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  能源替换不是一蹴而就的,而是逐步完成的。第四次能源大转换应该遵循着清洁、低碳、安全、高效的原则,解决第三次能源大转换中存在的间歇性、不稳定性和能源密度低的问题。

  中国的未来能源是什么?最近有很多讨论,比较一致的意见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,新能源主要指风能、太阳能,中国的非化石能源中还包括核能。其他可再生能源包括生物质能、潮汐能、地热能等等。这就是说,未来能源是可再生能源和新能源,主要是水能、风能和太阳能,极端的说法是水电、风电和太阳能发电,都是电力,所以中国和世界未来的能源就是电力。

  正是出于这样的认识,国际能源署署长说:美国成为石油、天然气行业领导者,中国成为清洁能源和技术领先者,电力将会成为能源的未来。但关于未来能源还有以下一些问题值得探讨。

  能源替换是逐步完成的

  出现能源大转换并不是一种能源用完了,由另一种新的能源来替代。而是一种新的更好的能源去替代原来比较差的能源,以提高能源的效率和效益,所以原来的能源还可以继续发挥作用。也就是说,能源替换不是一蹴而就的,能源替换是逐步完成的。

  世界各国的能源替换有先有后,发达国家能源替换在先,发展中国家能源替代慢。各个国家能源结构各不相同,参差不齐的能源替代还与各个国家各个地区能源资源禀赋有关,煤炭资源丰富的国家往往以煤为主,如中国、南非,中国至今没有完成第二次能源大转换;石油资源丰富的国家往往以石油天然气为主,如美国、俄罗斯、沙特等;水能资源丰富的国家,往往以水电为主,如挪威、瑞典;核能资源比较容易获得的国家往往以核电为主,如法国。

  世界上已经进行了三次能源大转换,可是到现在为止,薪柴、煤炭、石油、天然气不仅没有消亡,都以一定比例存在着,有的能源,如薪柴由于属于可再生能源,使用薪柴并不排放二氧化碳,再次作为新能源、可再生能源重新被提倡被使用。天然气作为化石燃料中低碳、低污染品种,被中国等有关国家加快发展以减轻污染。能源转换是逐步完成的,过去的能源转换如此,今后的能源转换也必然如此。

  那种认为能源转换全球齐步走,不留尾巴的思想是错误的,甚至一百年之后、两百年之后,人类社会还会有薪柴、煤炭、石油、天然气存在。因为可再生能源、新能源都转换成电力,能源只有电力一种能源是不可能满足人类的需求的。

  在山西太原召开的2017能源地区能源转型发展论坛上,对于能源转型有两种意见,一种意见认为,从中国能源禀赋来看,未来的中国能源——煤炭还是未来中国能源的主力。理由是:“中国能源使用的天然气、核能、石油、水能都有各自的极限,风电、太阳能也不会很大,经测算,即使其他能源都被尽可能利用,仍难以满足中国的能源需求。到2030年,中国仍有一半多的能源消耗依靠煤炭?!?/p>

  另一种意见是:“基于煤炭消耗总量之大,即使实现清洁、高效利用,单位排放降低,但总量仍不容小觑,另外煤炭利用效率较低,即便现在最先进的技术发电效率也不过50%,因此要实现转型的大目标,煤炭不能成为主要的能源支柱?!?/p>

  这两种转型路径,一个是从能源可能的供应量来说的,一个是从实现能源转型的大目标及能源利用排放数量来说的,两种路径都是说了一个轮廓,很难判断哪个可行不可行。

  例如第一方案,国内能源供应不足,届时是否还允许进口,进口可再生能源和新能源之外,还允许进口石油、天然气和核能吗?如果进口限于可再生能源和新能源,所以难于估计。如允许进口石油、天然气和核能,且数量不受限制那么保证供应大概不成问题,但能源安全如何考虑?

  第二方案实现能源转型大目标,允许中国排放是多少?许多重要的不确定因素存在,确实难以定论。不过从能源替换是逐步完成的来看,2030年中国一次能源中煤炭的消费比重还在50%左右是可能的,但这仅仅是一个过程,中国一次能源煤炭消费比重达50%是不允许长期维持的,也是有道理的。

  虽然中国太阳能的技术和建设速度在世界上处于领先水平,但是太阳能要作为未来替代能源的主力是有困难的,依靠太阳能要把煤炭全部替代出来,非短时间内所能完成的。持第一条路径者认为:风电、太阳能占比也不会很大,这句话实质上否定了风电、太阳能是主力替代能源。关于能源转型路径的争论,说明中国的能源转型是一个非常艰巨的任务。持第二条路径者,虽然否定了煤炭作为主力能源的主张,但是如何加快对煤炭的替代,也没有什么有力的措施。

  依靠新能源,还是依靠石油、天然气?石油天然气对外的依存度已经很高,今后还能继续提高吗?看来有必要提出第三条路径:开发天然气水合物、干热岩等真正的新能源。

  能源转换耗费极大

  开始使用能源时,都是直接使用一次能源,随着科学技术的发展,人们对能源的要求越来越高,对于一次能源进行深加工后,才出现二次能源,特别是电力的出现,电力的广泛应用,能源转换越来越频繁。尤其以可再生能源和新能源作为替代能源之后,能源转换的任务越来越重了。能源转换不仅要花投资、运行费用,还会造成能源损耗。

  能源转换的种类繁多,不同的转换类型,损耗各不相同,如燃煤电厂损耗达60%-70%,燃气发电能源损耗50%,热电联产、热电冷联产的能源损耗可降低到20%-30%。

  电力储能的能源转换就比较复杂,实际上电力不可能储存,所谓电力储存,是把电力转换成容易储存的能源,把它储存起来,等到需要电力的时候再把这种能源转换成电力。电力储存是依赖两次能源转换完成的,所以能源转换的损耗比较大。

  抽水蓄能是将电力变成位能储存起来,需要用电时再将位能变成电力,损耗在30%左右。蓄电储能是把电力通过蓄电池把电力转换成化学能,需要用电时将化学能转化成电能,损耗在40%左右。压缩空气储能,是把电能转换成压缩空气储存,需用电时将压缩空气转换成电力,损耗也在40%。

  所以,凡是可以使用一次能源且环境允许的,就用一次能源,不用电力;凡是可以使用不用转换储存的电力的就不用储存的电力。尽量减少能源转换,就可以提高能源利用效率。从提高能源利用效率上考虑,也应当尽量减少风电、太阳能发电等间歇性能源的发展。
  第一次能源大转换是煤炭替代薪柴,第二次能源大转换是石油、天然气替代煤炭,第三次能源大转换是可再生能源和新能源替代油、气,还有第四次能源大转换吗?应该有。

  第四次能源大转换应该遵循着清洁、低碳、安全、高效的原则,必然要解决第三次能源大转换中存在的间歇性、不稳定性和能源密度低的问题。我们应当研究未来能源,特别要研究中国的未来能源。

关键词: 区块链, 朱成章,能源替代
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朱成章:还有第四次能源大转换吗?

发布时间:2019-03-11   来源:能源杂志

  能源替换不是一蹴而就的,而是逐步完成的。第四次能源大转换应该遵循着清洁、低碳、安全、高效的原则,解决第三次能源大转换中存在的间歇性、不稳定性和能源密度低的问题。

  中国的未来能源是什么?最近有很多讨论,比较一致的意见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,新能源主要指风能、太阳能,中国的非化石能源中还包括核能。其他可再生能源包括生物质能、潮汐能、地热能等等。这就是说,未来能源是可再生能源和新能源,主要是水能、风能和太阳能,极端的说法是水电、风电和太阳能发电,都是电力,所以中国和世界未来的能源就是电力。

  正是出于这样的认识,国际能源署署长说:美国成为石油、天然气行业领导者,中国成为清洁能源和技术领先者,电力将会成为能源的未来。但关于未来能源还有以下一些问题值得探讨。

  能源替换是逐步完成的

  出现能源大转换并不是一种能源用完了,由另一种新的能源来替代。而是一种新的更好的能源去替代原来比较差的能源,以提高能源的效率和效益,所以原来的能源还可以继续发挥作用。也就是说,能源替换不是一蹴而就的,能源替换是逐步完成的。

  世界各国的能源替换有先有后,发达国家能源替换在先,发展中国家能源替代慢。各个国家能源结构各不相同,参差不齐的能源替代还与各个国家各个地区能源资源禀赋有关,煤炭资源丰富的国家往往以煤为主,如中国、南非,中国至今没有完成第二次能源大转换;石油资源丰富的国家往往以石油天然气为主,如美国、俄罗斯、沙特等;水能资源丰富的国家,往往以水电为主,如挪威、瑞典;核能资源比较容易获得的国家往往以核电为主,如法国。

  世界上已经进行了三次能源大转换,可是到现在为止,薪柴、煤炭、石油、天然气不仅没有消亡,都以一定比例存在着,有的能源,如薪柴由于属于可再生能源,使用薪柴并不排放二氧化碳,再次作为新能源、可再生能源重新被提倡被使用。天然气作为化石燃料中低碳、低污染品种,被中国等有关国家加快发展以减轻污染。能源转换是逐步完成的,过去的能源转换如此,今后的能源转换也必然如此。

  那种认为能源转换全球齐步走,不留尾巴的思想是错误的,甚至一百年之后、两百年之后,人类社会还会有薪柴、煤炭、石油、天然气存在。因为可再生能源、新能源都转换成电力,能源只有电力一种能源是不可能满足人类的需求的。

  在山西太原召开的2017能源地区能源转型发展论坛上,对于能源转型有两种意见,一种意见认为,从中国能源禀赋来看,未来的中国能源——煤炭还是未来中国能源的主力。理由是:“中国能源使用的天然气、核能、石油、水能都有各自的极限,风电、太阳能也不会很大,经测算,即使其他能源都被尽可能利用,仍难以满足中国的能源需求。到2030年,中国仍有一半多的能源消耗依靠煤炭?!?/p>

  另一种意见是:“基于煤炭消耗总量之大,即使实现清洁、高效利用,单位排放降低,但总量仍不容小觑,另外煤炭利用效率较低,即便现在最先进的技术发电效率也不过50%,因此要实现转型的大目标,煤炭不能成为主要的能源支柱?!?/p>

  这两种转型路径,一个是从能源可能的供应量来说的,一个是从实现能源转型的大目标及能源利用排放数量来说的,两种路径都是说了一个轮廓,很难判断哪个可行不可行。

  例如第一方案,国内能源供应不足,届时是否还允许进口,进口可再生能源和新能源之外,还允许进口石油、天然气和核能吗?如果进口限于可再生能源和新能源,所以难于估计。如允许进口石油、天然气和核能,且数量不受限制那么保证供应大概不成问题,但能源安全如何考虑?

  第二方案实现能源转型大目标,允许中国排放是多少?许多重要的不确定因素存在,确实难以定论。不过从能源替换是逐步完成的来看,2030年中国一次能源中煤炭的消费比重还在50%左右是可能的,但这仅仅是一个过程,中国一次能源煤炭消费比重达50%是不允许长期维持的,也是有道理的。

  虽然中国太阳能的技术和建设速度在世界上处于领先水平,但是太阳能要作为未来替代能源的主力是有困难的,依靠太阳能要把煤炭全部替代出来,非短时间内所能完成的。持第一条路径者认为:风电、太阳能占比也不会很大,这句话实质上否定了风电、太阳能是主力替代能源。关于能源转型路径的争论,说明中国的能源转型是一个非常艰巨的任务。持第二条路径者,虽然否定了煤炭作为主力能源的主张,但是如何加快对煤炭的替代,也没有什么有力的措施。

  依靠新能源,还是依靠石油、天然气?石油天然气对外的依存度已经很高,今后还能继续提高吗?看来有必要提出第三条路径:开发天然气水合物、干热岩等真正的新能源。

  能源转换耗费极大

  开始使用能源时,都是直接使用一次能源,随着科学技术的发展,人们对能源的要求越来越高,对于一次能源进行深加工后,才出现二次能源,特别是电力的出现,电力的广泛应用,能源转换越来越频繁。尤其以可再生能源和新能源作为替代能源之后,能源转换的任务越来越重了。能源转换不仅要花投资、运行费用,还会造成能源损耗。

  能源转换的种类繁多,不同的转换类型,损耗各不相同,如燃煤电厂损耗达60%-70%,燃气发电能源损耗50%,热电联产、热电冷联产的能源损耗可降低到20%-30%。

  电力储能的能源转换就比较复杂,实际上电力不可能储存,所谓电力储存,是把电力转换成容易储存的能源,把它储存起来,等到需要电力的时候再把这种能源转换成电力。电力储存是依赖两次能源转换完成的,所以能源转换的损耗比较大。

  抽水蓄能是将电力变成位能储存起来,需要用电时再将位能变成电力,损耗在30%左右。蓄电储能是把电力通过蓄电池把电力转换成化学能,需要用电时将化学能转化成电能,损耗在40%左右。压缩空气储能,是把电能转换成压缩空气储存,需用电时将压缩空气转换成电力,损耗也在40%。

  所以,凡是可以使用一次能源且环境允许的,就用一次能源,不用电力;凡是可以使用不用转换储存的电力的就不用储存的电力。尽量减少能源转换,就可以提高能源利用效率。从提高能源利用效率上考虑,也应当尽量减少风电、太阳能发电等间歇性能源的发展。
  第一次能源大转换是煤炭替代薪柴,第二次能源大转换是石油、天然气替代煤炭,第三次能源大转换是可再生能源和新能源替代油、气,还有第四次能源大转换吗?应该有。

  第四次能源大转换应该遵循着清洁、低碳、安全、高效的原则,必然要解决第三次能源大转换中存在的间歇性、不稳定性和能源密度低的问题。我们应当研究未来能源,特别要研究中国的未来能源。

      关键词:电力, 朱成章,能源替代


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