一个影响环地中海地区，甚而可能影响世界未来的

 

“洁净阳光能源”（CSP）的倡议

 

中国科学院理论物理研究所

 

何祚庥研究员 陈应天研究员

 

在“登月”领域，人们都知道有一个“阿波罗”计划；现在在可再生能源领域，国际社会正在酝酿一个新的“阿波罗”计划。阿波罗是希腊神话里太阳神，现在却将这一“冠名”移到太阳能。

 

2008年2月4~5日，欧洲罗马俱乐部（The Club of Rome）和环地中海可再生能源合作组织（TREC）在西班牙巴塞罗纳召开一个“洁净阳光能源”（CSP）的大型研讨会。G. Knies先生代表会议主办方提出一个“在北非开发洁净阳光能源的设想，——为促进欧洲、中东、北非（EU—MENA）能源淡水气候安全，建立阳光能源合作伙伴关系，在沙漠上开发洁净能源的一个建议。”

 

我们未能看到这一建议的全文，仅收到一组在研讨会上做演讲的透明片。这组透明片已然充分透露出有关欧洲，中东和非洲地区在能源、淡水、气候等重大科技问题上未来发展的设想，在经济、政治、军事、外交等方面可能出现的动向。由于这一设想在技术上和经济上，甚而在政治上都有极大的可操作性和实现的可能性，我们估计这一设想将深刻影响欧洲、中东和非洲，甚而是世界的未来，当然也将影响到中国。

 

现在将这一设想扼要介绍如下：

 

一、为什么要提出这一“洁净阳光能源”的设想？

 

这有两方面原因：

 

1）、首先是为了应对“危险的2度”。

 

现在在欧洲的国家间纷纷认为，未来50年，在气候变化问题上，存在“危险的阈值”。一旦平均气温上升了2度，将影响到人类社会的可持续发展，出现不可逆转的灾难！其影响的范围将可能高达2050年100亿人口的1/3，也就是30~35亿人！现在还有控制气温上升到2度的“一线”机会！人类必须紧急行动起来，运用集体的力量，保证人类的持续发展。

 

欧盟认为，温室气体，首先是CO2的排放，是形成气温上升的最主要原因。为了控制CO2排放，环地中海各国（EUMENA）应从2000年，年排放18亿吨的CO2，到2050年，下降到年排放6.9亿吨CO2，亦即减排62%。罗马俱乐部和环地中海地区可再生能源合作组织的报告，还给出了一个未来CO2排放的预测图：

 

希望能将环地中海各国每生产一度电所排放的CO2，由2000年的450克下降到90克，各类能源排放总量共减排81%！

 

欧盟当然希望能将这一“减排”行动，推及全球，因而在全球范围内，大力倡议推进“洁净阳光能源”。

 

2）当然，启动“洁净阳光能源”倡议的最主要的理由，是解决能源短缺。

 

当前全世界共有65亿人，年用电18万亿度。人均用电2770度/年。2050年，预期人类将上升到100亿人，将用电50万亿度，人均用电是5000度/年。2050年，地球上储藏的化石能源将消耗殆尽，人们将很难开采到石油和天然气！但如果在10万平方公里沙漠上（注：这将是世界沙漠面积的0.3%），安装100亿千瓦的太阳能电站；如以年发电2500小时计，仅这一计划就能提供人类所需50万亿度的50%！如果这一阿波罗计划能在2010年启动，将由2010年2GW的功率容量逐步上升到2050年10000GW的功率容量，亦即扩展了5000倍。预期年平均增长24%，每3年翻一番。

 

3）如果这一世界范围内的计划正式启动，将带来如下需求：

 

a）大规模的太阳能蒸汽发生器和相应的太阳能收集器的生产；

 

b）1000条高压直流运程输电线，每根输电线可传输2GW的功率，平均传输2000KM的距离；

 

c）1000个以上大型整流，逆变工作站；

 

d）需要大量的玻璃、钢铁、铝、电子装备等等。

 

这将为世界经济带来巨大的市场需求！

 

二、环地中海欧洲、中东、北非各国，尤其需要一个在沙漠地区产生洁净能源，产生电力，淡化海水，捍卫气候安全的阿波罗计划！

 

1）从2000年~2050年，欧洲和中东北非地区将要求有24亿千瓦的发电装机容量。下面是各不同能源构成的示意图：

 

2）2050年的中东北非和欧洲分别需要4.2万亿度电，总共是8.4万亿度电。下面是2000年~2050年，中东北非和欧洲未来能源需求增长的示意图。

 

值得注意的是：在中东北非的增长需求中，不仅包括海水淡化所需的电力，而且包括了出口到欧洲的电力。在欧洲的能源增长需求中，还包括了从“中东北非”进口17%的电力。

 

3）以上两张示意图均认为，未来欧洲和中东北非的电力构成中，可再生能源将居主导地位，占全部能源的64%；而在可再生能源构成中，洁净阳光能源将占主导地位，其次风能，又其次是水能发电和光伏发电。到2035年，核能所占份额是零。

 

4）环地中海地区有一个特殊问题，环尼罗河流域各国严重缺水！随着人口的迅速增加，各有关国家将从2007年，年短缺500亿立方米的淡水，上升到2050年，年短缺1500亿立方米的淡水。下面是中东和北非地区淡水短缺情况简图，

 

由此而诞生的一个自然的设想是：这一 “洁净阳光能源”计划，能否和解决海水淡化问题相结合？——所以，其技术选择必然是“太阳能热发电+余热淡化海水”。

 

5）为解决上述问题，这一环地中海地区需要有一个解决电力、淡水以及在沙漠地区种植藻类植物，改造沙漠气候、生态的阿波罗计划。要点有：

 

a）2050年由沙漠供3.2万亿度电；

 

b）装机容量是12.8亿千瓦，占地13000平方公里，是中东、北非沙漠的0.1%；

 

c）如这一方案在2010年启动，将由2010年20万千瓦的装机起步，平均以25%年增长率递增（亦即每3年翻一番），到2050年将扩充6000倍；

 

d）仅集热器和聚光镜的投资，将高达1万亿欧元，由北非和中东地区负责生产；

 

e）欧洲、中东、北非将建立一个宽松的可再生能源的自由贸易区。

 

三、为推进这一阿波罗“洁净阳光能源”设想，在欧洲、中东、北非地区还将建造一个强大的超级电网

 

其构想是：

 

1）未来的超级电网将采用高压直流输电线路。理由是：a）高压直流输电每千公里仅损失2~3%，而交流输电每公里损耗将高达7~8%；b）输电距离大于700公里陆地的输电线，输电距离大于70公里的海下输电线的传输成本，远较高压交流输电的成本为低；c）传输功率为1000万千瓦的直流传输线所占地面仅为交流输电线的1/3。

 

下面是容量相同的直流、交流传输线所占地面的一个比较：

 

2）欧洲各国更关心的当然是这一高压直流输电超级电网的传输能力，占地面积，电能成本，传输成本，以及供欧洲用的洁净阳光能源的投资，超级电网的投资。下面是有关超级电网大致的设想：

 

和所预期的各类费用的简表：

 

有兴趣的是，这一“洁净阳光能源”将由2020年包括传输在内的0.064欧分/千瓦时的成本电价，逐步下降到2050年包括传输在内的0.050欧分/千瓦时的成本电价。

 

3）这一“洁净阳光能源”计划将能为欧洲提供更廉价的电力。下面是西班牙现有能源结构的综合成本发展趋势和包括洁净阳光能源在内的综合成本发展趋势的两根曲线：

 

由非洲输入洁净阳光电能将比西班牙本土的洁净阳光电能更为低廉0.015~0.020欧分/度。

 

另一个是德国未来能源发展趋势预测：

 

这两份预测图均表明实施“洁净阳光能源”计划，将促使西班牙和德国的发电成本逐步下降！

 

4）为什么欧洲各国对开发北非、中东地区的阳光大感兴趣？一个最基本的理由是：

 

这一撒哈拉沙漠上的阳光资源，是世界上太阳能资源最丰富的地区，（注：我国西藏地区太阳能是仅次于撒哈拉沙漠的地区），而且这一区域还有欧盟各国的强大的技术支撑！

 

四、所以报告人强调指出：“为了实现欧洲提出的‘完全去碳’的设想，我们并不需要发展新一代技术，也不需要有技术方面的重大突破；因为这里有的是强大的阳光纽带和技术纽带，仅仅需要的是欧洲和中东、北非的‘无边界’的精诚协作。当然，如果未来有突破性的技术和出现，无疑将受到重大欢迎！”

 

报告人还说，“环地中海地区也不缺乏资金来源，而当前最缺少的是这一地区的坚定的共同的兴趣和共同关注。”

 

五、为了推进这一洁净阳光能源设想。报告人还建议环地中海各国还需要制定一个统一的政策。

 

要点是：

 

1）制定推进技术快速商业化的国际资助规则；2）征集覆盖欧洲中东北非地区的国际高压直流电网方案；3）制定欧洲中东北非阿波罗沙漠技术的工作大纲。

 

为此，将征集各种各样的建议（Proposals），并给予相应的资金的资助（feed-in grants）。

 

罗马俱乐部和环地中海地区可再生能源合作组织将坚定地推进上述目标，并将在2008年4月22~24日在德国的汉诺威城召开“百万千瓦级洁净阳光能源”的大型研讨会。主要将讨论有关洁净阳光能源的技术、工艺和如何在沙漠中建设个1000个百万千瓦级的阳光能源的各种建议。将在会上成立一个欧洲、中东、北非的洁净阳光能源的联盟和相应的洁净能源顾问委员会。

 

罗马俱乐部和汉诺威企业协会是这一研讨会的主人，欢迎各国政治实体，各非政府组织，对政治、工业和财政问题有兴趣的各类人士踊跃参加会议。

 

六、毫无疑义，在欧洲和中东北非地区即将推行的这一阿波罗“洁净阳光能源”计划将不能不影响到我国！我们应该做些什么？

 

1）这将是总额为2万亿欧元的“太阳能热力发电和海水淡化处理”相结合的巨大能源市场。预期其单位千瓦的投资，将从2020年的1800欧元/千瓦，逐步下降到1400欧元/千瓦，其中仅集热镜和蒸汽发生器就高达1万亿以上的欧元！我国能占多少份额？

 

2）高压远程直流输电技术也是我国电力工业的强项，我国能否“有所作为”？

 

3）为推进海水淡化，改造沙漠气候、生态、环境，我国能否在和海水淡化有关的化学工业以及沙漠种植业方面提供技术，输出产品？

 

4）为争夺这一可能到来的能源市场，我国是否也应推行一个和太阳能产业有关的“小阿波罗”计划，一方面提高自主创新能力，提升技术水平，降低成本造价，另一方面积极推进各种产品的出口。

 

5）当然，更值得关注和需要冷静观察的，由于这一计划的推进，将带来欧洲和中东、北非地区的经济政治格局可能出现的巨变！

 

6）也许，在我国发展的未来，也需要有一个联合亚洲各国的“洁净阳光能源”计划！