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能源革命的宏伟蓝图 清洁能源主导

来源: 作者: 时间:2014-09-24【字号:

       世界能源在经历了以柴薪等为主的生物质能源,以煤炭、石油为主的碳基能源之后,谁将成为未来世界能源的主宰者?这是当今全世界关注、研究、探讨的热门话题。
       随着能源生产和消费总量持续增大,化石能源大量开发和利用导致能源资源的紧张、环境污染以及全球气候变化等问题日益突出,以清洁能源为主体的新一波能源革命,正通过全球能源互联网的建立,渐渐占据能源变革中的主导地位。
       这一变革也带来了世界能源流的变化。电能作为清洁能源最常见的载体,在全球能源互联网中将逐步取代以石油、煤炭、天然气等为主体的传统能源传输形式,必将为全球带来绿色、智能、泛在的新型能源流。
       绿色:能源优化的必然趋势
       清洁能源既包括新能源和可再生能源的绿色开发利用,也包括传统化石能源的绿色转化消费。
       在全球能源互联网中,绿色清洁能源必将占据世界能源的主导地位。美国电动汽车公司特斯拉的热潮在2014年持续发酵。特斯拉2003年成立,直到2013年的一季度财报才显示10年来首次扭亏为盈,随后,其生产的电动汽车在全球受到热烈追捧。这就是典型事例。
       特斯拉的成功,毋庸置疑是商业模式的成功,但更深层次的原因,是得益于世界范围内能源消费结构和能源消费模式的变革。
       虽然化石能源的供应危机重重,但人类生产、生活对能源的旺盛需求却不曾削减。这一矛盾,直接改变了以石油、煤炭等传统化石能源在世界能源结构中的主导地位,使得实现能源结构多元化成为一种必然选择。
       与传统化石能源逐渐捉襟见肘形成鲜明对比的,是全球新能源和可再生能源的高歌猛进。随着传统化石能源的日益减少和人类可持续生存与发展的需要,水能、太阳能、风能等可再生能源,正逐步从补充性能源向替代能源和能源主要构成部分转变。
       然而,新能源和可再生能源在通常情况下无法被直接使用,需要转换成电能被利用。同时,电能可以较为方便地转换为机械能、热能等其他形式的能源,并实现精密控制。因此,在能源供应端加大新能源和可再生能源的占比,在能源消费端则表现为清洁便捷的电能在能源消费比重的增加。
       同时,随着近年来可再生能源的迅速发展,清洁能源发电量占全社会发电量的比重逐年提高,进一步提高了电能清洁性。而在终端能源消费中广泛替代化石能源,能显著提高能源利用效率。
       世界许多国家和地区正在实施这项能源结构转型重任。2010年9月,德国政府公布了一项被全球公认为雄心勃勃的能源转型目标:新能源在用电量中的占比到2020年提升至35%,2050年提升至80%。美国也提出,到2050年可再生能源要占到能源消费的80%。欧洲诸国的再生能源到2020年将达到20%。
       然而,在很长一段时间内,新能源和可再生能源还不能完全取代化石能源。因此,利用清洁技术和节能技术,集中将化石能源转化为清洁的电能,在能源消费终端,以电能消费替代对化石能源的直接使用,也能实现化石能源的绿色消费。
       电能作为二次能源,其最大的特点是在终端应用环节不产生污染排放。即使火力发电排放的污染物,也能够通过采取各种技术措施集中规模化处理,污染物排放强度和治理成本也大大低于传统分散燃烧方式。
       这也是全球电能在终端能源消费中所占的比重总体呈上升趋势,能源消费电气化趋势日渐明显的主要原因。根据IEA对世界能源消费格局的预测,到2030年,发电用能占世界一次能源消费的比重将达到41.4%。
       因此,不论是新能源和可再生能源的绿色开发利用,还是传统化石能源的绿色转化消费,高效、清洁、绿色的电能是全球能源互联网中能源流的主体。
       智能:电力流的互联网范式
       在全球能源互联网中,以电力流为主体的能源流的传输,不同于传统的以“运”“输”为主的石油、煤炭、天然气等化石能源流。而借助于智能电网这一载体,不仅可以传输能源,也能够传输信息。用美国著名咨询管理公司埃森哲公司大中华区副总裁丁民丞的话来讲,电力流就是最接近互联网的物理存在方式。
       能源流以电力的形式传输,全球能源网才能实现新能源的兼容,并像互联网一样,实现能源传输和使用、供电和用户之间的互联互通、双向互动、实时响应。
       而新型能源流的物理载体——智能电网,对风电、太阳能发电、海洋能发电等间歇式不稳定电源以及其他分布式电源有着较强的适应性,能够保障各类能源的友好接入和各种用能设备的即插即用。同时,它还能够与互联网、物联网、智能移动终端等相互融合,满足用户多样化的需求。
       正如美国著名经济学家杰里米˙里夫金为未来能源畅想的那样,让亿万人能够在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源。然后,可以将这些能源储存,并用绿色电力为自己的楼房、机器和汽车供电。多余的电力则可以与他人分享,就像现在在网络上分享信息一样。
       华为企业BG Marketing与解决方案销售部总裁何达炳认为:“更美好的智能电网,是一个每一处、每一秒、每一瓦电,都将用户、电力、设备紧密联接在一起的电网,是一个无时不在、无处不在、无瓦不用的全联接电网。"
       泛在:全球能源的优化配置
       能源的配置过程,就是能源的流动过程。
       全球能源互联网中,清洁电力智能流动,使得能源流具有无所不在、无所不包、无所不能的特征,能够实现能源流在任何时间、任何地点、任何终端的顺畅流动。
       这一特点,颠覆了现有的全球能源资源配置格局,打破了地域边界,实现不同能源的集中、高效、清洁开发,并使全球资源配置成为可能。
       不同能源品种和不同地区存在很大差异。矿产资源开发只能在资源产地进行,因此资源分布的空间特征就决定了资源采掘布局的集中。问题在于,这种资源生产的布局集中状态与不同消费结构所形成的消费地域集中状态存在着明显的空间不吻合性或非对称性。这也是能源生产与消费存在差异,并引起能源流动的根本原因所在。
       因此,能源的产消差异和空间流动成为一种必然。长期以来,石油作为世界能源的主角,在全球能源流动中最为活跃,体现出强烈的生产与消费空间的分离特征,因此世界能源流在一定程度上可以看作是石油流。中东和俄罗斯石油产量约占全球的45%,其消费量只占13%;北美、欧洲和亚太石油产量只占全球的36%,而消费量却占76%以上。由此国际石油贸易量占全球产量的61%以上。
       风能、太阳能等可再生能源的集中规模化开发和应用,比传统化石能源受到更多的地域限制,因为可再生能源是不能“移动”的本地资源,就目前的技术现状来看,无法实现把赤道的“阳光”和北极的“风”运到需要的地方去发电。包括太阳能、风能、水能、地热能和海洋能等的可再生能源,需要就地开发和利用,因此可再生能源的配置,在很大程度上,是电能的配置。同时,即使是传统的发电用能,如煤炭等,为了实现高效开发和利用,考虑到经济性的问题,也需要实现以电能为形式的流动。
       因此,在能源资源富集地区,就近建立大型风电基地、光伏基地、煤电基地,甚至油气基地,并通过全球能源互联网将这些基地连接起来,以电力流的形式在全球范围内进行配置,如此,来消除能源生产与消费的地理不平衡性,最终促成全球能源的高效配置。
       这正是中国科学院院士何祚庥提出能源利用实现“天下为公”“世界大同”的最终方案。
       全球能源互联网,是以特高压电网为骨干网架、以输送清洁能源为主导、全球互联的坚强智能电网。在行进着的能源革命中,以电力为载体的清洁能源在全球高效流动配置,人们将能够在世界的不同角落,像分享互联网上的信息一样分享电力,便利地享受新的能源带来的文明成果。
       这就是新一波能源革命浪潮美好而又宏伟的蓝图。(能源评论)