浅析：在能源紧缺的非洲，可再生能源潜力几何？

       非洲的能源紧缺问题一直未得到解决。非洲人口占世界人口的15%，但用电量仅占3%，非洲农村居民中仅有10%可以用到电。在撒哈拉南部非洲国家，可再生能源的使用率很低。国际可再生能源机构(IRNA)的一份新报告指出，2030年止，非洲大陆通过使用本土可再生清洁能源能够产生近四分之一的能源需求。

       从非洲能源过渡综合线路图可看出，可再生资源技术的结合能够切实地满足非洲到2030年22%的能源需求，与2013年的5%相比，足足超过4倍增长。报告还指出，在非洲，可以通过扩大现代可再生能源来满足快速增长的能源需求、增加能源供应，从而实现可持续发展的目标。

       总干事AdnanZ.Amin说“非洲拥有一些世界上最好的可再生能源，如生物质能，地热能，水力发电，太阳能和风能等，再加上可再生能源技术成本的急剧下降，为非洲国家创造巨大的机会，扩充他们的能源系统,同时为低碳经济的发展提供了一个途径。”

       报告确定了10艾焦相当于超过3.41亿吨的煤炭，这是通过可再生能源实现可持续发展。大约40%的能量将被应用于电力行业。整个非洲大陆太阳能资源丰富，生物能和水力资源集中在中南部，最强风力资源是在北部,东部和南部地区，东非大裂谷的地热资源丰富。

       到2030年，新增可再生能源产能可能增加现代可再生能源在电力行业50%的份额，减少超过3.1亿吨的二氧化碳排放量。开发这些项目比以往任何时候都更划算,太阳能和风能项目现在在非洲生产创史无前例的低电价。

       大约50％的能量将是基于生物质的热应用。在当今非洲的所有能源使用一半涉及传统的生物质消耗。报告估计,到2030年，现代可再生能源的烹饪解决方案将减少超过60%传统炉具的使用，通过减少室内空气质量差引起健康并发症从而每年节约20-30亿美元。

       Amin说“利用可再生能源资源是非洲国家促进经济增长，最大限度地提高社会经济发展，加强能源安全的唯一途径。”如今技术是可用可靠的，也具有成本竞争力，需要非洲各国政府去创造条件加快部署，为非洲的自由铺平道路，可持续发展。

       报告提出14项行动去加快可再生资源在非洲大陆的摄取，包括有利的政策和监管制度去促进投资和通过离网可再生能源解决方案来增加能源介入和减少贫困。

       非洲2030年是在对非洲各国的能源供需、可再生能源潜力以及技术发展前景评估的基础上建立的。它是IRENA2030计划的一部分，指示出到2030年可再生能源会在全球能源结构中的份额增加一倍。

       该报告是在南非国际可再生会议期间发布的，会议旨在为政府、私营部门和民间社会领袖提供一个全球平台推进可再生能源。鉴于非洲目前的增长轨迹和可持续经济增长的清洁能源投资需求，2015会议的主题是“振兴非洲”并寻求非洲定位为可再生能源商业目标。

       随着人们环保意识的加强，包括风能、太阳能等在内的可再生能源逐渐得到重视、发展，并成为未来能源供给的主力，但是可再生能源供给的不稳定性却给其发展带来不少难题。欧洲工业强国德国正通过推动能源储存技术的发展，逐步实现能源转型的目标，并向世人展示如何让可再生能源与现有的电网实现和谐共处。

        2011年发生的日本福岛核电站事故如今已经逐渐淡出公众视野，然而这起核泄漏事故却给德国的核电事业宣判了死刑，核电厂由于安全性堪忧逐渐被德国政府抛弃。由于核能退出之后将带来巨大的能源缺口，德国政府开始计划能源转型战略，以提高环保可再生能源的比例。

       德国联邦外贸与投资署的能源专家布洛伊提加姆女士进一步介绍说：“德国计划在2022年前实现完全放弃核能，并且也在研究如何逐步摆脱煤电厂。但是这个过程肯定很漫长，退出计划大概是这样的：先将一部分煤电厂降格为储备发电厂，然后逐步淘汰这些备用的煤电厂。除此之外，德国政府还在尝试设计一个新的电力市场，并出台配套法律，来保障可再生能源能够融入现有的电网，同时保障储能电池或者其它储能技术在这个新的市场中能够占据一席之地。”

        自从德国政府决定退出核能、实施能源转型战略以来，德国出现了能源价格上涨、供电稳定性下降的问题。因为像风能、太阳能等可再生能源虽然环保，但却很容易受到客观天气的影响。高峰时，发电量过大，不仅造成浪费，还会给本国及邻国电网带来负担；低谷时，发电量又不足，难以保障基本供给，缺点明显。

       布洛伊提加姆女士对此表示：“现在我们不仅需要提高可再生能源的比例，还要保证起伏巨大的可再生能源能够被理想地整合进现有的电网中。因为与传统的能源供给相比，通过风力或者日照产生的可再生能源十分不稳定，产量时多时少。因此我们需要通过扩建现有的电网，加强电网内部的信号沟通，这样的话，我们才能知道什么时候谁需要多少能源。在此期间，我们需要储存能源，以便未来使用。此时，就需要投入更多的储能电池用于短期能源储存，或者使用氢能作为储能方式。”

       布洛伊提加姆女士强调，要实现可再生能源与现有电网的和谐融合，储能电池的应用十分重要。总部位于柏林阿德勒斯霍夫科技园的尤尼克斯公司就是一个充分利用储能电池调节电网频率的好例子。尤尼克斯公司自己并不生产储能电池，而是通过购买三星等公司生产的高能钠硫电池、锂离子电池等储能设备，并结合自己开发的智能电力切换系统，来实现电网频率的稳定。据尤尼克斯公司的希尔泽门策尔先生介绍，该公司设计的这套智能切换系统反应时间不到200毫秒，比普通电厂电力平衡系统要快3000倍，所以能在可再生能源供电不足的时候，迅速调用此前储能电池储备的电能进入电网，保证整个电网频率的稳定。

       美国通用电气公司也在德国尝试将可再生能源与储能电池、储热设备等储存技术结合起来，并在柏林建了一座混合发电厂。该电厂厂房上的太阳能板和厂区内的热电联产装置负责为工厂提供电和热，多余的电、热则可以储存在电池和大型储热罐中，在必要时由系统随时调用。不过尤尼克斯公司的负责人希尔泽门策尔强调，该公司在电池储能和电力智能切换系统领域是业界的佼佼者，“我们的优势在于，我们应该是到目前为止，唯一一家能够实现完全不依靠传统能源来保持电网稳定的公司，其它公司也能将储能电池接入电网，但是无法实现只靠电池就能保持电网稳定。”

       储能电池和电力智能切换系统的发展推动了德国可再生能源的迅速发展，也是当前德国能源转型最显著的成果。2015年德国可再生能源在总电力供给中的比重已经达到27%，成为仅次于褐煤发电的第二大电力供给来源。这标志着经过多年的能源转型，德国能源供应结构发生了显著变化。布洛伊提加姆女士介绍说，“第一个重要的目标是要降低二氧化碳的排放，实现低于1990年排放量的20%。其次是要降低德国现在50%的能耗，因为能耗越小，可再生能源的利用效果就越好。最后一个重要目标是德国的电力能源能够实现80%由可再生能源提供支持，现在这个比例还只有27%。”

       根据德国联邦政府的估计，德国可再生能源的比重将在2020年达到35%，2030年达到50%，到2050年实现80%的能源消耗来自可再生能源，摆脱对核能和传统化石能源的依赖，实现现任政府制定的能源转型目标。

       据日媒报道，近日，日本东京大学客座教授鲤沼秀臣等人与阿尔及利亚奥兰科学技术大学展开共同研究，发现可以用沙漠的沙子低价制造太阳能电池用硅材料。

        鲤沼在伦敦发表演讲时强调：“这种技术可以将太阳能电池的制造成本降至目前的三分之一”。他还表示，在撒哈拉沙漠上铺满太阳能电池使其变为巨大太阳能发电站也不会是无法实现的梦想。

       据了解，目前太阳能电池用硅材料大多是转用通过复杂工序生产的超高纯度半导体用硅材料。不过实际上太阳能电池用硅材料并不需要如此高的纯度，因此鲤沼等人认为用沙漠中取之不尽的沙子而非通常使用的硅石，通过两道简单的工序就可造出太阳能电池用硅材料。

       他们经过五年的研究结果发现，先将沙子溶于碱性溶液，再用酸中和并使其沉淀，便可提高沙子的主要成分二氧化硅的纯度，实现了第一阶段的技术。

       此外，弘前大学副教授伊高健治(47岁)等人用日本青森市的高温反应炉，在不进行盐酸处理的情况下用碳将二氧化硅直接还原生成硅，完成了第二阶段技术的实证。

        此后建造更大的反应炉并转移到阿尔及利亚进行实验，在当地成功实现了生产。据了解，这种制造方式消耗的能源不及传统工序的五分之一。

       据悉，研究者将来计划在日照强烈的沙漠中铺上以此造出的太阳能电池，再将产生的电力用于太阳能电池的增产，以实现发电量成倍增长。

       通过向全世界铺设输电网，力争2050年供应人类能源需求二分之一是其最终目标。科研团队将该计划定位为登陆月球的美国阿波罗计划的“日本版”，抱有解决全球变暖问题的野心。

       为实现该计划，确立降低输电损耗的超导技术也是前提之一。近期在非超低温下也可高效输电的特殊超导电缆的研发工作也在推进。

       然而，日本政府每年向鲤沼等人的科研项目投入的约9000万日元(约合人民币469万元)补助已经结束，能否继续得到该补助尚不明朗。鲤沼在有沙漠的土库曼斯坦也着手展开研究，同时也在寻求与英国可再生能源开发计划开展合作。

        关于用沙子生产太阳能电池的方法，精通太阳能发电的东工大特聘教授黑川浩助评价称：“虽然还没到工业实证阶段，但作为基础技术或将充满魅力。”

        随着中国转换经济发展模式，第十三个“五年计划”将着力调整国家能源结构。

        由于经济增长速度放慢及能源消耗减少，要实现政府制订的可再生能源消费的宏伟目标面临艰巨挑战，同时，在未来的5年里，中国能源领域会开始实施结构调整。

        日前，中共中央政治局全体会议在北京召开，为第十三个“五年规划”（2016-20）制定方案。由于能源领域与经济和环境密切相关，将受到密切关注。

       中国政府此前承诺，在2020年，非化石能源所占一次能源构成的比重增至15%，到2030年增至20%。

       专家表示，未来五年能源结构调整非常清晰；政府将会控制煤炭消耗量，稳定石油和天然气的使用，提高风能和太阳能的利用率，并加速能源定价改革，以支持能源结构转型。

        国务院在2015年11月表示，到2020年，能源使用量限制在相当于每年使用48亿吨标准煤。

        福建省厦门大学中国能源经济研究中心主任林伯强表示，考虑到经济增长放缓和能源需求走弱，这个目标并不像设立之初那样令人望而生畏。

        理论上来讲，政府能够施加限制，特别是在煤炭的使用方面，推进经济模式转型，然而，这将是一个难以实现的战略目标。

        “实践中，煤炭仍是一个有竞争力且便利的选择，特别是该行业正面临产能过剩的情况下。”林伯强说。

        由于中国经济的快速增长，能源使用在2013年之前的七年里飙升了45%。这极大地影响了全球能源需求，因为中国占世界能源消耗总量的23%。

        煤炭的主要用户，如电力、钢铁、化工和建材等行业正面临产能过剩和更为严格的环境标准。这些都是拉低煤炭消耗量的因素。

        虽然2014年中国煤炭产量在连续增长15年后首次下降，煤炭仍然占全国能耗的66%。

       近年来，风能和太阳能迅速发展。根据最近一项来自国际能源署有关可再生能源的中期报告，中国可再生能源增长总量占全球的40%。

        国家能源局新能源和可再生能源部门副主任石丽珊表示，必须降低太阳能发电成本，还需要克服技术上和体制上的阻碍，促进清洁能源的发展。

       大量的风能和太阳能产生的电力无法使用是由于输电能力不足引起的。

       国务院称，中国计划到2020年安装58千瓦核电。林伯强认为“大部分额外电量和新电厂将于2020年后投入运行，因此，新的五年计划很可能会突出强调核能的重要性，但那基本上会在2020年之后产生影响”。

       国家行政学院常务副院长马建堂表示，2004年以后，尤其是近年来，能耗增长速度低于经济增长速度。尽管替代能源在能源构成中所占比例逐渐增长，煤炭的主导地位也不会改变，因为中国有丰富的能源和资源。

       他还认为，同时也应强调提升能源利用率，指出2014年能源消耗相当于42.6亿吨标准煤，占全球能源消耗量的23%，但其所占GDP比重仅约为全球总量的八分之一。

       中国的目标是到2020年降低碳浓度——单位GDP所产生的二氧化碳排放量——从2005年的水平降至45%，到2030年，应降至2005年的60%-65%。

文章来自:科技世界网