā)電的4-6倍。這使中國風(fēng)電、光伏發(fā)電的宏偉目標失色不少。假設(shè)中國能夠?qū)崿F(xiàn)2015年內(nèi)陸上網(wǎng)風(fēng)電裝機容量100GW、光伏發(fā)電35GW，再加上5GW海上風(fēng)電，且海上風(fēng)電容量系數(shù)為40%，那么風(fēng)電、光伏發(fā)電的裝機容量總計140GW，發(fā)電量279TWh。2015年前預(yù)計建成40GW核電機組，僅略于風(fēng)電和光伏發(fā)電的四分之一，但發(fā)電量卻能達到305TWh，比風(fēng)電和光伏發(fā)電還多9%。
核能的經(jīng)濟優(yōu)勢
此外，中國核電成本較低。中國第三代核反應(yīng)堆的建設(shè)成本約為2600美元/千瓦；融資會使成本提至3500美元/千瓦。目前風(fēng)電、光伏發(fā)電的成本則為1500美元/千瓦，海上風(fēng)電2400美元/千瓦。相比之下核電成本較，但其發(fā)電量大，因此依然占有優(yōu)勢。依此計算，40GW的核電站建設(shè)成本總計1400萬億美元，而140GW風(fēng)電、光伏發(fā)電的成本則為2140萬億美元，前者節(jié)省近三分之一，而且發(fā)電量更大。風(fēng)輪機和光伏板運營、維護費用略低，但發(fā)電量相同的情況下需要的設(shè)備更多。
因此核電上網(wǎng)電價（每度0.43元，合0.07美元）低于風(fēng)電（每度0.51-0.61元，合0.08-0.10美元）和光伏發(fā)電（每度0.75-1.15元，合0.12-0.18美元）。另外，這還沒有包含在草原、沙漠、海中鋪設(shè)輸電線以及風(fēng)電、光伏發(fā)電調(diào)峰的費用。由于系統(tǒng)維護費用，因此可再生能源配額制實施后，中國的輸電運營商依然不愿意讓風(fēng)電上網(wǎng)。
為收回建設(shè)成本，發(fā)電站建成后的幾十年內(nèi)，上網(wǎng)電價都會維持在較水平；但貸款一旦還清，發(fā)電站就可以按照邊際生產(chǎn)成本大幅調(diào)低電價。核電站壽命一般為60年甚至更長，可以在后幾十年中都維持低電價；但風(fēng)電、光伏發(fā)電站的壽命僅有20-30年，無法維持到低電價階段。事實上，為實現(xiàn)2020年目標而建設(shè)的風(fēng)輪機和光伏板，都無法使用至2050年。因此從長遠來看，核電是中國更好的投資選擇。
水電是中國可再生能源中的重量級角色，預(yù)計2020年將增長至430GW。水電比核電價格略低，盡管容量系數(shù)僅為40%，但在固定的季節(jié)內(nèi)發(fā)電量穩(wěn)定。不過水電會對社會和環(huán)境帶來不利影響，如三峽大壩導(dǎo)致150萬居民被迫遷徙、數(shù)百平方千米的區(qū)域被淹沒。另外，水電還受地理條件影響。這幾個因素都制約了水電的發(fā)展。
因此中國要實現(xiàn)能源供應(yīng)低碳化，還應(yīng)依賴風(fēng)能、太陽能及核能。以何種技術(shù)為主導(dǎo)終將取決于政府，但核能成本低廉、便利穩(wěn)定，是其中有力的競爭者。如果中國能發(fā)展出可與西方第三代反應(yīng)堆媲美的技術(shù)，核能的優(yōu)勢還會進一步增大。西方核電項目受資金困擾，多次遭到擱置，而中國已避免了這兩大問題。另外，中國大規(guī)模發(fā)展核電，規(guī)模經(jīng)濟能夠進一步降低成本，使其他可再生能源難望其項背。中國還在積極發(fā)展第四代技術(shù)——球形燃料反應(yīng)堆、快中子增殖反應(yīng)堆和釷反應(yīng)堆，有望實現(xiàn)安全性和成本上的突破。
當然，安全問題一直是限制因素：福島事故后，中國核電發(fā)展步伐大幅放緩，一些核反應(yīng)堆計劃遭到公眾抗議。但環(huán)境危機進一步加劇，可能會改變中國人對核風(fēng)險的態(tài)度。中國空氣污染十分嚴重，火力發(fā)電廠是其主要來源，每年有數(shù)萬人因此而死亡，遠多于核事故的致死人數(shù)。根據(jù)核電的發(fā)展現(xiàn)狀，它將越風(fēng)電和光伏發(fā)電，以更低的價格取代火力發(fā)電，成為未來能源中安全的選擇。
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