中国:风能太阳能锂电能 能能出彩

  从风力涡轮机、太阳能电池到煤粉气化、汽车锂电池,在多个清洁能源技术领域,中国已经悄悄地位居世界前列。新疆额尔齐斯河河谷,风电机组在落日余辉的映衬下,展现出一道独特的风景。新疆哈密金风风电设备制造基地车间,工人们吊装刚下线的风电机组。

  在之后的几年里,政府向实验室、大学和企业投入了数十亿美元,用于从克隆技术到水下机器人等众多科学项目的研究。2001年,其中一个研究领域的规模突然扩大:能源技术。原因很简单。作为曾经的东亚*大石油出口国,中国汽车拥有量正在以每天2000辆的速度增加,进口数百万桶石油。与此同时,中国近80%的电力来自煤炭,严重污染空气,加速气候变暖。据估计,海平面的上升在中国造成的难民数量将超过包括孟加拉在内的其他任何国家。

  2006年,中国对新能源的投入再次翻倍,除了研究经费增加之外,风力涡轮机、太阳能电池和水电站,以及其他可再生能源的发展都设立比美国更高的目标。那一年,中国的风电产量翻倍,接下来两年每年均以100%的速度增长。2003年,中国几乎不存在太阳能产业;5年后,它的太阳能电池产量超过了其他任何国家,顾客包括那些发明了该技术的西方公司。

  中国是如此的大,发展如此迅速,2006年,它超过美国成为世界第一大温室气体排放国。因此,现在的问题已经不再是中国是否准备好了在对抗气候变化的战斗中扮演重要角色,而是中国的举动将如何影响世界。美国能源政策和国际事务助理国务卿大卫?山德罗在5个月内5次访问中国。他告诉我说,“中国对清洁技术的投资非同寻常。”对于美国而言,“除非美国加大投入,否则在未来几年和几十年里,我们在清洁技术领域将失去竞争力。”

  武钢出生在新疆,那里有广阔的平原和高大的山峰,创造出天然的风道,强劲的大风甚至能将火车掀翻。上世纪80年代,很多欧洲工程师专程到新疆测试他们设计的风力涡轮机。1987年,武钢还是一名年轻的工程师,管理着中国*早的一座风电场,和来自丹麦的工程师合作。他潜心研究涡轮机构造———“哪里是它们的胃,哪里是它们的心脏?”1997年,上面交给他一个项目:建造一座600千瓦的风力涡轮机。就国际标准来说,600千瓦不算大,但对中国却依然是全新的领域。很多政府研究经费获得者只是用得到钱完成研究,然后又开始新的项目。但也有一部分人,像武钢一样,看到了商业机会:每1美元政府拨款可以从银行换回十多美元的贷款。“只要告诉银行,‘这是科学部拨给我们的钱。’”武钢认为没有必要从头开始。金风购买了德国公司JacobsEnergie的设计。虽然拿到了技术,制造过程依然困难重重。早期尝试屡屡失败。“”转叶整个掉下来,“武钢摇着头说,”主轴断裂。非常非常危险。“

  中国在清洁技术领域奋起直追,部分要感谢保护政策———直到不久之前,风电场使用的涡轮机要求用包括本地生产的部件。这一要求于2003年开始实施,6年后取消时,中国涡轮机已经主宰本地市场。事实上,中国的风电场增长速度太快,其中有20%至30%根本无法发电。工厂的过剩是问题的一部分:奖励的依据并非根据发电量多少,而是根据安装了多少设备。由于缺乏有效的技术标准,很多工厂生产廉价但劣质的涡轮机。但电网问题可能只是暂时的。中国已经在购买建设世界*高效的输电线路———据世界资源研究所的德博拉?塞利格森说,“在这个领域,中国已经超过美国。在未来10年,中国计划安装更多风电设备,它们的总发电量将是三峡大坝的5倍。”

  在和武钢交谈后,公司的战略及全球发展总监周彤,一位30多岁的优雅女士,递给我一个安全帽,领我参观隔壁的涡轮机组装厂。在像飞机库一样的巨大的厂房中,身穿橙色连身工作服的工人正在将涡轮机的各个部件组装起来。风力涡轮机是让人叹为观止的庞大机械,一些制造商甚至将直升飞机停机坪建在顶端。提到中国工厂,人们大概会想成排的非技术工人埋头组装廉价电子产品。涡轮工厂彻底打破了这一印象。我们在一个像是客机机头的闪亮白色物体前停下。这是转子毂———机叶片相连的地方———是金风*新的宝贝,能够生产2.5兆瓦电力的涡轮机的核心构件。“哇,这2.5兆瓦!”周彤说,“我第一次见到它是在德国。在这里还是第一次见到。”武钢计划在明天的新闻发布会上介绍这个东西。一辆装满涡轮机部件的平板卡车停在门口,正准备前往位于中国东北的风电场。

  太阳能和风能驱动的未来是如此的美好,甚至掩盖了一个不那么美丽的事实:在不远的将来,煤炭都不会消失。即使根据*乐观的估计,在可以预见的未来,中国和美国依然将是煤炭的主要消费国。中国消耗的煤炭比欧洲和美国加起来还多。美国劳伦斯利夫莫尔国家实验室的能源专家朱利奥?弗雷德曼告诉我,“美国和中国在未来5年的煤炭政策将决定这个世纪的未来。”

  2001年,863计划启动了“清洁煤”项目。清华大学热能工程教授姚强入选主管委员会。他说,我们的目标很简单:鼓励那些私人公司不愿独立尝试的冒险而昂贵的创意。政府不会下令说要发展什么样技术。像硅谷一样,中国技术精英们同样不赞同挑选“赢家和输家”。姚强认为他的职责就是,努力确保有潜力的创意获得参与竞争的机会。他说,“如果政府什么都不做,这些技术注定失败。”

  西安热工研究院也是863计划经费获得者。“影响是巨大的,”研究所总工程师许世森告诉我,“以我们的项目为例,”他指的是一座实验性发电站,如果取得成功,将排放很少的二氧化碳。“如果没有863,这一技术的实现可能要延后许多年。”之后,两名工程师带我参观了他们的实验室:一幢土褐色的8层混凝土建筑,里面有如此多的管道,感觉像进入了轮船的轮机舱。我们爬楼梯来到4楼,走进一个房间,成包的煤炭样本靠墙堆放。房屋中间有一个类似家用锅炉的装置,虽然尺寸是普通锅炉的3倍,顶端和侧面插满了管道和缆线。它是一个实验中的煤粉气化装置,采用高压和高热将煤炭粉末变成气体。气化后的煤炭燃烧起来效率更高、产生的废气较传统方式大幅减少。通过煤粉气化,更容易在燃烧过程中将温室气体分离,便于存储或再利用,而非排放到大气中。气化装置几十年前就已出现,但它们价格昂贵。发电厂用的型号的售价高达5亿至20亿美元,因此很少被美国电力公司采用。西安热工研究院的工程师们的目标是设计建造更好更廉价的煤粉气化装置。

  当美国未来燃料公司的阿尔伯特?林准备为新建的一家燃煤发电厂采购气化装置的时候,他原来打算购买通用电气或是壳牌的产品。然后,他的工程师们测试了西安热工研究院的版本。“绝对是我们见过的*棒的,”林告诉我,中国设计的秘密在于将气化装置产生的热能循环利用,从而将更多的煤粉转化成气体。他的公司取得了使用中国技术的授权,开创了美国引进中国煤炭技术的先例。“50或是20年前,无论问任何人,都会说在煤炭气化领域,西方技术绝对优于中国,”林说,“但现在,我认为,这样说已经不再正确。”

  863计划参考了美国国家卫生研究所和国防部的研究体制:政府任命专家小组,由他们制定研究项目,主持招标,颁发合同。1987年,政府给出的初期预算为每年2亿美元,按照西方标准,金额不算大,但在中国,却能办很多事情。我向西安热工学院的总工程师许世森提到,美国科学家对这种自上而下主导革新的方式表示怀疑。他回答说,这套体制实际上比外人想象得更富有竞争性。“竞争非常激烈———像总统选举,”他开玩笑说,然后解释了具体的运作方法:“通常,每个项目有5至8个竞争对手———一些少些,一些多些———但是参与其中的发明家数量则多得多。很多公司也在做同样的研究,人人都想取得突破。任何系统都不是毫无缺陷的,但它可以减少差错的几率。它结合了国家意志和群众革新的优势。”

  在美国,情况则截然相反。1977年4月,美国总统吉米?卡特警告说,由第二次石油禁运而引发的新能源探索,是一场“道义战争”,他将能源研究的公共经费提高了几乎3倍,到上世纪80年代中期美国在清洁技术领域是无可争议的世界领导者,全球50%的太阳能电池产自美国,90%的风力设施位于美国。

  然而,罗纳德?里根竞选的口号之一就是要取消能源部。入主白宫后,他削减了研究经费,从此,美国的能源研究开始下滑,一直持续了1/4个世纪。“我们正在研究众多创新的、有趣的技术,”劳伦斯利夫莫尔国家实验室的弗雷德曼说,“当1986年,石油价格下跌,基本上,我们卷起毯子说,‘这些研究已经不再有趣。’”到2006年,据美国科学进步协会报道,每年对能源研究的投入为140亿美元———考虑到通胀因素,还不到1979年巅峰时期的1/6。形成对比的是,同一时期,联邦医疗研究投入几乎翻了4倍,增加到290亿美元。

  这引起了科学家们的警惕。2005年,美国科学院发表了讨论美国竞争力的着名报告《未雨绸缪》,敦促政府加大对科研,尤其是能源研究的投资。报告作者———包括当时的劳伦斯伯克莱国家实验室主任,现任美国能源部长朱棣文、前中情局局长罗伯特?盖茨———写道,“我们担心突然丧失科技的领导地位,优势一旦失去恐怕很难挽回。”他们号召建立新的能源机构,用以鼓励寻找“革命性”的技术。它将给大学和公司注入资金,可以被叫做能源部高级研究计划局,ARPA-E,在体制上模仿DARPA———国防部下属的高级研究计划局,在苏联发射世界第一颗人造卫星后,艾森豪威尔成立的机构(DARPA促成了众多重要发明,包括互联网的、隐形战斗机和鼠标)。他们希望,ARPA-E将引导新能源发明从实验室走进入市场。2007年,美国国会批准了这一方案,但是总统乔治?布什认为这是让政府权力插足属于私营领域的角色。他一直没有申请资金,这个提议就这样不了了之。

  其他计划同样枯萎。2008年1月,布什政府撤销了对FutureGen(计划在伊利诺伊州建造的世界*大的接近零排放清洁煤电站)的支持,理由是煤电站的造价将达到18亿美元,严重超支。但政府问责办公室后来在审查中发现,布什的人将成本夸大了5亿美元。民主党主持的调查认为,“FutureGen完全是一个公关花招,让公众和世界以为布什政府真正在尝试解决气候变暖问题。”能源部的内部报告警告说,取消这一计划将使碳储存技术倒退“至少10年”。

  三年前,一卡车的北京市政工人出现在我居住的社区,开始给居民住宅安装粗大的黑色电线,准备用电暖气取代煤炭炉。从而减少硫磺和有害微粒的排放。很快街头就出现了一个小型电暖器展示间,供人们挑选各种品牌型号。2/3的价格由市政补贴。我挑选了一台MarleyCNLS340,大小相当于大公文包,上海制造,有一个内置自动调温装置,在白天用电高峰时可减少用电,然后在夜晚将电力储存起来———原则类似美国电力公司计划在未来10年安装的“智能电表”。

  我的邻居们为节约用电,开始在他们的屋顶上安装太阳能热水器。2010年,中国太阳能热水器年产量4900万平方米,占世界年产量80%左右。保有量为16800万平方米,占世界总量60%.

  在我们小区附近市场的五金店,高效节能灯泡开始取代传统灯泡。原来,节能灯批发可享受30%的政府补贴。在人们还没有注意到的时候,中国在10个月内销售了6200万个享受补贴的节能灯泡。

  2005年夏,麻省理工学院能源政策博士生爱德华?卡宁汉正在中国乡村旅行,他注意到一个有趣的现象:经过几十年的价格调控后,煤炭的价格在政府许可下开始上涨。“我对自己说,‘怎么会?’他回忆说,”‘这不可能是真的。也许只是一个特例。’“事实上,这是一个重要改变:控制煤炭价格可以确保电力公司生产更多电力,但却有一个丑陋的副作用———电力公司纷纷建造低效率的廉价的肮脏的煤电站。当煤炭价格开始上涨,电力公司将别无选择,只能安装更清洁的、高效的设备。卡宁汉说,煤炭涨价的影响将是巨大的,”我们将目睹一个学习探索的过程,在美国是看不到的。“学习”是“降低成本”的另外一种说法。当一种技术被生产得越多,它就变得越便宜,*终影响不亚于全新的发明:亨利?福特既没有发明汽车也没有发明生产线。他只是将它们结合起来,并进行了改进,从而生产出世界第一辆廉价汽车。

  同样的,在西方因为价格昂贵而无法盈利的技术,一旦中国参与进来就不一样了。DVD播放器、平板电视原是奢侈品,直到中国的低成本生产线让它们变成普通家用电器。迄今为止,许多*有潜质的能源技术———从薄膜太阳能电池到用废弃油井存储二氧化碳的复杂系统———都是奢侈品,但中国制造和美国发明的组合是强大的;前高盛集团高管凯文?辛格尔称之为“苹果模式”。“拥有品牌、设计和知识产权,”然后找到能够以*低廉价格生产出可靠产品的工厂。几年前,辛格尔开始考虑电动车生意。底特律的速度太慢,Tesla和Fisker等电动车公司的豪华电动车售价超过8万美元。辛格尔萌生了其他想法。他说,“这些汽车应该更简单,更廉价。”

  创造第一辆成功电动车的竞赛可能取决于电池。如果电池太大,汽车的价格将太昂贵;如果电池太小或是设计不好,将把汽车变成高尔夫球车。“电池和人很像,”Coda的首席电池工程师菲尔?高说,“它们很挑剔,有一个适应的温度范围。”他带我参观了力神的生产线。工人们身穿蓝色制服,戴着发网,在控制温度的生产线上工作,玻璃墙壁将灰尘阻挡在外。

  墙上贴着标语:“差异是质量*大的敌人。”高说,质量*差的电池将决定整块电池组的品质;如果涂层的厚度太厚或太薄,汽车可能就是件失败品。新工厂有超过3000名工人,轮班工作,每班10小时,每天20小时。Coda中国部负责人马克?阿特克森说,“在中国,10个工人的成本相当于一个美国工人。”

  与此同时,辛格尔奔波于太平洋两岸,领导着两边的设计小组。在我们第一次见面之后,他更加坚定了自己的信念:中国在清洁能源领域的进步让很多美国人感受到威胁,如果他们能够停止这种被害妄想,也许能够看到自己的优势。他说,只有他的美国工程师们在DIY发明的文化氛围下长大,他们愿意连续两年,每天花18个小时来研究一项技术。“但是,他也发现,只有在中国有着”大笔投入,高速建设基础设施的意愿。“两者结合,就是一座*先进的电池工厂。Coda全电动轿车*快将于今年底正式登陆美国市场销售,售价3.99万美元。

 

THE END
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