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        深度:還有第四次能源大轉換嗎?

        2019-03-09 09:00
        來源: i能源

        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。

        可再生能源主要是水能,新能源主要指風能、太陽能,中國的非化石能源中還包括核能。其他可再生能源包括生物質能、潮汐能、地熱能等等。這就是說,未來能源是可再生能源和新能源,主要是水能、風能和太陽能,極端的說法是水電、風電和太陽能發電,都是電力,所以中國和世界未來的能源就是電力。

        正是出于這樣的認識,國際能源署署長說:美國成為石油、天然氣行業領導者,中國成為清潔能源和技術領先者,電力將會成為能源的未來。但關于未來能源還有以下一些問題值得探討。

        能源替換是逐步完成的

        出現能源大轉換并不是一種能源用完了,由另一種新的能源來替代。而是一種新的更好的能源去替代原來比較差的能源,以提高能源的效率和效益,所以原來的能源還可以繼續發揮作用。也就是說,能源替換不是一蹴而就的,能源替換是逐步完成的。

        世界各國的能源替換有先有后,發達國家能源替換在先,發展中國家能源替代慢。各個國家能源結構各不相同,參差不齊的能源替代還與各個國家各個地區能源資源稟賦有關,煤炭資源豐富的國家往往以煤為主,如中國、南非,中國至今沒有完成第二次能源大轉換;石油資源豐富的國家往往以石油天然氣為主,如美國、俄羅斯、沙特等;水能資源豐富的國家,往往以水電為主,如挪威、瑞典;核能資源比較容易獲得的國家往往以核電為主,如法國。

        世界上已經進行了三次能源大轉換,可是到現在為止,薪柴、煤炭、石油、天然氣不僅沒有消亡,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,被中國等有關國家加快發展以減輕污染。能源轉換是逐步完成的,過去的能源轉換如此,今后的能源轉換也必然如此。

        那種認為能源轉換全球齊步走,不留尾巴的思想是錯誤的,甚至一百年之后、兩百年之后,人類社會還會有薪柴、煤炭、石油、天然氣存在。因為可再生能源、新能源都轉換成電力,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能源地區能源轉型發展論壇上,對于能源轉型有兩種意見,一種意見認為,從中國能源稟賦來看,未來的中國能源——煤炭還是未來中國能源的主力。理由是:“中國能源使用的天然氣、核能、石油、水能都有各自的極限,風電、太陽能也不會很大,經測算,即使其他能源都被盡可能利用,仍難以滿足中國的能源需求。到2030年,中國仍有一半多的能源消耗依靠煤炭。”

        另一種意見是:“基于煤炭消耗總量之大,即使實現清潔、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,即便現在最先進的技術發電效率也不過50%,因此要實現轉型的大目標,煤炭不能成為主要的能源支柱。”

        這兩種轉型路徑,一個是從能源可能的供應量來說的,一個是從實現能源轉型的大目標及能源利用排放數量來說的,兩種路徑都是說了一個輪廓,很難判斷哪個可行不可行。

        例如第一方案,國內能源供應不足,屆時是否還允許進口,進口可再生能源和新能源之外,還允許進口石油、天然氣和核能嗎?如果進口限于可再生能源和新能源,所以難于估計。如允許進口石油、天然氣和核能,且數量不受限制那么保證供應大概不成問題,但能源安全如何考慮?

        第二方案實現能源轉型大目標,允許中國排放是多少?許多重要的不確定因素存在,確實難以定論。不過從能源替換是逐步完成的來看,2030年中國一次能源中煤炭的消費比重還在50%左右是可能的,但這僅僅是一個過程,中國一次能源煤炭消費比重達50%是不允許長期維持的,也是有道理的。

        雖然中國太陽能的技術和建設速度在世界上處于領先水平,但是太陽能要作為未來替代能源的主力是有困難的,依靠太陽能要把煤炭全部替代出來,非短時間內所能完成的。持第一條路徑者認為:風電、太陽能占比也不會很大,這句話實質上否定了風電、太陽能是主力替代能源。關于能源轉型路徑的爭論,說明中國的能源轉型是一個非常艱巨的任務。持第二條路徑者,雖然否定了煤炭作為主力能源的主張,但是如何加快對煤炭的替代,也沒有什么有力的措施。

        依靠新能源,還是依靠石油、天然氣?石油天然氣對外的依存度已經很高,今后還能繼續提高嗎?看來有必要提出第三條路徑:開發天然氣水合物、干熱巖等真正的新能源。

        能源轉換耗費極大

        開始使用能源時,都是直接使用一次能源,隨著科學技術的發展,人們對能源的要求越來越高,對于一次能源進行深加工后,才出現二次能源,特別是電力的出現,電力的廣泛應用,能源轉換越來越頻繁。尤其以可再生能源和新能源作為替代能源之后,能源轉換的任務越來越重了。能源轉換不僅要花投資、運行費用,還會造成能源損耗。

        能源轉換的種類繁多,不同的轉換類型,損耗各不相同,如燃煤電廠損耗達60%-70%,燃氣發電能源損耗50%,熱電聯產、熱電冷聯產的能源損耗可降低到20%-30%。

        電力儲能的能源轉換就比較復雜,實際上電力不可能儲存,所謂電力儲存,是把電力轉換成容易儲存的能源,把它儲存起來,等到需要電力的時候再把這種能源轉換成電力。電力儲存是依賴兩次能源轉換完成的,所以能源轉換的損耗比較大。

        抽水蓄能是將電力變成位能儲存起來,需要用電時再將位能變成電力,損耗在30%左右。蓄電儲能是把電力通過蓄電池把電力轉換成化學能,需要用電時將化學能轉化成電能,損耗在40%左右。壓縮空氣儲能,是把電能轉換成壓縮空氣儲存,需用電時將壓縮空氣轉換成電力,損耗也在40%。

        所以,凡是可以使用一次能源且環境允許的,就用一次能源,不用電力;凡是可以使用不用轉換儲存的電力的就不用儲存的電力。盡量減少能源轉換,就可以提高能源利用效率。從提高能源利用效率上考慮,也應當盡量減少風電、太陽能發電等間歇性能源的發展。

        第一次能源大轉換是煤炭替代薪柴,第二次能源大轉換是石油、天然氣替代煤炭,第三次能源大轉換是可再生能源和新能源替代油、氣,還有第四次能源大轉換嗎?應該有。

        第四次能源大轉換應該遵循著清潔、低碳、安全、高效的原則,必然要解決第三次能源大轉換中存在的間歇性、不穩定性和能源密度低的問題。我們應當研究未來能源,特別要研究中國的未來能源。

        作者:朱成章

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