成吉鹿|中國的能源戰略引領清潔能源革命

By 成吉鹿 / 2024-05-10 18:28:58 /
能源
中國製造
中國式現代化
摘要:

中國力争於2030年實現碳峰值、2060年前實現碳中和的承諾。這將引發人類從化石能源轉向清潔能源的第四次工業革命。根據美國高盛(Goldman Sachs)2023年的估計,中國風能和太陽能電力發展迅速,加上水電及核電,可望在2060年實現能源自給自足。中國的能源前途似錦。


◎作者|成吉鹿(自由撰稿人)

xxx白鶴灘水電站一景(12月19日攝,無人機照片)。圖源:新華社,胡超 攝

中國的煤炭儲量雖然是世界第五,卻只有美國的一半。石油儲量是世界第十三。天然氣儲量第十五。相對於14億的人口大國,世界的製造工廠,能源需求為全球能源消費之26.5%的情況相比,中國是能源貧乏的國家。因此,必須要有高瞻遠矚的能源規劃戰略和落實執行的實踐能力,才能繼續在強國之道上邁進。

煤炭是中國目前能源消費的主力,佔56.0%。天然氣、水力、核能、風力,太陽能佔能源消費的25.5%。其他的佔18.5%。煤炭污染大氣,效率低下,所以降低對煤炭依賴是能源戰略的首要目標。中國貧油貧氣,仰賴進口,況且國際運輸的油氣通道,霍爾木茲海峽(Hormoz)以及馬六甲海峽(Melaka)局勢詭譎,所以降低對油氣的依賴也是能源戰略的重要目標。清潔能源包括水力、風力,太陽能、核能等都是中國能夠開拓的能源,它們都以電力為終級輸出,所以全面電力化更是能源戰略的目標。

xxx中國華能石島灣高溫氣冷堆核電站,是全球首座第四代核電站。圖源:新華社

目前中國電力來源之分佈狀況


2023年中國的電力大部分來自化石燃料,佔63.67%(煤電60.48%,天然氣2.99%)。來自清潔能源總共佔了36.33%(水電13.66%,風電10.61,太陽能發電5.76%,核電4.48%,其他1.82%)。世界主要大國的電力分佈狀況則如下:

法國的電力,化石燃料6.34%,清潔能源93.66%。

德國的電力,化石燃料36.23%,清潔能源51.70%。

美國的電力,化石燃料61%,清潔能源37%。

俄國的電力,化石燃料63%,清潔能源37%。

日本的電力,化石燃料66%,清潔能源32.14%。

相比之下,顯示中國的電力來源結構與俄美相近,都是以化石能源為主,但不同的是他們都是化石能源最豐富的國家,而中國是是貧煤貧油貧氣的國家,中國必須積極發展清潔能源,擺脫對化石能源的依賴。

xxx「深藍探索」號鑽井平台在開平南油田鑽探作業。圖源:新華社

中國新裝發電機組的發展趨向


2022年新裝的發電機組,使用清潔能源的佔48%(水電16.1%,太陽能發電15.3%,風電14.3%,核電2.2%,其他0.1%),使用化石燃料的佔52%(煤電43.8%,天燃氣4.5%,其他3.7%)。

2023年新裝的發電機組,使用清潔能源的佔50%,首次等同來自化石燃料。估計到2024,新裝的發電機組使用清潔能源的將超過化石燃料,並且以年增7.8%的速度迅速升高,這是可喜的趨勢。

中國清潔能源產業技術引領世界


清潔能源產業不但在中國快速發展,其技術及發電設備也領先世界,太陽能設備壟斷了全球市場的90%風力設備佔據了40%水力發電的築壩技術、水輪發電機製造技術都領先世界核能發電在2021年後,世界核電專利申請量,前三名的國家分別為中國、美國、日本。中國清潔能源的發電量、水力、風能以及太陽能都遙遙領先世界,超過第二名國家幾乎三倍。僅核電次於美國、法國,居世界第三。

xxx大陸首台10兆瓦海上風電機組日前在三峽集團福建福清興化灣二期海上風電場成功並網發電。圖源:新華社

中國清潔能源發電的前景


太陽能及陸上海上風能,中國裝置面積廣大,技術先進,前景光明。

中國的水力發電資源的蘊藏量佔全球的30%,居世界第一位。蘊藏量估計約6.7萬億瓩,已開發的電力為3.8萬億瓩,僅佔57%,前景大有可為。以四川的雅礱江為例,其最高海拔3830公尺,有足夠的水位開發22座水壩發電站,目前僅建成了四處,尚有80%的蘊藏量一萬億瓩等待開發。

目前中國核能發電總量5,700萬瓩,是世界第三的核電大國。中國已經成功製造了華龍一號110萬瓩機組,國和一號150萬瓩機組,玲瓏一號30萬瓩機組,適應大小不同的需求。新近研製的釷基熔鹽堆核能10萬瓩第四代,已在甘肅成功運轉,可擴充到100萬瓩。中國江南造船公司已正式接單打造釷基熔鹽堆核動力,全球最大的2.4萬個貨櫃輪船。

xxx中國核電廠的分布圖。圖源:百度百科

儲存電力技術創新


風力及太陽能發電,最大的障礙是受晝夜及天氣的影響,發電不穩定,無法配合電力的負載需求,所以儲存電力的技術成為關鍵的研發項目。目前最常用的是兩個水庫技術,在輕負荷時段,用過剩的電力將下端水庫的水抽送到上端水庫,儲存位能。在高負載時段,上端水庫加入發電,稱為儲水電池。但這需要水庫水源。中國最近在江蘇建成了第一個不需要水源的重力電池,建造一座長110公尺、寬120公尺、高148公尺的長方體高塔,內含一個重達百噸的立方固體在高塔中升降。輕負載時段,用過剩的電力推動起重機,將百噸的立方固體緩緩升起,儲存位能。在高負荷時段,百噸的立方固體緩緩下降,釋放位能,推動發電機,可發電2.5萬瓩。中國首開重力電池先例成功之後,或能改變全球能源格局,清潔能源將可充份發電,成為穩定的電源。其他的高壓空氣電池,固態電池,汽車電池也在蓬勃發展。

電動汽車是巨大儲存電力


2023年中國行駛的電動車數量已攀升至1,460萬輛,佔全球2,770萬輛電動車的53%。1,460萬輛的汽車電池容量以平均60Ah計算,以平均充電50%估計,儲藏的電力是525萬瓩,等同5條核能發電機組,大約兩座核電廠的發電能力。若是中國在2040年達成完全淘汰燃油汽車,所有汽車實現電動化。中國的3億輛汽車可以儲電10,800萬瓩,大約40座核電廠的發電能力,這是龐大的儲存電力。所以中國全力推廣電動車的國家能源戰略勢在必行。

xxx在廣西柳州汽車城一家物流基地,工人檢查即將發運的新能源汽車。圖源:新華社,黎寒池 攝

電力輸送技術


由於國土遼闊,尤其是清潔能源的發電廠多在西部南部,而工業民生用電集中在東部及沿海地區,中國是電力輸送最遠程的國家。中國已經發展出超高壓110萬伏特的輸電線路,世界其他國家最高只到達50萬伏特。中國也發展出長距離超過7,000公里的直流電輸電線路。中國的電力輸送的線耗只有4.69%,電力輸送技術絕對領先全球。

xxx讓中國實現「西電東送」的白鶴灘水電站。圖源:電建微言

國家電網智能管理


中國的國家電網有限公司是全球最大的公用事業,在2021年財富(Fortune)世界500強排名第2。自從2008年中國南方雪災大停電以後,國家電網有限公司研發了先進的高壓輸電線自動除冰技術,運用高效率的智慧管理技術,連接世界最龐大的供電用電系統,穩定了國家電力的調配。

中國電力境外工程承包合約金額穩定成長,2022年,簽訂工程191個,合約金額327.71億美元。截至2022年底,累積境外工程承包工程涉及58個國家及地區,為菲律賓、巴西、葡萄牙、澳洲等國家建造其國家電網,海外業務承包合約總金額3759.71億美元。

中國能源前景


由於全球氣候變化日益嚴峻,中國努力尋求可再生的、清潔的能源,全面電力化,希望減少對化石能源的依賴。但是為了杯葛中國領先的清潔能源產業,歐美國家已經放緩,甚至延遲推動約制碳排放的環保運動,不再熱衷清潔能源。唯有中國力争於2030年實現碳峰值、2060年前實現碳中和的承諾。這將引發人類從化石能源轉向清潔能源的第四次工業革命。根據美國高盛(Goldman Sachs)2023年的估計,中國風能和太陽能電力發展迅速,加上水電及核電,可望在2060年實現能源自給自足。中國的能源前途似錦。

◎作者|成吉鹿(自由撰稿人)
◎編輯|山那編

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