中国领先一把:第三次工业革命在中国.pdf

中国领先一把:第三次工业革命在中国.pdf
 

书籍描述

编辑推荐
《中国领先一把》是《第三次工业革命》一书理念在中国的最佳实践。正如此书作者李河君所说,在这场新能源革命中,中国应该领先一把。
此书受到北京大学国家发展研究院荣誉院林毅夫、著名经济学家樊纲、《第三次工业革命》作者杰里米•里夫金的倾情推荐。

名人推荐
保证能源供给、减少二氧化碳排放和治理环境污染是挖掘中国经济未来二十年年均百分之八增长潜力以及保持其后持续健康、快速发展所要克服的诸多挑战中的重要难题。致力于清洁能源19年的出色企业家--李河君先生,以自己切身的观察、思索和实践,在这本书中分析了技术进步的现状和趋势,为我们描绘了以光伏为代表的新能源解决上述难题并使我国在这一新的技术革命中居于世界领先地位的蓝图,很有说服力、可读性,也令人鼓舞。
——林毅夫 全国工商联副主席、北京大学国家发展研究院荣誉院长、世界银行前首席经济学家

本书的主题是中国可以“领先一把”,而书的作者,一位中国企业家,本身就是国际范围内的产业领军人物。他本人和他的企业已经领先了,因此他不是在“忽悠”,他本人就是中国人可以领先的证明。他在用他的亲身经历告诉我们中国人可以领先,告诉我们现在有了新的机会,可以使中国在新的工业革命浪潮中领先于世界。我本人通常在做预言时比较保守,但我的确从本书中获取了大量的“正能量”。我是多么希望看到作者的梦想变成现实,看到我们中国人与太阳能一起,成为未来世界的主流!
——樊纲 著名经济学家
我要祝福汉能在第三次工业革命中取得的巨大成就。这是具有历史意义的伟大的能源革命,21世纪,中国将有望引领第三次工业革命。正如李河君先生所预见的,新能源是未来。因此,像汉能这样的企业,有能力利用技术推动新能源的发展,使其成倍增长,技术的成本也将会越来越低廉。而且中国有世界上最丰富的可再生能源,中国有机会创造一种合作、分享的经济体系,这种体系让每个人都参与到经济增长当中。
——杰里米•里夫金 《第三次工业革命》作者
在我的印象中,李河君是一个好做判断的人。“我有一个判断”是他的常用语。值得注意的是,至今为止,李河君做过的几个判断,都被现实证明是正确的。在这本书里,作者李河君先生的论述具有事实和逻辑的双重力量,由不得你不相信他的判断。
——艾丰 《经济日报》前总编、品牌中国创始人
如果说,以太阳能、风能、生物质能为代表的可再生清洁能源,取代以石油、煤炭为代表的一次性化石能源,在几年前还只是预言家们的浪漫畅想;那么,随着相关因素的变迁,这场新与旧的革命性更替,正在悄然提速。美国总统奥巴马预计,到2025年,可再生能源将占全球能源利用总量的25%。联合国秘书长潘基文预测,到2030年,这一比例将达到30%。而李河君先生在这本《中国领先一把》中,作出了比他们更为“大胆”的判断:到2035年,50%的能源将是可再生能源。我更倾向于相信后者的“大胆”。这是因为,他既有20多年新能源投资、研发和生产的经验,又有广阔的视野和缜密的逻辑思维。这本书便是其实践与理论的结晶。
——杜跃进 《经济参考报》总编辑

作者简介
李河君,1967年出生于广东省河源市,客家人。现任全国工商联副主席,全国政协委员,全国工商联新能源商会会长,汉能控股集团董事局主席兼首席执行官。
李河君作为可再生能源企业家,是倡导清洁能源替代传统化石能源理念——“全球替代行动”的发起者。作为分布式发电“自发自用,多余上网”概念在中国的首倡者,他不但是新能源战略家,更是践行者。
1994年,李河君创建汉能控股集团,踏上“产业报国”的道路。秉承“用清洁能源改变世界”的理念,他带领汉能历时8年建成了全球由私营公司投资建设的最大规模水电站——金安桥水电站。2006年,他踏入光伏领域,做出“薄膜化和柔性化是光伏产业的未来和总趋势”的战略判断。目前,汉能已发展成为规模、技术皆领先全球的薄膜太阳能企业。
“2035年,以太阳能为代表的新能源,将代替50%的传统化石能源”。基于这一判断,李河君提出,光伏革命将成为新能源革命的核心引擎,并将在第三次工业革命中扮演重要角色,进而深刻影响人类社会的生产和生活。在此过程中,中国完全有理由领先一把,使光伏革命成为助力中国崛起、实现“中国梦”的发动机。

目录
推荐序 //V
前言 //IX
第一章 新能源革命:中国的选择
能源替代:工业革命的“核心动力” //003
光伏革命:新能源革命的“主打歌” //016
大国崛起,中国不再错过 //027
“终极替代”,谁领风骚? //040
“能源独立”非我莫属 //052
光伏革命:中国必然要选择的道路 //067
光伏革命引领全球未来 //079
第二章 机遇与挑战:光伏产业新格局
从必须到必然 //093
页岩气是个伪命题? //102
美国光伏歧途 //113
德国光伏怎么了 //123
韩日觉醒又如何 //134
中国光伏产业的崛起 //146
欧盟的“双反阴谋” //160
薄膜光伏时代已经来临 //168
第三章 为什么是中国:中国光伏产业的优势地位
突破能源瓶颈 //179
独特的中国发展模式 //190
要素优势1:市场广阔,资金雄厚 //200
要素优势2:产业,成本,技术 //209
要素优势3:企业家精神 //216
中国企业的光伏实践 //224
世界光伏看中国 //237
第四章 国策:中国光伏产业的正途
光伏市场失衡的背后 //245
上兵伐谋 //270
政府的缺位、越位和到位 //281
中国政府在行动 //301
光伏产业的发展方向 //310
第五章 光伏:未来的展望
光伏的世纪 //317
车轮上的新景 //324
绿色家园不是梦 //334
光伏助力“中国梦”//339
“太阳文化”重塑世界 //345
尾 声 “光伏人”的生活 //353
注 释 //359
参考文献 //363

序言
我确信这个判断
本书有一个判断:在新能源革命中,中国可以领先世界一把。
这是一个大胆的、具有重要意义的判断,不能不引起我们的深切关注。
判断不是现实。当某些事情已成为现实的时候,人们就不需要判断了。判断的重要性在于它的正确性和前瞻性。判断是做事的方向,也是做事的动力。
作者的判断能够变成现实吗?读者也许会带着这个最大的悬念阅读本书。中国读者更是如此。
在我的印象中,李河君是一个善于做判断的人。“我有一个判断”是他的常用语。值得注意的是,迄今为止,李河君之前的几个判断都被现实证明是正确的。在筹建金安桥水电站的时候,他实际上有一个判断:国家将准许民营企业进入能源领域。在进入光伏产业的时候,他也有一个判断:眼下不如晶硅火爆的薄膜技术很快就会赶上来,因此应该选择薄膜。2011年年初光伏风波还没到来的时候,他有一个判断:2012~2013年,中国乃至世界的光伏产业将有一次大“洗牌”。这些判断一一应验。这些判断使汉能实际上只用了21世纪初这十几年的时间,便成了“两个最大”:中国最大的民营清洁能源企业,世界最大的太阳能薄膜企业。
现在,作者提出了一个更大胆、更宏观的判断:在新能源革命中,中国将领先世界一把。这个判断是否能得到现实的证实呢?
我坚信作者的这个判断。这不仅和他以前几个判断都得到证实有关,更重要的是,本书内容极具说服力。
作者主要从三个层面论述新能源革命。
第一个层面是世界大趋势。化石能源体系已经走到尽头,新能源已经具备替代条件,既有需求又有条件,新能源革命自然势不可当。
第二个层面是中国国情。在可持续发展中,最难克服的障碍是化石能源形成的“能源瓶颈”,而中国在自然资源、经济发展、本土市场、光伏产业、经济体制等方面拥有进行新能源替代的优势,领先世界是完全有可能的。
第三个层面是对光伏产业的分析。作者从新能源革命的角度,介绍了世界的走势和国外的经验教训,梳理了光伏技术和光伏产业的发展历史,澄清了对光伏产业的模糊认识,从中国现状和需要解决的问题出发,提出了推行新能源革命的战略、策略、政策等方面的一系列见解,可被称作“光伏战略小百科”。
作者的论述具有事实和逻辑的双重力量,由不得你不相信他的判断。
当然,即使是正确的判断也只是可能性,还需要大家的努力才能变成现实。这正是本书提出这个判断的最终归宿点。我相信,只要大家齐心协力,作者的判断一定会很快成为现实!

艾丰
《经济日报》前总编
品牌中国创始人

2012年之于中国光伏业,既是多事之秋,又是涅之年。
在这一年里,坏消息很多:
比如,由于一味追求产量,产业发展呈恶性循环之势,而受中国巨大产能(2009~2011年翻了两番)的推动,全世界多晶硅太阳能组件产能暴涨,价格却直线下跌。
比如,美国公布“双反”(反倾销和反补贴)调查终裁结果,宣布征收反倾销税;欧盟对华反倾销调查立案,印度也跟风提出反倾销调查。
比如,在全球经济衰退的浪潮中,欧洲各国政府对光伏的补贴降低,光伏组件制造商的销售收入大幅减少,国内银行停贷,国内多家光伏企业遭遇“破产门”。
比如,曾经的中国首富、原尚德电力控股有限公司(以下简称“尚德电力”)董事长兼首席执行官施正荣退居二线,赛维LDK太阳能高科技有限公司(以下简称“赛维”)创始人辞任首席执行官,多家光伏企业领导人有意或无意地选择“退隐”,光伏业界人心惶惶……
然而如果细心考察,这一年中的好消息其实也不少:
比如,虽然晶硅行业一直亏损,美国第一太阳能公司仍然在2012年的第三季度实现了8 790万美元的净营收,虽然远远低于2011年同期的1.965亿美元,但延续了第二季度1.109亿美元的强劲赢利势头。
比如,在中国,《太阳能光伏产业“十二五”发展规划》正式发布,分布式光伏发电项目免费并网措施正式实施。
比如,作为国内规模最大的民营清洁能源发电企业,汉能控股集团(以下简称“汉能”)开始了对海外光伏企业的并购……
产业兴衰、企业存亡本就存在生命周期。问题是,此次危机出现在了曾被视为“一出生就风华正茂”的中国光伏业。“光伏末日论”站得住脚吗?大浪袭来,有进有退,如果中国光伏业面临的是群体性危机,为何有的企业急剧衰退,而有的企业却能大踏步前进?
辩证法告诉我们,世界上没有绝对的“危”,也没有绝对的“机”。如果辩证地思考2012年中国光伏业的众多顺向、逆向事件,结论恐怕会大为不同。
从“逆向事件”看,2012年的中国光伏业内外交困,确实经历了一场“生死劫”。
2012年3月,美国商务部宣布对中国输美的太阳能电池征收反补贴税;5月17日,美国商务部又宣布对中国企业出口到美国的光伏产品征收反倾销税;11月7日,美国贸易仲裁委员会裁决,对中国晶体硅光伏电池片等产品征收18.32%~249.96%的反倾销税、14.78%~15.97%的反补贴税。
欧洲也“不甘落后”。2012年7月24日,欧洲光伏制造商针对从中国进口的光伏产品向欧盟提起反倾销申请,欧盟于9月6日立案调查。欧盟是中国光伏产品出口的主要市场,此案涉及的金额高达200亿美元。
中国的多晶硅光伏电池有90%销往海外,故而欧美“双反”来袭时尤为恐怖。中国光伏组件龙头企业—英利、尚德电力、天合光能、阿特斯等在2012年没有一家赢利。更糟糕的是,多家光伏企业陷入产品积压、产能过剩、巨额债务压力等困境。
2012年8月,美国投资机构美新集团(Maxim Group)发布的一组数据显示,中国最大的10家光伏企业的债务累计高达175亿美元。光伏企业总体负债率已超过70%,负债率之高令人触目惊心。
与此同时,悲观情绪是主流媒体的基调。“光伏产能过剩”的观点从2013年3月全国“两会”开始,迅速传遍全国,并且带来了两个直接影响。
第一个直接影响是,金融机构断然停止了对光伏产业的信贷支持。银行一停贷,部分光伏企业就被逼上了“绝路”。据媒体报道,尚德电力负债35.87亿美元,负债率高达81.8%,企业股值从2008年的80美元/股跌至2012年8月初的0.94美元/股。由于无力偿还债务,以至于2013年3月,尚德电力的可换股债券出现违约,不得不申请破产。
第二个直接影响是,在“双反”压力下,在2013年第一季度,中国制造的光伏电池片基本退出了美国市场。光伏企业不得不寻求差异化转型,从加工制造光伏电池片转向在欧美开展光伏电站的短期投资和运营业务,以期延长光伏企业的价值链。
由于我们过去只把光伏电池作为一种出口产品,而没有将其放到新能源革命的高度来认识,没有在国内扩大应用,我们用本土的高能耗和出口的低价位支持了欧洲的能源变革,结果却换来了当头一闷棍。当欧美“双反”来袭时,我们又不懂得光伏电池有晶硅和薄膜这两代产品的区别,做出“光伏产能过剩”这一以偏概全的判断,导致金融机构一刀切地给光伏产业“断奶”。这就等于别人打伤了我们的左手,我们又自捆右臂。
从“顺向事件”看,中国光伏企业正向第二代光伏技术领域大举进军,同时并购海外知名的光伏企业。
2012年6月5日,汉能与德国知名太阳能公司Q-Cells签署协议,收购Q-Cells子公司Solibro的股权。这是汉能海外并购的第一单。在Solibro生产的薄膜太阳能电池(以下简称薄膜电池)中,小尺寸冠军电池已实现铜铟镓硒(CIGS)全球最高的转化率—18.7%。
2013年1月9日,汉能又宣布完成对美国MiaSole(米亚索能)公司的并购。这家公司名气不小,在过去的10年里,世界最具传奇色彩的风险投资家约翰•杜尔等“风投巨子”对MiaSole公司的投资超过5亿美元。
MiaSole公司是美国硅谷光伏企业的典型代表,其薄膜光伏组件量产转化率已达15.5%,研发转化率最高已达17.6%,已赶上目前晶硅组件的转化率,预计在两年内,其生产成本将降至0.5美元/瓦。
“薄膜太阳能之父” 拉尔斯•斯托特是Solibro的创始人、首席技术官(CTO),如今是汉能的高级管理人员。
约翰•杜尔的绿色梦想也许将由汉能代其实现。
值得一提的是,Solibro与MiaSole拥有各自的薄膜技术,之前由于商业原则而互相保密,现在由于同属汉能而少了商业上的顾虑,因此可以在技术上互通有无,共同进步。
路透社则认为:“此番收购成功之后,汉能将与全球最大的薄膜电池厂商—美国第一太阳能公司展开竞争。”这一评价可谓是一语中的。
2013年7月25日,汉能又完成了对美国全球太阳能公司的并购。
汉能在一年内完成的这3次收购引起了海内外媒体的广泛关注。海外媒体对此事的评价是,“光伏产业‘退潮期’为中国企业捡拾珍珠提供了机会”,是“美国光伏初创企业被规模更大的亚洲工业企业挽救于水火的最新案例”。
让我们用数据说话:截至2012年年底,汉能已经拥有7项薄膜技术,成功建成9个薄膜电池生产基地,产能达到3GW,超过美国第一太阳能公司的2.8GW,成为全球最大的薄膜太阳能企业。
从逆向事件看,中国光伏业的确面临巨大危机,似乎是对以往中国光伏业发展的技术、路径和模式的否定;但从顺向事件看,汉能的案例又是对“光伏末日论”的否定与反击,这意味着中国光伏企业或许已经找到了新的技术、路径和模式,正朝着领先世界、升级传统的方向发展。
要想准确地认识中国和世界的光伏产业发展状况,我们需要拥有更独特的视角和更开阔的视野。
享有国际声誉的美国未来学家杰里米•里夫金所著的《第三次工业革命》一书,给我们提供了有力的思考坐标。
在这本书中,杰里米•里夫金做出了这样的判断:人类历史上的每一次工业革命都将使世界发生翻天覆地的变化。如今,我们正处于第二次工业革命和石油世纪的最后阶段,第三次工业革命已经来临,这一次,新的通信技术和新的能源系统将再次结合,数以亿计的人们将在自己的家里、办公室里、工厂里生产出自己的绿色能源,并在“能源互联网”上与大家分享,人类的生活和工作将从根本上发生改变……
作者深邃的洞察力深深地触动了我。反观我近20年的新能源领域的从业经验,尤其是近年来在光伏领域的企业实践与理论探索,杰里米•里夫金的判断着实令人信服。
在每一次工业革命的浪潮中,能源革命都是其中强有力的助推器之一:在第二次工业革命中,能源革命的核心是以石油代替煤炭(两者都是化石能源),而在第三次工业革命中,将是以新能源代替化石能源,其中,太阳能的利用将是新能源革命的重中之重。
与前两次工业革命一样,第三次工业革命也必将带来生产方式、组织结构的深刻变革,彻底重构国家竞争力的基础、全球产业竞争格局,促成了新的大国崛起。而错过了第一次工业革命、仅赶上第二次工业革命末班车的中国,如果能够抓住第三次工业革命的发展机遇,“中国梦”的实现将不再遥远。
这些使我对自身所从事的光伏行业的前景、对光伏行业之于国家的战略意义有了更深刻的认识、更坚定的信心。
从产业角度看,我们的选择是正确的:第一,从发展趋势上看,以汉能和第一太阳能公司为代表的薄膜光伏企业,选择将太阳能光伏作为新能源发展的方向,这意味着我们在第三次工业革命到来之际,准确地把握住了能源革命的方向;第二,从技术路线上看,以汉能与第一太阳能公司为代表的光伏企业,正在推动从一代光伏(晶硅模式)向二代光伏(薄膜模式)的升级,并且已经掌握了最有前景的技术。
从国家战略层面看,国内有识之士也已经看到了加快发展光伏产业的重大战略意义,这一点可以从国家在2012~2013年连续出台的一系列扶持政策中看出来:
2012年5月23日,国务院常务会议提出“支持自给式太阳能新能源产品进入公共设施和家庭”;
2012年9月12日,国家发布《太阳能发电发展“十二五”规划》,把光伏发电装机容量从21GW上调到30~40GW;
2012年9月14日,国家能源局印发《关于申报分布式光伏发电规模化应用示范区的通知》;
2012年10月26日,国家电网发布《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》;
2012年11月9日,财政部、科技部、住房和城乡建设部、国家能源局联合下发通知,决定启动年内第二批金太阳和太阳能光电建筑应用示范项目;
2012年12月19日,时任国务院总理的温家宝主持召开国务院常务会议,研究确定促进光伏产业健康发展的政策措施;
2013年7月15日,国务院发布《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》;
2013年7月31日,财政部发布通知,确定了分布式光伏发电项目按电量补贴实施办法;
……
“光伏末日论”、“光伏产业群体性恐慌”等消极因素是否意味着我们对光伏产业有所误读,即并非光伏产业没有前途,而是我们之前的路径需要调整?这是否意味着光伏产业必须在技术、模式上寻求新突破?
中国光伏企业海外并购、国家出台扶持政策等利好因素是否意味着我们找到了发展光伏产业的更好的、世界领先的模式?我们是否应该站在国家战略的角度认识和理解光伏产业的发展?光伏产业与国家崛起的关系是否应该纳入第三次工业革命的理论体系?
这正是本书想与大家分享的问题—作为一名光伏企业的管理者,作为一名新能源领域的践行者,作为一名民族梦想的积极助力者,本人思考的层面不仅仅限于光伏产业本身,更希望对国家崛起、民族梦想有所裨益。
本书的基本逻辑是:光伏革命之于新能源革命的意义是什么?新能源革命之于第三次工业革命的意义是什么?第三次工业革命之于中国实现大国崛起的意义又是什么?这些问题归结起来就是:以光伏革命为核心的新能源革命将如何推动“中国梦”的实现?
希望我们能够带着以下问题,一起踏上思考的旅程。
第一,在全球层面,我们应该思考如下问题:
前两次工业革命带来的最根本的变革是什么?
如何看待第三次工业革命的大趋势?
第三次工业革命的核心是不是新能源革命?为什么?
新能源革命的核心是不是“光伏革命”?
? 为什么说光伏革命为中国领先世界提供了机遇?
? 美国、欧盟和日韩在这场光伏革命中都在做些什么?
第二,在国家层面,我们应该思考如下问题:
中国发展光伏产业的优势是什么?
在光伏革命中,中国应该如何自我定位?
如何用战略、规划和政策推动光伏革命?
光伏革命会给中国带来什么改变?
第三,在产业层面,我们应该思考如下问题:
薄膜战略是光伏产业的未来吗?为什么?
“产能过剩”能够准确概括我国光伏产业的问题吗?
如何把扩大光电的“内需”提上日程?
如何全面看待和分析光电的“平价上网”?
如何建设分布式供电系统?
……
这些问题层次不同、角度不同,却相互交织成一棵“问题树”。在大趋势这一树干上,企业的命运、产业的发展、国家的战略纵横交错,有着千丝万缕的内在联系。一旦我们对某个问题认识不清,都会影响到大局。
我将这棵“问题树”命名为“光伏革命”。与当下的主流悲观看法不同,我认为,光伏产业已经找到了新方向,光伏革命将成为新能源革命的核心引擎,并将在第三次工业革命中扮演至关重要的角色,进而深刻地影响人类社会的生产和生活。在此过程中,中国有充分的理由领先一把,使光伏革命成为助力中国崛起的发动机。
我坚信,未来人类使用的主要能源将不再是煤炭、石油或天然气,而是太阳能。我们将生活在一个个装有太阳能电池板的屋顶下,享受清洁能源带给我们的蓝天白云和清新空气,享受前所未有的美好生活。
这是我的光伏梦,也必将照亮中国梦。

文摘
第一章 新能源革命:中国的选择
导 读
为什么张择端笔下的《清明上河图》没有从开封延续到北京,使乾隆皇帝的“天朝上国”永远繁荣?为什么爱迪生发明的电灯能够从美国照亮世界?
人类已经经历了两次工业革命,目前正在迎来第三次工业革命的浪潮。
每一次工业革命的原动力看似是科技发明,实则是能源革命。在第一次工业革命中,英国人成功地用煤炭代替了木柴,成就了大国崛起的梦想;在第二次工业革命中,美国人用石油代替了煤炭,创造了领先世界的辉煌。
在第三次工业革命中,能源革命的主题又是什么?光伏革命已经向我们展示了某种可能。以太阳能为代表的新能源的核心竞争方式与传统能源相反,即不是资源竞争,而是核心技术竞争,谁掌握了核心技术,谁就掌握了能源。
21世纪是中国崛起的世纪,中国的光伏产业已经领先世界。这一次,中国能不能把握住能源革命的机遇,让“光伏梦”照亮“中国梦”呢?

能源替代:工业革命的“核心动力”
我们已经经历了两次波澜壮阔的工业革命,第一次的推动力看似是蒸汽机,实则是煤炭;第二次的推动力看似是电力,实则是石油。从木柴到煤炭再到石油,人类的历史被化石能源改变,人类的未来则系于可再生能源。
可再生能源如何替代化石能源?未来又会发生什么?
里夫金的“五大支柱说”
2011年5月24日,《第三次工业革命》一书的作者、享有国际声誉的美国未来学家杰里米•里夫金出现在了经济合作与发展组织(OECD,简称“经合组织”)第50届部长级周年会议的开幕式现场。在开幕式上,他向参会的首脑和政府部长们提出了一个至关重要的规划:第三次工业革命五大支柱经济计划。
在过去的20年里,这位目光如炬的宾夕法尼亚大学沃顿商学院教授,几乎颠覆了前人关于“第三次工业革命”的理论体系和重要观点。
在里夫金之前,“第三次工业革命”的定义已经有了一个世界通用的版本,甚至还被写进了高中课本:它是人类文明史上继蒸汽技术革命(第一次工业革命)和电力技术革命(第二次工业革命)之后科技领域里的又一次重大飞跃,是以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志,涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的一场信息控制技术革命。
对此,里夫金的回答是:“高中课本里的概念大错特错。”在他看来,真正的工业革命包含两个同时存在、互相影响的因素:能源革命和信息传播方式的革命。照此推理,前两次工业革命的本质其实是:第一次工业革命时期(18世纪60年代~19世纪40年代),通信技术发生了革命性变化,即从手工印刷到蒸汽机动力印刷,后者可以实现低成本大量印制并传播信息,类似于今天的互联网所带来的变化,人们利用新的通信系统管理以煤炭为基础的新能源系统;第二次工业革命时期(19世纪70年代~20世纪初),通信与能源再度携手,集中的电力、电话以及后来的无线电和电视机可以管理更复杂的石油管道网、公路网,进而为城市文化的兴起提供了可能性。
20世纪90年代,在长期研究的基础上,里夫金彻底颠覆了前人对第三次工业革命的理解,提出了新定义:这是一场能源互联网与可再生能源相结合而催生的人类社会、经济的重大变革。
以前的经济学家在研究第三次工业革命时,有的目光只集中在能源上,有的把重点放在通信上,里夫金则创造性地将两者结合起来,并自信地得出结论:通信是社会有机体的神经系统,能源则是血液。如今,分布式的信息和通信技术正与分布式的可再生能源“强强联合”,共同孕育真正的第三次工业革命。
为了传播自己的“颠覆性”结论,里夫金撰写了大量论文,发表在国际著名的《经济学人》、《世界金融评论》等刊物上,并陆续出版了一系列著作—《工作的终结》、《生物技术的世纪》、《路径时代》等,每本书都被翻译成15种以上的语言。《第三次工业革命》则是其理论的集大成者。
除了在沃顿商学院的讲台上和书斋中激扬文字外,里夫金还是个活动家。从2000年开始,他一直穿梭于大西洋两岸,讲学、担任顾问、组织基金会,奔走游说,身体力行,将自己2/5的时间留在了欧盟国家。
里夫金成功地使“第三次工业革命”这一概念成为欧盟各国首脑口中的政治名词。2006年,里夫金开始与欧洲议会的高级官员共同起草第三次工业革命的经济发展计划。2007年5月,欧洲议会发布了一份正式书面声明,宣布把第三次工业革命作为长远的经济规划以及欧盟发展的路线图。目前,欧洲委员会的诸多机构及其成员国正在执行第三次工业革命路线图。
在2011年5月那个开幕式现场,里夫金展示了自己的最新研究成果—第三次工业革命五大支柱经济计划:(1)向可再生能源转型;(2)将每一大洲的建筑转化为微型发电厂,以便就地收集可再生能源;(3)在每一栋建筑物以及基础设施中使用氢和其他存储技术,以存储间歇式能源;(4)利用互联网技术将每一大洲的电力网转化为能源共享网络,调剂余缺,合理配置;(5)运输工具转向插电式以及燃料电池动力车,所需电源来自上述电网。
这五大支柱经济计划中的核心词汇无一不与新能源有关,例如可再生能源、微型发电厂、存储技术、能源共享网络、电池动力车……也就是说,第三次工业革命与新能源的关系终于被提上了议事日程。
从木柴到煤炭再到石油
让我们沿着里夫金的理论体系,回顾一下前两次工业革命与能源革命的关系。
在古代,人类的主要能源来自木柴,中间虽然也有对煤炭和石油的利用,但这些利用仅限于零星的生活燃料和金属冶炼,对人类文明的推动作用十分有限。因此,这一时代可以被称作“植物能源时代”。
人类社会从植物能源时代跨越到化石能源时代的转折发生在18世纪60年代的英国。从16世纪末到17世纪后期,英国的采矿业,特别是煤矿,已具备一定的规模,仅凭人力、畜力已难以满足排除矿井地下水的需求,而现场又有丰富而廉价的煤炭作为燃料。现实的需要促使人们致力于寻找新的、更强大的动力来源。1698年,英国德文郡的托马斯•塞维利发明了世界上第一台蒸汽机。1712年,托马斯•纽科门对其进行改进,制造出“纽科门式蒸汽机”。1769年,苏格兰发明家詹姆斯•瓦特在前人发明成果的基础上,改良了蒸汽机的一系列技术设计,制造出了第一台现代意义上的蒸汽机。
在前人的论述中,“瓦特式蒸汽机”的意义主要集中在技术革命方面—它所采用的汽缸、活塞、飞轮、飞锤调速器、阀门和密封件等均是构成多种现代机械的基本元件,这一系列技术催生了现代机械制造业;随后,现代热力学和机构学兴起,为汽轮机和内燃机的发展奠定了基础;它还推动了机械工业的发展,解决了大机器生产中最关键的问题,推动了交通运输的巨大进步……
在我看来,发明蒸汽机更重要的意义在于,它让人们告别了过去以木柴为主的植物能源时代,进入到以煤炭为主的化石能源时代。
蒸汽机促使人们从手工劳动向动力机器大规模转向,纺织工业迅猛发展,植物能源时代所依托的土地、森林、有限的粮食等已经无法支撑大工业的发展与商业运输的需求。随着机械制造业、钢铁行业的发展,人类也不得不面对这样的问题:即使砍光地球上所有的森林,也无法满足人们对铁矿石冶炼的需求。那么,能否找到足量的能源为蒸汽机提供充足的能量呢?
于是,人们不得不求助于煤炭。1709年,亚伯拉罕•达比尝试在高炉炼铁中用廉价的焦炭代替当时在英国已开始匮乏的木炭,取得了成功。亚伯拉罕家族的铁厂也成为18世纪英国最成功的炼铁及铸造企业。随着亚伯拉罕的成功,已经废弃的古代炼铁场—科尔布鲁克戴尔逐渐成为钢铁冶炼中心,最后发展为工业重镇。
1738年,煤炭已被视为“英国制造业的灵魂”。一向热衷于航海和经商的盎格鲁–撒克逊民族由此开始引领世界的工业化进程。
1800年,英国生产的煤和铁比世界其他地区合在一起的产量还多。英国的煤产量从1770年的600万吨上升到1800年的1 200万吨,进而上升到1861年的5 700万吨。同样,英国的铁产量从1770年的5万吨增长到1800年的13万吨,进而增长到1861年的380万吨。至此,铁这一原料已经丰富和便宜到足以普及一般建设。人类不仅进入了蒸汽时代、钢铁时代,同时也进入了煤炭时代。
这就是人类历史上的“第一次工业革命”,从能源的角度理解,完成的是煤炭对木柴的替代。
化石能源的一大缺陷就是,采用之后会减少且不可再生。1820年之后的100年间,以煤炭为主要能源的国家都面临着煤炭资源逐渐枯竭的现实。
回顾历史,人类社会以往的两次工业革命都以“能源替代”为内容和标志,第三次工业革命当然也不例外。
英国在1861年产煤5 700万吨,到1865年时就达到1亿吨量级。1900年,英国的产煤量已经达到2.25亿吨,比1820年增加了13倍之多,比1865年增加了将近1.3倍。“一战”前夕,英国的产煤量达到2.7亿吨的最高峰,1929年前后又下降到2.4亿吨。1950年前后,英国的产煤量仅为2亿吨多一点。2010年左右,英国的产煤量仅为2 000万吨左右,但煤炭使用量已经累计达到近200亿吨,整个国家剩余的煤炭资源已不足1/3。
19世纪中叶,英国面临严重的“能源危机”和“能源安全”问题。于是,第二次工业革命顺势走上历史舞台,这一次能源替代的主角是石油。
传统观点认为,“第二次工业革命”的首要内容就是电力的广泛应用:1831年,英国科学家法拉第发现电磁感应现象;1866年,德国人西门子制成发电机;1870年,比利时人格拉姆发明电动机。电力工业和电器制造业迅速发展,人类跨入了“电气时代”。
传统观点还认为,第二次工业革命还应该包括三方面的内容:内燃机和新交通工具的创制、新通信手段的发明、化学工业的建立。
我认为,用以上四个方面总结“第二次工业革命”的主要内容当然正确,但还不够深刻。这样的总结还是偏向技术革命,而忽略了背后隐藏的共同推动因素—能源革命。
我们从内燃机的发明讲起。
1876年,德国人奥托制成了第一台四冲程内燃机,以煤气为燃料。19世纪80年代中期,德国发明家卡尔•本茨和他的同事成功研制出了以汽油为燃料的轻内燃发动机。19世纪90年代,德国工程师狄塞尔设计了一种效率较高的内燃发动机,由于它以柴油为燃料,故被称作柴油机。
内燃机的发明解决了交通工具的发动机问题。19世纪晚期,新型的交通工具—汽车出现了。19世纪80年代,卡尔•本茨成功地制成了第一辆由汽油内燃机驱动的汽车,并由此成立了全球著名的奔驰汽车公司;1896年,美国人亨利•福特制造出他的第一辆四轮汽车,随后成立了福特汽车公司,并创造了工业界沿用至今、号称“福特主义”的工业生产模式。
随后,以内燃机为动力的内燃机车、远洋轮船、飞机等不断涌现。1903年,美国莱特兄弟制造的飞机试飞成功,实现了人类在天空中翱翔的梦想,预示着交通运输新纪元的到来。另一方面,内燃机的发明推动了石油开采业的发展,石油化学工业也应运而生。
简言之,由于以石油作为能源基础的电力成为补充和取代蒸汽动力的新能源,人类才得以跨入“电气时代”;由于石油逐渐成为最基本的燃料来源,人类才得以开启交通新纪元;同样,石油业的发展催生了现代工业。
与煤炭相比,石油的物理性能更优越:同质量、同体积的石油产生的能量是煤炭的2倍,直接使用效果则达到3倍左右;石油极易汽化,可以实现连续性燃烧。因此,在第二次工业革命中,全世界的石油开采量越来越大,石油的重要地位也日益突出。
从产量的增加看,1870年,全球石油产量只有80万吨,1900年猛增至2 000万吨,1940年达到2.78亿吨,1950年达到5.19亿吨。
从石油与煤炭的比重看,以美国为例,1900年美国的石油产量为870万吨,约占其煤炭产量的6.3%;1913年达到0.34亿吨,相当于其煤炭产量的10.7%;1920年为0.61亿吨,相当于其煤炭产量的18.5%;1950年为2.69亿吨,相当于其煤炭产量的96%。
不仅如此,石油时代也是美国主导的时代。1920年,美国的石油产量约占全球的10%;1940年,美国的石油产量为1.91亿吨,占全球产量的68.7%;1950年,美国的石油产量为2.69亿吨,占全球产量的51.8%。
由此,我可以大胆地得出结论:第二次工业革命最核心的内容其实是能源革命,其本质内容是石油取代煤炭成为人类的第一大能源。主导这场变革的国家是美国。
回顾了从木柴到煤炭再到石油的发展史后,我们可以从能源更迭的角度将前两次工业革命归纳如下:自1820年前后开始的100多年是化石能源时代的第一阶段—煤炭时代。在这个阶段,人类建立了煤炭能源经济体系。到20世纪早期,煤炭的主导地位开始被石油取代,此时人类进入化石能源时代的第二阶段—石油时代,建立了石油能源经济体系。换言之,人类的工业革命史既是一部技术经济递进史,又是一部能源替代史。
新替代正在发生
20世纪后半叶,新一轮工业革命的概念开始在美国萌芽。从20世纪70年代开始,美国学者就开始了对“第三次工业革命”的探讨,赫尔夫戈特、格林伍德、莫厄里等学者注意到了新技术(尤其是信息技术)对工人在企业中的地位、产业研发结构等的影响,进而推断新的工业革命即将发生。
随着21世纪的到来,石油和其他化石能源的枯竭态势日渐明显,随之而来的全球气候变化给人类的持续生存构成了威胁。同时,化石燃料驱动的原有工业经济模式难以支撑全球的可持续发展,这就需要寻求一种能使人类进入“后碳”时代的新模式。于是,“第三次工业革命”的理论被正式提出。
进入21世纪,“第三次工业革命”理论的代表性人物共有两位,一位是杰里米•里夫金,另一位是保罗•马基利。
保罗•马基利长期关注制造业技术和数字制造的发展。他认为,第三次工业革命这一数字化革命将带来制造模式的重大变革,大规模流水线制造模式将宣告终结,人们可以完全按照自己的意愿来设计、制造。第三次工业革命甚至还可能带来反城市化浪潮,取代城市生活的将是一种分散式的、自给自足的(农村)生活方式。
如前所述,里夫金的论述与保罗•马基利的理论有一定的差别,他提出互联网、绿色电力和3D(三维)打印技术正引导资本主义进入可持续、分布式发展的第三次工业革命时代,而所谓的第三次工业革命,就是能源互联网与可再生能源结合导致人类生产生活、社会经济发生重大变革。
同样是“能源替代”,第三次工业革命与以往的工业革命有两个根本不同:
第一,内容不同。前两次工业革命是用一种化石能源替代另一种化石能源或木柴,而第三次工业革命则是用性质完全不同的新能源(即可再生能源)替代化石能源。将来也不会有更新的能源来替代可再生能源,所以这次替代可以被称作“终极替代”。
第二,宗旨不同。第三次工业革命的能源替代不再以单纯追求财富为终极目标,而是把改善人类生存质量和促进社会文明可持续发展放在主导地位。
抛开学术上的差别不谈,我们将围绕里夫金强调的可再生能源,展开对于“第三次工业革命”的展望。
可再生能源是一个与新能源紧密相关的概念。1980年召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源的解释是:以新技术和新材料为基础,使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用,用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源,重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能。
简单地说,所谓新能源就是非常规能源,是一个与传统能源、常规能源相对应的概念。这一概念绝大多数时候与可再生能源重合,但有时又会有所区别,比如,水能是可再生能源,但是因为水电的开发利用已经有一段历史,按照目前的能源分类标准,往往被视为传统能源。

伴随着第三次工业革命的进程,新能源不是补充而是替代化石能源。到2035年,清洁能源将占全球一次能源利用总量的50%,新能源大规模替代化石能源的时代已经来临!
化石能源越来越不适应社会进步的需求。比如,它会导致能源紧缺、电网安全事故频发、油价高涨;同时,它具有高碳排放的弊端,使得环境污染日益严重。所以,以环保和可再生为特质的新能源越来越受各国重视。
2003年8月14日,北美地区发生有史以来最严重的大面积断电事故,波及美国1/4的地区。据美林公司首席经济学家戴维•罗森伯格估计,整体经济损失大概为250亿~300亿美元。这场事故给现代工业文明带来了极大冲击—连这个发明电灯电话、百年前就把帝国大厦点亮的强国,电网安全形势同样不容乐观。
2004年9月,第19届世界能源大会在悉尼举行,来自全球的2 500名官员、业界领袖及学者参加了大会。大会的主题正是“实现可持续性:能源工业的机遇和挑战”。在这次大会上,专家们普遍认为,21世纪的油价高涨可能成为长期趋势。
的确如此。石油时代的巅峰时期是1950~1980年,当时石油价格低廉,供应充足。而经过长达60余年的巨量消费,全球石油供应已进入战略枯竭期,石油价格飙升。
由于石油价格的飞速上涨,目前全球有1/3的人享受不到现代能源服务。而且,从以往案例来看,现有的以石油为主导的能源体系无法保证能源安全,也无法满足环境保护的需求。
表1–1?1970年以来的原油价格变迁
时间 价格变化
1970年 沙特原油官方价格为1.8美元/桶
1974年(第一次石油危机) 原油价格首次突破10美元/桶
1979年(第二次石油危机) 原油价格首次突破20美元/桶
1980年 原油价格首次突破30美元/桶
1981年年初 国际原油价格最高达到39美元/桶
2004年9月 受伊拉克战争影响,国际原油价格再次突破40美元/桶,之后继续上涨并首次突破50美元/桶
2005年6月 国际原油价格首次突破60美元/桶
2005年8月 墨西哥遭遇“卡特里”飓风,国际原油价格首次突破70美元/桶
2007年9月12日 国际原油价格首次突破80美元/桶,随后继续加速上扬
2007年10月18日 国际原油价格首次突破90美元/桶,并在年底直逼100美元/桶
2008年7月14日 国际原油价格飙升,纽约商品交易所原油期货价格创造147.27美元/桶的历史最高点
2009年1月21日 受金融危机冲击,国际油价大幅回落,纽约商品交易所原油期货价格跌至33.20美元/桶,为2004年4月以来新低
2011年4月29日 纽约商品交易所原油期货价格升至114.83美元/桶

2013年1月,中国华北、华中大片地区连续出现了严重的雾霾天气,北京尤为严重。一个月里只有4天是好天气,其余的日子都笼罩在昏暗的雾霾之中。造成如此严重雾霾天气的罪魁祸首就是以化石能源消费为主的人为污染。
不单单是中国,世界各地的科学报告都对地球面临的日益严重的环境危机提出了警告。科学界的一个激进观点是,假如二氧化碳浓度无法从2008年的430ppm(1ppm为百万分之一)回落,地球冰盖的局部融化将导致洪水泛滥,除非人类设法将2050年的二氧化碳排放量减至50亿~100亿吨,否则人类将面临灭顶之灾。
能源危机意味着整个时代呼吁能源替换。正是基于化石能源导致的资源价格飙升、能源枯竭、安全与环境等种种无可回避的问题,无论从安全的角度还是可持续发展的角度出发,整个人类社会都迫切需要建立新能源体系。正如杰里米•里夫金在《第三次工业革命》一书中描述的那样,在不远的将来,每个建筑都是小型发电厂,人人都是绿色能源的自主生产者。除此之外,人们可以将生产出的多余能量上传至电网,这就是我经常说的“自发自用,多余上网”。
不管人们承认与否,人类都即将步入“后碳”时代,互联网信息技术与可再生能源的融合将带来一场全新的工业革命。
在这场革命中,可再生能源将是关键所在。每一次工业革命的本质要素之一—能源替代极有可能再次上演,新能源将替代传统能源。
传统能源的代表是煤炭和石油,那么谁能成为新能源的主要代表呢?

光伏革命:新能源革命的“主打歌”
为什么法国的农场主愿意投资2 000万欧元建造太阳能发电大棚?为什么“沪上太阳能屋顶发电第一人”赵春江愿意等待7年,最终将自己发的剩余电力并入国家电网?
“太阳能,量无限,面无边,照无时,盖无偏,取无价,用无染。”在第三次工业革命中,光伏将是可再生能源的最佳选择。光伏技术经过三代的发展之后,目前大规模发展的三大条件已经具备。
好戏正在上演
2008年,在法国东部的孚日山脉,一家原本以种植、养殖为主的农场吸引了其他农民和不少投资者的目光—这家农场的主人韦斯特法尔在自家的5座大棚屋顶上建造起了面积达3.6万平方米、装机容量达4.5MW的巨型太阳能发电装置。
韦斯特法尔的工程预算为2 000万欧元,完工后可为4 000户家庭供电,有望实现年创收200万欧元。由于获得了法国人民银行集团和农业信贷银行的贷款,他又与政府签订了20年的供电合同。韦斯特法尔的创收新途径让其他农场主羡慕不已。据台湾《联合报》2009年2月25日报道,由于农作物价格下跌、农业成本上涨,2008年法国农场的平均收入下跌了15%。
在中国,这样的故事也时有发生。2012年12月26日,青岛市的徐鹏飞实现了自建家用分布式光伏系统的想法,装机总容量为2KW,并网电压为380/220V,采用电量自发自用、余量上网方式并入电网。这套2KW的光伏系统总投资仅2万多元,在并网的当天就发电8.5度,一年发电量预计超过3 000度。
对比徐鹏飞,上海电力学院太阳能研究所所长、“沪上太阳能屋顶发电第一人”赵春江的胜利显得来之不易。从2006年年底开始,赵春江自掏腰包建起了家庭式太阳能屋顶电站,连续运行近7年,日均发电近9度,除供家庭用电外,剩余的1/3电量一直无法并入国家电网。2013年7月的最后一天,赵春江终于迎来了上海市南电力公司的工作人员,并与之签订了购电协议:自给自足后的余电上传至电网,电力部门暂时按照0.477元/度的电价进行收购。
泰兴市农民张长旗花2万元在自家屋顶建成了一个小型光伏发电站,可满足2~4户的家庭用电,并向泰州供电公司提交了并入国家电网的申请。
武汉市居民高松自建由18块太阳能电池板组成的小型电站,目前已正式并网发电,预计一年能节约电费近2 000元。
这样的例子会越来越多,家庭电站在国内不再是能源孤岛。
这种故事也许会进一步验证可再生能源的未来商业模式。正如杰里米•里夫金所说,“第三次工业革命”的第二个经济支柱就是,将世界上每个大洲的建筑都转化为微型发电厂,以便就地收集可再生能源。
“发迹”于石油危机
继第一次工业革命用煤炭替代木柴、第二次工业革命用石油替代煤炭之后,在已经降临的第三次工业革命中,必然会有一种新能源来替代石油。
所谓“新能源革命”,不能理解为“新”的“能源革命”,更确切的理解应该是“新能源”的“革命”。必须引入“新能源”的概念,这样才不会出现偏差。抓住这个实质,我们对第三次工业革命的认识和理解才算到位,否则,说得再多也还是不得要领。
那么,替代石油的主角会是谁呢?
太阳能是可再生能源中最具优势的选择。为了说明太阳能的好处,我编了几句顺口溜:“太阳能,量无限,面无边,照无时,盖无偏,取无价,用无染。”
首先,从能量的角度看,太阳普照大地,不同种族、不同国籍、不同宗教的人都能够沐浴在太阳光之中。每秒钟到达地面的太阳能相当于燃烧500万吨煤释放的热量。这意味着只需一个小时,到达地球的太阳能就能为地球提供一年所需的能量。其次,从“无污染”的角度看,在各种新能源中,太阳能的优势非常明显。更重要的是,太阳能没有安全隐患,不存在分布不均衡的问题,而且不受其他资源的制约。所以,无论是从自然禀赋来看,还是从实际利用来看,新能源的代表者和主体、替代化石能源的主力军只能是太阳能。
和任何一种新能源一样,太阳能的利用也经历了一个颇为漫长的过程。这个过程也是受石油兴衰刺激的过程,其发展因石油价格下跌而停滞,因石油价格上涨而加速。
人类利用太阳能的历史已经有3 000多年,而人类将太阳能视为一种能源和动力的历史只有300多年。1615年,法国工程师所罗门•德•考克斯发明了世界上第一台由太阳能驱动的发动机。其工作原理是,采用聚光方式采集阳光,利用太阳能加热空气使其膨胀做功来抽水。
太阳能利用取得突破性进展则集中在20世纪以后。1900~1945年,太阳能的研究进展缓慢,主要是因为化石燃料大量开发,石油廉价且丰富;在“二战”结束后的20年里,有识之士觉察到石油与天然气的消耗量剧增,存量有枯竭之势,于是呼吁推动太阳能研究。而此时,光伏发电大规模应用的基础—实用型硅太阳能电池于1945年由美国贝尔实验室研制成功;10年后,伊斯雷尔•塔尔沃特等人在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基础理论,并研制出实用的黑镍等选择性涂层,为高效集热器的发展创造了条件。
太阳能利用在1973年的石油危机之后才真正得到重视。石油输出国组织采取减产、提价等办法支持中东人民以斗争维护本国利益,这使得依靠从中东地区大量进口廉价石油的国家的经济遭到重创。这使各国意识到,石油已成为左右经济发展甚至决定一个国家生死存亡的关键因素,而且是一个极其不稳定的因素,现有的能源结构必须改变。
从那时起,人们才真正将太阳能视为“近期急需的补充能源”、“未来能源结构的基础”,太阳能研究与发展由此进入快车道。
1973 年,美国制订了联邦级的阳光发电计划,大幅提高太阳能研究经费,并且成立太阳能开发银行,促进太阳能产品的商业化。1974年,日本公布了政府制订的“阳光计划”,其中,太阳能的研究开发项目包括太阳房、工业太阳能系统、太阳热发电、太阳电池生产系统、分散型和大型光伏发电系统等。在我国,“全国第一次太阳能利用工作经验交流大会” 于1975年在河南安阳召开,推动了太阳能事业的发展。这段时间,CPC(复合抛物面聚光器)、真空集热管、非晶硅太阳能电池、光解水制氢技术、太阳能热发电等纷纷研制成功。
不过,在1980~1992年,太阳能热潮再度遇冷,原因是石油价格大幅回落,而太阳能产品的价格居高不下,技术上也没有重大突破。直到1992年联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”,并通过了《里约热内卢环境与发展宣言》、《21世纪议程》和《联合国气候变化框架公约》等一系列重要文件,确立了可持续发展的模式,并将环境与发展纳入统一的框架,太阳能才再度受到高度重视。
1996年,联合国在津巴布韦召开“世界太阳能高峰会议”,会上讨论了《世界太阳能10年行动计划》(1996~2005年)、《国际太阳能公约》、《世界太阳能战略规划》等重要文件,会后发表了《哈拉雷太阳能与持续发展宣言》。这次会议进一步表明了联合国和世界各国开发太阳能的坚定决心,要求全球共同行动,广泛利用太阳能。
三大条件已具备
进入21世纪,太阳能时代终于到来。虽然太阳不会一直照耀,我们现在也无法完全收集并充分利用太阳光,但人类已经掌握的技术完全可以实现合理成本下的太阳能应用。
现阶段,太阳能的利用方式主要有两种。一种是利用太阳能辐射所产生的热能发电,即“光热模式”,简称“光热”。光热发电的基本原理是,使用汇聚的太阳光将集热器中的介质(液体或气体)加热,然后将热能转化为机械能,再将机械能转化为电能的一种发电方式。
另外一种形式是“光电模式”,全称是太阳能光伏发电系统,简称“光伏”(PV)。这是一种利用太阳能电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。其中,单块太阳能光伏电池的发电量较少,但将很多电池串联或并联起来就可以组成能够输出较大功率的太阳能电池方阵。
光热发电与光伏发电各有优劣。光热发电目前面临的主要问题是,其成本必须借助于规模效应才能迅速下降。这种规模效应决定了光热发电将主要应用于大规模的发电站建设,其能量可储存的优势和类似火电的发电原理使得电网更能接受其电量。但是光热发电还存在因远距离传输而引起能源损耗的缺点,这使得光热发电与传统能源相比,竞争力不强。
光伏发电的规模限制相对较小,更适用于小型发电站和分布式电站,例如在没有大量空地可建设大规模太阳能发电站的地方,就可以依附于建筑建设离网或并网的光伏发电系统。
在中国乃至全球太阳能发电市场越来越大的背景下,这两种技术路线都有其市场。但从里夫金对第三次工业革命的描述来看,光伏发电无疑更适合未来的能源独立式、分散式生产。
光伏发电的全部光电转化都已经被完整地包含在一个模块当中,功能独立,因此非常适合分散式发电。光伏发电的集中式发电也是基于对数目众多的太阳能电池模块的叠加效应,是对单块电池的拼装和连接。
当然,光伏若要实现大规模应用,需要三个基本因素:转化效率,平价上网和储存。目前这些因素都已具备。
转化效率的核心技术指标是“光电转化率”,即单位光能通过光伏电池转化为电能的比率。光电转化率不仅是技术指标,而且在很大程度上决定着光伏利用的经济指标。转化率越高,单位电能的生产成本就越低,光伏发电的利用也就越广泛。
自1969年法国第一个太阳能电站建成以来,光伏发电的推进并没有像人们理想中的那样迅速,原因就是在相当长时间内都受到转化率低、成本高的制约。一提及光伏,有些人立刻就会产生“成本高”的反应。
但是,事物是不断变化的。人们往往高估了1~2年的变化,而低估5~10年的变化,这样根本没法看清事物发展的趋势。一两年的变化还处在量变状态,5~10年量变的累积则可能发生质变,摩尔定律正在光伏产业上演。
10年前,光电转化率大约在10%以下。那时,人们认为超过10%、达到11%~12%就相当了不起了,这个跨越需要很长时间。但实际情况很快就超出了这个预期,目前薄膜光电转化率已经达到17%以上,而且提升的速度还在加快。过去,转化率每提升1%至少需要两年时间,但现在情况完全不同了。MiaSole公司在2012年5月到2012年9月不足5个月的时间里,就把转化率从13.4%提升到了15.5%。目前,研发转化率最高已达17.6%。
光伏大规模应用的上网条件也成熟了很多。逆变器生产已经成为光伏产业的重要组成部分。逆变器可以把光伏发出的直流电转换为交流电,技术难关已经突破。把现在的“统一发电,统一供电”的电网改造成“自发自用,多余上网”的分布式电站,从技术上讲早已不是问题,而光伏从业者思考的更多的是商业模式和政策问题。
与此同时,智能电网时代可能即将来临。所谓的智能电网就是电网的智能化,也被称为“电网2.0”,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础之上,通过先进的传感和测量技术、设备技术、控制方法以及决策支持系统技术的应用,实现电网可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。
欧洲在2005年建立了“未来电网欧洲技术联盟”,其目的就是研究如何把电网转换成一个用户和运营者互动的服务网,以提高欧洲输配电系统的效率、安全性和可靠性,并为分布式和可再生能源大规模整合扫除障碍。2009年,智能电表首先在德、法、意、西等国得到应用。欧盟还有一个超级智能电网计划,其目标是把高压输电和智能电网结合起来。
就储存条件而言,目前也已经不是什么难题。由于太阳能发电具有波动性(白天阳光充足,发电量大;夜间没有阳光,不能发电),这就需要使用储电电池把电能储存起来,调节波动。现在,小容量的储电电池已经得到广泛应用,而且还在不断改进。太阳能城市照明、电动汽车使用的电池都已经投入实际应用。家庭小型太阳能电站所需的储电设备也不存在什么障碍。虽然眼下可重复使用的大容量储能技术还没有突破性进展,但这并不会从根本上影响光电上网。
目前,电网最大的调峰是白天用电量大和夜间用电量小之间的调峰。工业企业大多是白天用电,其太阳能电站的发电高峰正好与用电高峰重合,这就自然地减轻了储能压力,同时降低了使用外电的比重,实际上也有助于电网缓解调峰压力。
从长远看,电力储存不仅能够更好地解决电力系统的“调峰”问题,还可以更好地解决电能移动利用的问题。这不仅是光伏产业的课题,也是整个电力产业和科学技术界的课题,需要全社会一起努力攻关。
杰里米•里夫金指出的第三次工业革命五大经济支柱的第三点,即在每一栋建筑物以及基础设施中使用氢和其他存储技术,以存储间歇式能源,在未来是完全可以实现的。
三代技术已来临
如果说新能源革命的核心是光伏革命,那么光伏革命的核心就是太阳能光伏发电技术的广泛应用。
除上述优势外,太阳能还有一个技术优势,即太阳能发电技术已趋于成熟,太阳能的发电成本已迅速逼近传统电能的发电成本。
太阳能光伏产业是最具发展前景的清洁能源产业, 薄膜化、柔性化是全球太阳能发展的总趋势和方向。我认为,0.5元/度的光伏发电成本可谓是新能源发展的里程碑。因为火电发电成本(包括环境成本)已超过0.5元/度,而且还在不断上升,所以,新能源,特别是以太阳能为代表的新能源大规模替代传统能源的时代已经来临。
太阳能光伏发电技术主要体现在太阳能电池方面。这种电池又叫作“太阳能芯片”或“光伏电池”,是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被太阳光照射到,瞬间就可输出电流。
1883年,光伏电池被美国发明家查尔斯•弗里茨首次制备成功。他的方法是在硒表面镀上薄薄的一层金,这种电池的最高光电效率还不到1%。然而,在短短几十年时间里,太阳能电池技术已历经三代:从第一代硅基板、第二代薄膜到第三代复合薄膜材料,技术早已不可同日而语。
值得一提的是薄膜电池。它最大的优势在于成本,在面积相同的情况下,晶体硅太阳能电池的厚度是0.2毫米左右,而薄膜电池的厚度只有它的1%,材料用量节约至极,在硅原料的使用上,薄膜电池的单位成本要远远低于晶硅电池的单位成本。
如今,太阳能电池的切片已经达到0.1毫米量级,而薄膜电池的研发转化率最高已经达到18.7%,单晶硅市场上已有转化率为19%~20%的电池片,多晶硅市场也有转化率达到18%左右的电池片。
如今,由于新技术以及规模经济等因素的影响,光伏发电成本以每年8%左右的速度下降,越发受到各国重视。这也与世界各国都在实施“上网电价补贴”政策有关。
随着光伏发电技术的广泛应用、国家政策的支持,当数以万计的小型光伏能源生产者被纳入智能电网,这就意味着里夫金所说的新能源与新技术的融合已经实现,全新的社会变革也会由此开始。

大国崛起,中国不再错过
200年前,第一次工业革命兴起,煤炭替代木柴,英国实现大国崛起,身处“康乾盛世”的中国无动于衷,丧失了引领世界的机遇;100年前,第二次工业革命爆发,石油替代煤炭,美国借力实现大国崛起,战事频生的中国陷入了“被动挨打”的困境。
21世纪,第三次工业革命的机遇摆在我们面前,可再生能源将代替化石能源。这一次,中国能否把握住机遇,让太阳能照亮“中国世纪”呢?
从开封到纽约
2005年5月22日,《纽约时报》在评论版中罕见地以中文标题发表了一篇评论文章—《从开封到纽约—辉煌如过眼烟云》。该文作者尼古拉斯•克里斯托夫是个中国通,曾作为《纽约时报》记者常驻中国。
2012年5月,他再次来到中国,十分惊讶于中国的发展速度。在工作期间,尼古拉斯•克里斯托夫发表了一系列中国主题的专栏文章,其中就包括这篇以开封和纽约这一旧一新两大世界之都为中心的文章。
此文的用意是想提醒美国人:中国正在复兴,在未来的十几年里,中国将超过美国成为世界最大的经济体,美国人应该居安思危。
进入21世纪,美国已经是世界上唯一的超级大国,纽约是全世界最重要的城市之一。但在1 000年前,世界的“首都”可是北宋时的国都东京,即现今的开封。开封的繁华在北宋画家张择端的《清明上河图》中可见一斑。鼎盛时期,开封的常住人口超过100万,而那时伦敦的人口只有15 000左右,纽约当时甚至还不存在。
尼古拉斯•克里斯托夫在文中说:“我们如果回顾历史,会发现一个国家的辉煌盛世如过眼烟云,转瞬即逝,城市的繁华光景尤其如此。”
经过1 000年的历史变迁,开封和纽约的地位发生了翻天覆地的变化。是什么使得开封从一个世界级都市的位置上渐趋衰落?又是什么使中国这个经济总量曾达到世界经济总量1/3的世界最大经济体落后于人?答案是:工业革命。
与“第一次工业革命”失之交臂
18世纪中期,木材匮乏引发能源危机,这使得英国人毅然决然地在热能和机械能领域实现转轨,通过调整能源结构实现了国家整体性的产业变迁,完成了经济史上的重大转折,由此引发了第一次工业革命。
如果我们可以穿越时空隧道来到18世纪初的英国,会看到一条条清澈的河流、林立的纺织工厂,看到水流推动旧式纺车缓缓转动,听到纺车吱呀吱呀的声音。
1764年,纺织工人哈格里夫斯发明了珍妮纺纱机,实现了多锭纺纱,大大提高了工作效率。于是,我们可以看到英国约克郡布匹交易大厅里摩肩接踵,一匹匹纱布薄似蝉翼—由于骡机和自动纺纱机的发明,纺纱产品的质量实现了飞跃。
1782年,联动式蒸汽机问世。从18世纪下半叶开始,蒸汽机广泛应用于生产领域。与其说这是瓦特的功劳,不如说是煤炭的贡献,因为正是后者方便运输、热效率更高的特有属性,使这种新设备得以被任何一家工厂或矿山采用,而不是必须把厂址选在木材产地附近或河边。
机器大工业的发展离不开煤炭和钢铁,煤炭是近代工业的首要能源,钢铁是制造机器的材料。英国正是因为这两种基础原材料丰富,才得以在称霸世界的道路上走得飞快。
蒸汽机还带给英国人开拓世界航线的信心,他们驾着以煤炭为燃料的大船,在全球广泛建立殖民地,最终扩张为日不落的大不列颠帝国。
谁拥有资源,谁就能抢先一步。
虽然早在9世纪就有过英格兰修道士燃煤取暖的记录,但大部分英国人在17世纪之前对煤炭还是无动于衷,因为英国拥有广袤的森林,足以满足英国人冶铁与取暖的需求。15世纪流行于英国的鼓风炉就是以木炭为燃料的,一家炼铁厂每年要消耗1 036平方公里以上的森林。
按照金融投资家约翰•内夫的说法,在伊丽莎白时期的伦敦,2 000货车的木头仅相当于酿酒业一年的燃料。到了詹姆斯一世时期,一个玻璃作坊一年就需要4 000车木头。另外,“海军同样需要木材制造军舰”,而且用料讲究,用量巨大。
森林的大量砍伐使英国人民的生产和生活都受制于能源供给。1500~1630年,劈柴价格上涨了7倍,而同期物价只不过上涨了3倍。17世纪,城市人口的迅速增加使建筑、取暖和手工业等各领域的木材需求激增。欧洲“小冰期”的降临又使得英国的冬季格外寒冷和漫长。英国人不得不积极寻找木材的代替品。于是,煤炭被大量开采。资料显示,到1700年,英国的煤产量已经有250万~300万吨之多,相当于世界其他地区产煤量总和的5倍。
由于英国、法国的加来海峡地区和德国鲁尔地区的煤矿不断被开发,1850~1869年,法国的产煤量由440万吨上升到1 330万吨,德国的产煤量由420万吨上升到2 370万吨,整个世界煤炭消耗量占整个能源消耗量的比重从1830年的不足30%,迅速上升至1888年的48%。1920年,煤炭消费比重高达62%。
从13世纪也就是中国的宋代开始,全世界依次进入“煤炭时代”。
当整个欧洲拉开全方位变革的序幕时,中国正在经历什么?
彼时的中国仍然处于农耕文明向现代文明的过渡期,仍然以土地为依托,最大的变化可能是粮食产量的大幅增加,而这还是因为美洲开发产生的全球辐射效应为中国引进了玉米与红薯等高产作物。
不过,彼时的中国仍旧是世界经济第一大国。1800年,中国的经济总量远远超过印度,约为全球30%的量级,约为英国的6倍,在全球制造业总产出中所占的比重高达33%,人均产值也高于印度,人口急剧增长。
第一次工业革命发生时,大清帝国正值鼎盛时期。乾隆四十二年(1777年),清廷重申不许武科改用鸟枪,依然比试刀剑。而5年后,英国人瓦特成功地改良了蒸汽机。
1793年,乾隆在避暑山庄接见英国使臣马戛尔尼,声称“天朝物产丰盈,无所不有,原不藉外夷货物,以通有无”。英国使团的目的是要中国开放市场,为英国的资本积极开拓远东市场,实现其利益最大化。
马戛尔尼使团的中国之行以失败告终,中英之间的贸易不平衡问题没有得到解决。英国商人后以鸦片为商品,进而引发了第一次鸦片战争。近代中国的历史主题就是回应西方工业革命、开放市场,将中国先前的农业社会经济形态转变为工业形态。
“康乾盛世”后期的中国不仅缺少必要的世界眼光,更无心留意西方社会发生了什么。因为“天朝上国”的傲慢,因为闭关锁国的政策,因为陆续经历了《南京条约》、禁烟运动、太平天国、第二次鸦片战争……在内忧外患中,中国错失了参与第一次工业革命的机会。
彼时,受第一次工业革命的影响,人口较少、工人数量也相应较少的国家得以首次显著提升其在全球制造业产出中的比重。
于是,我们可以看到中国与英国在制造业比重上的变化。在1840年以前的数百年间,中国一直占据着全球制造业第一的位置。到了1840年前后,第一次工业革命使得英国工厂的生产力显著提升,全球制造业第一的位置被英国夺去。
重伦理不重科技、重农业不重工商业、自我封闭而不重世界交流,以木柴为驱动的中国,与第一次工业革命的历史机遇失之交臂,终于没有赛过以煤炭为驱动的英国。
痛失“第二次工业革命”机遇
从煤炭时代向石油时代的过渡也是化石能源从第一阶段向第二阶段的进步。由于电能的应用、内燃机的发明、新交通工具的研发、新通信手段的进步,逐渐形成了以电力、钢铁、石油化工、汽车制造为代表的四大支柱产业,确立了工业在国民经济中的主导地位。
可以说,200年前的第一次工业革命催生了世界市场的雏形,100年前的第二次工业革命使世界市场最终形成。
工业革命带来的动力革命和冶炼技术、电力、通信技术的提高,辅之以动力强大的机器,使人们的足迹遍布全球各个角落。由此,殖民地的拓展与战争成为世界新兴强国的主题,最终引爆了“一战”和“二战”。
第一次工业革命是美国内战的推动力之一,美国内战则拓展了美国的疆土,完成了美国历史上的第二次资本主义革命,进而为其进行第二次工业革命准备了条件。此外,“一战”和“二战”的辉煌战绩以及被保护的本国工业、科技和教育体系使美国超越英国成为新帝国。
1894年,美国的工业总产值跃居世界之首,成为世界第一经济强国。这一年,距离这个新国家的诞生仅仅118年,距离这片新大陆被发现也只有400年。
从18世纪开始,中国又经历了什么?
彼时,中国还没能推翻封建统治,旧政治体制依旧严重地束缚着生产关系,无法释放出新兴的生产力,中国不仅没能进入电力时代、石油时代,更没能赶上批量生产的时代。中国陆续经历了革命与战乱:甲午中日战争,戊戌变法,义和团运动,八国联军侵华战争,辛亥革命,军阀混战……始终处于动荡之中。
在第二次工业革命时期,尽管中国也曾有过所谓的“黄金十年”的契机,但当时中国所引进的工业,如苏南地区缫丝工业的兴盛,都是发达国家第一次工业革命的剩余产物。中国并没有建立起一套完整的、适用于第二次工业革命的产业体系,农业国的性质没有得到根本性的转变。随后,日本入侵又打断了中国工业化的进程。
革命与战乱使中国错过了第二次工业革命的机遇。其直接结果是:在15世纪之前,中国一直走在世界的前列;然而到了1950年,中国经济总量降至世界的1/20。
1820~1913年,全球经济总量约增长了4倍。其中,西欧增长了近6倍,英国增长了6倍还多,而由于帝国主义的侵略及掠夺,中国前50年是负增长,后50年有所增长,但总量基本保持不变。
这就是中国错失第二次工业革命的故事。与错失第一次工业革命机遇相比,这一次的错失不仅仅是失之交臂、被人赶超,而是使中国人感受到了切肤之痛,也深刻地体会了“落后就要挨打”的硬道理。
我们一直认为工业革命的核心是技术革命,然而再深究一步就会发现,人类社会以往两次工业革命的驱动和核心其实都是“能源替代”。大国的兴衰完全可以从能源方面寻找注脚。
过去的一个世纪是美国世纪,也是石油世纪。
早在19世纪80年代,美国就已经赶上并超过了英国。1871年,英国的钢铁产量为660万吨,美国为170万吨;1900年,英国的钢铁产量为910万吨,美国则猛增到1 400万吨。1850年,英国工业产值占世界的39%,而美国只占15%;到了1913年,英国的工业产值只占世界的14%,而美国却占36%。1870~1913年,美国工业生产增长了81倍,而同一时期英国只增长13倍;1913年,美国工业产值跃居世界第一位,英国则下滑至世界第三位。
在此基础上,美国经济在20世纪80年代达到全球巅峰。杰里米•里夫金认为,这背后的“功臣”是充足且廉价的石油、汽车和民众消费,而前者是后两者的基础。
如今,中国与其他各国站在第三次工业革命的同一起跑线上。新能源产业的发展速度已经超出我们所有人的想象。对中国来说,这是一次难得的机遇,如果能够抓住这次机遇,将会重新确立中国在世界的强国地位。
“石油世纪”还能持续多久?
可以说,在第二次工业革命时期,各国发展的最根本规律就是经济高速发展与化石能源消费高速增长同步。
1950~1973年,全球经济增长达到有史以来的最高速度,23年的平均增长速度为4.91%,接近1870~1913年煤炭黄金时代增长速度的2.5倍,全球经济总量实现了3倍的增长。其中,日本23年的平均经济增长速度达到惊人的9.29%,整个经济总量大约增长了8倍;而美国平均经济增长速度为4.8%,是过去100年增长速度的2.2倍左右,经济总量也实现了3倍的增长。高速增长背后的能源推动力正是量足价廉的石油—到1973年,石油产量占整个能源产量的43%左右,一个全面依赖石油的经济体系与文明体系基本形成。
在《第三次工业革命》中,杰里米•里夫金在开篇不久就给出了一个让普通人相当震惊的论断:2008年7月的世界金融危机可以看作是全球化的巅峰期,在一个依赖石油和其他化石燃料的经济体系中,我们已经竭尽全力却又无能为力。不管我们接受与否,我们正处于第二次工业革命和石油世纪的最后阶段。
作为新能源的忠实信徒,我在读到这一论断时并没有十分震惊,而有一种巧遇知音般的欣喜。在我看来,石油退出历史舞台的速度要比普通人想象中的快得多,如果中国能够把握住第三次工业革命的机遇,美国主导的石油体系极有可能被中国主导的太阳能体系代替。
那么,石油世纪还能维系多少年的辉煌呢?
首先,我们从石油探明储量角度讨论。从每年国际能源署(IEA)发布的石油探明储量数据中可以发现,1991~2011年,全世界石油探明储量不断增加,特别是2001~2011年,平均每年增加50多亿吨。目前,全世界已探明的石油储藏量约有16 520亿桶。
接下来,我们再看一下石油产量。为荷兰皇家壳牌石油公司工作的地球物理学家金•哈伯特曾在20世纪50年代预测,大约在2025~2035年,全球石油产量将达到峰值(日产7 000万桶)。国际能源署发布的《2010年世界能源展望报告》显示,这个峰值在2006年就已经达到,此后能源开采会日益困难、成本会不断提高,全球经济会出现震荡。事实上,世界石油产量在2008年已经实现日均8 173万桶。
再来看看石油的消费。目前,全世界每天消耗石油8 000万桶(每7桶合1吨),其实际消费量也在逐年增加。例如,1999年为34.62亿吨,2006年为38.9亿吨,年均递增1.68%。约40%的石油用于机动车,全球机动车使用量在1999年为6.62亿辆,2009年增加到8.47亿辆,年均递增2.49%。包括美国在内的绝大多数国家的石油自给率在快速下降,石油日益集中在占全球人口比例不到0.5%的海湾六国手中……
尽管随着勘探技术的改进、勘探投入的增加以及统计方法的改变,石油探明储量的增长速度实际上比开采速度的增长更快,但是无论如何,石油总归是一种不可再生的资源,地球上的石油总量终究是一个定值,总有被耗尽的那一天。以目前的开采速度计算,地球上的石油储量只能再支持41年。1
石油资源的日益枯竭、分布的不平衡和利益集团的垄断,极有可能在石油世纪的最后阶段引发灾难,比如某些国家为了争夺石油资源而发动战争。
这在历次的石油危机中可见一斑:
1973年10月,第四次中东战争爆发,中东产油国对支持以色列的美国等国家采取减产、禁运、提价等措施,由此引发了第一次石油危机。其直接结果是催生了以美国为主的国际能源机构,该机构由最初与石油输出国组织对抗转变为对话和合作。
伊朗伊斯兰革命(1978年至1979年2月)及随后的两伊战争(1980年9月22日至1988年8月20日)造成国际油价暴涨,继而引发了第二次石油危机。其直接结果是,卡特政府颁布《能源法案》、《原油暴利税法案》等,节能、开发可替代能源等被提上议程。各国开始重视战略石油储备。
海湾危机(20世纪80年代)与海湾战争(1990年)造成油价上涨,引发第三次石油危机。其直接结果是美国国会通过了《能源政策法案》。苏联解体后,里海地区丰富的石油资源在国际上的地位日益凸显,并成为美国能源多元化战略的一个重要组成部分。
“中国世纪”大幕拉开
近年来,美国著名经济学家、地缘政治学家威廉•恩道尔继其畅销书《石油战争》之后,又撰写了一本《石油大棋局:下一个目标中国》,直指美国炮制石油枯竭谎言的目的在于控制石油,并利用手中的石油行使世界霸权。
至今,美国仍是世界上已探明石油储量最多的国家之一。或许如威廉•恩道尔所说,在未来的一段时间内,美国会利用石油继续行使世界霸权,但另一方面,大型能源企业左右着美国政府的能源发展决策,因此,美国也有可能受制于石油文明带来的政治格局,进而丧失新一轮引领世界的机会。
在新能源领域,这一可能正逐渐演变为事实。奥巴马总统在第一个任期的上任之初,曾将新能源作为重点发展行业,给予一些能源企业以贷款担保。位于美国加利福尼亚州的太阳能电池板制造商索林德拉(Solyndra)就在受益之列:2009年获得5.35亿美元的贷款。然而,该公司因经营不善于2011年8月底宣布破产,1 100名员工全部失业。
该案例成为支持石油能源的共和党抨击奥巴马的论据—在2012年的新一届总统大选中,共和党指责奥巴马政府是出于政治动机而给该公司提供贷款担保,最终使纳税人蒙受巨大损失。这样的攻击使美国政府在支持清洁能源发展方面变得畏首畏尾。
在以往两次工业革命中,中国是一个落伍者。在这场光伏革命中,“中国应该领先一把”。中国应该为世界清洁能源的发展做出贡献,如果做到了,就相当于我们为中华民族的伟大复兴以及世界的和平与发展贡献了一份力量。
与美国不同的是,中国在促进清洁能源发展方面是急行军。中国政府在2009年推出了“太阳能屋顶计划”和“金太阳工程”,随后,在光伏业一片哀嚎的2012年,毅然出台了一系列扶持、补贴太阳能光伏产业的利好政策,扶持光伏产业的态度非常坚定。
2013年上半年,财政部发布《关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知》,明确按照发电量给予补贴;此外,光伏电站项目增值税即征即退50%的优惠政策也于9月份出台。光伏电站运营企业的增值税由17%下调至8.5%,这就相当于提高上网电价,电站回报率将因此上升,这对光伏电站运营企业来说绝对是利好消息。
我认为,中国政府的选择是正确的。正如之前所论述的,将来可能是多种新能源并存的时代,但只有太阳能可以挑大梁,风能、水能的发展将是有益补充。
能源替代的关键时刻也是中国可持续发展的关键时刻。问题在于,中国将以何种姿态出现?是西方文明的追随者、挑战者、发展者,还是新能源革命中的领导者?
种种数据显示,中国后来居上。比如,中国的国内生产总值30多年来一直以年均9%以上的速度增长,是历史上增长速度最快的经济体;2011年,中国国内生产总值为7.3万亿美元,出口总量占全球出口总量的10%,进口总量占全球进口总量的10%;中国是世界第三大科技强国,如今大约有92.6万名研究人员……我国在许多领域已经接近或领先世界先进水平。
据中科院国情分析研究小组预测,2020~2030年,中国的经济总量将位居世界第一;2040~2050年,人均国内生产总值将达到目前发达国家的水平;21世纪末,人均国内生产总值和人均社会发展水平两项重要指标均可达到发达国家水平。
这意味着“中国世纪”的到来。那么,在如此快的发展速度下,中国凭借目前的能源、资源与环境容量能否支撑起一个中国的世纪?关于这个问题,我认为只有一条解决方案,即中国要做绿色崛起的代表,以最小的环境代价和最合理的资源消耗获得最大的经济效益和社会效益。
照此推理,“中国世纪”必须是“太阳能世纪”。

“终极替代”,谁领风骚?
在我们赖以生存的地球上,人类已经繁衍出了第70亿名成员,她的名字叫丹妮卡•卡马乔。如何使以卡马乔为代表的人类后代过上绿色、和平、可持续的新能源生活?化石能源有三大死穴—“质、量、分布”,使其无法支撑世界文明的可持续发展,而风能、核能、潮汐能等新能源也各有各的局限,唯一可靠的能源替代将是太阳能替代煤炭和石油。
这是一次“终极替代”,我已经越来越真切地感受到它的气息。
化石能源三大“死穴”
2011年10月31日,菲律宾马尼拉一个名叫丹妮卡•卡马乔的女孩一出生就被载入史册,因为她是这个地球上的第70亿个居民。
丹妮卡•卡马乔并不知道,她的诞生是人口数量的一个新的里程碑,同时也令远在中国北京的我忧心忡忡:世界人口已经达到70亿,人口的增长必然带来能耗的增长,要满足超出人口数量几倍比例增长的人类能耗需要,作为一名致力于推动绿色能源的企业管理者,我该如何努力才能让中国的光伏产业尽早惠及小女孩的生活?
于是我想到,应该尽快让大家理解可再生能源替代传统化石能源的必然性和必要性,并通过自己的努力加快这一替代过程的实现。
所以,我要向全世界大声呼吁:太阳能时代已经到来,化石能源正在加速退出历史舞台,这是一个不可抗拒的历史潮流,也是一个不可逆转的过程,太阳能才是人类未来的希望所在!
我之所以认定新能源革命的必然性,基本根据就是两条:一是以化石能源为主体的传统能源体系将难以为继;二是依托可再生能源优越禀赋形成的新能源体系将逐渐成为替代者。一个难以为继,一个可以替代,革命当然就要发生了。
那么,为什么说以化石能源为主体的传统能源体系难以为继?这是因为化石能源在数量、质量、分布三个方面存在的硬制约和由此产生的不可克服的弊端。这是它的三个“死穴”。
第一,化石能源存在“数量”上的硬制约。全球化石能源的储量是一个定数,探明储量和开采量的增加只是利用层次的改变,并不是数量的增加。作为一种既定数量的资源,它只会越消耗越少。
储量是固定的,而人口却是不断增加的,经济也是不断增长的。随着工业化的普及和生活水平的提高,人类对于化石能源的消耗量迅速增加。更重要的是,能耗并不是与人口数量同比增长,而是超出其几倍。
2007年,美国能源信息署预测,2010年世界能源需求量为105.99亿吨油当量,2020年将达到128.89亿吨油当量,2025年将达到136.50亿吨油当量。事实上,我们所消耗的能源远远超出原先的预测。而根据世界能源权威机构的分析,主要化石能源的可开采年限并不是很长。
第二,化石能源存在“质量”上的硬制约。化石能源主要是碳氢化合物或其衍生物,通过化学反应达到能源利用,在此过程中,可能导致严重的环境污染和生态破坏。相关研究表明,大气中主要有五种污染物:氮氧化物(如一氧化氮与二氧化氮)、硫氧化物(如二氧化硫)、碳的氧化物(主要是一氧化碳)、碳氢化合物(如甲烷)以及各种悬浮颗粒物,它们基本上都来源于化石能源的使用。
使用化石能源的主要后果包括酸雨、臭氧层破坏等。近20年来,随着经济的快速发展,环境污染已经成为威胁人类生存与健康的重大因素,尤以空气污染最为突出。地球将越来越不适宜人类和其他生物生存。
第三,化石能源存在“分布”上的硬制约。化石能源深埋于地下,它的分布是固定的,而且在世界各国的分布是不均衡的。其不均衡体现在:第一,数量上的不均衡,有的国家多,有的国家少,有的基本没有;第二,品种上的不均衡,有的国家石油多,有的国家煤炭多,有的国家天然气多。
除储量、品种分布的不均衡外,供需状态也不平衡。在一国范围内看,能源储量和能源消费不对称。有的国家储量多,而消费少;有的国家消费多,而储量少。比如,中东地区石油储量很大,约占世界总储量的65%,但人口总数少,消耗量也少;欧美等工业发达地区石油消耗量很大,而储量相对不足,这就需要从国外进口。
对任何一个国家而言,能源都是其生存和发展的最重要的资源,保证能源供应都是头等大事。在能源分布不均衡的情况下,解决供应和消费不平衡的问题必然会催生国与国之间的各种纷争。可以说,化石能源左右着我们人类。
在全球经济体系下,任何商业活动都与化石能源息息相关,整个人类文明都建立在碳资源上。石油紧缺必然会带来石油价格的上涨,这将直接导致全球商品和服务价格的攀升。同时,石油价格上涨将引起粮食危机和社会秩序骚乱。为转移国内矛盾,许多国家通常会选择将问题国际化,寻求外界扩张,争夺能源要地就成了战争的导火索。可见,能源危机可能引发一系列可怕的连锁反应,会上升到国家的战略问题高度,直接关乎人类的生存和人类文明的延续。
因此,不均衡的化石能源会直接影响人类文明的延续。当可替代的新能源出现时,化石能源逐渐退出历史舞台将成为必然。
该是哪一种?
我们可以用什么来替代化石能源?我认为,对中国来说,太阳能是最好的选择。
我们先讨论风能。风能除蕴藏量丰富外,还具有可再生、永不枯竭、清洁无污染等诸多优点。风是一种自然现象,由太阳辐射热引起。太阳光照射到地球表面,地球表面各处受热不均,产生温差,从而引起大气的对流运动,风由此形成。虽然到达地球的太阳能中只有2%能够转化为风能,但其总量仍十分可观。据估算,地球上的风能资源是水能资源的10倍,高达53万亿度/年。即使2020年全球的电力需求增长至25万亿~30万亿度,从纯技术的角度讲,只需利用地球上50%的风能就能够满足全球的电力需求。
风力发电成本逐年下降,目前达到每度0.5~0.6元,是眼下最具成本优势的可再生能源。风能资源丰富地区的风力发电成本与燃油发电或燃气发电的成本相比,已经具备成本竞争力。
中国初步探明的风能资源在陆地上约为2.53亿千瓦,沿海约为7.5亿千瓦,总计约为10亿千瓦,但这一风能资源只是10米低空范围内的风能,如果扩展到50~60米以上的高空,这一数字将至少再增加一倍,即20亿~25亿千瓦的风能资源。如果其中的2/3被开发,将可达到水能资源的4倍以上,开发前景十分广阔。
但从我国风能资源的分布看,分布不均衡的问题比较突出。资源丰富的地区集中在东北、内蒙古、新疆、西藏和沿海地区,西南地区和中部的风能资源相对贫乏。由于地形的影响,风力的地区差异非常明显。在邻近的区域,有利地形处的风力往往是不利地形处的几倍甚至几十倍。
风能也具有密度低、风力不稳定等缺点。此外,其发电能力仅相当于传统化石能源的1/3左右,其远距离输送成本也颇高(理论上是煤电的3倍),若将此成本计算在内,则其成本优势并不明显。
虽然海上风能资源更丰富,但海上风能的建设、开发和运行远比陆地上复杂得多。比如,中国海洋功能区域划分不是很明晰,海上风电开发牵涉到海洋局、海事、军事、交通、渔业等多个部门的利益。风电场项目距离海岸较近时,较易和渔业、生态保护等发生冲突;距离海岸较远时,又会影响航道。
在风机运营过程中,维护成本高企也成为制约其发展的重要因素。由于远离海岸,维护工作需要特殊的设备和运输工具,并网均需要进行额外投入,而且配套零部件以进口为主。目前,无论是建设成本还是运行成本,海上风电场都要高于陆上风电场。
接下来,我们再来讨论水能。中国能源探明总储量的构成为原煤85.1%、水能11.9%、原油12.7%、天然气0.3%,能源剩余可采总储量的构成为原煤51.4%、水能44.6%、原油2.9%、天然气1.1%。我国传统能源以煤炭和水能为主,水能仅次于煤炭,居于十分重要的地位。
然而,中国水资源虽然丰富但分布不均—西多东少,主要集中在西部和中部地区。根据汉能2006年的研究数据,在全国可开发水能资源中,东部的华东、东北、华北三大区域仅占6.8%,中南五大区域占15.5%,西北地区占9.9%,西南地区占67.8%。在西南地区,除西藏外,四川、云南、贵州三省占全国的50.7%。
此外,大型电站比重大且分布集中。各省(区)单站装机10万千瓦以上的大型水电站有203座,其装机容量和年发电量占总数的80%左右;而且,70%以上的大型电站集中分布在西南四省。
更不均衡的是,中国气候受季风影响,降水和径流分配不均,夏秋季4~5个月的径流量占年径流量的60%~70%,而冬季的径流量却很少,因而水电站的季节性电能较多。
水能开发同样面临挑战。一方面,中国地少人多,修建水库往往受到淹没损失的限制,而在深山峡谷或河流中修建水库虽可减少淹没损失,但必须建高坝,工程比较艰巨。另一方面,中国大部分河流,特别是中下游,往往有防洪、灌溉、航运、供水、水产、旅游等综合利用要求。在水能开发时往往需要统筹规划,牵一发而动全身,需要综合考虑整个国民经济的最大经济效益和社会效益。
可再生能源团队中的其他成员,比如生物质能、潮汐能和地热能等,尚未得到规模化运用,且在“质量”与“数量”上各有各的缺憾(下文会详细论述)。至于页岩气,在我看来,它并不属于可再生能源(下文会详细论述)。
幸运的是,我们还有太阳能。太阳是地球的主要能源供应者。太阳在其核反应过程中释放的能量是巨大无比的,其中只有二十二亿分之一的能量经过1.5亿公里的长途跋涉来到地球,30%的能量被大气层反射回宇宙,23%的能量被大气层吸收,最终,每秒到达地球表面的功率仍然高达80万~85万千瓦,相当于每秒燃烧500万吨煤释放的能量。这些能量形成了水能、风能、潮汐能、地热能等。事实上,化石能源也是太阳能的转化物。因此,在新能源的替代中,太阳能理应成为最佳选择。
终极替代
经过对比我们得出结论:太阳能是最符合21世纪发展需求的新能源。那么,在适当的条件下,当我们实现太阳能发电的低成本、实现平价上网(太阳能发电成本与传统能源发电成本相当)时,分布式发电站就能够得到普遍认可与普及。届时,新能源将实现对化石能源的“终极替代”。
从目前的形势看,“终极替代”离我们越来越近。在我国,光伏电站项目越来越多,超过70%的光伏装机容量都来自大型光伏电站。在世界范围内,分布式占光伏累计总装机容量的68.9%,在美国超过83%,德国超过85%,日本更是高达90%以上。从2012年开始,欧美主流的“分布式”光伏发电也在中国悄然兴起。分布式光伏设备主要安装在家庭、工厂的屋顶上,自发自用,多余的电量再上传至电网。
2012年,在国家能源局的多份文件中,“分布式”取代光伏电站成为政策关注的重点。在提法上,对光伏电站的要求是“有序推进”,而对“分布式”的要求则是“大力推广”。
2012年10月26日上午,国家电网召开了一场新闻发布会,这标志着并网政策出现了转机。国家电网宣布,接受6MW以下的分布式光伏发电并网,并承诺为此类项目的接入提供便利,受理、制定接入电网方案,并网调试全过程均不收取任何费用。不仅如此,2012年12月19日召开的国务院常务会议更是明确提出,“积极开拓国内光伏应用市场,着力推进分布式光伏发电”。
对于刚刚经历过2012年欧美“双反”的光伏企业来说,如果国内的“分布式”市场能够顺利开启,无疑将成为消化光伏产能的一个新出口。
不仅是个人,企业也在纷纷响应。2013年7月30日,中国航空工业集团公司(简称“中航工业集团”)400MW分布式光伏发电示范项目首批20MW项目在石家庄中航通飞华北飞机工业有限公司开工建设。这是在7月15日国务院出台《关于促进光伏产业健康发展若干意见》后,我国首个启动的大型分布式光伏发电项目,中航工业集团也成为我国第一家利用自身的厂房屋顶建设分布式光伏项目的大型中央企业。
至于成本与普及问题,从目前来看,应该很快就能攻克。就成本而言,国内外的太阳能电池生产商都在努力,目前太阳能电池的发电成本越来越低。从2011年6月10日国家能源局与亚洲开发银行联合召开的太阳能发电规模化发展研讨会上传来的消息显示,光伏发电的成本比3年前降低了50%;在不考虑土地成本的情况下,中国的太阳能发电价格已降至1元/度以下。按照这样的速度,也许在3~5年内,太阳能电池的发电成本已经可以接近火电。
事实上,已有研究表明:火电等化石能源如果加上其对环境影响的成本,其综合成本已在0.7元/度以上。
关于普及问题,中国一直在努力解决商业模式问题,比如卖给电网的上网电价是多少;政府怎么补贴,又怎么退出补贴。毕竟,政府补贴的目的是将来不用补贴。这些政策性的问题是各国政府都在努力解决的。
2013年7月31日,国家财政部发布通知,确定了分布式光伏发电项目按电量补贴的实施办法:国家对分布式光伏发电项目按电量给予补贴,补贴资金通过电网企业转付给分布式光伏发电项目所在的单位。
清洁能源将占50%
根据多年的从业经验,我得出一个判断:到2035年,清洁能源将占全球一次能源利用总量的50%。
有人可能会问,50%是不是太乐观了?我的回答是,占比低于50%只能算作补充,不足以证明清洁能源是对化石能源的一种“替代”。我认为,很多人往往高估1~2年的变化,而低估5~10年的变化,更何况是20年以后!历史已经证明,能源结构上发生“替代”的时间间隔一次比一次短。
目前,包括太阳能在内的清洁能源在能源消费结构中仅占13%的份额,而化石能源占87%,但新能源的开发与研究是大势所趋。美国总统奥巴马曾经预测,到2025年,可再生能源将占全球能源利用总量的25%;联合国秘书长潘基文也曾预测,到2030年,可再生能源将占全球能源利用总量的30%。
从世界能源结构演变历史看,煤炭代替木柴成为主要能源的第一次能源消费结构变革用了100 多年;石油替代煤炭成为主要能源的第二次能源消费结构变革用了 60 年左右;目前,能源结构正朝着高效、清洁、低碳甚至无碳的方向发展。专家们预计,可再生能源有望在 2050年全面替代化石能源。但我认为,替代有可能不需要那么长的时间,因为光伏产业技术更新换代的速度、光伏发电成本降低的速度超乎我们的想象。
或许很多人认为我说的事情虚无缥缈,认为清洁能源替代化石能源遥不可及,而作为身处一线的企业管理者,我有最直接的感悟和体会,我天天都能看见市场的硝烟,听见市场的炮声,而一线的实践表明,这一替代并不遥远。里夫金是清洁能源的积极倡导者,但在企业实践中,技术的发展速度之快仍然超乎他的想象。
从2000年开始,太阳能的发展在5年内实现了超过40%的世界年均增长速度。20世纪90年代初,全球太阳能电池的产量不足100MW;到20世纪90年代末,全球太阳能电池的产量已经飙升至287.7MW,年均增长20%。2000~2006年,这个数字增至2.5GW。
2011年,全球太阳能光伏电池产量为37.2GW,相比2010年的27.4GW提升了36%;2012年第一季度,全球太阳能光伏电池产量同比增长率高达120%。即便是受到欧盟“双反”的影响,中国2012年上半年的太阳能电池产量仍高达11.3GW,占全球总产量的63%左右。
除了产量的提升,太阳能技术的进步更是重中之重。汉能选择的方向是薄膜技术。我们依据电池材料,可以将薄膜电池分为三类:硅基薄膜电池、化合物薄膜电池和染料敏化太阳能电池。其中,只有非晶硅薄膜、碲化镉薄膜和铜铟镓硒薄膜实现了商业化。
资讯传媒OFweek行业研究中心出版的《2013~2015年全球与中国薄膜电池行业市场研究及预测分析报告》显示,全球薄膜电池行业兴起于2005年,在短短5年内,薄膜电池产量就从100MW增长到2009年的1 981MW。
该报告还预测,2013年全球薄膜电池产量将比2012年增长30%,而2014~2016年全球薄膜电池产量的年均增长率在25%左右。预计到2016年,全球薄膜电池产量将达到12.5GW,行业产值将达到70亿美元。而且,薄膜电池的发电成本也在持续下降,MiaSole公司拥有世界上最先进的薄膜技术,其生产的铜铟镓硒薄膜光伏组件量产转化率已达15.5%,预计到2014年,生产成本将降至0.5美元/瓦。
光伏企业通过多种渠道,快速把太阳能引入人们的生活。第一,各国纷纷出台“屋顶计划”,将太阳能发电系统安装在屋顶或住宅、办公室和公共建筑的外墙,与电网连接并向电网输电。
第二,在新建筑模式下,光伏企业与房屋开发商合作,以太阳能发电为设计特点,请建筑师将电池整合在建筑物中,取代传统的建筑材料。这类建筑同样可以接入公共电网,比如中国无锡机场屋顶的太阳能离网项目。
第三,将电池模块安装在系统上,太阳能发电系统通过充电控制器与蓄电池连接,生产的电力可以储存起来供日后使用。
第四,挖掘各种新市场,比如太阳能照明、太阳能汽车等。
第五,薄膜电池具有便携、可卷曲等特性,可以用来制造消费类电子产品和小型电器。
在这些利好因素的综合作用下,光伏产业的春天即将来临。
就我国而言,光伏应用市场已经打开,我国将由以前的光伏制造大国转变为应用方面的领先者。通过大规模的结构调整,广泛应用新的更好的产品,比如薄膜、转化率高的晶硅等,从而大幅降低整个市场成本,这样老百姓就能买到便宜的太阳能电力并最终实现平价上网。这一天并不遥远:2012年下半年,意大利已经实现平价上网,中国在两三年内也将实现。
一旦太阳能的发电成本等于或低于传统化石能源的发电成本,替代还会远吗?


内容简介
《中国领先一把:第三次工业革命在中国》这是一本探索中国如何通过光伏革命,破解能源瓶颈、实现可持续发展、最终和平崛起的书。
2012年,中国原油对外依存度超过50%,能源安全与能源独立堪忧:中国与世界的联系更加紧密,关系更加复杂,不稳定性因素和风险也将增加,爆发冲突的可能性加大。
2013年初,中国遭遇雾霾袭击,北京及华北地区多处城市PM2.5浓度“爆表”,中国面临空前的环境压力:这不仅事关民生,更关乎中国的大国责任及国际地位,因为气候谈判不仅仅是简单的减少碳排放的问题,而是涉及到各国经济战略和发展利益。
中国正面临着前所未有的能源和环境挑战。然而,挑战与机遇往往并存。
在人类历史上,每当新的能源与通信技术相结合的时候,往往预示着新一轮工业革命的爆发,从而催生世界格局的重新构建。英、美两国正是抓住了前两次工业革命的机会,先后崛起成为世界的霸主。
如今,以光伏为代表的新能源和信息技术结合为特征的第三次工业革命,成为了全球格局改变的新契机。在这次工业革命中,中国史无前例的站在了领跑者的位置,并完全可以领先一把。
本书作者创造性为中国领先提供了解决之道——光伏革命。它将能够破解能源瓶颈、助推经济转型,是中国持续发展根本之策。
本书概述了全球新能源革命的趋势,总结了欧美等国家在这方面的经验教训,结合改革开放三十年“中国制造”以及中国光伏产业曲折发展的历史,从理论和实践、观念和思维、经济和社会、产业和企业、当前和未来等角度,全面的论述了中国在这一轮工业革命中应采取的战略、策略、政策和措施,从而领先世界的判断。
实现伟大复兴是中华民族近代以来最伟大梦想。我们相信,“光伏”这一解决之道,将从根本上改变人类对能源的认知和利用方式,推动“美丽中国”的实现。
阳光普照世界,我们用阳光来实现梦想。

购买书籍

当当网购书 京东购书 卓越购书

PDF电子书下载地址

相关书籍

搜索更多