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[關鍵詞]可再生能源;化石能源;能源替代性;氣候變化
[中圖分類號]F426.2[文獻標識碼]A[文章編號]1004-518X(2015)02-0047-05
發展可再生能源,是應對全球氣候變化的重要策略。2014年7月聯合國的《深度減碳路徑》中期報告主張從推廣使用可再生能源人手,逐步削減C02排放,實現低碳發展。報告指出到2050年中國發電量將達到約10萬億千瓦時,電力排放的CO2要從目前每千瓦時743克降至32克,可再生能源發電量將占比76%,而2013年我國可再生能源發電裝機共計38490萬千瓦,發電量僅占全國發電量的21.64%(數據來源:國網能源研究院)。目前,可再生能源消費占一次能源消費的9.8%,距離2015年和2020年可再生能源占一次能源消費比例規劃目標差距分別為1.6和6.6個百分點。在新的形勢下,加快發展水電、核電、風電、光電等可再生能源,推進可再生能源對化石能源的替代非常緊迫。
一、可再生能源替代化石能源的價格分析
價格是影響能源消費最重要的因素。在市場經濟中,可再生與化石兩類能源消費存在隨著價格的變動此消彼長的關聯。化石能源價格上升會對經濟增長帶來負面影響,但對開發可再生能源會產生正面激勵與推動。20世紀90年代后全球興起的可再生能源革命與20世紀七八十年代的“二次石油危機”不無關系,隨著國際石油價格持續高走,帶動了化石能源(煤炭、天然氣等)價格的上漲,也成為促進可再生能源替代傳統化石能源的核心影響因素。在經濟利益的激勵下,可再生能源產業化、市場化和規模化開發方興未艾,可再生能源(水能、核能、太陽能、風能、生物質能等)開發成本和市場價格在近10-20年間一直處在下降通道之中。反過來,當前化石能源價格走低,雖對經濟發展有利,但不利于我國節能減排和能源轉型。
在沒有政府干預的條件下,相對于化石能源,可再生能源的價格缺乏競爭力,如太陽能光伏發電成本平均為煤炭發電成本的8倍,企業和消費者利用可再生能源替代化石能源的動力不足。為推動可再生能源發展,有兩種辦法:一種是通過征稅提高化石能源價格,當化石能源價格被提高后,高耗能產業的生產成本上升,利潤空間進一步被壓縮,一些無法適應的企業被淘汰,其余用能主體加快技術創新的步伐,降低能源成本,提升能源利用的效率;化石能源價格的上升也鼓勵能源消費主體尋求開發利用清潔能源等其他能源,降低能源消耗與排放的壓力。另一種辦法是通過可再生能源補貼,降低可再生能源投入成本,鼓勵可再生能源替代,帶動綠色設計和清潔生產,培育增長點。正因為此,世界各國紛紛通過政策影響兩種能源的市場價格,提升可再生能源競爭力。例如,2007年美國政府頒布了《新能源法案》促進可再生能源的發展,逐步擺脫對石油的依賴。再如歐洲各國的化石能源儲量并不豐富,歐洲國家通過立法、稅收、財政、科技、經濟、管理等政策和手段對可再生能源進行扶持,隨著可再生能源發電和其他相關技術的發展,歐洲對外來能源的依賴程度不斷下降,甚至依靠其國內的可再生能源就能實現本國能源供應安全。
化石能源和可再生能源市場價格看似獨立,但兩種本質上此消彼長,互動和關聯效應明顯。資源儲量和政治動蕩影響著化石能源價格水平,可再生能源的知識技術水平、生產率、設備影響著可再生能源的開發成本,兩類能源并存的市場供給存在著動態的價格均衡問題。離開化石能源價格孤立地討論可再生能源的市場競爭力顯然是不完整、不科學的,離開可再生能源發展孤立地討論化石能源價格也會有失偏頗,當化石能源價格持續快速上升時,可再生能源的市場競爭力自然凸顯,當化石能源價格波動低走的時候,可再生能源的市場競爭力自然削弱。而氣候變化是減少化石能源使用、促進可再生能源發展新的驅動力,尤其需要政府的支持和政策環境的引導,如圖l所示:
二、可再生能源替代化石能源的實證分析
假定我國電力行業的產出函數為:Y=f(K,L,F,G),該函數希克斯技術中性、規模報酬不變、二次可微。K為電力行業資本,L為電力行業勞動,F為投入的化石能源,G為投入的可再生能源。在要素價格和產出水平外生給定的情況下,與產出函數對偶的成本函數是:C=f(Y,Pk,B,Pf,Pg),其中Pk為資本的價格,P1為勞動的價格,Pf為化石能源的價格,Pg為可再生能源的價格。為了研究化石能源投入與可再生能源投入之間的關系,設定成本函數的超越對數成本函數:
Xk、Xl、Xr、Xg分別為資本、勞動、化石能源、可再生能源的投入量,Sk、Sl、Sf、Sg分別為資本、勞動、化石能源、可再生能源在總成本中所占的份額。當產出一定和生產要素價格不變的條件情況下,對價格求導數,得要素需求函數:
要素的需求份額方程為:
化石能源和可再生能源之間的Allen偏替代彈性(Allenpartialelasticilyofsubstitution,AES)計算方法為:
它表示化石能源價格變化1%時,對可再生能源需求量變化的百分比。化石能源與可再生能源之間的Morishima替代彈性為它表示在產出保持不變的情況下,當要素化石能源價格變化1%時,可再生能源投入與化石能源投入的比率變化的百分比。
本文的樣本是1993-2013年中國發電行業數據。資本、化石能源投入、可再生能源投入以及勞動等要素的成本和價格數據來源于1993-2013年的《中宏產業數據庫》、《中國統計年鑒》和《中國能源統計年鑒》、《中國新能源和可再生能源年鑒》。化石能源價格以煤炭為代表,以2000年每噸原煤的價格平均為206.54元為基礎,按0.7143的折標系數把原煤折算成標準煤,再按動力價格指數換算,發電行業用煤量根據各年火力發電量以及該年的發電煤耗計算。發電行業可再生能源價格用各年可再牛能源投資額的利息代替,可再生能源成本用各年可再生能源投資成本代替。發電業總成本是指資本、化石能源投入、可再生能源投入和勞動等4個投入要素的成本額之和,每種投入要素的成本份額是該要素的成本額與總成本之比。通過整理,得出供進一步分析表格如表1。
首先要確定相關參數
根據公式(2)去掉資本成本與勞動成本份額方程,得:
利用EVIEWS6對聯立方程(5)運用三階段最小二乘法進行回歸,取工具變量為Pk(-1),P.(-1),Pf(-1),Pg(-1),利用AR模型進行調解,并根據公式(2)校正,得出結果如下:
根據(5)式得出相關參數bfg、bgg、brg、bff為:-0.0089、0.0176、0.0408、-0.0390,再根據(3)式、(4)式分別計算出2004-2013年化石能源與可再生能源的AES和Morishima替代彈性(見表2)。
三、促進可再生能源替代化石能源的政策建議
第一,逐步降低可再生能源價格補貼,以化石能源稅收促進可再生能源發展。通過計算化石能源與可再生能源的偏替代關系,發現化石能源價格提高10%,可以導致可再生能源投入比重增加16%-19%,平均為18%,而且這一比例相對穩定。但是可再生能源價格降低10%,可以使可再生能源投入比例增加64%-93%,平均為70%,這說明在當前階段,可再生能源的補貼政策對于可再生能源利用率的提高具有更大的效果,補貼促進可再生能源發展效率是化石能源征稅促進可再生能源發展效率的3.5倍左右。但是,從實證分析的結果可看出,可再生能源自替代彈性比例在2004-2013年十年間下降了1/3,這說明補貼政策的效率具有下降態勢。如果未來十年延續平均每年下降3個百分點這一趨勢,而化石能源對可再生能源的偏替代彈性保持不變,在15年內可再生能源的補貼效果將下降到與化石能源征稅相等的效果。屆時各種可再生能源發電技術按照成本效率法則競爭,而促進可再生能源發展的主要政策措施將轉移到通過對化石能源征稅上來。
第二,發展可再生能源金融,降低可再生能源替代化石能源的利息成本。實證分析表明:發電行業中可再生能源與化石能源存在一定的Morishima替代彈性,2004-2013年,化石能源價格提高10%,為保持年發電量不變,可再生能源投入比例相對于化石能源投入比例平均要增加15%左右,而可再生能源價格下降10%,為保持發電量不變,化石能源投入比例需減少7.6%。這一方面說明發電行業化石能源投入與可再生能源投入存在替代性。通過與楊中東(2010)的研究結果對比,還可以說明其替代效應與資本密集型行業中能源與資本的替代效應等同(見表3)。這一結果證實了可再生能源投入的資本性質,由此產生的政策意蘊在于完善可再生能源的融資服務。國際經驗表明,加大研發資金投入、加強消費者信貸支持、采取合理的金融方式(例如BOT模式等)是有效促進可再生能源發展的手段。清潔發展機制、能源合同管理、排放貿易則能促進資金在能源利用領域更為有效的配置,間接地為可再生能源發展提供強大的金融支持。如日本政府于2012年7月頒布《再生能源特別措施法案》后,帶動太陽能等再生能源發電設備的興建速度持續加快,也讓日本銀行對再生能源事業的融資金額大增。2013年度日本3大銀行對再生能源事業進行的融資額合計達約3900億日元,約為2012年度的4倍,2013年度日本融資金額前20大的案件中,再生能源的融資案就占了19件。相比之下,我國可再生能源金融發展相對落后,借鑒國際經驗,完善金融服務體系應當成為可再生能源領域的工作重點。
第三,靈活調整補貼方式,增進可再生能源補貼效率。可再生能源政府補貼是一種擴張需求的政策,目前國家每年支持可再生能源發電補貼的資金已達300多億元,財政專項資金達100多億元,但單純的能源補貼會盲目刺激能源消費的增加,不利于節能減排目標的實現。政府補貼的收入效應使消費者支付能力超過原有支付能力,改變了市場形成的預算約束,不利于市場機制發揮作用,正如前文所述,從長期來看,應考慮適時淡出可再生能源補貼,完全通過市場機制來促進可再生能源發展。但考慮到補貼對于我國可再生能源具有巨大促進作用、當前宏觀經濟景氣下行壓力以及培育新增長點的需要,補貼不可能短期內取消,新形勢下我國政府可再生能源補貼政策著力點在于根據市場形勢靈活調整補貼程度和方式,增加彈性機制和動態調整能力,隨著可再生能源產業發展從基礎研發、應用研發、項目示范、前商業化、縫隙市場和支持商業化轉型,補貼力度逐步減少,當達到完全商業化階段時,補貼完全退出。區分不同的產業發展階段,適時轉變支持政策,就成為政策實施的關鍵。
20世紀70年代,石油危機使學者們更加了解化石能源的不穩定性。歐洲的一些學者深刻地認識到發展可再生能源的重要性,由此有關于可再生能源的法律政策的體系逐步建立起來。如今,歐盟己被稱為能源國際規制最為先進的實驗室。歐盟的可再生能源法律政策己經形成一個體系,甚至在很多領域引領著全球法律秩序的革新。近二十年來歐盟成為世界上最為活躍的可再生能源法制定者,其制定的可再生能源法對其他國家具有深刻的借鑒意義。
中國作為能源消耗大國,開發利用可再生能源是必不可少的。在我國國內傳統能源供應緊張的情況下,加之環境污染問題日趨加重,國際石油價格不斷震蕩,發展可再生能源成為緩和中國能源發展局勢的必然選擇。發達國家普遍得出經驗,用立法的形式推動可再生能源發展是最有效的途徑。能源是歐盟最早通過法律和機制進行單獨管理的部門領域之一。
二、歐盟可再生能源法律與政策的主要內容
(一)實施中的具體規定
歐盟可再生能源法律政策的制定較以往來看,有了共同的行動措施和明確的長期目標。歐盟可再生能源法律政策的制定更加注重技術性的創新和制度上的創新,促使可再生能源的高效利用,在各個成員國內普遍推行可再生能源法律政策。目前歐盟可再生能源戰略的具體實施主要是通過指令、計劃、條例和政策的方式。
歐盟可再生能源指令是具有法律約束力的文件,需要各個歐盟成員國遵守,是可再生能源在開發利用過程中實施的具體規定。2009年,歐盟通過了一項關于全球氣候問題和可再生能源的法案,其中包括一個指令《促進可再生能源使用的第2009/28/EC指令》。制定了到2020年可再生能源至少占歐盟最終能源總消費的20%,至少占成員國運輸領域最終能源總消費10%目標。該指令修改了關于可再生能源電力指令及生物資料指令等。所涉及的立法范圍十分廣泛,并對電力、生物燃料、原產地證明等問題做了新的規定。歐盟要求各個成員國可以通過交換數據的方式,促進可再生能源領域的普遍發展。因此,此規定大大加強了歐洲國與國之間的合作,甚至是國際合作。歐盟在供熱、電力供應等方面,所占可再生能源領域的份額能夠盡早的達到的所要求目標。該指令明確的規定了歐盟內部合作的制度。通過歐盟各成員國內部合作的形式,實現歐盟可再生能源指令設定的目標,實現信息共享。該指令還規定了成員國需要及時向歐盟報告制度。成員國的可再生能源行動計劃,需要向歐盟通報具體的實施狀況,具體的通報時間、通報內容在該指令中都有明確的規定。
歐盟的可再生能源計劃從焦耳計劃到兆卡計劃,再到ALTENER計劃,隨著社會條件的不同經歷著各種變化。ALTENER計劃也就是專門的可再生能源計劃。該計劃最基本的目標是加大對可再生能源的使用率,增多可再生能源的市場份額。該計劃規定,在各個成員國發展可再生能源基礎設施,建立統一的信息網,方便開展成員國內部合作及國際合作。其后通過的ALTENER II計劃也是以此為基本目標,并增加了更具體的內容,它鼓勵個人、企業及其他社會資金支持可再生能源的發展,為可再生能源的開發利用創造更多有利條件。ALTENER計劃實施以來,對可再生能源起到了良好的成效。它使社會公眾更加了解歐盟可再生能源,使公眾敢于投資可再生能源產業。歐盟還有眾多有關可再生能源的計劃,這些計劃同樣使歐盟可再生能源產業不斷地發展。包括側重研究能源市場的ETAP計劃,注重提高能源效率的SAVE系列計劃,促進國家間能源合作的SYNERGY計劃等等。
歐盟可再生能源條例要求成員國遵守其中的規定。歐盟可再生能源條例對具體的可再生能源發展的目標及其補貼力度都有明確的規定。另外,歐盟還頒布了一項關于有關可再生能源的強制性條例,強制電力供應商購買一定比例的可再生能源,這里所說的電力供應商不僅包括新加入的供應商,還包括小企業的電力供應商。
歐盟可再生能源政策根據當時的能源形勢經歷了不同階段的變化發展。總體上分為三個階段:從應對石油危機開始,到保護環境成為人類普遍追求價值,再到如今可持續發展理論受到越來越多國家的重視。為了共同體的發展,1995年歐洲正式出臺歐洲能源政策白皮書。該能源政策的出臺目的很明確。包括三個目標:保護人類生存環境;促進能源安全;增強歐盟能源總體競爭性。白皮書提出,未來的能源發展取決于對可再生能源的重視程度,以及未來能源市場的自由化程度。歐盟努力增加可再生能源在整個能源結構中的比例,事實證明該能源政策適應了當時的能源局勢。歐盟明確能源發展的目標后,更加重視可再生能源的發展。1997年,歐盟發表可再生能源政策的白皮書。該白皮書制定了更為具體全面的能源行動計劃:可再生能源到2025年在歐盟能源總結構中占50%的目標。2006年,歐委會發表《歐洲可持續、競爭和安全能源戰略》綠皮書。該綠皮書出臺原因是由于人們對能源需求量加大,且在當時俄羅斯等國家發生了天然氣危機,使能源形勢日趨嚴重。歐盟急需建立較為穩定的能源市場,盡量減少能源危機給歐盟帶來的危害。綠皮書提出建立穩定的能源市場,并制定了可再生能源發展的戰略結構。目前,為了更好的促進可再生能源發展,應對金融危機,歐盟在2010年啟動新能源戰略。新能源戰略包括對可再生能源的要求,提出了更為嚴格的目標,如果條件準許,將減少30%的碳排放量。這也將增加可再生能源在總體能源中的份額。
(二)實施過程中存在的問題
可再生能源的前期研發與生產過程必須有大量的資金支持,其需要的成本與傳統能源相比,根本不足以與傳統能源競爭。歐盟各成員國沒有統一的補貼手段,如直接的減免稅務、投資補貼、貸款優惠等,過多的補貼政策易造成對其他國家進出口的綠色壁壘。設置高額的關稅、增加技術難度、對某些材料采取過于嚴格的環保標準等行為,違反國際貿易組織的規則,不利于全球的經濟發展。
歐盟的各個成員國在可再生能源的建設中,急需快捷、高效的行政執法能力,來配合可再生能源的有效開發利用。歐盟內部需要建立統一的行政審批程序,如果審批程序不一致或者過于繁瑣,就會造成資源浪費,帶來負面作用。如法國曾經在辦理電力入網過程中,不僅程序繁瑣,而且還規定風電場地要建立在政府劃定的發展區域內。有些地區還規定,不得創建風力渦輪機。顯然,這造成不必要的行政遲延,阻礙了可再生能源產業的發展。
三、歐盟可再生能源法律與政策對我國的啟示
我國改革開放以來,經濟保持持續快速增長,同時需要面臨的問題很多。我國雖地大物博,但人均資源不足世界平均水平,過分的追求經濟增長,使環境承載能力變弱。我國是能源消耗大國,單位GDP增長所消耗的能源是世界平均水平的3.4倍。根據我國的基本國情,不能走低效率、高投入、高污染的經濟增長模式,我們需要探索一條嶄新的經濟發展模式。
(一)強化政府對法律政策的引導
歐盟成員國政府為了改善環境質量,注重能源利用效率,不斷的發展可再生能源。成員國政府引導可再生能源法律政策的發展,收到了預期的效果。雖然當今的社會提倡重視私人產權,治理環境也重視私人的力量,但是進行公共管理同樣是不可或缺的,國家公共管理能夠對公眾的意識進行最大程度的引導。
與其他國家相比較,我國政府對可再生能源的支持力度還不夠,如我國對太陽能的研究經費投入不及美國的1%,甚至還不及印度等國家。對于開發利用可再生能源,我國的財政體制上甚至是存在許多利益沖突的。
(二)重點培養競爭性市場主體
歐盟一些成員國國內對可再生能源建設實行招投標的方式,把具有競爭力的企業引入到可再生能源競爭體制中,使可再生能源市場主體不斷壯大。傳統的能源管理方式不利于市場競爭的公平公正公開,易造成腐敗現象出現,能源產業將停滯不前。
要想培養競爭性市場主體,最主要的是建立起合理的市場競爭機制。我國的可再生能源產業發展艱難,不僅是由于發展可再生能源的風險大,還與價格、政府支持力度等因素相關。在歐盟,風力發電的價格往往按收購價格進行補貼,對造成環境污染的企業征收碳排放稅,對用煤電的企業征收能源稅等。在我國利用風力發電的價格比煤電的價格高的多,利用其它可再生能源同樣比傳統能源的價格高很多。
(三)加強技術創新,促進國際合作
歐盟通過能源創新,能源技術研究方面越發純熟,在能源領域獲得許多豐富的成就。可再生能源的發展前景,在于可再生能源技術創新、科學研究情況。目前我國的可再生能源技術創新狀況是總體的技術水平較低,除了利用沼氣、太陽能水利發電等領域外,其他的可再生能源技術研發能力差,大多技術需要依賴進口。我國應該立足于本國基本國情,通過政府的扶持政策,注重節能增效,引入科技創新人才,加強產業創新建設。在能源技術創新領域,重視同其他國家的合作,保護知識產權,互利互惠,推動全球能源經濟發展。
(四)構建我國可再生能源法律政策體系
一、德國新能源和可再生能源發展的基本概況
德國是世界上最重要的工業和貿易大國之一,經濟總能力居世界第三位,進出口貿易占世界第二位,GDP占歐盟的三分之一,人均國民生產總值位居世界前列。但德國是一個資源相對貧乏的國家,經濟建設與社會生活中所需的大部分能源需要從國外進口。為了促進德國經濟社會可持續發展,政府將節約能源、開發利用新能源和可再生能源作為最優先考慮的目標之一。
1、風能
風能是可再生能源中發展最快的清潔能源,也是最具有大規模開發和商業化發展前景的發電方式。它是德國大力擴大可再生能源利用中的先鋒。目前德國的風力發電裝機總容量居世界領先地位。2010年德國實現風力發電總量已超過300億kW,占德國全年總發電量的5%左右。近期德國風力發電的新重點是離岸風力園,因為德國北海地區和波羅的海地區的風力條件非常好。為此,聯邦環保部在聯邦政府制定的“德國前景”的可持續發展戰略范圍內,制定了一項旨在利用海上風能的戰略,以此促進本國風能開發利用。
2、生物質能
生物質能是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式,即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用,可轉化為常規的固態、液態和氣態燃料,是一種可再生能源,同時也是唯一一種可再生的碳源。它是一種有利于環境和氣候的地區性能源原料,能夠24小時全天候使用,對保障能源供給的安全具有重要意義。諸如木柴發電、木柴供暖、沼氣設備及生物能源原材料目前已占到德國整個能源供應的4%左右。2010年生物質所生產的能源占德國最終創造出的可再生能源的70%。生物質能源開發利用是“能源基礎研究2020”新計劃的重點課題之一。為了把基礎研究和應用研究有機結合起來,德國政府十分注重生物質能的利用研究,聯邦教研部還了一個資助項目“生物能源2021――關于生物質能的利用研究”。該項目計劃資助規模為5000萬歐元,資助時間為5年,其目標是:通過有選擇地研究和開發來使現有的生物質利用技術更優化,使各種生產方法互相連接以及開發出新的方法,以使有限的可支配的生物質原料盡可能有效地利用。
3、地熱能
地熱能是由地殼抽取的天然熱能,這種能量來自地球內部的熔巖,并以熱力形式存在,是引致火山爆發及地震的能量。地球內部的溫度高達7000℃,而在128~160km的深度處,溫度會降至650~1200℃。透過地下水的流動和熔巖涌至離地面1~5km的地殼,熱力得以被轉送至較接近地面的地方。高溫的熔巖將附近的地下水加熱,這些加熱了的水最終會滲出地面。地熱既能用于建筑取暖及周邊暖氣網絡,又能被用來發電。早在2003年德國慕尼黑就建成了第一個地熱發電站,德國政府也出資資助有關地熱發電項目。此外,德國《可再生能源法》也規定了有關地熱輸電補貼。
4、太陽能
太陽能一般是指太陽光的輻射能量,在現代一般用作發電。自古人類懂得以陽光曬干物件,并作為保存食物的方法,如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料減少的條件下,才有意把太陽能進一步發展。太陽能的利用有被動式利用(光熱轉換)和光電轉換兩種方式。太陽能發電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源,如風能、化學能、水的勢能等等。德國的太陽能利用和技術一直保持世界領先水平。由于《可再生能源法》中的相關促進和扶持,德國太陽能技術方面的革新和市場的不斷成長擴大,也使太陽能發電及相關設備的價格逐年下降。在過去10多年時間中,太陽能收集裝置的價格下跌了一半,因此,太陽能收集裝置也越來越受歡迎,目前在德國有近200萬臺太陽能設備在對傳統用水和暖氣用水進行加熱。
二、德國新能源和可再生能源開發利用的成功經驗
隨著世界經濟迅速發展,促進經濟社會可持續發展已成為共識。太陽、風等自然資源看似用之不盡,但其高效利用面臨諸多方面挑戰。如何高效利用新能源和可再生能源,德國在這方面有許多成功的經驗:
1、構建完善的法律法規體系
自2000年頒布具有里程碑意義的《可再生能源法》以來,德國陸續修訂和頒布了一批促進和規范新能源和可再生能源發展的法規,如《生物質發電條例》、《能源供應電網接入法》、《能源投資補貼清單》、《太陽能電池政府補貼規則》、《能源行業法》、《促進可再生能源生產令》、《可再生能源取暖法》、《建筑節能法》等等。這些政策措施不僅使新能源和可再生能源可以優先以固定費率入網,降低了企業發展新能源和可再生能源的風險,還通過各種政府補貼,激勵民眾廣泛開發利用新能源和可再生能源,極大地提高了企業新能源和可再生能源產品的競爭力。
2、確保法律法規落實到位
德國新能源和可再生能源開發利用的法律法規涵蓋了許多領域,諸如交通、建筑、供電、采暖等,并且在相關法律法規中明確規定了新能源和可再生能源開發利用的目標和任務。如供電領域的法律法規中明確了新能源和可再生能源發展目標,即到2020年新能源和可再生能源發電比例至少達到35%,2050年將達到80%。同期新能源和可再生能源占最終能源消費從18%提高到60%。又如采暖方面的法律法規規定了新能源和可再生能源供熱在各個階段應達到的具體目標,到2020年新能源和可再生能源供熱占全部供暖的14%。生物燃料配額法規定為實現交通領域的減排目標,必須利用生物燃料達到一定比例。同時根據新情況和新變化及時調整法律法規。在近年的立法或修訂中,所有和能源相關的法律法規都設立了促進新能源和可再生能源開發利用的條款。
3、運用各種經濟手段和激勵政策
德國在新能源和可再生能源開發利用方面,廣泛運用各種政策措施,諸如財政補貼、投資補償、政策支持等,以促進本國經濟社會可持續發展。首先,在財政補貼方面。政府對以各種方式利用新能源和可再生能源給予補貼,如對使用生物原料和發電――供熱聯合設備給予補貼,對采用新能源和可再生能源取暖給予財政補貼等。為提高新能源和可再生能源利用率,不同類型的補貼還可以累加,這樣就充分調動了企業生產的積極性。其次,在投資補償方面。新能源和可再生能源發電新設備可獲得政府的投資補償,補償幅度以設備投產的年度確定,期限為20年。為提高企業自主創新能力,提高設備利用效率。降低 生產成本,補償幅度每年降低1.5%。再次,在融資政策支持方面。一方面,對新能源和可再生能源利用效果好的企業,政府給予擔保貸款或低息優惠。另一方面,對礦物能源、天然氣等征收生態稅,對使用太陽能、風能、水力、地熱、生物能源、垃圾等新能源和可再生能源發電則免征生態稅。
4、發揮民眾和社會組織的重要作用
民眾是開發利用新能源和可再生能源的主體,其開發利用的主動性和創造性不容忽視。德國民眾有較高的環保意識和開發利用新能源和可再生能源的積極性。德國政府組建了400多家專門的能源能效信息咨詢服務機構,確保社會參與制度化和規范化。政府通過各種宣傳媒體告知廣大民眾,在供電、供暖、食物、行走等方面如何提高新能源和可再生能源的利用率。同時,政府還會把公眾利益真正落到實處。家庭、農場如果采購相關設備,開發利用太陽能、風能、生物質能等,可得到政府相關獎勵,以此調動廣大民眾的積極性和主動性。
另外,新能源和可再生能源是否能高效運用,關鍵在于技術上的突破。新能源和可再生能源大幅推廣應用的重要途徑是減低成本,縮小其發電與普通電價的差距。德國十分重視新能源和可再生能源技術研發和創新。在德國,不僅企業可以從事新能源發電,每個大樓的每個家庭都有并網的地下電纜。凡是家庭利用新能源發電沒有用完的,可以輸入電網,并獲得收入。
三、德國新能源和可再生能源開發利用對我國的啟示
發展新能源和可再生能源,減少對石油煤炭等傳統不可再生資源的依賴,是21世紀國際社會為應對全球氣候變暖以及能源危機而積極努力的方向。尤其是受2008年全球能源危機和國際金融危機的影響,各國對新能源和可再生能源的追求已提升至能源戰略高度。德國在新能源和可再生能源發展方面已成規模,并形成了較為完善的政策框架和配套扶持體系,其經驗值得我們借鑒。
1、前提基礎:搞好總體設計規劃
我國近幾年投巨資大力發展風電產業,我國已成風電大國,但還不是風電強國。風電技術的研究還不深入,還沒有形成自主技術,風電技術存在的問題正在逐步大量的顯現出來,發電效率低、投資成本大、并網穩定性差、故障率高等問題非常突出。據有關資料顯示,我國三分之一的風電裝機容量沒有并網發電,每年超過千萬千瓦的新增風電裝機需要輸電規劃。風電設備、多晶硅等產業也出現了重復建設傾向,表明新能源和可再生能源產業鏈發展并不健康。因此,有關部門應做好新能源和可再生能源產業產能布局和產業鏈的規劃工作,重點放在高精尖技術的突破上,盡量避免新能源和可再生能源產業鏈盲目集中于技術含量不高的環節,以免造成局部產能過剩、全行業整體競爭力不強的局面。同時,要加強電源規劃和電網規劃的協調力度。國家能源主管部門作為新能源和可再生能源發展規劃的主體,協調地方政府和電網企業的相關規劃,使之與國家的總體規劃保持一致,避免地方政府在可再生能源對GDP的拉動下盲目上項目,引導產業有序健康發展。
2、重要保障:建立良好的制度環境
新能源和可再生能源產業發展涉及多個部門。為加強部門協調,避免多頭管理,應加強政府各部門的組織協調,明確各部門的任務和權責。在管理方式上,堅持政府引導和市場推動相結合,形成有利于行業可持續發展的制度環境。如進一步完善新能源和可再生能源利用的市場機制,提供充分公開的市場供需信息,使企業正確決策其市場進入或退出、產能增加或減少。同時,要堅持廠網分開,為新能源和可再生能源并網創造有利條件。加快電網的輸配電分開,實行調度交易機構獨立,為電網吸納新能源和可再生能源提供體制保障。另外,要完善電價形成機制,使之市場化和透明化。
3、基本原則:堅持強制和激勵并舉
(1)建立新能源和可再生能源的專項資金。
要通過補貼降低前期資金成本,通過投資退稅或生產減稅降低資金和運營成本,以及通過碳信用改善收益流。這些補貼或優惠要達到的效果是:新能源和可再生能源超過化石燃料的任何成本,最終都會得到合理分攤或到用戶身上,或者通過化石燃料碳稅、政府預算或捐贈的專項基金來充抵。
(2)大力發展新能源和可再生能源產業。
要從新能源和可再生能源產業的可持續發展角度來考慮,發展措施既要適度又要適時,依靠政策扶持發展到具有自身競爭機制的成熟產業。如在行業幼稚期和成長期給予較大的優惠和補貼,進入成熟期可以逐步減少優惠和補貼。
(3)加快直接融資。
政府應鼓勵新能源和可再生能源企業在境內外上市,善于利用資本市場實現產業升級和結構優化。
(4)重視間接融資。
在間接融資上,既可以爭取國際組織的支持與合作,如全球氣候合作基金的支持,也可以爭取國內金融機構的支持。國家應鼓勵金融機構支持新能源和可再生能源的利用開發項目。也可以設立新能源和可再生能源發展產業基金,用于支持投資額較大的項目。
4、關鍵環節:加大研發和創新力度
首先,要制定研發計劃。國家應將新能源和可再生能源的有效利用列入產業發展和科研攻關計劃,增加資金投入,納入政府預算。政府要對關鍵部件先進技術的自主創新研發提供資金和政策支持,鼓勵新能源和可再生能源企業并購國外研發機構,或者入股擁有先進技術的國外企業,盡快掌握核心技術。其次,要建立創新聯盟。創新聯盟的設立可確保科研成果的應用前景和資金投入,將大大提高企業的投資安全感,保護其研發投入的積極性和創造性。政府要通過財政資金資助創新聯盟的研發工作,動員和帶動企業和社會資金投入,增強企業的生產能力。再次,要建立產學研基地。國家的聯合企業、新能源協會、可再生能源協會應在全國范圍內建立一批有影響力的產學研基地,并根據基地研究成果,每年新能源和可再生能源發展和利用的研究報告,提出切實可行的對策建議。
然而,可再生能源發展“必要性”與“經濟可行性”之間存在的反差,傳統能源利益集團對可再生能源發展的阻撓,對發展路徑有意或無意的曲解,決定了可再生能源替代化石能源之路必將是曲折、艱難和反復的。
在我國,一個更為強烈的反差是:一方面,我們“極端重視”可再生能源發展,不斷出臺支持可再生能源發展的政策;另一方面,對現有能源系統以何種恰當方式轉向一個以“可再生能源為主導”的能源系統方面的研究“高度忽視”。對可再生能源“如何轉型”缺乏基礎性研究與系統性思考,導致本應是系統推動能源轉型的政策在實踐中“各自為政”,并演變為單純以實現某個“既定份額”為目標。
將可再生能源發展置于人類能源轉型歷史進程之中,探討能源轉型的基本內涵與動因,梳理能源轉型的邏輯,系統分析可再生能源轉型與歷史上能源轉型的異同,對于正確認識我國可再生能源發展中的問題和轉型方式,不僅有理論必要性,也有實踐重要性。 一問:能源轉型如何發生
很多報告和論文將“能源轉型”(energy transition)一詞等同于“向可再生能源轉型”或“低碳轉型”來理解。這一含義最早可能來自1980年德國科學院出版的一份報告:《能源轉型:沒有石油與鈾的增長與繁榮》。該報告當時呼吁徹底放棄核電和石油能源的觀點受到強烈反對,但在進入21世紀后逐漸演變成為德國能源政策的基本內容。相應的,德國“能源轉型”的含義逐漸演變為“轉向分布式可再生能源和提高能源效率”,并宣稱最終目標是建立百分之百基于可再生能源的能源體系。
能源轉型的含義當然不僅僅是可再生能源發展。在更一般意義上,能源轉型通常被理解為一個國家或社會主導能源的轉換或更替過程。比如,煤炭替代薪柴并成為主導能源,石油替代煤炭成為主導能源。不過,對能源轉型的這種描述性的理解,以及基于這一理解的相關研究難以適應復雜、豐富的能源轉型實踐的需要,無法對認識當前能源轉型提供洞見。
美國天然氣專家羅伯特?海夫納三世試圖另辟蹊徑。在其2009年出版的著作《能源大轉型》中,羅伯特?海夫納三世從能源存在的三種物理形態,即固體(木材、煤炭等)、液體(石油)和氣體(天然氣、風能、太陽能、氫能等)出發,把人類能源利用的歷史與未來概括為兩次能源轉型:第一次能源轉型是固體能源向液體能源的轉型,第二次能源轉型是液體能源向氣體能源的轉型。這一觀點具有理論抽象性和邏輯一致性,為我們認識能源轉型方向提供了有價值的觀察視角;但這一理論對于能源轉型判斷標準過于抽象,對能源轉型的內涵和特征等問題缺乏深入研究,對理解能源“如何轉型”作用有限。
加拿大的瓦茨拉夫?斯米爾(Vaclav Smil)教授認為,能源轉型是各種能源利用“原動機”(prime movers)驅動下的能源結構不斷變化過程。“每當效率更高的新能量‘原動機’出現取代舊的原動機,顯著提高了人類所能利用的能源的量級,能源轉型就會發生。”
斯米爾教授根據“原動機標準”將人類能源利用劃分為四次能源轉型:第一能源轉型發生在距今1萬年到5000年,人類通過馴養役畜來替代部分人力;第二次能源轉型發生在公元前1000年風車和水車的出現,進一步替代人和動物的肌肉力;第三次能源轉型隨著1765年瓦特改良后的蒸汽機的擴散和進一步改進,啟動了煤炭替代薪柴的能源轉型進程。第四次能源轉型的發生則伴隨著發電機的發明使用,以及1882年世界第一座中心發電站在紐約和倫敦投入使用,人類進入電氣化時代而出現。
斯米爾教授所提出的“原動力發明、改進和擴散”邏輯為我們認識歷史上的能源轉型“何時發生”、“如何發生”提供了非常有啟發性的見解。然而,回顧人類能源利用史就會發現,以“原動機”單一標準來判斷能源轉型至少存在兩個問題:
一是從原動機標準所劃分的一些能源轉型并未真正導致該種最終能源成為“主導能源”,從而不構成人類社會或者國家層面上的能源轉型。比如公元前1000年伴隨風車和水車的出現,除了在小范圍外,風能和水能并沒有在普遍范圍成為主導能源,更不用說全球了。這是風能和水能的自身局限所致,與原動機效率高低無關。二是以“發電機”出現而引發的第四次能源轉型,偏離了“一次能源”的邏輯進入二次能源(電氣化),這一轉型與當前清潔化低碳化發展存在矛盾和沖突。這是因為,化石燃料發電的“原動機”效率和能級的提升將進一步增強化石燃料的競爭力,不利于向清潔燃料過渡。因此,任何非一次能源技術革命對于“能源轉型”的價值和意義,必須回歸到其所依賴的一次能源的“源頭”來評價。
為了更好描述歷史上能源轉型的邏輯和解釋未來的能源轉型,筆者對能源轉型的定義是:能源轉型是由原動機推動的,伴隨著能源系統深刻變革的,一次能源結構長期變化過程。能源轉型的發生與深化,是隨著一種足以推動國家,乃至全球層面的能源轉型得以發生“原動機”發明、擴散而發生、發展的,正如歷史上的蒸汽機之于煤炭,內燃機之于石油一樣。 二問:中國能源轉型處于哪個階段?
中國處于能源轉型的哪一個階段,下一次能源轉型是第幾次轉型?判斷能源轉型的標準不同,答案也不相同。基于能源轉型的上述新定義,就國家層面而言,能源轉型應符合三個判斷標準:
一是要有導致能源利用方式重大變化的“技術創新”或“原動機”出現。能源轉型不是“新”能源品種使用數量的簡單“累積”,中世紀英國城市用煤非常普遍,到18世紀初,英國不僅家庭住宅取暖,很多工業行業生產中都使用煤炭。煤炭的利用方式依然是沿用過去的燃燒方式,沒有出現用煤技術的重大創新。1765年,瓦特蒸汽機作為煤炭原動機的出現,英國才真正啟動了向煤炭的轉型,隨后擴散到歐洲大陸和美國。
二是要有基于能源技術創新的一次能源結構變化,即新“原動機”出現后,所利用的一次能源逐漸替代原有能源,并最終成為主導能源。換句話說,替代能源需要有成為主導能源的潛質。從這個判斷標準看,瓦茨拉夫?斯米爾所說的風車和水車發明所引發的能源轉型,并不構成國家層面的能源轉型。
三是要有能源系統的深刻變革。也就是說,基于新的能源利用方式(原動機),一次能源的替代與轉換的展開,必須同時構建與這種能源特性相匹配的能源生產、消費和輸送體系,否則能源轉型難以順利和有效推進。因此,就當前的可再生能源轉型而言,能否建立起與可再生能源特性相匹配的能源系統對于轉型成功至關重要。
根據這些標準來梳理人類能源利用的歷史,可以發現:從原動機標準和一次能源結構變化標準看,歷史上的能源轉型可以劃分為三次,即薪柴向煤炭轉型、煤炭向石油轉型、石油向天然氣轉型。目前正處于第三次能源轉型階段,即石油向天然氣轉型階段。
如果結合能源系統變革(第三個標準)來看,就會發現:煤炭、石油和天然氣同屬于化石能源,其能源生產和消費系統的共同特征是:大規模生產、輸送和消費。也就是說,它們均屬于“能源系統”特征相同的一次重大能源轉型。
人類能源利用可以劃分為兩次大的能源轉型。第一次能源轉型是植物能源向化石能源的轉型,第二次能源轉型是化石能源向可再生能源轉型。兩次大能源轉型期間存在著一些亞轉型(如向煤炭轉型,向風力發電轉型等)。特別值得指出的是,天然氣是向第二次能源轉型的重要過渡能源,這不僅是因為它比煤炭和石油更加清潔,而且因為從能源系統看,它兼具集中式和分布式的特點。 三問:向可再生能源轉型難在何處?
向可再生能源轉型有多難,難在何處?相信任何一個相關的政府官員、學者和產業人士都可以從不同角度加以概括,我認為向可再生能源轉型至少有如下“三難”:
一是發展可再生能源的必要性、迫切性與經濟可行性存在巨大反差。化石能源對植物能源的替代,不僅是高密度能源對低密度能源的替代,而且是高競爭力能源對低競爭力能源的替代,主要是市場競爭的產物。當前各國正在發生的可再生能源轉型,是在“應對氣候變化”成為國際主流價值觀的背景下發生的,是碳減排政策驅動下的能源轉型。因此,可再生能源對化石能源的替代,是在化石能源自身效率還有較大提升潛力情況下,為實現經濟增長的“脫碳”而發生的低密度能源對高密度能源的替代,同時也是低競爭力能源對高競爭力能源的替代。這一轉型的迫切性、必要性與經濟可行性之間的巨大反差,是導致可再生能源發展中問題的基本根源。
二是與可再生能源特點相匹配的“新”能源系統無法通過現有能源系統的“外推式發展”而得到。一個與化石燃料的大規模生產、消費和輸送體系及其高能量密度、可儲存、分布不均衡等特性密切相關,而風能、太陽能的廣泛分布性、低能量密度和不可存儲性決定了本地生產本地消費模式是較好的選擇,現有能源系統必須變革以適應可再生能源的新特征。然而,與化石能源特性完全耦合的現有能源系統并不會自覺向適應可再生能源特點的能源系統轉型,因為傳統能源企業從自身短期利益出發,往往會自覺阻礙這一進程。
三是可再生能源的單一品種,無論是水能、風能、太陽能,還是生物質能,都不具有成為單一主導能源的潛質。因此,向可再生能源轉型是就多個品種集合整體而言的。這些不同可再生能源品種的技術特性不完全相同:水電基本與現有能源系統兼容,風能和太陽能更適合分布式、小功率,生物質能則分布式、集中式均可。要將這些能源利用技術整合為一個有機“新”能源體系,將面臨更多的技術、組織和制度方面的復雜性。
上述“三難”,也可以說是能源轉型的新特征和新變化。這就給能源轉型政策提出了更高的要求:一方面轉型政策要更具系統性和前瞻性;另一方面能源體制與政策實施方式也要做出相應調整,以適應這些新特征與新變化,減輕能源轉型的成本與陣痛。 四問:從德國能源轉型實踐學到什么?
德國是當前全球能源轉型的典范,其發展可再生能源的做法也被作為“經驗”為各國所借鑒。比如,可再生能源全額上網、固定電價(FIT)、投資補貼等政策已經成為包括中國在內的很多國家可再生能源發展政策的標準選項。對此,無需多言。這里我將特別指出兩個很少被提及,但實際上對我國更有價值的德國能源轉型“經驗”:
一是增強電力市場靈活性是應對可再生電力波動性最重要的制度條件。德國電力改革始于1998年,但在短短幾年時間就實現了“放開兩頭,管住中間”電力市場制度架構,確立了電力供應側和需求側競爭性市場。其核心要素包括:電力零售側放開,終端用戶可以自由選擇售電商;開放電網使用權,電網運營商不參與市場競爭;日前、日內現貨市場與多級調頻輔助服務市場協同合作的市場結構,等等。德國可再生能源轉型到目前為止能夠較為順利地推進,競爭性電力市場及其配套機制所決定的市場靈活性是基本制度條件。從經驗借鑒看,構建這一制度是中國等很多國家推進可再生能源轉型的必備條件。
近年來,隨著可再生能源電力份額上升,德國又設計了一些新的市場制度以期進一步提高市場靈活性:一是建立了以平衡結算單元為主體的電量平衡機制,以及與之配套的獨立調頻市場。凡是不能維持區域內發電和用電平衡的平衡發電運營商(結算單元)都必須從電網公司那里購買調頻調峰電量,同時允許調頻供需獨立進行拍賣;二是在2015年底的《能源變革白皮書》中提出了一系列提高電力市場靈活性措施,主要包括:允許短時間內的超高電價和負電價,允許更多類型的技術參與到調頻輔助服務市場中,等等。更為靈活的電力市場制度,能夠更為精確地反映電力的時間和空間價值,市場參與者能夠及時反應。
二是從發電、電網和用電各個環節入手,提高電力系統運行的整體靈活度以應對可再生電力波動性挑戰。具體做法包括:進一步提高化石能源發電廠的靈活度,以提高其調峰能力,而不是擴大規模降低能耗;改變熱點聯產電廠和生物質發電廠運行方式提高其靈活性;發揮歐洲互聯電網的“間接儲能系統”作用,提高德國輸電網的靈活度;綜合運用儲能、熱泵、電動汽車、智能電表等技術手段提高負荷的可調節性,增加電力需求側靈活性,等等。 五問:什么是中國可再生能源轉型的當務之急?
中國可再生能源轉型面臨的問題是什么?可再生能源比重太低?補貼力度不夠?并網得不到保證?這些問題不是“當務之急”。當前應優先落實如下事項或原則:
一是確立我國可再生能源轉型的國家戰略。可再生能源轉型的國家戰略既要反映可再生能源的特點,也要充分考慮我國基本國情。各國能源轉型方向雖然相似,但能源資源稟賦與治理結構不同,決定了能源轉型的國別差異。
我國的能源轉型遠未上升的“國家戰略”層面。首先,我國能源轉型處于各個部委各自為政階段,每個部門就自己主管的領域自行決定重點、方向和速度。其次,我國能源轉型缺乏清晰的戰略安排,實施路徑和推進速度也缺乏統籌考慮。最后,能源轉型進展和政策實施效果也無科學評估和考核。政策出臺了很多,能源轉型的問題也很多,但鮮有部門能夠出面糾正和完善。這些問題的解決,有賴于我國能源轉型“國家戰略”的確立和落實。
二是當前能源體制改革應充分反映能源轉型的方向和要求。我國能源體制抑制市場作用導致配置效率低下問題非常突出。大力推動能源市場化改革已經成為能源體制改革的方向和要求。不僅如此,德國能源轉型的經驗告訴我們,競爭性電力市場和靈活的交易機制是可再生能源轉型最重要的制度條件。因此,能源市場化改革的遲緩不僅會影響能源配置效率,而且還會阻礙我國可再生能源轉型的進程,增加轉型成本。
三是我國能源轉型的進展與步驟不應由傳統能源巨頭決定。傳統能源巨頭一定是能源轉型的主要參與者,但能源轉型的方向和進展不能由電力公司等傳統化石能源巨頭主導。因為它們可以從放緩能源轉型速度和進程中獲得經濟利益。正如赫爾曼?希爾在其《能源變革:最終的挑戰》一書所指出的,“客觀上,在向可再生能源的轉型中是不可能實現共贏的。百分之百轉向可再生能源是工業時代以來最廣泛的經濟轉型。如果這個進程沒有勝利者和失敗者,是不可思議的。失敗者將不可避免地是傳統電力工業,其損失程度取決于其洞察力、決心和能力,以及進行徹頭徹尾的重組、直面迅速衰減的市場份額、發現新的業務領域。”
如果想讓我國能源系統能夠按照能源轉型的方向和邏輯來實現轉型,必須要在確立能源轉型國家戰略基礎上,配套以推動能源轉型的系統法律和政策框架,由國家來主導和推動轉型,方有可能避免能源轉型進展和節奏由傳統化石能源巨頭主導的局面出現。
四是基于能源轉型方向調整當前投資以避免鎖定效應。未來30年-50年的能源系統是由當前投資決定的。當前的能源投資要符合能源轉型要求,否則將導致我國未來能源系統(電力系統)鎖定在既定道路上,加大未來能源系統轉型的成本。
關鍵詞:師范專業;可再生能源教育;方法;策略
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2013)08-0028-03
能源是人類生存和發展的基礎動力。工業革命以來,化石能源作為優質能源,給人類帶來極大的物質財富,將人類飛速推進到現代文明時代,也給我們帶來了許多棘手的環境影響和社會問題。隨著社會經濟的日益迅速發展和人們生活質量的不斷提高,人類對能源的需求也在不斷增加。但是,煤、石油等化石能源生成時間漫長,不可再生,終將枯竭,造成全球能源短缺。人類能源使用的低效率加速了化石能源的耗竭,而化石能源使用所排放的污染物和溫室氣體,造成了空氣污染和導致全球氣候變化等環境問題。我國是典型的能源消費性污染國家,生態環境脆弱,人口眾多,面臨生存與發展的雙重壓力。為此,世界各國提高能源的利用率、節約能源資源,大力開發利用太陽能、風能、生物質能、水能等可再生能源,同時越來越重視全方位的可再生能源教育,推廣可持續發展理念,使人們選擇一種新的生態文明生活方式,減少或避免對環境的破壞,促進經濟和社會的平衡發展,將有力地推動我國朝著可持續發展的道路邁進。
一、國內外可再生能源教育現狀
可再生能源教育在教育界還沒有形成統一的定義。一般是指關于可再生能源及其與人類之間關系的教育,其基本目的在于,使受教育者能夠積極關心能源及環境問題,提高能源意識;理解可再生能源的基本含義;認識能源的有限性和節能的必要性,樹立節能觀念;認識能源在社會發展中的重要地位,正確理解和把握能源及環境問題與人類生產生活之間的密切關系;養成科學地處理能源及環境問題的實踐態度以及對能源問題的自我價值判斷能力和意志決定能力,樹立與環境相協調的合理的生活方式,并采取積極行動,協同共建社會的可持續發展。
發達國家和地區早已開展能源教育。例如,美國國會《2007美國綠色能源教育法案》的頒布,建立《國家能源教育課程內容標準》,形成了覆蓋全國 、所有年齡段的能源教育體系。日本《能源基本計劃》指出: “能源教育是長期、綜合、有計劃推進能源供給措施的必要事項之一。” 2006 年日本能源環境教育信息中心頒布的《能源教育指南》,對學校能源環境教育的性質、目標及內容等做了具體規定與說明。我國臺灣1973年頒布了 《臺灣地區能源政策》,并于1979 年、1984 年、1990 年及 1996 年分別對此政策作了四次修訂。2002 年,臺灣“經濟部”、“教育部”聯合頒布了《加強中小學推動能源教育實施計劃》,目的是提高學生的能源素養,促進學校能源教育的發展,培養能源教育師資,推廣學校能源教育事業。
隨著經濟的發展,中國也逐漸成為能源消費大國,制定節約能源政策、進行能源教育勢在必行。1986年國務院了《節約能源管理暫行條例》,但卻沒有把能源教育作為節約能源的一個重要途徑重視起來。2006年8月國務院頒布了《關于加強節能工作的決定》,明確提出要將節能知識納入基礎教育、高等教育、職業教育體系之中,但還沒有形成能源教育的課程體系。
二、師范專業可再生能源教育的方法與策略
師范是教師的搖籃,師范生承擔著未來青少年的培養重任,通過他們將可再生能源的理念和觀念帶給千千萬萬的青少年,因而師范專業要大力開展可再生能源的教育,提高師范生對可再生能源的認識,推廣可持續發展理念。師范專業開展可再生能源教育可從以下幾個方面解決。
1.開設選修課程,保證教育的覆蓋面和效果。作為普及性的教育,受教育學生的人數越多越好。高等學校的課程結構一般都有課程文件將其固定,特別是必修課程,很難隨意加減課程。但選修課程有一定的靈活性,特別是任選課程,學生可以隨意選修。將可再生能源教育列入任意選修課程,全校的學生都可以選修,保證了全校學生都有學習的機會。這些不同專業的學生將來都可以在自己的課程中滲透可再生能源的相關知識和可持續發展的理念。同時,課程是保證教育效果的最有力武器,通過課程將化石能源,太陽能、風能、生物質能、氫能等可再生能源最基本的知識系統的傳授給學生,并將可持續發展的基本理念深入每個學生心中,養成自覺節約,綠色消費,綠色生活的行為習慣,避免學生知識支離破碎,學習與生活行為分離的局面,有效保證學習效果。
2.利用“三小”活動,深入開展再生能源教育。在中小學可再生能源的教育除了在各學科中滲透外,開設專門的課程也是一種有效的方式。師范生將來要承擔專門課程教學,光靠選修課程所學的知識,還不能滿足教學需要。因此,選擇重點專業,如科學教育專業,將來很可能會承擔綜合實踐活動、環境教育等專門課程的教學,對這樣的重點專業可深入培養學生。
綜合實踐活動、環境教育等課程都是實踐性非常強的課程,不僅要求教師有扎實的專業知識,而且教師需要有敏銳的觀察力和較強的社會實踐能力,能夠有效指導中小學生的社會實踐活動。深入培養的主要方式就是課外實踐活動,課外實踐活動中重點抓“三小”活動(即小論文、小制作和小發明)。“三小”活動是武漢市教育局每年針對市屬高校舉行的科技創新比賽活動,學校非常重視,在制度和活動經費等各種保障上都非常支持,學生的積極性也很高。在“三小”活動中,指導學生多選可再生能源的課題,如“武漢市小區太陽能熱水器使用情況調查”、“江漢大學實驗師范學院中水系統設計”、“生態校園設計”,“綠色小區制作”、“新農村、新能源制作”等,在課題完成過程,需要深入了解可再生能源的有關知識,反復調查和設計,才能完成調查報告、論文和設計等并參與比賽。從查資料、整理資料、實踐、總結、交流成果等一系列過程,步步深入,提高學生的創新能力、社會實踐能力。
除了抓好“三小”活動外,其他社會實踐活動也是有效的補充。我們和中山路小學、光谷一小、蔡店小學等開展了一系列的“手拉手”活動,“大手牽小手,小手牽大手”。在和中山路小學、光谷一小的觀鳥活動中,安排了太陽能小車比賽等,在這些活動中也吸引了許多家長。大學生的大手牽著小學生的小手,小手又牽動了大手,讓大學生、小學生、家長都在這樣的活動中受教育、成長。同時也提高了武漢城市職業學院學生的社會實踐的組織和指導能力。在和蔡店小學進行的“家鄉水資源調查”中,大學生了解了水資源的污染程度、污染物的來源,完成調查報告,指導小學生完成“家鄉河流”和“未來的河流”等繪畫作品。
三、學生黨校課程中滲透,發揮學生黨員的先鋒模范作用
在高等學校,學生黨員和入黨積極分子都是品學兼優、工作積極的學生。他們是學生先進的代表,他們的思想和行為引導著其他學生,因而要充分發揮這些學生的先鋒模范作用。同時,他們大多是學生干部,經常組織學生活動,引導他們組織可再生能源的活動,對其他學生也是很好的教育。
作為教師黨員,學校安排筆者給黨校學生講“生態文明”的解讀,在解讀過程中,不得不提可再生能源,正好利用這個機會,給學生上了很好的一課,增強了學生的社會責任感,越來越關心國家的環境和能源問題,養成良好的環保、節能習慣上完課后,學生就發出倡議垃圾分類處理、采用節水節電的措施,建議學校將所有的燈都換成節能燈,同時更換太陽能路燈,建議學校將未開工的體育館建成零排放體育館,在學生中開展“節能20%行動”等。
抓好師范生可再生能源教育一定會讓我們的家園更美麗、讓我們的校園更加美好、和諧。
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800億美元,相當于歐盟(460億美元)加美國(340億美元)投人的總和,碳排放量相比2013年下降了2%,取得了明顯進步。但英國在2014年的碳總排放量相比2013年下降了8.7%,政府關于發展低碳經濟的政策、做法值得我國借鑒。
一、英國發展低碳經濟的政策措施
(一)大力高度推行低碳經濟
近年來,英國不斷致力于在國際上推廣“低碳經濟發展模式”。英國政府認為,發達國家應幫助發展中國家盡快推行低碳經濟,給予其更多的資金及技術支持。2003年英國首次向全世界提出發展低碳經濟,并把低碳經濟看做本國能源戰略最為重要的任務。2009年,英國通過《通向哥本哈根之路》的報告,再一次呼吁全球各國發展低碳經濟。同年7月,《英國低碳轉換計劃》被正式公布,報告提出2020年英國碳總排放量相比于1990年將下降34%的目標。與此同時,英國政府制定了一系列關于商業和交通的配套改革方案,包括《英國可再生能源戰略》、《低碳交通戰略》和《英國低碳工業戰略》等,此后低碳經濟進人了一個實際操作的全新層面。由此可 見,英國政府已經把推行低碳經濟放在了國家的戰略高度上。
(二)實施促進低碳經濟的財稅政策
1.財政政策。英國政府為了達成2020年可再生能源計劃,頒布了一系列可再生能源補貼政策。例如,2008年頒布的《能源法案》,政府將對可再生能源進行豐#。2010年英國推行“可再生能源電力強制收購補助計劃”JtT‘可再生能源供暖補貼”政策,成為全世界首例以補貼電彳的方式激勵民眾使用可再生能源的政策。政策規定,政府丨f對使用可再生能源進行供暖的家庭補貼1000英鎊。2011卜,英國政府在本國成立了碳基金,其資金主要來源于征收b氣候變化稅、垃圾填埋稅等,以幫助企業開發低碳技術從而降低碳排放。
2.稅收政策。英國是第一個征收氣候變化稅的國家,僅針對工業、商業和公共部門提供能源產品的供應商征收,對于提供生物能源、清潔能源或可再生能源的則實行稅收減免。氣候變化稅自2001年起在全國范圍內征收,政府的目的并不在于擴大稅源籌措財政資金,而是希望能源能夠得到高效利用并使得可再生能源得到大力推廣。類似的稅種還有燃料稅、車輛行駛稅和航空乘客稅等。
(三)制定配套的法律法規
英國政府頒布了一系列的政策法規及配套措施以保證低碳經濟發展戰略能夠順利進行。例如,2Q08年國家出臺了《能源法案》,規定對于可再生能源及小型太陽能發電系統,政府每年將給予900英鎊的資金補貼。同年,政府頒布《氣候變化法案》并建立起相關的能源和氣候變化部門,使英國成為全球首個為溫室氣體減排目標立法的國家。2009年政府公布了碳預算。碳預算作為《氣候變化法案》中的核心條款,在第一階段制定了3個執行周期,每個執行周期為5年,每一階段的碳排放總量都設有上限,以此確立了本國2020及2050年的排放目標,為英國的低碳經濟轉型設計出可靠且長期的框架。
(四)引導社會向低碳生活方式轉變
近年來,英國的碳減排目標計劃(CERT)、暖風計劃、社區能源計劃等政策,使當地廣大住戶從中受益,刺激了英國的低碳市場需求,促進了低碳產品市場的成功轉型,促進低碳經濟快速發展。政府始終致力于向社會群眾倡導低碳行為,除此之外’一些非政府綠色組織也在促進社會節能習慣養成方面發揮了重要作用。他們以多種方式提供和傳播低碳經濟的信息和知識,引導人們改變以往的生活方式,英國的公益廣告有不少都是關于低碳經濟的,如“充電器不用時拔下插頭每年能節約30鎊、換個節能燈每年能省60鎊”等。英國政府在潛移默化中引導民眾逐漸改變傳統的生活方式,使低碳消費日益深人人心,成為一種社會習慣。公眾參與主要是通過法律賦予公眾的環境參與權和監督權來實現。
(五)大力發展新能源
新能源的開發是保證低碳經濟能夠持續發展的源泉。近年來,英國根據本國天然的風力資源優勢,大力開發風能。2000年英國政府開始建設海上風力發電站,通過相關政策和財政的大力扶持,目前英國是全世界擁有風力發電站最多的國家,預計2020年英國風力發電總容量將達到330億千瓦,將占到全球風力發電總量的50%。為此,英國政府頒布了一系列激勵措施’如投人1.2億英鎊全面開發海上風能。此外,對于核能地熱等其他新能源的開發及推廣,政府也給予了極大的重視,采用補貼方式鼓勵每戶家庭在家中安裝清潔能源設備。2014年,英國可再生能源總發電量已至24.2GW,占總發電量的比例為19.2%,有史以來首次超越核電所占的19%,在新能源的利用上取得了一次歷史性的飛躍。
二、英國發展低碳經濟政策措施對中國的啟示
(一)加快碳金融產品創新
目前,碳交易市場的規模在不斷擴大,碳排放權也隨之逐漸變為一種金融資產。發達國家普遍已形成了包括直接投資融資、銀行貸款、碳基金、碳指標交易、碳期權期貨等一系列金融工具。在未來的發展過程中,碳交易將會占有很高的地位。我國應積極推行碳交易,并選擇在適合的地方建立碳交易所。
(二)擴大對低碳經濟的財政支持
我國政府應加大發展低碳經濟的財政扶持力度,大力推廣新型能源的使用。與此同時,各級財政應設立專項扶持基金,鼓勵企業研發應用新能源,以降低煤和石油等能源所產生的碳排放量,并施行相關的激勵措施來促進節能減排。
(三)促成低碳技術創新機制
在低碳經濟時代,最具備競爭力的技術便是清潔能源和高效能源技術。如果想在激烈的國際競爭中搶占市場領先地位,必須在這個技術領域取得突破性的進展。我國政府必須加快低碳技術的研發,最大程度地提高能源利用率;廣泛參與國際低碳技術領域的交流,吸收有用信息,結合我國實際發展需求加快創新低碳技術。
(四)引導公眾消費觀念轉變
政府可以選擇從那些與公眾生活緊密相關的低碳生活方式人手,如低碳交通、低碳建筑、低碳消費、低碳生活方式等,制作一些低碳政策宣傳節目,以擴大政策的普及率,幫助公眾提高低碳意識。同時,政府也應當對社會性的環保團體組織給予大力的支持,以此號召廣大居民群眾共同行動。此外,政府應加強對學生的低碳行為教育,可以與學校建立起相應的合作,例如定期在校園內舉辦低碳知識講座等,增強學生對低碳行為的認可度。
【關鍵詞】新能源;產業政策;國內外研究綜述
一、新能源概念與范圍
20世紀70年代世界石油危機爆發,人們開始意識到能源短缺對經濟發展的遏制作用,以及化石能源使用帶來環境惡化的嚴重后果。對能源短缺和環境污染的擔憂迫使人們開始關注替代能源的發展。新能源一詞是1981年8月聯合國在內羅畢召開的新能源和可再生能源會議上提出的,會議對新能源進行了界定,即“新的可更新的能源資源。它可以通過新技術和新材料加以開發利用,而且消耗后可得到恢復和補充,不產生或很少產生污染,對環境無多大損害,有利于生態良性循環”。
目前,新能源與可再生能源范圍基本一致,較有爭議的是核電和大型水電的歸屬問題。有些研究認為,由于水電技術已較完善,而且大型水電對生態環境影響范圍廣,不符合可持續發展的要求;核能中,核裂變技術已被人類大量應用,而且核廢料及發電過程的環保任務艱巨,不應屬于新能源。總結現有研究文獻,已形成共識的新能源范圍包括可再生能源(大型水電除外)和尚處于研究階段的核聚變。
二、國外研究
國外學者對新能源領域的研究較早,目前涉及新能源產業政策的文獻也較多。為體現不同發展時期產業政策的對應性,以下按新能源產業鏈延伸順序進行政策綜述。
(一)對新能源研發階段政策的研究
Hillring(1998)認為生物質能開發利用的技術至關重要,而政府可以在其中發揮關鍵,通過支持研發、鼓勵信息傳播、制定有效的行政政策和經濟刺激等措施,促進生物質能產業的發展。Graham等(2003)提出在可再生能源發電領域,政府應加大對技術、設備研發和信息交流等環節的財政投入和補貼。
Martine等(2006)用市場模擬的方法對歐盟的新能源技術進行了考察,認為政府投入將有助于風能與生物質能快速發展,并通過預測模型得出,政府在技術領域的投入將使每單位新能源電力(RES-E)的價格將下降1~8美分/度。Taichen Chien等(2006)利用數據包絡分析法(DEA)分析了可再生能源使用對技術效率提高的作用。
他們認為,增加可再生能源的使用會增進經濟體的技術效率,相反,增加常規能源的使用會降低技術效率,而提高再生能源使用比例,政府政策的促進作用至關重要。從研發階段的文獻來看,研究者普遍認為技術的突破是新能源能否得到快速發展的關鍵,而且,研發階段是需要政府加大政策支持的領域。
(二)對新能源生產階段政策的研究
Lawrence和Stanton(1995)對新能源的外部性進行研究,認為新能源的政策應以公共利益為核心,通過減免除稅費征收和適當補償使新能源的生產成本能分攤到所有能源產品中。Wiser(1998)指出由于在制定政策時沒有考慮到產業具體的融資過程和產業政策的不穩定性,使可再生能源產業的融資受產業政策的影響很大,政府可以采取財政保障等措施以減小產業投資風險。
Rave(1999)認為金融機構加大對可再生能源的投資還需要一個理解的過程,建議采用多種方式進行投資。而國家對能源的需求和相關的環境政策可以引導各類投資市場的形成。Catherine等(2004)對降低可再生能源電力的生產成本進行了研究,提出通過價格競標來爭取發電合同的政策,不僅可以獲得必要的投資啟動資金,還能促進競爭性市場的形成,并逐步降低生產成本和電價。
Reiche和BeChberger(2004)總結了歐盟若干國家成功促進可再生能源電力開發應用的條件:對投資者的長期規劃保證,對不同綠色電力技術的回報,在電力供應系統(電網延伸,良好的接入條件等)領域的巨大努力以減少當地對可再生能源電力項目的抵制等。
(三)對新能源市場化階段政策的研究
新能源市場化階段的政策研究涉及收益分配、產品定價、消費補貼等多方面。Cheri等(1997)對促進美國加利福尼亞州可再生能源加速發展的一個有效措施――系統效益收費(SBC)的分配途徑進行了研究。Suani(1999)分析了生物質能利用中存在的障礙,認為促進生物質能發展最根本的政策是將外部性引入到市場價格的形成過程中。Soubbotina等(2000)提出丹麥風電發展速度變慢的原因之一是對于未來財政激勵機制的不確定性的顧慮。Berry(2001)對實行可再生能源配額制政策的歐盟成員國經驗進行總結,探討了可再生能源配額制政策的實施模式和具體措施。
Niels和Anne(2003)認為對可再生能源項目實行經費補貼政策,如風電機安裝,以實現其設備容量和總產出率的有效放大,可以減少其市場化的價格阻力。Langiness等(2003)介紹了美國各州實行可再生能源配額制政策的特點,并針對風電的可再生能源配額制政策的實現進行了評價。Morthorst等(2003)對美國可再生能源配額制政策的綠色證書制度的實施細則進行探討。Ryan等(2006)研究了政策設計中需要考慮的若干因素,包括總體原則和各種設計選擇,認為可再生能源配額標準應保持長久性和動態性,隨時間逐漸增減并加強責任落實和有效監督。
(四)對新能源政策效果的研究
Daryll(2000)研究了政策的實施對生物質能產業的影響,并運用POLYSYS模型研究農業與其它因素相互作用后對生物質能產業以及當地經濟的影響。Nwaobi(2004)以尼日利亞為例,建立了一個分析減排政策對經濟影響的一般均衡模型。Weidou等(2004)對中國現有的能源供應和消費政策進行了反思,認為現有政策無法保持中國社會和能源經濟的可持續發展,并提出了相關的政策和建議。
Lewis(2006)研究了國家和地方政策對全球風輪機制造業發展的重要作用,在回顧不同國家在國產化大型風輪機制造業發展中所走過的道路的基礎上,研究了建立風電產業之后的推動機制,表明將穩定的風電市場支持政策與國家風電專項激勵政策相結合,便有可能在當地建立一個具有國際競爭力的風電產業。Vera等(2007)認為要達到社會、經濟、環境和能源的可持續發展,需要建立國家能源指數體系,更好地幫助統計學家、政策制定者分析3E(能源、經濟和環境)的有關問題。
Pablo del Rio,Unruh G(2007)分析了西班牙風能和太陽能產業發展的優勢和劣勢,提出國家應該制定適當的優惠政策以鼓勵可再生能源產業發展。
三、國內研究
我國學者有關新能源領域的研究較早,但“新能源”一詞使用頻率較少,“可再生能源”出現較多。從研究內容來看,國內對新能源產業發展政策的研究可分為兩部分。
(一)介紹國外新能源產業政策
隨著我國開發新能源進程的加快,有關新能源領域的政策研究開始增多,起初單純介紹國外新能源政策的文獻占很大比例。戴炳然(1981)對歐共體的新能源發展狀況進行了介紹。丹東(1981)的《日本怎樣尋求新能源》一文,介紹了日本政府的“陽光計劃”以及“新能源綜合開發機構”的情況。
曹文伯(1983)發表了國外開發利用新能源的一個途徑――發展甜高粱生產,較早地介紹了國外生物質能的開發利用情況。過啟淵(1985)介紹了當時美國新能源開發戰略,認為兩次石油危機的沖擊,使全部能源消費量三分之二來自石油和天然氣的美國經濟受到很大影響,因而美國不但加快了國內能源資源的勘探與開發,而且開始重視新能源的開發。
周文超(1987)介紹了美國新能源工業現狀及其發展趨勢,在石油危機的影響下,當時新能源工業成為美國的一個新興產業;并對加州能源委員會的成立及新能源技術進行了介紹。化石燃料所產生的二氧化碳增多引起的溫室效應和酸雨,使得歐洲國家對新能源的開發日益重視。
李水清(1994)介紹了英國發展新能源和再生能源的政策與戰略。張正敏等(1999)介紹了國外實施可再生能源配額制的經驗及措施。吳中華(2000)介紹了日本在徹底推行節能的條件下,推廣新能源的政策措施。
2000年德國通過了一項新能源法,在較短的時間內,相關政策對降低太陽能光電并網發電的成本起到明顯的作用,孫穎等(2003)發表了《德國新能源經濟法及其對該國電力市場改革的影響》,對德國為鼓勵新能源發展而實施的新能源法進行了評價。盛立中對2005年美國總統簽署的能源政策法案進行分析,此法案已成為正式法律,明確了美國能源 “節能和潔能”的主攻方向。王培(2008)介紹了美國、法國、荷蘭等政府對新能源汽車進行大量的補貼政策。
(二)我國對新能源產業政策的研究
隨著我國能源結構問題顯現,我國針對新能源的研究開始出現,大致分為兩個階段:
1.20世紀80~90年代。20世紀末我國學者對新能源的研究成果大多限于新能源的概述層面,深入分析的文獻較少。樂如良(1985)對新能源發展的必要性及新能源設備發展趨勢進行了闡述。有些文獻涉及對新能源領域國際合作的研究,例如,石定寰(1989)呼吁重視新能源的開發利用,并強調要加強國際合作。90年代以后,關于新能源的研究開始增多。
朱世偉(1990)的《我國新能源發展戰略》在對我國發展新能源歷史回顧的基礎上,提出了當時我國發展新能源戰略的框架。尹煉(1993)認為我國是基本以煤為單一能源結構的耗能大國,必須從戰略轉移的角度來看待21世紀新能源的前景和意義,并應及早做出相應的決策部署。
陳文七(1997)對我國新能源的投資市場做了分析。90年代末,可持續發展的興起對新能源領域研究產生了積極的推動作用,將新能源與可持續發展聯系在一起的文獻開始出現,例如,余善慶(1999)從我國能源資源現實情況出發,認為開發新能源是實施可持續發展略的需要。對新能源地區性發展的研究也開始出現,李昌善(1986)對內蒙古生物質能的利用提出了建議。王翊等(1986)對沿海地區新能源開發進行了研究。
王忠宏(1995)分析了甘肅省南部地區無油、缺煤、少電的劣勢,提出應從新能源和可再生能源資源豐富的實際出發,加大新能源開發利用。陸得彬(1996)以浙江省新能源發展為例,認為國家應該制定優惠政策促進新能源的發展。
2.21世紀以來。21世紀的十年是我國在新能源領域研究比較集中的階段。第一,將新能源政策研究與國家發展戰略緊密結合。
任德新(2001)分析了美國的新能源政策并結合我國實際提出了政策領域的建議。樊杰等(2002)對我國可再生能源激勵政策特點和實現過程進行了分析。唐恒等(2003)對我國新能源領域專利技術的情況及發展對策進行了研究。2004年國務院發展研究中心“我國能源發展戰略與政策研究報告”課題組了《我國能源發展戰略與政策研究報告》、國家發展和改革委了《我國能源供求中長期發展趨勢及可持續發展戰略》。
2005年國家發展與改革委員會公布的《“十一五”能源發展思路和戰略重點》中,新能源日益得到重視。2006年中國科學院能源戰略研究組出版了《我國能源可持續發展戰略專題研究》,報告對我國新能源的發展進行了深入分析,并提出了新能源發展戰略和建議。在資源和環境制約日益增強的形勢下,我國現有能源價格、投資、財政、稅收和環境收費等許多政策領域需要調整或改革。許多研究機構已經開始了有關能源稅的研究。
2006年財政部財政科學研究所在對我國能源稅、機動車燃油稅、碳稅等研究的基礎上,提出了構建“正向推動”和“逆向限制”結合“交叉補貼”的財稅政策框架,即通過對化石能源加大稅收和清潔能源給予稅收優惠的方式,抑制化石能源使用和推動清潔能源發展,研究認為碳稅等實施可能促進國內一些新興產業的發展。國家稅務總局政策法規司課題組也對能源稅收政策進行了研究,2007年針對我國能源稅收體系缺陷提出了稅收政策改革的一些建議。
第二,對具體的新能源產業進行了深入研究,隨著對能源與環境問題的重視,我國新能源產業蓬勃興起。唐振華等(2005)針對我國能源供應的緊張和化石能源儲量的不足的現實,提出發展新能源逐步替代化石能源的建議。牛微等(2005)分析了我國在太陽能、水能等領域發電技術現狀及發展情況,蘇明(2007)對發展可再生能源、核能等領域的財稅政策做了深入研究。最近幾年,對新能源汽車和光伏電池領域的研究開始增多。
歐陽明高(2006)認為我國的資源和能源狀況適合發展新能源交通動力系統,并提出了新能源汽車的發展對策和建議。李金津(2008)認為我國已成為世界第二大能源和汽車消費國,加快發展新能源汽車對奪回市場主動權,同時對保證國家安全、降低能源風險具有特殊意義。
萬鋼(2008)對當前我國節能與新能源汽車發展模式進行了探討。方海洲等(2009)認為發展新能源汽車正面臨諸多困難,稅收優惠政策是當前國家調節經濟的一種強有力工具。我國在光伏領域發展較早,尤其2008年金融危機發生以來,相關研究明顯增多。陳慶春(2009)認為太陽能在中國的高普及率和高替代潛力,尤其在經濟危機發生以后,新能源戰略更具現實意義。呂天文(2009)在對新能源產業的研究中,分析了光伏產業的有關支持政策。
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關鍵詞:太陽能;開發利用;光伏產業;光熱產業
面對不可再生能源的日益減少,太陽能等可再生能源逐步被人們認識和接受,這也從一定程度上對可再生能源的減少起到了緩解作用。但是太陽能等可再生能源面臨著開發難、投資大的情況,所以對這類可再生能源的開發研究也需要加大力度。地球上的可開采能源如果按照現在的使用速度,很可能在未來會面臨資源上嚴重的供不應求,而且對不可再生資源的過度開采,對自然造成的傷害非常大。面臨著這樣嚴峻的形式,太陽能等可再生能源以可再生性、免運輸性、資源免費性、污染性小等各種優勢掀起了一股資源利用新潮流。本文就太陽能產業在如何加入機械自動化技術提出一些建議和分析,希望對可再生能源的持續穩步發展利用作出貢獻。
1.太陽能領域中機械自動化發展的現狀
雖然太陽能等可再生能源具有被大家廣泛認可的優勢,但是在對此類能源的開發上還面臨著非常多的困難。中國在對太陽能資源的開發上沒有自己的核心技術,在生產技術上不能和一些發達國家比較,在對一些太陽能開發過程中產生的廢料處理技術上也不成熟[1]。太陽能產業作為新興產業,用于太陽能資源開發的設備具有復雜性,各種設備之間的關系也愈加多樣,這就奠定了太陽能技術開發產業的高科技地位,同時需要將機械自動化結合到太陽能領域中,提高太陽能開發的技術和效率。
2.太陽能光伏產業的應用
2.1.晶硅技術對太陽能技術的影響
目前在用電方面的重點產業是光伏發電產業,這也是未來的一種趨勢。根據我國關于可再生能源推出的法律和對太陽能光伏產業的全球性重視,我國的太陽能產業隊伍也迅速壯大起來,相應的開發設備也日趨完善[2]。但是,與一些發達國家相比,我國太陽能產業的綜合能力還遠遠不足。現在我國多數的晶硅提純技術是采用改良版的西門子法,并不具備自有的晶硅提純技術,在生產發展中大部分技術還需要借鑒其他國家的先進技術,居于被動地位,用于生產開發過程中消耗的成本過大也是一個比較嚴重的問題。
2.2.PECVD技術對太陽能技術的影響
PECVD設備是廣泛用于太陽能產業的技術,PECVD沉積Si3N4的設備發展已經達到了領先的技術水平地位,因為這種設備的成本相對于國際先進設備的價格較低,所以在國內也受到了一致的歡迎。雖然這種設備在價格上與其他國家先進的開發設備相比具有明顯優勢,但是在機械自動化方面與國際先進開發設備相比具有較大的距離,尤其表現在對設備裝卸片的自動化上[3]。
2.3.硅片切片在應用中的注意事項
太陽能硅片的線切割機理是通過鋼線在機器導輪的旋轉下被帶動,通過鋼線的高速運轉發生摩擦產生的切割過程。在硅片切片技術中對生產的硅片有較大的要求,需要切片的表面光滑平整,允許有小于0.5mm的幾何誤差,對切片上任意一對弧線弦線長度也有明確標準要求。硅片切片技術的發展越來越精準,對硅片切片的厚度要求也越來越高,硅片切片也越來越薄,已經發展到全球最薄硅晶片厚度只有180mm的程度。我國硅切片的生產技術與國際先進技術之間有很大差距,在未來的太陽能開發技術上還留有很大發展余地,在自動絲網印刷技術上也尚未掌握成熟的核心要領。
2.4.對太陽能光伏發電系統的簡述
太陽能光伏發電系統是一種與自動化密切相關的發電系統,這種系統主要功能是對太陽能產品進行智能化的跟蹤,但是我國現在對逆變器等光伏發電系統的必要組件的設計開發技術上的資源很少,在生產規模和成本上尚未達到標準。由于我國在太陽能光伏發電技術上的發展時間較短,所以如何讓開發過程更加智能化是當前需要解決的重要問題,其次是研究如何降低開發成本。這種形勢要求我國科研人員必須在對太陽能產業的研發中加大力度,以最快的速度改善中國在開發中的現狀,增加對太陽能產業的研究力度,解決我國在太陽能開發技術中關于自動化和智能化的問題。
2.5.自動化在光伏逆變器中的應用
在光伏逆變器中,需要考慮到太陽能電池組件的利用率問題,光伏逆變器系統大都在較偏遠地區,由于地理位置的特殊性,需要對光伏逆變器系統進行合理精準的設計,盡量減少該系統設備發生問題的可能性。這就要求太陽能產業相關科研人員在對光伏逆變器的研究開發中具備的縝密思維,以一絲不茍的態度進行開發與研究。
3.太陽能光熱產業的發展應用
目前利用太陽能技術開發的產品已經走進了千家萬戶,比較典型的產品是太陽能熱水器,隨著科學技術的發展,太陽能科學技術也逐漸加入到了建筑工程中,開發出了太陽能建筑,將太陽能技術融入到了人們生產以及生活的方方面面。但是在中國的太陽能發展中,機械化和智能化尚具有明顯的不足,而太陽能建筑正是對太陽能產業技術機械化和智能化高標準要求的體現。對太陽能熱發電系統的主要核心要求是機械自動化,現在研發人員研發出了一種先進的太陽能采暖裝置,這種裝置的主要特點是完全自動控制性,讓整個設備的運行以智能化的方式進行調節。
總結:
隨著科技的進步和不可再生資源的日益減少,人類對太陽能等可再生資源的需求量也越來越大,雖然我國目前在太陽能產業領域上并不占有主導地位,很多技術還不夠成熟,但是相信通過科研人員的不斷創新,中國的太陽能產業一定會穩步前進。可再生資源被人類大量的開發帶來的環境污染也值得大家重視,在不斷對資源的開采利用中,對大自然的破壞性也不容小覷,所以太陽能等可再生資源的開發形勢已經迫在眉睫。
參考文獻:
[1]王仲穎,任東明,高虎,等.中國可再生能源產業發展報告(2009)[M].化學工業出版社,2010,3(34):324-326.
新能源并非“錦上添花”
從全球來看,發展可再生能源已在世界范圍內達成共識,從2004年開始陸續召開的一些國際重要會議表明,全球對可再生能源都達到了一致的重視。如今,可再生能源是應對能源問題和環境的必由之路,新能源作為一個戰略性新興產業,將成為引領下一輪經濟增長的重要引擎。
2011年,美國中國風電設備進行排查,并對太陽能出口電池進行雙反調查,且稅率非常高,對中國整個光伏產業有產生了巨大影響。實際上,中國風電產品出口美國的量很小,而光伏90%以上都出口國外,美國只占其中的20%,另外80%則出口到歐洲。究其原因,是要奪回新能源產業的制高點。
世界各國對新能源的重視已致如此,然而,在一些傳統能源行業中,還有人習慣性地認為風電、太陽能發電不過是“錦上添花”,“花”無法成為“錦”,倘若不改變這樣的舊思維,可再生能源發展的諸多障礙就無法解除。目前,我國能源消耗中,煤炭依然占據了很大的比例,而且我國是煤炭消耗量最大的國家,為環境和資源帶來了巨大的負擔。
未來可再生能源到底能否擔當重任,在近年來日漸浩大的呼聲中可再生能源的戰略地位是補充能源還是替代能源未有明確定論,但一些國家的作法已經清晰地表明了自己的態度。瑞典對新能源行業規劃目標為,到2020年時,新能源占整體能源的50%;丹麥2020年50%的電力將來自可再生能源;歐洲幾個國家已經明確表示,到2050年,實現全部能源來自非化石燃料,即來自可再生能源。
所以,可再生能源成為未來主流能源的趨勢已勢不可當。
核心技術國產化是主要任務
中國已在哥本哈根會議上莊嚴承諾,到2020年,非化石燃料占一次能源比重達到15%。這是一個艱巨的任務。自日本福島核電站事故后,核能不斷遭受質疑,如果核能發展受到制約,在實現15%目標的過程中,風能,太陽能等可再生能源則要承擔更多的任務。
來看這樣一組數據:2011年全球去年全球新增風機4千多萬千瓦,投資達到750億美元,產值達到520億歐元,解決了67萬人的就業問題。從1996年開始,一直到2011年,全球風機裝機的平均年增長率,不論是新增還是累計都接近30%。尤其是亞洲國家新興市場裝機迅猛增長,其中中國占了全球累計裝機量的30%,中國2011年新增風機1763萬千瓦,幾乎占了全球新增裝機的近一半。
在國內,主要的裝機地點分布在內蒙、新疆、河北等風資源豐富的地區:而現在,如貴州、云南等曾被認為空氣密度低、不具備風能開發價值的高原地區,也開始安裝了高原風機。隨著技術的不斷完善,湖南、湖北等內陸低風速地區也已具備開發條件。中國的風電開發商,包括大唐、華能等在內的五大電力集團的裝機容量已名列全球前15強。
風機技術來源于歐洲,歐洲的資源環境在某種程度不如中國復雜由于中國環境跨度大,低溫、鹽霧、高海拔、低風速等情況迫使國內在引進消化和吸收的基礎上有了進一步創新。如低風速機型,4-5年前歐洲的1.5兆瓦機型,其最大風能葉片的直徑只有77米,即能滿足要求。而對于低風速地區來說,就需要增加風能直徑,當然相應的研發難度也會呈幾何增加。目前我國1.5兆瓦風能直徑達到93米,滿足了低風速地區的條件,產業鏈也基本形成,從葉片、齒輪箱、插電機到軸承控制系統都已基本上實現了國產化。
海上風電正理性發展
海上風能資源豐富,自然就成為風電發展的一大重點,同時對技術也提出了更高的要求。中國對海上風電的研究已經開始起步。第一個東海大橋海上風電廠在2011年建成并網發電,現在運行情況非常好。5兆瓦、10兆瓦的機型正在進行研究,已經進了小批量生產。隨著中國制造業的崛起,包括技術性能與國際接軌,尤其是成本優勢使得風電產業的出口形勢樂觀。
中國海上風電在正在理性發展:一方面,從2001年開始建立海上風電廠到現在。每年增長率超過50%;另一個方面,全球風機裝機功率直線上升,6年前中國還只能生產600千瓦的風電機組,且百千瓦機組為主流機型,如今1.5兆瓦已經接近頂級,6兆瓦也慢慢成為主要的市場使用機型,且開發成本也已直線下降。據預測,2020年,全球風機裝機量將達到4億千瓦的規模。
截止2020年,中國風電領域將投資將達到1400億美元。據預測,中國將于2014年接替歐洲成為最大的可再生能源投資市場,年投資額達到500億美元。風電并網需產業鏈協調解決
在以風電行業為代表的新能源產業迅速發展的過程中,也要看到,雖然國內風電發展的速度快,但相對發展空間也有很大我國風電裝機量為6千多萬千瓦,居世界第一,但實際僅占我國總裝機容量的6%,總發電量僅占3%。近年來,風電行業政策上的緊縮讓產業的增長逐漸放緩,但是政府對風電等可再生能源的發展戰略和支持態度并未改變,而且審批項目的進度也在加快。可再生能源協會與發改委能源所、國際能源署進行了中國風電發展路線研究,研究結果顯示,到2020年、2030年、2050年,中國風電裝機量分別可以達到2億、4億和10億的規模,總發電量將占全國總電量的17%,將成為五大電源之一,成為有效的替代能源。
因此,可再生能源未來的發展具有極大發展空間,為保證這一戰略性新興產業健康發展。就需運用先進的信息技術手段解決一系列技術、市場和模式的瓶頸。如風電并網,項目開工受阻、不合理標準等。但其中最重要的問題要數風電并網難題。
風電并網是關乎風電發電的基礎性問題。根據中國國家電力監管委員會的報告,風電廠所發電力的利用率不足50%。截止到2010年,國家電網已投入418億元來支持風電并網發電。據統計,年接入電網的風電只占到中國生產的總電量的3.2%,盡管風電裝機容量占到4.4%。在一些多風地區如東北,風電占到總電量的12%,但并網仍是阻礙清潔能源發揮更大作用的問題。僅在遼寧省,去年就有76萬千瓦的風電被浪費掉,原因就是風電并網系統落后于風電裝機容量。