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再生能源是中国能源发展的重点

何祚庥说, 中国应该放弃核能的发展而推进可再生能源的建设。他认为,在广漠中建立太阳能电站将是中国发展可再生资源的唯一可取之道。

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现在石油供应高度紧张,而能源的争夺可能成为新战争的重要因素,因而世界各国纷纷试图调整能源结构,亦即转向可再生能源。

一个重大理由是:可再生能源才是真正“取之不竭、用之不尽”的,而且是无污染或只有较少环境影响的清洁能源。

一个有重大分歧的争议是:解决中国未来的能源问题,是以核能为主,还是以可再生能源为主?

我们的意见是:中国将不能走“以核为主”的道路。

理由是:1)中国天然资源供应不足,国内已掌握的天然铀资源只能支持25座标准核电站(亦即功率为100万千瓦的标准核电站)运转40年;2)正在研究和开发快中子核电站技术,如研发成功,将能将现有天然铀资源的利用率扩大60倍,因而现有资源将能支撑1500座100万千瓦快中子核电站运行40年,但问题是,1500座标准核电站,亦即15亿千瓦装机,仍不能充分满足未来需要,(注:15亿千瓦,亦即人均1千瓦,而美国当前人均用电是3千瓦;如果中国发展的未来是15亿人的工业化,其人均电力至少是当今美国人均电力的2/3,亦即到2050年将至少需要30亿千瓦的电力),而且其发电成本将至少是当前压水堆核电站的3~4倍;3)理论上可认为受控热核电站是“取之不尽、用之不竭”的能源,但问题是,最乐观的估计也仅认为2050年走向商业化,悲观的估计认为要到2100年或更晚一些,严重的问题是发电成本将至少是当前核电的10倍!

原因是:决定核电站运转年限和折旧费用的主要因素是材料寿命,而材料寿命却和中子的辐照的能量、辐照强度成反比。当前压水堆的寿命是30~40年,压水堆中的中子平均能量是0.25eV,快中子堆中子平均能量是0.1MeV,至于受控热核堆,中子的主导能量是14MeV;14MeV中子对材料的破坏要比0.25eV的中子,至少大一、二个量级!

尤为需要提请社会公众关注的是:在核能领域中,还常常容易低估处理放射性废污所需要的资金和忽视发展其相关的处理技术。这实际上是将困难或代价移交给儿孙们承担!

可再生能源不仅在年发电功率以及支撑年限上远大于核能,而且在电价上已呈现出极大优势。

核能倡议者,往往认为核能的发展有三步曲,热堆、快堆和受控热核堆;其实,可再生能源也有三步曲,水能风能太阳能

当前中国技术可开发的水电是5.4亿千瓦,是压水堆的22倍,其运转年限无限,发电成本为核电的一半。中国的风电资源理论上可能有45亿千瓦,约是快堆的3倍,其运转年限无限,在国外已实现风电成本比火力发电还要低廉。下面是有关风力发电成本变化趋势的一种预测:


风力发电成本走势

近来,在风电技术上一个真正的进展是:利用永久磁铁产生的磁场,将风机悬浮在空气当中,因而大幅度降低了摩擦所产生的阻力。据广东省中科恒源公司研发者宣称:1)全永磁悬浮风力发电机,在同等风速下,比传统风力发电机提高发电量20%左右。2)全永磁悬浮风力发电机可以大大提高风能发电量,做到了“轻风起动,微风发电”,使启动风速降到为1.5m/s以下,发电风速为2m/s,这样,在占我国面积68%、平均风速 3m/s的风能可利用区和较丰富区,比传统风力发电机可增加年发电时间1000小时/年。其后果是,1)进一步扩大了可利用的风能资源;2)有可能使风力发电成本控制在0.4元/度以下。

中国的太阳能资源才真正是“取之不尽,用之不竭”的能源,支撑受控热核电站所用到海水中的氘以及天然存在的锂6,仍有用完的一天!中国共有沙漠地区,沙漠化地区,潜在沙漠化地区85.4万平方公里。如以光电转化率为15%(注:这是当前技术已普遍达到的指标),并计及实际的发电时间来计算, 85万平方公里的沙漠地区将能提供等价于16700座标准核电站,或167亿千瓦火力发电站的发电量。

这不仅能充分满足当代人的需要,也远远超过了子孙万代对电力、对能源的需求!

可以将上述核能和可再生能源的“比较”做成一个对照表:

 

从上述简表,容易做出结论:1)大力开发水能,争取在15~20年内将4亿千瓦的经济可开发的水能资源,都开发出来;2)大力推进中国风电事业的产业化,争取在5年时间内,将风电成本降到可以和火力发电相竞争的水平;3)大力发展太阳能光发电和热发电技术,争取到2015~2020年,将中国太阳能发电成本下降到可以和火力发电相竞争的水平。

一个具体的建议是:

在25万平方公里的沙漠地区建立能源基地,仅以15%的光电转化率来计算,将能年提供约50亿千瓦的电力。有人也许会认为,这将是中国国力所不堪承受的一种空想!中国现有耕地22亿亩,亦即相当于125万平方公里。25万平方公里的沙漠地区的开发,只不过是已开发耕地面积的1/5!

当然,开发沙漠地区,不仅要解决大型风力发电机、太阳能光发电站、太阳能热发电站以及储能、调峰、高压远程输电等技术问题,还要解决居民如何在沙漠地区生活、工作、学习以及交通、通讯等各种科学技术问题。要从“战略高科技研究”和“基础研究”的高度,“自主创新”地解决许多实际问题和理论问题。


作者简介: 何祚庥,1927年生于上海。中国物理学家,中国科学院院士,哲学家。早期从事粒子理论、原子弹和氢弹理论的研究。近年来,对伪科学、邪教的口诛笔伐,使他近来成为“曝光率”颇高的新闻人物。

首页图片由 Tam Tam

 

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匿名 | Anonymous

还不错

何先生讲话一向颇受争议,我看这篇文章写得还在理,很客观,很科学,这个院士还真不是白当的.
不过关于中国的能源问题,开源虽是第一重要.但就最近的现阶段而言,节约也许更重要.能源的浪费问题太严重了.

good article

Zuoxiu He's ideas usually invite controversial comments, but I think this is a rational, objective and scientific piece.
It is truly worthy of a member of Chinese Academy of Sciences.

As regards energy issues in China, though it is the No. 1 task to exploit new energy resources, it turns to be more important, at least at this moment, to save energy.

Energy waste is very serious in China.

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匿名 | Anonymous

应该根据实际情况讨论

我同意何教授这篇文章的结论,不过关于核电的讨论却有些误导。我也不赞成大规模发展核电,但是在讨论利弊的时候应该根据现实情况。

中国的电力装机总量2005年12月刚突破5亿千瓦,预计在2020年超过10亿千万。何教授估计的可供15亿千瓦核电运转40年,是现在装机量的3倍,2020年装机量的1.5倍,而且不考虑中间可能出现的技术突破或效率提高。这和中国目前火电为主的格局是完全不同的。中国能源中长期发展规划中2020年核电装机量是4000万千瓦,占装机量4%。如果都采用快中子核电站技术,那么现有资源将可以持续1500年!何况这只是国内掌握的铀资源,而中国最近已经和澳大利亚签署了协议进口铀。即使中国要像法国全面用核电代替其它发电技术,考虑到大量的水电和火电设施,这也远远不是在短期内可以实现的。所以从核能不足以长期支撑能源供应上来说这一点是站不住的。关于何教授对核电安全性和成本的讨论我完全赞同。
我不赞成大规模发展核电,但是在讨论各种技术的弊端的时候,不能太脱离实际,否则只会损害整个讨论的说服力。

可再生能源应该将来中国大力发展的方向,但他们同时也面临各自的困难。大水电有对环境和生态系统影响的问题,风力有不稳定的问题,而且中国的技术还在国际上落后,而太阳能目前的造价昂贵,不是发展中国家可以大规模应用的。核能虽然也有种种弊端,但是和可再生能源一样,都会在中国未来的能源供应中发挥相应的作用,特别是在替代化石燃料,降低环境污染和控制二氧化碳排放方面。我们不应该过早的下结论抛弃某一种技术。

同时,我同意上面的评论,节能是中国应该重视的另一个方向。何教授在这个问题上的观点我不太认同。

We should have dialogue on the basis of the real situation

I agree with the conclusion of Zuoxiu He in this article. However, on the question of nuclear power, I think it is somewhat misleading. I too would not support the large-scale development of nuclear power. China's total amount of installed capacity for electric power equipment in December 2005 topped 500 billion watts, and is estimated in 2020 to exceed 1 trillion watts. Zuoxiu He estimates that it may supply 1.5 trillion watts of nuclear power work in 40 years, that is 3 times the current amount of installed capacity, 1.5 times the amount of installed capacity in 2020, and he does not consider that in the meantime there could appear technological breakthroughs or an increase in efficiency rates. This is entirely different from China's current pattern of emphasizing fossil fuels. China's energy sources in the middle and long term development plan will have a total installed nuclear power capacity of 40 billion watts, comprising 4% of total installed capacity. If they all make use of fast neutron reactor power station technology, then these natural resources might last 1500 years! Nor is this only with domestic harvesting of uranium resources, as China lately has already signed an agreement with Australia to import uranium. Even if China,like
France, wish to use nuclear power to replace all of its electricity-generating technology. Considering the large amount of hydropower and fossil fuel powered facilities, this is far from being possible to achieve in the short term. Therefore to say that power from nuclear resources will be enough in the long term cannot hold. In regard to Professor He's comments about safety and cost issues with nuclear power, I entirely agree. I do not support the large scale development of nuclear power, but when discussing the shortcomings of different technologies, one cannot depart too much from reality or else the entire argument will lose its persuasive power. Renewable resources should be a direction of major development in China's future, but they at the same time face their own difficulties. Major hydropower has the problem of its influence on the environment and ecological system, wind power has the problem of being unstable, and China's technology is still backward in an international context. Morevoer, for solar power the cost of construction is still very high, not something that a developing country can use on a large scale. Nuclear power, although it also has many drawbacks, like renewable resources, correspondingly has a place in China's future natural resource supply, esepecially in replacing petroleum fuel, and the issue of lowering environmental pollution and controlling CO2 discharges. We should not draw conclusions too early to abandon a certain technology. At the same time, I agree with the comment above, resource conservation is another direction that China should take seriously. I don't really agree with Professor He's views on this point.

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匿名 | Anonymous

当能源效率对所有人都有明显的益处时,是什么阻碍了它的发展呢?

这是我第一次在中外对话上发表留言,对于这个网站的存在,我十分兴奋。向你们大家问好!在英国,我们好像十分浪费能源——通过近来的调查,在家庭能源方面,我们是最浪费的欧洲国家之一。人们总是抱怨燃料费在上涨,与此同时,他们却总是开着各种机器,而不把自己的房子适度地绝缘。令人吃惊的是,商业和公共机构一样地糟糕,使用没有效率的设备浪费了几百万英镑。这儿有个难题:如果能源效率对我们所有人都有明显的益处,为什么我们不能更明智地使用能源呢?是什么阻碍了我们改变我们的使用方式呢?在英国,许多我与之交谈过的人对行为心理都很有兴趣,这种设想或信念会使我们采取不合理的行为。在中国有很多关于能源使用方面和环境友好行为的讨论吗?Penny Walker

When energy efficiency is such an obvious benefit to all, what stops it happening?

This is my first post on China Dialogue, and I'm very excited and pleased that this website exists. Greetings to you all.

Here in the UK, it seems that we use energy very wastefully - according to recent surveys, we are amongst the most wasteful Europeans when it comes to energy in our homes. People complain when their fuel bills rise, and yet at the same time they leave appliances switched on, don't insultate their houses properly and so on. Surprisingly, businesses and public bodies are as bad - wasting millions of pounds by using inefficient practices and equipment.

There is a conundrum here: if energy efficiency is such an obvious benefit to us all, why don't we use energy more wisely? What's stopping us changing our ways. Many people in the UK who I talk to are interested in the psychology of behaviour - the assumptions and beliefs that help us act irrationally. Is there much debate about this aspect of energy use and environmentally-friendly behaviours in China?

Penny Walker