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(jí)，每次轉(zhuǎn)換都帶來技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)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(fèi)結(jié)構(gòu)中煤炭還占70%左右，至今中國還處在煤炭時(shí)代。在能源大轉(zhuǎn)換中也有幾個(gè)問題需要考慮。

　　一是怎么處理好補(bǔ)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(dāng)先補(bǔ)課，再進(jìn)行第三次能源大轉(zhuǎn)換；還是補(bǔ)課與轉(zhuǎn)換同時(shí)進(jìn)行；或者不補(bǔ)課，直接進(jìn)行第三次大轉(zhuǎn)換。過去認(rèn)為傳統(tǒng)利用生物質(zhì)燃料不增加溫室氣體排放，補(bǔ)課不補(bǔ)課都不會(huì)影響氣候變化，現(xiàn)在認(rèn)為傳統(tǒng)利用生物質(zhì)和散燒煤炭，要產(chǎn)生黑碳顆粒，對(duì)氣候有影響，因此補(bǔ)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(dāng)?shù)匕傩盏纳硇慕】担笳邉t會(huì)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(duì)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(dá)國家一心一意搞應(yīng)對(duì)氣候變化。發(fā)達(dá)國家采取先治污和霧霾，如倫敦?zé)熿F事件，然后再來節(jié)能減排，應(yīng)對(duì)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(duì)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(rèn)為第三次能源大轉(zhuǎn)換就是用風(fēng)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(yáng)之后，用風(fēng)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(fēng)電和太陽能發(fā)電。但由于這兩種電源具有間歇性、隨機(jī)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(dāng)·斯密研究所在《可再生能源》上共同發(fā)表了一篇研究報(bào)告，報(bào)告指出“在無市場操縱的情況下，太陽能和風(fēng)能不可能成為經(jīng)濟(jì)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(chǔ)備技術(shù)，風(fēng)能和太陽能無法取代煤炭、天然氣及核能；……太陽能和風(fēng)能在自由市場中不可能具備經(jīng)濟(jì)競爭力。”（《中國電力報(bào)》2011年12月29日第四版）而且，“亞當(dāng)·斯密研究所指出，太陽能發(fā)電和風(fēng)電隨著技術(shù)進(jìn)步，電力成本會(huì)不斷下降，而化石能源發(fā)電成本會(huì)不斷上升，若干年后新能源的發(fā)電成本會(huì)低于煤電，這確實(shí)有這種可能，但是風(fēng)電、太陽能電的容量成本卻不可能低下去。為解決風(fēng)電、太陽能電的間歇性和隨機(jī)性，除了電網(wǎng)要花錢，儲(chǔ)能的耗費(fèi)也很大，據(jù)說：目前階段光伏電站造價(jià)約為8600元/千瓦，若同步配套儲(chǔ)能10小時(shí)的鐵鋰電池組儲(chǔ)能系統(tǒng)，此項(xiàng)儲(chǔ)能設(shè)施造價(jià)為45000元/千瓦，則總造價(jià)高達(dá)53600元/千瓦，是目前光伏電池造價(jià)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(bào)》2014年9月1日）。儲(chǔ)能設(shè)施造價(jià)高、壽命短、損耗大，所以目前一般都不用儲(chǔ)能設(shè)施，采用火電（燃煤或燃天然氣電廠）配合運(yùn)行，我國天然氣價(jià)格是美國的四五倍，天然氣發(fā)電價(jià)格高，國家補(bǔ)貼不起，漲電價(jià)則用戶承受不起，所以主要靠煤電支撐風(fēng)電調(diào)峰和備用。

　　對(duì)于第三次能源大轉(zhuǎn)換的另一種觀點(diǎn)是用非化石能源作為替代能源，非化石能源對(duì)于化石能源的依賴比風(fēng)電、太陽能發(fā)電低一些，但是他們的經(jīng)濟(jì)性對(duì)化石能源發(fā)電的依賴仍很強(qiáng)，從目前情況看，也承擔(dān)不了第三次能源大轉(zhuǎn)換的責(zé)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(rèn)為氣體能源很豐富，可供人類使用幾千年，甚至認(rèn)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(jì)大發(fā)展》，中信出版社）。看來人類社會(huì)第三次能源大轉(zhuǎn)換尚未成熟，需要用氣體能源作為過渡。對(duì)于中國來說，第三次能源大轉(zhuǎn)換有一個(gè)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(gè)很好的補(bǔ)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(duì)于解決霧霾和應(yīng)對(duì)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(jì)算，美國天然氣與煤價(jià)相仿，中國天然氣是煤價(jià)的三四倍。中國用煤炭發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)每千瓦時(shí)約0.4元人民幣，用天然氣發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)每千瓦時(shí)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(gè)經(jīng)濟(jì)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(yuǎn)距離輸電方面有其優(yōu)點(diǎn)，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(shí)，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(yuǎn)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(bào)》2014年7月16日）。

　　20世紀(jì)80年代歐洲認(rèn)為大電站加遠(yuǎn)距離輸電不如發(fā)展分布式能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、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(dá)80%左右；后來風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電興起，又增加了新能源發(fā)電。20世紀(jì)90年代在英美興起電力改革時(shí)，認(rèn)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(shí)發(fā)生電力危機(jī)，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(duì)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(bǔ)其不足。20世紀(jì)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(jì)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(lì)發(fā)展風(fēng)電、太陽能發(fā)電分布式電源，但由于成本高，需要補(bǔ)貼才能發(fā)展，影響發(fā)展速度。因此，對(duì)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(jí)電網(wǎng)還是加強(qiáng)電網(wǎng)智能化建設(shè)？這些問題由于風(fēng)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(jī)性電源的出現(xiàn)，為了消納這些不穩(wěn)定電源，不得不擴(kuò)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(duì)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(shí)際上就是電力互聯(lián)網(wǎng)，因?yàn)槟茉床煌谛畔ⅲ禾俊⑹汀⑻烊粴狻㈦娏Σ豢赡茉谝粡埢ヂ?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(jì)電網(wǎng)時(shí)要多考慮成本和效益，把停電風(fēng)險(xiǎn)納入損益計(jì)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(kuò)大。但實(shí)際上電網(wǎng)擴(kuò)大并不完全決定于損益計(jì)算，實(shí)際上電網(wǎng)在不斷擴(kuò)大，2008年11月，歐盟通過了構(gòu)建跨國界的歐洲超級(jí)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(shí)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。