能源替換不是一蹴而就的,而是逐步完成的。第四次能源大轉(zhuǎn)換應(yīng)該遵循著清潔、低碳、安全、高效的原則,解決第三次能源大轉(zhuǎn)換中存在的間歇性、不穩(wěn)定性和能源密度低的問(wèn)題。
中國(guó)的未來(lái)能源是什么?最近有很多討論,比較一致的意見(jiàn)是可再生能源和新能源替代化石能源。
可再生能源主要是水能,新能源主要指風(fēng)能、太陽(yáng)能,中國(guó)的非化石能源中還包括核能。其他可再生能源包括生物質(zhì)能、潮汐能、地?zé)崮艿鹊?。這就是說(shuō),未來(lái)能源是可再生能源和新能源,主要是水能、風(fēng)能和太陽(yáng)能,極端的說(shuō)法是水電、風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電,都是電力,所以中國(guó)和世界未來(lái)的能源就是電力。
正是出于這樣的認(rèn)識(shí),國(guó)際能源署署長(zhǎng)說(shuō):美國(guó)成為石油、天然氣行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者,中國(guó)成為清潔能源和技術(shù)領(lǐng)先者,電力將會(huì)成為能源的未來(lái)。但關(guān)于未來(lái)能源還有以下一些問(wèn)題值得探討。
能源替換是逐步完成的
出現(xiàn)能源大轉(zhuǎn)換并不是一種能源用完了,由另一種新的能源來(lái)替代。而是一種新的更好的能源去替代原來(lái)比較差的能源,以提高能源的效率和效益,所以原來(lái)的能源還可以繼續(xù)發(fā)揮作用。也就是說(shuō),能源替換不是一蹴而就的,能源替換是逐步完成的。
世界各國(guó)的能源替換有先有后,發(fā)達(dá)國(guó)家能源替換在先,發(fā)展中國(guó)家能源替代慢。各個(gè)國(guó)家能源結(jié)構(gòu)各不相同,參差不齊的能源替代還與各個(gè)國(guó)家各個(gè)地區(qū)能源資源稟賦有關(guān),煤炭資源豐富的國(guó)家往往以煤為主,如中國(guó)、南非,中國(guó)至今沒(méi)有完成第二次能源大轉(zhuǎn)換;石油資源豐富的國(guó)家往往以石油天然氣為主,如美國(guó)、俄羅斯、沙特等;水能資源豐富的國(guó)家,往往以水電為主,如挪威、瑞典;核能資源比較容易獲得的國(guó)家往往以核電為主,如法國(guó)。
世界上已經(jīng)進(jìn)行了三次能源大轉(zhuǎn)換,可是到現(xiàn)在為止,薪柴、煤炭、石油、天然氣不僅沒(méi)有消亡,都以一定比例存在著,有的能源,如薪柴由于屬于可再生能源,使用薪柴并不排放二氧化碳,再次作為新能源、可再生能源重新被提倡被使用。天然氣作為化石燃料中低碳、低污染品種,被中國(guó)等有關(guān)國(guó)家加快發(fā)展以減輕污染。能源轉(zhuǎn)換是逐步完成的,過(guò)去的能源轉(zhuǎn)換如此,今后的能源轉(zhuǎn)換也必然如此。
那種認(rèn)為能源轉(zhuǎn)換全球齊步走,不留尾巴的思想是錯(cuò)誤的,甚至一百年之后、兩百年之后,人類社會(huì)還會(huì)有薪柴、煤炭、石油、天然氣存在。因?yàn)榭稍偕茉?、新能源都轉(zhuǎn)換成電力,能源只有電力一種能源是不可能滿足人類的需求的。
在山西太原召開的2017能源地區(qū)能源轉(zhuǎn)型發(fā)展論壇上,對(duì)于能源轉(zhuǎn)型有兩種意見(jiàn),一種意見(jiàn)認(rèn)為,從中國(guó)能源稟賦來(lái)看,未來(lái)的中國(guó)能源——煤炭還是未來(lái)中國(guó)能源的主力。理由是:“中國(guó)能源使用的天然氣、核能、石油、水能都有各自的極限,風(fēng)電、太陽(yáng)能也不會(huì)很大,經(jīng)測(cè)算,即使其他能源都被盡可能利用,仍難以滿足中國(guó)的能源需求。到2030年,中國(guó)仍有一半多的能源消耗依靠煤炭。”
另一種意見(jiàn)是:“基于煤炭消耗總量之大,即使實(shí)現(xiàn)清潔、高效利用,單位排放降低,但總量仍不容小覷,另外煤炭利用效率較低,即便現(xiàn)在最先進(jìn)的技術(shù)發(fā)電效率也不過(guò)50%,因此要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型的大目標(biāo),煤炭不能成為主要的能源支柱?!?/p>
這兩種轉(zhuǎn)型路徑,一個(gè)是從能源可能的供應(yīng)量來(lái)說(shuō)的,一個(gè)是從實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的大目標(biāo)及能源利用排放數(shù)量來(lái)說(shuō)的,兩種路徑都是說(shuō)了一個(gè)輪廓,很難判斷哪個(gè)可行不可行。
例如第一方案,國(guó)內(nèi)能源供應(yīng)不足,屆時(shí)是否還允許進(jìn)口,進(jìn)口可再生能源和新能源之外,還允許進(jìn)口石油、天然氣和核能嗎?如果進(jìn)口限于可再生能源和新能源,所以難于估計(jì)。如允許進(jìn)口石油、天然氣和核能,且數(shù)量不受限制那么保證供應(yīng)大概不成問(wèn)題,但能源安全如何考慮?
第二方案實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型大目標(biāo),允許中國(guó)排放是多少?許多重要的不確定因素存在,確實(shí)難以定論。不過(guò)從能源替換是逐步完成的來(lái)看,2030年中國(guó)一次能源中煤炭的消費(fèi)比重還在50%左右是可能的,但這僅僅是一個(gè)過(guò)程,中國(guó)一次能源煤炭消費(fèi)比重達(dá)50%是不允許長(zhǎng)期維持的,也是有道理的。
雖然中國(guó)太陽(yáng)能的技術(shù)和建設(shè)速度在世界上處于領(lǐng)先水平,但是太陽(yáng)能要作為未來(lái)替代能源的主力是有困難的,依靠太陽(yáng)能要把煤炭全部替代出來(lái),非短時(shí)間內(nèi)所能完成的。持第一條路徑者認(rèn)為:風(fēng)電、太陽(yáng)能占比也不會(huì)很大,這句話實(shí)質(zhì)上否定了風(fēng)電、太陽(yáng)能是主力替代能源。關(guān)于能源轉(zhuǎn)型路徑的爭(zhēng)論,說(shuō)明中國(guó)的能源轉(zhuǎn)型是一個(gè)非常艱巨的任務(wù)。持第二條路徑者,雖然否定了煤炭作為主力能源的主張,但是如何加快對(duì)煤炭的替代,也沒(méi)有什么有力的措施。
依靠新能源,還是依靠石油、天然氣?石油天然氣對(duì)外的依存度已經(jīng)很高,今后還能繼續(xù)提高嗎?看來(lái)有必要提出第三條路徑:開發(fā)天然氣水合物、干熱巖等真正的新能源。
能源轉(zhuǎn)換耗費(fèi)極大
開始使用能源時(shí),都是直接使用一次能源,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)能源的要求越來(lái)越高,對(duì)于一次能源進(jìn)行深加工后,才出現(xiàn)二次能源,特別是電力的出現(xiàn),電力的廣泛應(yīng)用,能源轉(zhuǎn)換越來(lái)越頻繁。尤其以可再生能源和新能源作為替代能源之后,能源轉(zhuǎn)換的任務(wù)越來(lái)越重了。能源轉(zhuǎn)換不僅要花投資、運(yùn)行費(fèi)用,還會(huì)造成能源損耗。
能源轉(zhuǎn)換的種類繁多,不同的轉(zhuǎn)換類型,損耗各不相同,如燃煤電廠損耗達(dá)60%-70%,燃?xì)獍l(fā)電能源損耗50%,熱電聯(lián)產(chǎn)、熱電冷聯(lián)產(chǎn)的能源損耗可降低到20%-30%。
電力儲(chǔ)能的能源轉(zhuǎn)換就比較復(fù)雜,實(shí)際上電力不可能儲(chǔ)存,所謂電力儲(chǔ)存,是把電力轉(zhuǎn)換成容易儲(chǔ)存的能源,把它儲(chǔ)存起來(lái),等到需要電力的時(shí)候再把這種能源轉(zhuǎn)換成電力。電力儲(chǔ)存是依賴兩次能源轉(zhuǎn)換完成的,所以能源轉(zhuǎn)換的損耗比較大。
抽水蓄能是將電力變成位能儲(chǔ)存起來(lái),需要用電時(shí)再將位能變成電力,損耗在30%左右。蓄電儲(chǔ)能是把電力通過(guò)蓄電池把電力轉(zhuǎn)換成化學(xué)能,需要用電時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能,損耗在40%左右。壓縮空氣儲(chǔ)能,是把電能轉(zhuǎn)換成壓縮空氣儲(chǔ)存,需用電時(shí)將壓縮空氣轉(zhuǎn)換成電力,損耗也在40%。
所以,凡是可以使用一次能源且環(huán)境允許的,就用一次能源,不用電力;凡是可以使用不用轉(zhuǎn)換儲(chǔ)存的電力的就不用儲(chǔ)存的電力。盡量減少能源轉(zhuǎn)換,就可以提高能源利用效率。從提高能源利用效率上考慮,也應(yīng)當(dāng)盡量減少風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等間歇性能源的發(fā)展。
第一次能源大轉(zhuǎn)換是煤炭替代薪柴,第二次能源大轉(zhuǎn)換是石油、天然氣替代煤炭,第三次能源大轉(zhuǎn)換是可再生能源和新能源替代油、氣,還有第四次能源大轉(zhuǎn)換嗎?應(yīng)該有。
第四次能源大轉(zhuǎn)換應(yīng)該遵循著清潔、低碳、安全、高效的原則,必然要解決第三次能源大轉(zhuǎn)換中存在的間歇性、不穩(wěn)定性和能源密度低的問(wèn)題。我們應(yīng)當(dāng)研究未來(lái)能源,特別要研究中國(guó)的未來(lái)能源。
主辦單位:中國(guó)電力發(fā)展促進(jìn)會(huì) 網(wǎng)站運(yùn)營(yíng):北京中電創(chuàng)智科技有限公司 國(guó)網(wǎng)信通億力科技有限責(zé)任公司 銷售熱線:400-007-1585
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能源替換不是一蹴而就的,而是逐步完成的。第四次能源大轉(zhuǎn)換應(yīng)該遵循著清潔、低碳、安全、高效的原則,解決第三次能源大轉(zhuǎn)換中存在的間歇性、不穩(wěn)定性和能源密度低的問(wèn)題。
中國(guó)的未來(lái)能源是什么?最近有很多討論,比較一致的意見(jiàn)是可再生能源和新能源替代化石能源。
可再生能源主要是水能,新能源主要指風(fēng)能、太陽(yáng)能,中國(guó)的非化石能源中還包括核能。其他可再生能源包括生物質(zhì)能、潮汐能、地?zé)崮艿鹊?。這就是說(shuō),未來(lái)能源是可再生能源和新能源,主要是水能、風(fēng)能和太陽(yáng)能,極端的說(shuō)法是水電、風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電,都是電力,所以中國(guó)和世界未來(lái)的能源就是電力。
正是出于這樣的認(rèn)識(shí),國(guó)際能源署署長(zhǎng)說(shuō):美國(guó)成為石油、天然氣行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者,中國(guó)成為清潔能源和技術(shù)領(lǐng)先者,電力將會(huì)成為能源的未來(lái)。但關(guān)于未來(lái)能源還有以下一些問(wèn)題值得探討。
能源替換是逐步完成的
出現(xiàn)能源大轉(zhuǎn)換并不是一種能源用完了,由另一種新的能源來(lái)替代。而是一種新的更好的能源去替代原來(lái)比較差的能源,以提高能源的效率和效益,所以原來(lái)的能源還可以繼續(xù)發(fā)揮作用。也就是說(shuō),能源替換不是一蹴而就的,能源替換是逐步完成的。
世界各國(guó)的能源替換有先有后,發(fā)達(dá)國(guó)家能源替換在先,發(fā)展中國(guó)家能源替代慢。各個(gè)國(guó)家能源結(jié)構(gòu)各不相同,參差不齊的能源替代還與各個(gè)國(guó)家各個(gè)地區(qū)能源資源稟賦有關(guān),煤炭資源豐富的國(guó)家往往以煤為主,如中國(guó)、南非,中國(guó)至今沒(méi)有完成第二次能源大轉(zhuǎn)換;石油資源豐富的國(guó)家往往以石油天然氣為主,如美國(guó)、俄羅斯、沙特等;水能資源豐富的國(guó)家,往往以水電為主,如挪威、瑞典;核能資源比較容易獲得的國(guó)家往往以核電為主,如法國(guó)。
世界上已經(jīng)進(jìn)行了三次能源大轉(zhuǎn)換,可是到現(xiàn)在為止,薪柴、煤炭、石油、天然氣不僅沒(méi)有消亡,都以一定比例存在著,有的能源,如薪柴由于屬于可再生能源,使用薪柴并不排放二氧化碳,再次作為新能源、可再生能源重新被提倡被使用。天然氣作為化石燃料中低碳、低污染品種,被中國(guó)等有關(guān)國(guó)家加快發(fā)展以減輕污染。能源轉(zhuǎn)換是逐步完成的,過(guò)去的能源轉(zhuǎn)換如此,今后的能源轉(zhuǎn)換也必然如此。
那種認(rèn)為能源轉(zhuǎn)換全球齊步走,不留尾巴的思想是錯(cuò)誤的,甚至一百年之后、兩百年之后,人類社會(huì)還會(huì)有薪柴、煤炭、石油、天然氣存在。因?yàn)榭稍偕茉?、新能源都轉(zhuǎn)換成電力,能源只有電力一種能源是不可能滿足人類的需求的。
在山西太原召開的2017能源地區(qū)能源轉(zhuǎn)型發(fā)展論壇上,對(duì)于能源轉(zhuǎn)型有兩種意見(jiàn),一種意見(jiàn)認(rèn)為,從中國(guó)能源稟賦來(lái)看,未來(lái)的中國(guó)能源——煤炭還是未來(lái)中國(guó)能源的主力。理由是:“中國(guó)能源使用的天然氣、核能、石油、水能都有各自的極限,風(fēng)電、太陽(yáng)能也不會(huì)很大,經(jīng)測(cè)算,即使其他能源都被盡可能利用,仍難以滿足中國(guó)的能源需求。到2030年,中國(guó)仍有一半多的能源消耗依靠煤炭。”
另一種意見(jiàn)是:“基于煤炭消耗總量之大,即使實(shí)現(xiàn)清潔、高效利用,單位排放降低,但總量仍不容小覷,另外煤炭利用效率較低,即便現(xiàn)在最先進(jìn)的技術(shù)發(fā)電效率也不過(guò)50%,因此要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型的大目標(biāo),煤炭不能成為主要的能源支柱?!?/p>
這兩種轉(zhuǎn)型路徑,一個(gè)是從能源可能的供應(yīng)量來(lái)說(shuō)的,一個(gè)是從實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的大目標(biāo)及能源利用排放數(shù)量來(lái)說(shuō)的,兩種路徑都是說(shuō)了一個(gè)輪廓,很難判斷哪個(gè)可行不可行。
例如第一方案,國(guó)內(nèi)能源供應(yīng)不足,屆時(shí)是否還允許進(jìn)口,進(jìn)口可再生能源和新能源之外,還允許進(jìn)口石油、天然氣和核能嗎?如果進(jìn)口限于可再生能源和新能源,所以難于估計(jì)。如允許進(jìn)口石油、天然氣和核能,且數(shù)量不受限制那么保證供應(yīng)大概不成問(wèn)題,但能源安全如何考慮?
第二方案實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型大目標(biāo),允許中國(guó)排放是多少?許多重要的不確定因素存在,確實(shí)難以定論。不過(guò)從能源替換是逐步完成的來(lái)看,2030年中國(guó)一次能源中煤炭的消費(fèi)比重還在50%左右是可能的,但這僅僅是一個(gè)過(guò)程,中國(guó)一次能源煤炭消費(fèi)比重達(dá)50%是不允許長(zhǎng)期維持的,也是有道理的。
雖然中國(guó)太陽(yáng)能的技術(shù)和建設(shè)速度在世界上處于領(lǐng)先水平,但是太陽(yáng)能要作為未來(lái)替代能源的主力是有困難的,依靠太陽(yáng)能要把煤炭全部替代出來(lái),非短時(shí)間內(nèi)所能完成的。持第一條路徑者認(rèn)為:風(fēng)電、太陽(yáng)能占比也不會(huì)很大,這句話實(shí)質(zhì)上否定了風(fēng)電、太陽(yáng)能是主力替代能源。關(guān)于能源轉(zhuǎn)型路徑的爭(zhēng)論,說(shuō)明中國(guó)的能源轉(zhuǎn)型是一個(gè)非常艱巨的任務(wù)。持第二條路徑者,雖然否定了煤炭作為主力能源的主張,但是如何加快對(duì)煤炭的替代,也沒(méi)有什么有力的措施。
依靠新能源,還是依靠石油、天然氣?石油天然氣對(duì)外的依存度已經(jīng)很高,今后還能繼續(xù)提高嗎?看來(lái)有必要提出第三條路徑:開發(fā)天然氣水合物、干熱巖等真正的新能源。
能源轉(zhuǎn)換耗費(fèi)極大
開始使用能源時(shí),都是直接使用一次能源,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)能源的要求越來(lái)越高,對(duì)于一次能源進(jìn)行深加工后,才出現(xiàn)二次能源,特別是電力的出現(xiàn),電力的廣泛應(yīng)用,能源轉(zhuǎn)換越來(lái)越頻繁。尤其以可再生能源和新能源作為替代能源之后,能源轉(zhuǎn)換的任務(wù)越來(lái)越重了。能源轉(zhuǎn)換不僅要花投資、運(yùn)行費(fèi)用,還會(huì)造成能源損耗。
能源轉(zhuǎn)換的種類繁多,不同的轉(zhuǎn)換類型,損耗各不相同,如燃煤電廠損耗達(dá)60%-70%,燃?xì)獍l(fā)電能源損耗50%,熱電聯(lián)產(chǎn)、熱電冷聯(lián)產(chǎn)的能源損耗可降低到20%-30%。
電力儲(chǔ)能的能源轉(zhuǎn)換就比較復(fù)雜,實(shí)際上電力不可能儲(chǔ)存,所謂電力儲(chǔ)存,是把電力轉(zhuǎn)換成容易儲(chǔ)存的能源,把它儲(chǔ)存起來(lái),等到需要電力的時(shí)候再把這種能源轉(zhuǎn)換成電力。電力儲(chǔ)存是依賴兩次能源轉(zhuǎn)換完成的,所以能源轉(zhuǎn)換的損耗比較大。
抽水蓄能是將電力變成位能儲(chǔ)存起來(lái),需要用電時(shí)再將位能變成電力,損耗在30%左右。蓄電儲(chǔ)能是把電力通過(guò)蓄電池把電力轉(zhuǎn)換成化學(xué)能,需要用電時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能,損耗在40%左右。壓縮空氣儲(chǔ)能,是把電能轉(zhuǎn)換成壓縮空氣儲(chǔ)存,需用電時(shí)將壓縮空氣轉(zhuǎn)換成電力,損耗也在40%。
所以,凡是可以使用一次能源且環(huán)境允許的,就用一次能源,不用電力;凡是可以使用不用轉(zhuǎn)換儲(chǔ)存的電力的就不用儲(chǔ)存的電力。盡量減少能源轉(zhuǎn)換,就可以提高能源利用效率。從提高能源利用效率上考慮,也應(yīng)當(dāng)盡量減少風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等間歇性能源的發(fā)展。
第一次能源大轉(zhuǎn)換是煤炭替代薪柴,第二次能源大轉(zhuǎn)換是石油、天然氣替代煤炭,第三次能源大轉(zhuǎn)換是可再生能源和新能源替代油、氣,還有第四次能源大轉(zhuǎn)換嗎?應(yīng)該有。
第四次能源大轉(zhuǎn)換應(yīng)該遵循著清潔、低碳、安全、高效的原則,必然要解決第三次能源大轉(zhuǎn)換中存在的間歇性、不穩(wěn)定性和能源密度低的問(wèn)題。我們應(yīng)當(dāng)研究未來(lái)能源,特別要研究中國(guó)的未來(lái)能源。