钱伯章 编译
据英国能源部于2010年10月1日发布的统计,英格兰引领2009年英国可再生能源发电,英格兰地区的可再生能源发电量多于其他地区,而邻近的苏格兰的装机容量稍低于英格兰。
据英国能源和气候变化部的报告,2009年英国的可再生能源装机容量为8030.6MWe,可再生能源发电量总计为25221.9GWh。2003年至2009年英国的可再生能源发电增速达到138%,该报告中总量不包括光伏发电和小型风力发电。2009年英国的可再生能源发电中,风力发电所占份额最大,风力发电量达到9303.9GWh。水力发电在可再生能源发电中位居第二,为5216.6GWh。
2009年英格兰的可再生能源装机容量为3076.5MWe,可再生能源发电量为11993.2GWh,而苏格兰的可再生能源装机容量为3820.4MWe,可再生能源发电量为10744.3GWh。2009年苏格兰的风机装机容量占英国的48%,占英国风力发电量的49%。其次是威尔士,其装机容量和发电量分别占12%和10%。
英国能源部于2010年8月初发布能源声明,提议英国采取32项相关行动以改变能源结构。同时,英国能源与气候变化部公布了《英国2050年能源气候发展路线分析》报告,该报告是英国政府首份针对到2050年英国能源供需及温室气体排放的长期综合展望。它向人们展示了未来40年里英国的能源政策及相关决策。
用于积极应对气候变化及改善能源需求的32项行动,其主要内容为:通过绿色政策节能并支持新型消费群体;在保障能源安全的同时,引导能源供应向低碳发展;采取高效且对后代负责的方式进行能源开发及使用;在国内外采取积极行动应对气候变化。英国应具有更多能源独立性,以抵御来自化石燃料价格波动的“外界冲击”。由于北海供应量不断萎缩,英国正面临未来天然气进口量不断增加的局面。
《英国2050年能源气候发展路线分析》阐述了英国未来发展的6种可能路径,其最终目标都是在确保英国到2050年能在1990年基础上碳减排达到80%的同时,保证英国能源的安全供应。这6种可能途径分别就以下情况做出假设并予以分析:(1)通过减少全国能源需求及大力发展可再生能源、核电及采用碳捕集与封存(CCS)技术的火电站来实现相关目标;(2)不能利用CCS技术发电的情况;(3)不建新核电站的情况;(4)可再生能源新增装机容量最小的情况;(5)生物质能供应受限的情况;(6)能源消费者及相关行业消费方式改变力度很小的情况。这6种途径只是一种示范,但说明了英国所面临的挑战。虽然这些路径不同,但却有相同结论,即英国必须减少人均能源需求,必须对取暖、运输进行大范围的电气化,必须加快实现电力供应低碳之路,必须提高可再生能源并网效率。
相比核电的曲折,近海风电和生物燃料则更为顺利。目前英国近海风电的装机容量约占世界近海风电的一半。彭博社数据显示,英国海上风电的装机容量于2010年4月突破1000MW,并预计未来新增装机容量达到4000MW。还计划加速风电并入国家电网的进程,并认为海上风电将成为英国能源独立的一大支柱,目前英国约1/3的能源需要进口。另外,英国政府决心在未来20年里依照可再生能源义务法,为生物燃料发电提供补助。
法国政府发展可再生能源的总体目标是到2020年将可再生能源在能源消费总量中的比重提高到15%,涵盖了太阳能、风能、生物质能和地热能等多个领域。
2010年葡萄牙国家电网近45%的电力来自可再生能源,而2009年仅为17%。葡萄牙于2011年1月14日宣布,计划在10年内使可再生能源,包括太阳能和风能的使用量增加三分之一。这一计划将使可再生能源占能源总需求的比重从2011年的22.6%提高到2020年的31%,而葡萄牙交通运输业可再生能源消费量的比重到2020年将提高至10%。这一计划将使葡萄牙的可再生能源在欧洲处于领先地位。
据西班牙电力局于2011年1月底发布的报告,2010年可再生能源发电量占西班牙总发电量的34%,其中风力发电和太阳能发电占总发电量的19%。据初步统计,2010年西班牙太阳能发电的装机容量为4000MW,太阳能发电量为6.9TWh,其中主要为光伏发电,占总发电量的2.7%。2010年西班牙的风力发电量约为43TWh,占总发电量的16.4%,稍高于水力发电的14.6%。
截至2010年3月底发布的统计,意大利6993个城市几乎每个城市都有可再生能源设施,有15个城市的能源需求完全由可再生能源提供,其中97%为太阳能热水器和光伏设施。2009年可再生能源应用在意大利一直处于显著地位,新增太阳能装置5580个,相比2008年新增3190个设施有了很大的提升。由Legambiente公布的数据显示,意大利已建太阳能发电站6801个、风电场297个、小水电站799个、地热发电站181个以及788座生物质发电厂。
芬兰政府2010年4月20日发表公报,在未来10年间将每年投入3.27亿欧元支持开发可再生能源,以提高其在芬兰能源消费总量中的比例,同时大幅减少二氧化碳的排放。到2020年,芬兰全年能源消费总量预计将达327TWh。芬兰政府在未来10年间将通过投资和税收减免方式,将芬兰可再生能源生产在目前基础上增加38TWh。芬兰政府支持的重点将放在以木材为原料生产的可再生能源上。政府鼓励目前以泥煤和木材为主要燃料的发电厂提高木屑的使用比例,同时争取使全国热电生产所使用的煤减少一半,用生物燃料来替代。此外,政府还大力发展风能,并在公共交通中使用生物燃料,使芬兰交通中使用的可再生能源比例到2020年达到20%。芬兰政府预计,到2020年,芬兰通过促进可再生能源使用可每年减少近700万t二氧化碳排放。
由于较早就开始了生物质能的开发,并且拥有得天独厚的资源和完善的产学研体系,瑞典的生物质能产业从技术到规模都处于全球领先地位,是欧盟使用可再生能源比例最高的国家。在政府发表的《迈向2020的无油国家》宣言中,瑞典提出将在2020年成为全球第一个不使用石油的国家。为实现这一宏伟目标,瑞典正通过政府、企业和民众的共同努力,大力发展生物质能。
瑞典非常重视生物质能技术的研发,并且长期以来致力于建立完整的政策法规,促进企业合作和技术创新,并给予财政支持,这是其生物质能发展迅猛的主要原因。瑞典设有国家级生物质技术研发机构,对生物质原料生产、转化技术和产品市场进行全面系统的研究,从固体颗粒燃料到生物乙醇、生物柴油,都有严格的质量标准。
瑞典生物质能占总能源的比例已从1970年的9%增加到2008年的28%,比欧洲平均值高4倍多;而石油占总能源的比例从1977年的77%降低到目前的32%。从上世纪70年代开始,瑞典就开始尝试建立市场化的生物质能体系,并从1997年起实行电价补贴制度,政府对生物质发电给予0.9欧分/kWh的补贴,并根据企业使用生物质发电量占用电总量的比例给予税收减免优惠。在政府的大力支持下,目前已经有超过50%的供暖采用生物质燃料。同时,瑞典还在大力推行生物质热电联产项目,在提供高品位电能的同时,满足供热需求。目前,瑞典5%左右的电能来源于生物质能,2020年将增加到20%左右。
最近5~10年,瑞典开始推广燃料乙醇的工业化生产,目前瑞典燃料乙醇汽车比比皆是,乙醇汽车加油站有676个,占全部加油站的15%。此外,瑞典是世界领先的车用沼气生产国,在瑞典哥德堡市的4000多辆车已经全部采用沼气燃料,全球最大沼气生产厂也于2010年开工建设。
瑞典政府对于风能等可再生能源技术产生的电力给予认证,然后在市场上出售。瑞典的企业和居民用电中可再生能源所占比例是政府强制要求的。同样,瑞典政府还担负其他责任:基础设施建设、立法、教育公众的责任和资助先进的可再生能源技术研发等。
丹麦自1980年以来,GDP增长了近60%,但能源消耗基本维持不变,令世人瞩目。取得这一成就的原因是自第一次石油危机后,丹麦大力调整能源结构,依靠科技进步,提高能源效率,积极开发可再生能源,探索出了一条“高效、清洁、可持续”的能源发展道路。
丹麦的生物质能产业发展迅猛,正成为工业化国家中的领头羊。20世纪80年代,丹麦政府就开始限制农户焚烧田间的农作物秸秆,把这些秸秆提供给120个地区供热锅炉和10万个家庭小型供热装置作为燃料。目前,秸杆已经是丹麦一些大型电厂燃料的组成部分,阿维多Ⅱ号电厂就是使用煤、石油、天然气和秸杆等多种燃料进行热电联产的代表。丹麦约5%的电力都源于麦草和木屑,15个以生物质为燃料的热电联产厂可产生4万kWh电力。
丹麦以工业化的方式使用沼气始于20世纪80年代末期。目前,丹麦已建立20个供气集中厂,另有55个单个的农场沼气厂。在2025年以前,丹麦将另外新建50个沼气集中供气厂。中心沼气厂通常以周边农场(猪、牛粪等占75%)和食品加工企业提供的有机废物(占25%)为原料,经工业化处理生成沼气,再输送到各地区的燃气供热锅炉或热电联产厂,余料可作为很好的肥料。沼气计划得到丹麦环境部、农业部的经费支持,总预算1200万丹麦克朗。
在燃料乙醇领域,近年丹麦瑞索国家实验室开展了卓有成效的研究工作。其利用预处理和发酵技术分解玉米秸秆中的木质素、纤维素和半纤维素,处理后获得乙醇。丹麦Elam公司走在燃料乙醇工业化生产前列,该公司利用欧盟资助建立了目前世界上最大的燃料乙醇处理示范单元。该单元以秸秆和生活垃圾中的有机废料为原料,经分阶段预处理和发酵工艺获得燃料乙醇。另外,丹麦技术大学(DTU)下属的BioGasolAps公司正在研究开发利用秸杆废料生产第二代燃料乙醇技术,并进入实质性试生产阶段。生产燃料乙醇很重要的一方面是要有酶的投入,丹麦著名公司诺维信(NovozymesA/S)目前约10%的营业收入来自提供乙醇生产所需的酶。
丹麦是世界上最早开始进行风力发电研究和应用的国家之一。2009年丹麦全年陆地风电装机容量增加97MW,创2002年以来的最高纪录,海上风电的装机量增加237MW。风电产业是丹麦领先全球市场的领域,每年营业额超过50亿丹麦克朗,其风机生产约占全球40%的市场份额。丹麦VESTAS公司是全球最大的风力发电机制造商,目前已在中国多个省区销售了数千台风力发电机。丹麦风力工业协会提出了雄心勃勃的“风力50”计划,建议到2025年丹麦风电占全部电力消耗的50%,计划在目前基础上再增加1700台风机。
在未来可再生能源开发方面,丹麦也不甘落后。燃料电池由燃料间的反应产生能量,不用燃烧直接转化成持续的电能,与传统电力生产相比有许多优势,具有高效率、低污染的特点。目前在丹麦受关注的燃料电池主要有两类:一种是1500kW的高温固态氧化物(SOFC)燃料电池,用于大型电站;另一种是低温聚合体电解膜(PEM)燃料电池,用于小型电站。SOFC型燃料电池商业化估计还将需要5~10年。这项研究以丹麦瑞索国家实验室为主,此外还有TopsoeFuelCell公司、IRDA/S公司。
此外,丹麦还有许多家研究机构和投资者在进行海洋能发电和氢能的研究。2003年丹麦第一家海洋能发电厂WaveDragon以1∶4的模型并网发电。该公司已经从丹麦政府和欧洲能源机构等获得了约760万欧元的资金支持。在氢能利用方面,丹麦技术大学、奥胡斯大学、瑞索国家实验室和HaldorTopsoe、Danfoss已经连续4年接受政府资助从事氢能开发。
总之,丹麦通过开发可再生能源,正在努力塑造未来的能源供给模式:当世界的化石能源储量越来越接近枯竭时,人们可以从日照、风、农田和城市“废料”中获得所需的能源形式——电、热和交通运输燃料。
丹麦气候和能源部2010年9月28日发布研究报告,称丹麦将有望在2050年彻底摆脱对煤炭、石油和天然气等化石能源的依赖。这份报告名为《绿色能源概况——丹麦摆脱油气依赖的能源之路》,由丹麦气候和能源部下属的气候变化政策委员会历时两年半完成。报告对丹麦的绿色能源发展战略提出了40项建议,主要内容包括三个方面:(1)修建大量海上风力发电机,全力研发新技术,提高能源存储和转换效率,以便在无风时也能保障电力供应。由于丹麦拥有大面积浅海水域,将现有的海上风电装机容量扩大15倍完全可行;而通过推广和普及电动汽车等措施,将使电能在能源消耗中的比重从目前的20%提高到未来的40%甚至70%。(2)使用新型保温建筑材料和高效供热系统使民用建筑平均节能率达到60%。此外,在工业和农业领域也通过技术革新和政策扶持大幅降低能源消耗。(3)通过税收杠杆促进新能源的发展与普及,对煤、石油和天然气等传统能源征收高额能源税,促使企业和私人减少使用化石能源。