第三次能源大轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)向何方

　　這幾年關(guān)于第三次能源大轉(zhuǎn)換談得很多，但第三次能源大轉(zhuǎn)換與第一次、第二次能源大轉(zhuǎn)換有很大區(qū)別，前兩次能源大轉(zhuǎn)換的方向都很明確，能源一次比一次高級，每次轉(zhuǎn)換都帶來技術(shù)的進步、經(jīng)濟的飛躍、效益的提高。而中國在前兩次能源大轉(zhuǎn)換中，都沒有完成轉(zhuǎn)換，如今農(nóng)村還大量使用薪柴、秸稈，在一次能源消費結(jié)構(gòu)中煤炭還占70%左右，至今中國還處在煤炭時代。在能源大轉(zhuǎn)換中也有幾個問題需要考慮。

　　一是怎么處理好補課和第三次轉(zhuǎn)換的關(guān)系。中國第一次和第二次能源大轉(zhuǎn)換都沒有完成，是否應(yīng)當先補課，再進行第三次能源大轉(zhuǎn)換；還是補課與轉(zhuǎn)換同時進行；或者不補課，直接進行第三次大轉(zhuǎn)換。過去認為傳統(tǒng)利用生物質(zhì)燃料不增加溫室氣體排放，補課不補課都不會影響氣候變化，現(xiàn)在認為傳統(tǒng)利用生物質(zhì)和散燒煤炭，要產(chǎn)生黑碳顆粒，對氣候有影響，因此補課是必要的，是必須的。

　　二是怎么處理能源污染和氣候變化的關(guān)系。能源使用中產(chǎn)生的污染物和二氧化碳，屬于兩種性質(zhì)不同的東西，前者影響當?shù)匕傩盏纳硇慕】?，后者則會影響全球氣候變化。因此存在先除污，解決霧霾，最后才是應(yīng)對氣候變化的說法；也可先除污與氣候變化一氣呵成；還有一種處理辦法是跟著發(fā)達國家一心一意搞應(yīng)對氣候變化。發(fā)達國家采取先治污和霧霾，如倫敦煙霧事件，然后再來節(jié)能減排，應(yīng)對氣候變化。

　　三是第三次能源大轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)向何方？第三次能源大轉(zhuǎn)換不像前兩次大轉(zhuǎn)換那么明確，所以對于第三次能源大轉(zhuǎn)換有種種不同的意見。最早的意見是新能源替代化石能源，直到現(xiàn)在不少人認為第三次能源大轉(zhuǎn)換就是用風能、太陽能替代化石能源。里夫金《第三次工業(yè)革命》一書在中國翻譯出版，并經(jīng)一些人大肆吹捧和宣揚之后，用風電、太陽能發(fā)電替代化石能源，并且排斥核能和水能于替代能源之外，似乎更加突出了風電和太陽能發(fā)電。但由于這兩種電源具有間歇性、隨機性，只有電量效益、沒有容量效益。2011年英國科學(xué)聯(lián)盟和亞當·斯密研究所在《可再生能源》上共同發(fā)表了一篇研究報告，報告指出“在無市場操縱的情況下，太陽能和風能不可能成為經(jīng)濟型可用能源”。又說：“由于能量來源的不穩(wěn)定性及缺乏有效的能源儲備技術(shù)，風能和太陽能無法取代煤炭、天然氣及核能；……太陽能和風能在自由市場中不可能具備經(jīng)濟競爭力。”（《中國電力報》2011年12月29日第四版）而且，“亞當·斯密研究所指出，太陽能發(fā)電和風電隨著技術(shù)進步，電力成本會不斷下降，而化石能源發(fā)電成本會不斷上升，若干年后新能源的發(fā)電成本會低于煤電，這確實有這種可能，但是風電、太陽能電的容量成本卻不可能低下去。為解決風電、太陽能電的間歇性和隨機性，除了電網(wǎng)要花錢，儲能的耗費也很大，據(jù)說：目前階段光伏電站造價約為8600元/千瓦，若同步配套儲能10小時的鐵鋰電池組儲能系統(tǒng)，此項儲能設(shè)施造價為45000元/千瓦，則總造價高達53600元/千瓦，是目前光伏電池造價的6倍多，加上輸配電設(shè)施則投資更高，并且鐵鋰電池壽命只有8年。”（《中國能源報》2014年9月1日）。儲能設(shè)施造價高、壽命短、損耗大，所以目前一般都不用儲能設(shè)施，采用火電（燃煤或燃天然氣電廠）配合運行，我國天然氣價格是美國的四五倍，天然氣發(fā)電價格高，國家補貼不起，漲電價則用戶承受不起，所以主要靠煤電支撐風電調(diào)峰和備用。

　　對于第三次能源大轉(zhuǎn)換的另一種觀點是用非化石能源作為替代能源，非化石能源對于化石能源的依賴比風電、太陽能發(fā)電低一些，但是他們的經(jīng)濟性對化石能源發(fā)電的依賴仍很強，從目前情況看，也承擔不了第三次能源大轉(zhuǎn)換的責任。第三種替代能源是氣體能源，包括天然氣、煤層氣、頁巖氣、致密沙巖氣、生物質(zhì)天然氣等非常規(guī)天然氣和可燃冰。海夫納三世認為氣體能源很豐富，可供人類使用幾千年，甚至認為氣體能源是可再生能源，可以用氣體能源替代煤炭、石油。（《能源大轉(zhuǎn)換——氣體能源的崛起于下一波經(jīng)濟大發(fā)展》，中信出版社）?？磥砣祟惿鐣谌文茉创筠D(zhuǎn)換尚未成熟，需要用氣體能源作為過渡。對于中國來說，第三次能源大轉(zhuǎn)換有一個氣體能源的過渡，可以為前兩次能源大轉(zhuǎn)換未完成有一個很好的補課可能，用氣體能源去替代農(nóng)村的生物質(zhì)能源，用氣體能源去替代分散的散燒煤炭，對于解決霧霾和應(yīng)對氣候變化都有好處。但中國生物質(zhì)能源原始利用，煤的散燒的任務(wù)太重，還不能全靠氣體能源。中國的天然氣比美國貴四五倍，按熱量計算，美國天然氣與煤價相仿，中國天然氣是煤價的三四倍。中國用煤炭發(fā)電上網(wǎng)電價每千瓦時約0.4元人民幣，用天然氣發(fā)電上網(wǎng)電價每千瓦時0.8元人民幣以上，相差一倍，用天然氣代替煤炭發(fā)電有個經(jīng)濟承受能力問題。所以中國還得采取習(xí)近平總書記提出的建立多元供應(yīng)體系，用多元供應(yīng)保安全。

　　大電力系統(tǒng)和分布式發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合

　　世界上有電不過一百多年，但是在一百多年里，電力工業(yè)出現(xiàn)了多次爭論，最早是直流和交流的爭論，爭論的結(jié)果是采用了交流電。但是后來發(fā)現(xiàn)直流遠距離輸電方面有其優(yōu)點，在直流輸電網(wǎng)技術(shù)、超導(dǎo)輸電技術(shù)尚不具備大規(guī)模工程應(yīng)用能力時，在2030年前近距離輸電將主要采用特高壓、超高壓交流輸電方式，遠距離則主要采用特高壓、超高壓直流輸電方式，我國將形成超/特高壓交、直流輸電技術(shù)為核心的混合輸電網(wǎng)模式。能源技術(shù)革命要設(shè)法突破直流電網(wǎng)技術(shù)、超導(dǎo)輸電技術(shù)、新型大容量輸電線路技術(shù)等。（周孝信，《我國未來電網(wǎng)的發(fā)展模式和關(guān)鍵技術(shù)》，《亮報》2014年7月16日）。

　　20世紀80年代歐洲認為大電站加遠距離輸電不如發(fā)展分布式能源系統(tǒng)經(jīng)濟、能效高。分布式能源系統(tǒng)開始是用天然氣做燃料發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)、冷熱性聯(lián)產(chǎn)，能源利用效率可達80%左右；后來風電、太陽能光伏發(fā)電興起，又增加了新能源發(fā)電。20世紀90年代在英美興起電力改革時，認為分布式能源系統(tǒng)可以解決電力體制改革中的電力不足問題。美國加州在電力改革時發(fā)生電力危機，分布式能源系統(tǒng)并沒有解決缺電問題。英國電力改革中發(fā)現(xiàn)發(fā)電商對建設(shè)新電源不積極，電力系統(tǒng)備用容量不足，分布式能源系統(tǒng)也未能彌補其不足。20世紀90年代我國曾提倡學(xué)習(xí)丹麥發(fā)展小熱電（即分布式能源系統(tǒng)），由于中國缺少天然氣，結(jié)果發(fā)展了很少小煤電，以煤為燃料的熱電廠，這些小煤電、小熱電在21世紀初期在“以大代小”中被淘汰。這證明以煤為燃料發(fā)展分布式能源系統(tǒng)污染環(huán)境是不可行的。近年來國家重視天然氣的開發(fā)利用，開始發(fā)展以天然氣為燃料的分布式能源系統(tǒng)，也鼓勵發(fā)展風電、太陽能發(fā)電分布式電源，但由于成本高，需要補貼才能發(fā)展，影響發(fā)展速度。因此，對我國來說電源的供應(yīng)主要靠集中式電源為主，分布式為輔，大電力系統(tǒng)和分布式發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合的模式。

　　關(guān)于電力網(wǎng)模式大小問題是經(jīng)常爭論的問題，未來應(yīng)該選擇超級電網(wǎng)還是加強電網(wǎng)智能化建設(shè)？這些問題由于風電、太陽能發(fā)電的迅速發(fā)展，霧霾的威脅帶來挑戰(zhàn)被重新思考，分布式能源的建設(shè)原來以為可以控制電網(wǎng)規(guī)模，可是分布式能源發(fā)展到新能源，為了間歇性、隨機性電源的出現(xiàn)，為了消納這些不穩(wěn)定電源，不得不擴大電網(wǎng)。在這些問題上不同國家有不同的選擇，專家和業(yè)內(nèi)也有諸多不同的看法。國內(nèi)對電網(wǎng)規(guī)模有不同看法，一種意見主張大電網(wǎng)，全國一張網(wǎng)、洲際聯(lián)網(wǎng)、全球能源互聯(lián)網(wǎng)（杰里米·里夫金所說的能源互聯(lián)網(wǎng)，實際上就是電力互聯(lián)網(wǎng)，因為能源不同于信息，煤炭、石油、天然氣、電力不可能在一張互聯(lián)網(wǎng)上輸送。）全球能源互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)是最大的電力網(wǎng)絡(luò)了。另一種意見主張電網(wǎng)不是越大越好，電網(wǎng)也不是越小越好，在設(shè)計電網(wǎng)時要多考慮成本和效益，把停電風險納入損益計算中，隨著邊際成本向上升與邊際收益下降，電網(wǎng)就不宜再擴大。但實際上電網(wǎng)擴大并不完全決定于損益計算，實際上電網(wǎng)在不斷擴大，2008年11月，歐盟通過了構(gòu)建跨國界的歐洲超級電網(wǎng)的設(shè)想。目前西歐各國的跨邊界電網(wǎng)工程已經(jīng)基本完成。隨著中東歐各國逐步加入歐盟，中東歐與西歐聯(lián)網(wǎng)也很快可以實現(xiàn)。但是要建設(shè)全球能源互聯(lián)網(wǎng)，在能源和電力技術(shù)上需要有新的突破。