中國的未來能源是什么?最近有很多討論,比較一致的意見是可再生能源和新能源替代化石能源。
可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)主(zhu)要(yao)是水能(neng)(neng),新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)主(zhu)要(yao)指風能(neng)(neng)、太陽能(neng)(neng),中(zhong)國的非化石能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)中(zhong)還包(bao)括(kuo)核(he)能(neng)(neng)。其(qi)他可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)包(bao)括(kuo)生物質能(neng)(neng)、潮汐能(neng)(neng)、地熱(re)能(neng)(neng)等等。這就是說,未來(lai)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)是可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)和新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan),主(zhu)要(yao)是水能(neng)(neng)、風能(neng)(neng)和太陽能(neng)(neng),極端的說法(fa)是水電(dian)、風電(dian)和太陽能(neng)(neng)發電(dian),都是電(dian)力,所(suo)以(yi)中(zhong)國和世界未來(lai)的能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)就是電(dian)力。
正是(shi)出于這樣(yang)的(de)認識,國(guo)(guo)際能(neng)源署(shu)署(shu)長說:美國(guo)(guo)成為石油、天然(ran)氣(qi)行業領導者,中國(guo)(guo)成為清潔能(neng)源和技術領先者,電力(li)將會成為能(neng)源的(de)未來。但關(guan)于未來能(neng)源還有以下一(yi)些問題值得探討(tao)。
能源替換是逐步完成的
出現能(neng)(neng)(neng)源(yuan)大轉換并不是(shi)(shi)一(yi)(yi)種能(neng)(neng)(neng)源(yuan)用完(wan)了,由(you)另一(yi)(yi)種新的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)來替代(dai)。而(er)(er)是(shi)(shi)一(yi)(yi)種新的(de)(de)(de)(de)更(geng)好(hao)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)去替代(dai)原來比較差的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)源(yuan),以提高能(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)效率(lv)和效益,所以原來的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)還(huan)可以繼續發揮作用。也就是(shi)(shi)說,能(neng)(neng)(neng)源(yuan)替換不是(shi)(shi)一(yi)(yi)蹴而(er)(er)就的(de)(de)(de)(de),能(neng)(neng)(neng)源(yuan)替換是(shi)(shi)逐(zhu)步完(wan)成的(de)(de)(de)(de)。
世界各(ge)國(guo)(guo)(guo)(guo)的(de)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)替(ti)換有(you)先(xian)有(you)后,發達國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)替(ti)換在先(xian),發展中國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)替(ti)代慢。各(ge)個(ge)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)結構各(ge)不相(xiang)同,參差不齊的(de)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)替(ti)代還與各(ge)個(ge)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)各(ge)個(ge)地區能(neng)(neng)(neng)源(yuan)資(zi)源(yuan)稟賦有(you)關,煤(mei)炭資(zi)源(yuan)豐富的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)往(wang)往(wang)以煤(mei)為主(zhu),如中國(guo)(guo)(guo)(guo)、南非(fei),中國(guo)(guo)(guo)(guo)至今沒有(you)完成第二次能(neng)(neng)(neng)源(yuan)大轉換;石油資(zi)源(yuan)豐富的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)往(wang)往(wang)以石油天(tian)然氣為主(zhu),如美國(guo)(guo)(guo)(guo)、俄羅斯、沙特(te)等;水(shui)(shui)能(neng)(neng)(neng)資(zi)源(yuan)豐富的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia),往(wang)往(wang)以水(shui)(shui)電(dian)為主(zhu),如挪(nuo)威、瑞(rui)典;核(he)能(neng)(neng)(neng)資(zi)源(yuan)比較容易(yi)獲得的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)往(wang)往(wang)以核(he)電(dian)為主(zhu),如法國(guo)(guo)(guo)(guo)。
世(shi)界(jie)上已經進行(xing)了(le)三次(ci)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)大轉(zhuan)(zhuan)換(huan),可是到現在為(wei)(wei)止,薪柴(chai)、煤炭、石油、天然氣(qi)不僅沒有消亡,都以(yi)一(yi)定比(bi)例存在著,有的(de)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan),如(ru)(ru)薪柴(chai)由于屬于可再生能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan),使用薪柴(chai)并不排放二氧化(hua)碳,再次(ci)作為(wei)(wei)新(xin)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)、可再生能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)重新(xin)被(bei)提倡(chang)被(bei)使用。天然氣(qi)作為(wei)(wei)化(hua)石燃料中低碳、低污染品種,被(bei)中國等有關國家加(jia)快發展以(yi)減輕污染。能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)是逐步(bu)完成的(de),過去的(de)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)如(ru)(ru)此,今后(hou)的(de)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)也(ye)必然如(ru)(ru)此。
那種認為能源(yuan)轉(zhuan)換全球齊步走,不(bu)留尾巴的思(si)想是錯誤的,甚至一百年(nian)之后(hou)、兩百年(nian)之后(hou),人類社會還會有薪柴、煤炭、石(shi)油、天(tian)然氣存在。因為可再(zai)生能源(yuan)、新能源(yuan)都轉(zhuan)換成電(dian)力,能源(yuan)只有電(dian)力一種能源(yuan)是不(bu)可能滿(man)足人類的需求的。
在山西太原召開(kai)的(de)(de)2017能(neng)(neng)(neng)源(yuan)地(di)區(qu)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)轉型發展論壇(tan)上,對(dui)于能(neng)(neng)(neng)源(yuan)轉型有(you)兩種(zhong)意見(jian),一(yi)種(zhong)意見(jian)認為,從中國(guo)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)稟賦來(lai)看(kan),未來(lai)的(de)(de)中國(guo)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)——煤炭還是未來(lai)中國(guo)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)主力。理由是:“中國(guo)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)使用的(de)(de)天然氣、核能(neng)(neng)(neng)、石油、水(shui)能(neng)(neng)(neng)都有(you)各(ge)自的(de)(de)極限,風電、太陽能(neng)(neng)(neng)也不會很大,經測算(suan),即使其他(ta)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)都被盡可(ke)能(neng)(neng)(neng)利(li)用,仍(reng)難(nan)以滿足中國(guo)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)需(xu)求(qiu)。到2030年,中國(guo)仍(reng)有(you)一(yi)半(ban)多(duo)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)消耗依靠煤炭。”
另(ling)一種意見(jian)是(shi):“基于煤(mei)炭(tan)消耗總(zong)量之大(da),即(ji)使實現(xian)清潔(jie)、高效(xiao)利用(yong),單位排放(fang)降低,但總(zong)量仍不(bu)容(rong)小(xiao)覷(qu),另(ling)外(wai)煤(mei)炭(tan)利用(yong)效(xiao)率較低,即(ji)便現(xian)在(zai)最先進的(de)技術(shu)發電效(xiao)率也不(bu)過50%,因此要實現(xian)轉型的(de)大(da)目標,煤(mei)炭(tan)不(bu)能成為主要的(de)能源支柱(zhu)。”
這兩(liang)種轉型(xing)路(lu)徑,一(yi)(yi)個是(shi)從(cong)能(neng)源可能(neng)的(de)供(gong)應量來說的(de),一(yi)(yi)個是(shi)從(cong)實現能(neng)源轉型(xing)的(de)大目標及(ji)能(neng)源利(li)用排(pai)放數量來說的(de),兩(liang)種路(lu)徑都是(shi)說了(le)一(yi)(yi)個輪廓,很難判斷(duan)哪個可行不(bu)可行。
例(li)如第一方案,國內能源(yuan)供(gong)應不足(zu),屆時是否還允許(xu)進口(kou),進口(kou)可再(zai)生(sheng)能源(yuan)和(he)新(xin)能源(yuan)之外,還允許(xu)進口(kou)石油(you)、天(tian)然(ran)氣和(he)核(he)(he)能嗎(ma)?如果(guo)進口(kou)限于可再(zai)生(sheng)能源(yuan)和(he)新(xin)能源(yuan),所以(yi)難于估計。如允許(xu)進口(kou)石油(you)、天(tian)然(ran)氣和(he)核(he)(he)能,且(qie)數量不受限制那么保證供(gong)應大概(gai)不成(cheng)問題,但能源(yuan)安全如何(he)考慮?
第(di)二(er)方案(an)實(shi)現能(neng)源(yuan)轉型大目標,允許中國(guo)排放是多少?許多重要的不(bu)確(que)定(ding)因素存在,確(que)實(shi)難以定(ding)論(lun)。不(bu)過(guo)(guo)從能(neng)源(yuan)替換是逐步完成的來(lai)看,2030年中國(guo)一(yi)(yi)次能(neng)源(yuan)中煤炭(tan)的消費比重還(huan)在50%左(zuo)右是可(ke)能(neng)的,但這(zhe)僅僅是一(yi)(yi)個過(guo)(guo)程(cheng),中國(guo)一(yi)(yi)次能(neng)源(yuan)煤炭(tan)消費比重達50%是不(bu)允許長期(qi)維持的,也是有道理的。
雖然中國太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)技術和建設(she)速(su)度(du)在世(shi)界上處于領先水平,但是(shi)太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)要作為(wei)未(wei)來(lai)替(ti)代能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)主力(li)是(shi)有困難的(de)(de)(de),依靠(kao)太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)要把(ba)煤炭全部替(ti)代出來(lai),非(fei)短時(shi)間(jian)內所能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)完成的(de)(de)(de)。持第(di)一條路徑者認為(wei):風電、太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)占比也(ye)不會很大,這句(ju)話實質上否定了風電、太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)是(shi)主力(li)替(ti)代能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)。關于能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)轉型路徑的(de)(de)(de)爭論,說明中國的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)轉型是(shi)一個非(fei)常艱巨的(de)(de)(de)任務。持第(di)二條路徑者,雖然否定了煤炭作為(wei)主力(li)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)主張(zhang),但是(shi)如何(he)加快對煤炭的(de)(de)(de)替(ti)代,也(ye)沒有什么有力(li)的(de)(de)(de)措施。
依靠(kao)新(xin)能(neng)源(yuan)(yuan),還是依靠(kao)石油、天然氣(qi)?石油天然氣(qi)對外的依存(cun)度(du)已經很高,今后還能(neng)繼續(xu)提高嗎?看來(lai)有(you)必要提出(chu)第三(san)條路徑:開(kai)發天然氣(qi)水合物、干熱巖(yan)等真正的新(xin)能(neng)源(yuan)(yuan)。
能源轉換耗費極大
開(kai)始使用(yong)(yong)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)時(shi),都是(shi)(shi)直接(jie)使用(yong)(yong)一次(ci)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan),隨(sui)著科學技術的(de)(de)發展(zhan),人們對能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)的(de)(de)要求越來越高,對于一次(ci)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)進行深(shen)加工后,才出(chu)現(xian)二次(ci)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan),特別是(shi)(shi)電力的(de)(de)出(chu)現(xian),電力的(de)(de)廣泛(fan)應用(yong)(yong),能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)轉(zhuan)換(huan)越來越頻繁(fan)。尤其以可再生能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)和新能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)作為替代能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)之后,能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)轉(zhuan)換(huan)的(de)(de)任務越來越重了。能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)轉(zhuan)換(huan)不僅要花(hua)投資、運行費用(yong)(yong),還會造成能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)損(sun)耗(hao)。
能(neng)源轉換(huan)的種類繁多,不同(tong)(tong)的轉換(huan)類型,損耗(hao)(hao)各不相同(tong)(tong),如燃煤電(dian)(dian)廠損耗(hao)(hao)達60%-70%,燃氣(qi)發電(dian)(dian)能(neng)源損耗(hao)(hao)50%,熱電(dian)(dian)聯產、熱電(dian)(dian)冷(leng)聯產的能(neng)源損耗(hao)(hao)可降(jiang)低到20%-30%。
電(dian)力(li)(li)儲(chu)能的(de)(de)(de)能源轉換就比較(jiao)復雜,實際上電(dian)力(li)(li)不(bu)可能儲(chu)存(cun),所(suo)謂電(dian)力(li)(li)儲(chu)存(cun),是把(ba)(ba)電(dian)力(li)(li)轉換成(cheng)容(rong)易儲(chu)存(cun)的(de)(de)(de)能源,把(ba)(ba)它儲(chu)存(cun)起來,等到需要電(dian)力(li)(li)的(de)(de)(de)時候再把(ba)(ba)這種能源轉換成(cheng)電(dian)力(li)(li)。電(dian)力(li)(li)儲(chu)存(cun)是依賴兩次能源轉換完成(cheng)的(de)(de)(de),所(suo)以能源轉換的(de)(de)(de)損耗比較(jiao)大。
抽水蓄(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)是將電(dian)(dian)力變成(cheng)位能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)儲存(cun)起(qi)來,需要用電(dian)(dian)時(shi)再將位能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)變成(cheng)電(dian)(dian)力,損(sun)耗(hao)在30%左右。蓄(xu)電(dian)(dian)儲能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)是把電(dian)(dian)力通過(guo)蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)把電(dian)(dian)力轉(zhuan)換(huan)(huan)成(cheng)化(hua)(hua)學能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),需要用電(dian)(dian)時(shi)將化(hua)(hua)學能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)轉(zhuan)化(hua)(hua)成(cheng)電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),損(sun)耗(hao)在40%左右。壓(ya)縮空氣儲能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng),是把電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)轉(zhuan)換(huan)(huan)成(cheng)壓(ya)縮空氣儲存(cun),需用電(dian)(dian)時(shi)將壓(ya)縮空氣轉(zhuan)換(huan)(huan)成(cheng)電(dian)(dian)力,損(sun)耗(hao)也在40%。
所以(yi)(yi),凡是(shi)可(ke)以(yi)(yi)使(shi)(shi)用(yong)(yong)一次能(neng)源且(qie)環境允許的(de),就用(yong)(yong)一次能(neng)源,不用(yong)(yong)電力;凡是(shi)可(ke)以(yi)(yi)使(shi)(shi)用(yong)(yong)不用(yong)(yong)轉(zhuan)換儲(chu)(chu)存(cun)的(de)電力的(de)就不用(yong)(yong)儲(chu)(chu)存(cun)的(de)電力。盡(jin)量減少能(neng)源轉(zhuan)換,就可(ke)以(yi)(yi)提高能(neng)源利用(yong)(yong)效率。從提高能(neng)源利用(yong)(yong)效率上(shang)考(kao)慮,也應當盡(jin)量減少風電、太陽(yang)能(neng)發(fa)電等間(jian)歇(xie)性(xing)能(neng)源的(de)發(fa)展。
第一次能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)大(da)轉換(huan)(huan)是煤炭(tan)替(ti)(ti)代薪柴,第二次能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)大(da)轉換(huan)(huan)是石(shi)油、天然氣替(ti)(ti)代煤炭(tan),第三次能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)大(da)轉換(huan)(huan)是可再生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)和(he)新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)替(ti)(ti)代油、氣,還有第四次能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)大(da)轉換(huan)(huan)嗎?應(ying)該有。
第四次能源(yuan)(yuan)大轉換應該(gai)遵循著(zhu)清潔、低(di)碳、安全(quan)、高效的(de)原則,必然要(yao)解決(jue)第三次能源(yuan)(yuan)大轉換中(zhong)存(cun)在的(de)間歇性(xing)、不穩定性(xing)和能源(yuan)(yuan)密度低(di)的(de)問(wen)題。我們應當研究未來能源(yuan)(yuan),特別要(yao)研究中(zhong)國的(de)未來能源(yuan)(yuan)。