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我国能源电力发展的“十大畅想”

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础,电力在能源革命中处于核心支配地位。纵观人类社会的发展史和进化史就是一部能源的利用史和电力的蜕变史,人类文明的每一次重大进步都伴随着能源技术的革命性突破和能源形态的根本性改变。

无论200多年的英国,抑或100年前的美国,他们之所以能成为全球产业的“霸主”和经济上的“翘首”,其中一个非常重要的原因就是在能源技术的发展创新上走在其他国家的前面。

时至今日,我国在能源电力领域取得举世瞩目伟大成就,但同世界主要发达国家相比仍有较大的差距,即便这种差距正在不断缩小,甚至在一些领域实现了追赶和超越:我国已取代美国成为全球最大的能源生产国和能源消费国,并且创造了诸多的世界第一,即最大的能源生产国和消费国,最大的石油进口国和消费国,最大的电力装机规模和电力生产国,最大的新能源装机规模和设备生产国,最大和最先进的全球输电网络等等。我国能源电力的持续增长为经济发展和社会进步提供了源源不断的动能和动力,成为世界能源市场上不可或缺的重要组成部分,对维护全球能源合作与安全发挥着越来越重要的积极作用。

展望未来,变革与不确定性仍然是我国能源领域必须要面对的残酷现实,新的机遇和挑战必然会加速行业洗牌。面对百年未有之大变局,唯有立足当下,才能把握时代机遇;唯有把握趋势,才能迎接未来挑战。对此,本文拟就我国能源电力领域未来发展提出“十大畅想”,以期能抛砖引玉,不妥之处请批评指正。


化石能源
会在新一轮能源革命中淘汰吗


在全球气候变暖的大背景下,化石能源尤其是煤炭和煤电作为一种高污染、高排放的能量来源,时常让人“诟病”,被认为是造成全球变暖的“罪魁祸首”,甚至出现“谈煤色变”的过激反应。其实,化石能源对人类社会发展和文明进步的作用重大、意义深远,人类社会目前所经历的三次工业革命,都离不开化石能源的驱动。既便如今,化石能源仍然是全球消耗的最主要能源资源。

目前,世界能源消费总量中的煤炭占比虽已不足30%,在我国一次能源中的煤炭占比也由2010年的70%下降至2021年的56%,但仍保持在一半以上,这充分说明煤炭在我国基础能源中的战略地位,在未来很长一段时间内仍然是我国最重要的能源矿产资源。但“降碳减排”已是大势所趋、人心所向,以煤炭、石油、天然气为代表的化石能源消费将逐步减少,新能源和可再生能源消费则会大幅上升,绿色发展已成为高质量发展的主基调。

不可否认,化石能源因其地球储量有限、过度开发面临枯竭,燃烧时会产生大量的有害物质和温室气体,对生态环境和人们生活质量的影响日益严重,有着先天的不足和劣势。但其固有优势也是显而易见的,即分布广泛、储量丰富、经济性高,可大规模开发利用,并且能量密度高、转化效率快、转化过程简单,还有经过长期的技术积累,人类已经熟练掌握了化石能源开采、提炼和转化使用技术,这是化石能源能够成为支撑整个人类工业文明时代主体能源的关键所在。因此,如何扬“长”避“短”、兴“利”除“弊”,更好地担当起化石能源的“托底保供”角色,为我国能源的战略转型发挥保驾护航的“压舱石”和“定盘星”作用。

另一方面,以风光水等为代表的可再生能源主要是以电力的形式供人类使用。然而,电能在当前我国能源终端消费结构中比重在27%左右,诸如交通运输、冶炼、化工、建材等一些国民经济发展的重要产业仍十分依赖于煤油气等化石能源提供动力。而且相对于化石能源,电能还有一个显著劣势是难以大规模地储存,只能是一边输送的同时一边消费,加上电价相对较高,目前大规模的电能替代不仅难以做到,而且代价巨大,甚至有可能造成能源供应形式单一,影响到企业的正常生产经营活动。

由此可见,尽管可再生能源是一种清洁低碳、资源分布广泛的优质能源,但因其资源禀赋与消费特征之间以及物理特性与社会生产需求之间的矛盾,可再生能源在新型电力系统没有高效建立之前,是难以承担起“主体能源”的重任,化石能源完全退出历史舞台需要过程,并不能踩“急刹车”。

可以这样说,在人类还没有找到一种更优质的替代能源或者在人类现有储能技术没有取得革命性突破之前,谈论化石能源的完全退出还为时尚早,也是超乎现实的能力,特别是对我国这样一个“多煤少气缺油”的能源消费大国来说,在可预见的未来,即便新能源和可再生能源发展再怎么突破猛进,也很难摆脱对化石能源的依赖,煤炭的“压舱石”作用和煤电的安全保供作用依然不可替代。


“3060”双碳目标
 能够按期实现吗


2020年9月23日,国家主席习近平代表我国政府向世界明确宣告“二氧化碳排放力争于2030年前达到碳峰值,努力争取2060年实现碳中和”,即大家常说的“3060”双碳目标。

实现“双碳”目标,既是我国作为一个负责任大国向全球作出的庄严承诺,也是我国作为全球最大的发展中国家一个史无前例的严峻挑战。因为作为当今全球最大的碳排放国,我国碳排放总量约占全球碳排放总量的30%,几乎相当于美欧日等国碳排放总量的之和,而且欧美发达国家从碳达峰到碳中和的过度时间长达50-60年,我国只有短短的30年,仅为其一半的历程,可谓是时间紧、任务重、不容缓。

根据相关权威部门测算,2020年我国碳排放总量高达113亿吨,其中能源领域的碳排放总量为99亿吨,占比高达88%;火电行业的碳排放总量为51.2亿吨,占比近52%。由此可见,要想实现“3060”双碳目标,能源是主阵地,电力是主战场,煤电是主力军,电企是主推手。

记得刚提出“双碳”目标的时候,曾有专家预测说,2030年我国碳排放总量将达到116亿吨的峰值,但这个“峰值”在2021年提前达到,预计到2030年我国碳排放总量很可能超过120亿吨,这表明2030年前实现“碳达峰”将是一个非常艰巨的任务,同时相应地增大了“碳中和”实现的难度。

特别自2021年下半年后,我国多省多地相继出现了电力紧张状况,电力供需矛盾突出,煤电的“压舱石”和“兜底”作用更加显现,“去煤化”和“弃火化”的论调明显降温,但这也给我们大家敲响了“警钟”,即“降碳减排”决不是一帆风顺的,总会遇到各种艰难险阻和意想不到的困难障碍,需要极大努力和艰巨奋斗才能成功。由此推算,假若煤电总装机规模和能源的总减排目标在2030前不能实现明显反转的趋势,“双碳”目标将是望其项背而不及的任务。

实际上,“双碳”目标的实现,不仅是要解决能源和气候问题,而且还关系到社会进步和生物多样性问题,更牵涉到我国生存权和发展权问题。根据丁仲礼院士的最新预测,如果到2060年实现碳中和,届时我国温室气体排放有望降低到25亿吨左右二氧化碳当量,与此同时海洋可吸收6亿吨二氧化碳、陆地和近海生态系统回碳14亿吨二氧化碳、工业固碳和地质封质约4亿吨二氧化碳,碳排放总量同碳移除总量大致相当。

按此初略测算和预测,到时我国火电装机规模应该不会超过2亿千瓦,其中煤电和气电可能会各占一半的装机,这意味着现在90%以上的煤电机组面临着被逐步淘汰的境况。这个问题如果处理稍有不慎,极有可能会导致巨大国有资产的巨大流失和国家财产的重大损失,甚至可能造成严重的社会问题。

因此,我国要想按预定目标实现碳中和,必须从战略的高度切实加强顶层设计,深入推进“四个革命、一个合作”能源安全新战略,认真谋划好传统能源的“退”与新兴能源的“进”之间关系,否则,“碳达峰”的峰值提升了一大截,那么“碳中和”之路也就更加遥远了。


新型电力系统
将会如期建成吗总体来看,“双碳”目标对我国电力系统的发展提出了新要求,这表明高比例配置新能源比例的电力时代即将来临:

一是新能源装机规模大、比例高。预计到2060年我国电力总装机容量有可能在70-80亿千瓦之间,新能源装机容量占比超过70%,呈现“风光领跑、多源协调”态势。

二是电网弹性高、柔性好。新能源并网比例越高,电网调峰压力就相应的越大,这必然要求电网更弹性、更灵活、更智能,能把随机性、波动性、间歇性的新能源通过系统的灵活调节变成友好的、稳定的电源,以更好地适应新能源大规模上网需要。

三是双向互动、智能高效。以“云大物移智”为代表的现代信息技术与电力技术的深度融合,推动电力系统从单向化向双向互馈系统方面转变,促进源-网-荷-储多向互动,更灵敏感知用户需求,高效灵活配置电力资源。

四是广泛互联、多能互补。新型电力系统能够广泛、灵活地连接“风光水火核生”等各类发电资源,促进多能互补发展和源网荷储的有效衔接,大幅度提升清洁能源的消纳利用水平。

由此可见,在我国现行以煤电为主体的传统电力系统下,要想实现“双碳”目标是一件可望而不可即的事情,需要另辟蹊径才能获得成功。而新型电力系统是以新能源为主体的电力系统,这表明新能源发电将逐渐代替传统电力成为我国电力电量的供应主体,则是实现“双碳”目标的关键之举和重要抓手。

我国两大电网公司分别提出了各自的新型电力系统的实现目标,即国家电网提出到2035年基本建成新型电力系统,到2050年全面建成新型电力系统;南方电网提出2030年前基本建成新型电力系统,2060年前全面建成新型电力系统。


新型电力系统最基本特征是清洁低碳、安全稳定、灵活韧性、智能友好、开放互动,源网荷储实现深度协调互动。因此,“基于‘电力+算力’的系统平衡理论是新型电力系统构建的理论基础”以及基于信息化、数字化、智能化、智慧化的“新基建”则是新型电力系统的“神经管理中枢”,从而使电力系统能够在“可见、可知、可调、可储、可控”的基础上,实现新能源“无条件、无限度、随机性”上网。


不可否认,新型电力系统是我国电力发展史上一场前所未有的深刻变革和一项具有开创性的伟大创举,既要有可靠聪明的电源,又要有柔性智慧的电网和负荷,必须在包括虚拟惯量控制新型电力电子设备能够大规模应用、调峰调频和削峰填谷的储能设施配备齐全、具备抵御重大灾害的应急处理手段和精准预测电力负荷的管理能力等方面的革命性突破,这意味着我国需要精确精准地对现行电力系统进行移“心”换“脑”式的重大手术,需要开展颠覆性的技术革新和柔性化的管理创新,需要从现在开始加大关键技术储备和开展重大科技攻关,这些都在新型电力系统的构建过程中必须面对和需要迫切解决的关键之招。

氢能
会成为第三次能源革命的“灰犀牛”吗

自燧木取火开始,人类的进化和社会的发展便与能源结下不解之缘,木炭成为人类早期广泛使用的能源。1769 年英国人瓦特发明蒸汽机,煤炭在 18 世纪80年代成为能源消费总量最大的一次能源,自此人类完成了第一次能源革命。1879年德国人卡尔·本茨制造出世界第一台单缸煤气发动机,到1965年油气取代煤炭在一次能源的消费结构中超过 50%,人类完成了第二次能源革命。随着人类对能源需求的增长和低碳发展的需要,非化石能源取代传统石化能源将成为第三次能源革命的必然选择。

“氢”洁世界,“能”创未来。无论从哪个角度来看,氢能可谓是当下最“劲爆”产业,不仅美欧日等国纷纷“押注”氢能,加速该产业的布局,并且在产业创新和技术积累上走在前列。但我国作为后起之秀,已有20个省、50多个地级市发布了地方氢能产业规划及政策,对制氢规模、燃料电池车规模和示范项目布局等提出明确目标,尤其是随着我国首个氢能中长期规划的“出炉”,正式确认了氢能的能源属性,首次确定氢能在国家能源转型中的战略定位,明确指出氢能是“未来国家能源体系的重要组成部分”、“用能终端实现绿色低碳转型的重要载体”和“战略性新兴产业和未来产业的重点发展方向”,给我国氢能发展送来了“及时雨”,吃下了“定心丸”,注入了“强心剂”。

氢气作为零碳能量的载体和高密度的零碳燃料,在交通、化工、钢铁、建材、电力等行业的应用场景非常丰富,同时其超长时储能也是新型电力系统有力支撑,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源和第三次能源革命的重点攻关方向。按照有关机构预测,到2050年,氢能在我国能源终端消费体系中的占比约为10%,氢气需求量接近6000万吨;2060年,氢能在我国终端能源消费体系中占比达到20%左右,氢气需求量将达到1.3亿吨上下,其中绿氢的需求量将会超过1亿吨,占比高达80%。

其实,氢能产业链主要涵盖三大环节,即上游制氢、中游储运、下游用氢,其发展状况可用“虎头狼腰豹尾”来形容。当前,受技术成熟度不高、成本效率不足等因素制约,我国氢产业呈现出行业热、产业弱、市场小的发展局面,技术、成本、体制、机制等方面均面临着较大的挑战:一是我国制氢仍以“灰氢”为主,氢气生产设备碳排放仍较高,新能源电解水制氢刚起步,成本仍居高不下;二是氢能应用的商业化落地难,存在运输成本偏高、损耗大、储运装备安全隐患突出等问题;三是制氢地区和用氢地区间存在区域壁垒,产业集聚度较少,氢储能项目普及难等问题。

因此,氢能在获得大规模应用前,必须要迈过三道“坎”,否则就很难成为第三次能源革命的“灰犀牛”:

一是使用成本高。目前我国氢能总成本大约在60元~80元/kg之间,距离30元/kg的可商用价格相距甚远。

二是安全性差。因为接二连三氢燃料电池“爆炸事件”让其安全性成为瞩目焦点。

三是储运难。如果储运环节实现不了颠覆性技术突破,氢能发展就会被“拦腰截断”。

新型储能
能成为新型电力系统的“压舱石”吗

在“双碳”目标的具体指引下和新型电力系统的构建过程中,未来我国电力系统中风光等新能源装机的占比将不断提高,并且会逐渐挑起电力供应的“大梁”。但由于风光等新能源发电具有间歇性、波动性、随机性的特点以及现行电网系统是以煤电机组为主导的相对稳定的发电、输配电和用电系统,调峰能力不足和传输容量受限成为制约新能源发展的主要“瓶颈”。因此,构建以新能源为主导的新型电力系统显得迫在眉睫。

按照2022年3月出台的《“十四五”现代能源体系规划》的指导逻辑,提高电力系统灵活性将是构建新型电力系统的关键要素,而合理配置储能则是有效解决电力系统灵活性的主要途径。因为借助储能装置实现了在时间维度上“搬运”电能的能力,就宛如一个超大号的“充电宝”,在风光等新能源大发时或者用电低谷时及时充电,在风光等新能源出力小或者用电高峰时快速放电,有效平衡发电和用电之间“时间差”,还能配合常规火电等参与电力系统调峰调频。

特别是随着多能互补和源网荷储“两个一体化”的提出,整个电力系统正从“源-网-荷”向“源-网-荷-储”转化,储能将成为新型电力系统的第四大基本要素。如果说风光水火核储是“一盘棋”,未来是属于新能源的时代,那么储能的作用必不可缺,有可能会成为最耀眼的那颗“明珠”。

目前,抽水蓄能和新型储能被认为是电力系统灵活性调节工具箱里的两大工具,但两者之间都具有各自不同的显著特质和应用场景。从综合条件上讲,抽水蓄能虽然是当前技术最成熟、经济性最优、调节响应最快、最具大规模开发条件的储能方式,但也存在电站建设受到地理环境条件限制多、初始投入高、审批周期长、回报效益低等明显不足,难以支撑未来储能产业的多元化、多样化、普遍性、随机性的发展需求。而新型储能则不同,具有建设周期短、选址简单灵活、调节能力强、品种繁多、选择渠道广等优势,与新能源开发消纳的匹配性更好,无论是在电源侧、电网侧还是需求侧、用户侧,都可以做到遍地开花、百花齐放。

但是,新型储能要想真正担负起现代能源系统“压舱石”的重任,也有其难以克服的“痛点”与难点:首先是安全性,作为一种载能设施,安全是新型储能发展的前提,否则会直接影响到电网的安全高效运行,近期多起安全事故引发广泛关注,充分说明了储能技术和标准建设还有很长的路要走;其次是经济性,在目前的投入成本、价格体系和商业模式下,储能参与深度调峰尚不具备经济性,政策亦缺乏可操作性;再者是技术性,目前有不少关键核心技术仍存在亟待突破的瓶颈,这也是破解提升和系统解决新型储能效率、寿命、安全、经济性水平的核心问题。

一言以蔽之,新型电力系统是以新能源为主体的电力体系,实现了由源随荷动的实时平衡逐步向源网荷储协调互动的非完全实时平衡转变,而新能源发展的天花板或许在于新型储能技术的高低,这既是有效克服新能源大规模运用的终极难点,也是成功构建新型电力系统的关键“密码”。

海洋能源
能否崛起蓝色未来吗

海洋面积约占地球面积的71%,浩瀚无边的海洋中蕴藏着十分惊人的巨大能量。随着陆上能源资源开发渐少,人们开始把目光投向广阔的海洋中寻找新的可再生能源,以应对日益增长的能源需求。海洋能就是蕴藏在海洋中的可再生能源的统称。

从狭义上讲,海洋能主要指潮汐能、海流能、波浪能、温差能、盐差度等可再生资源,广义上来说还包括海洋底丰富的常规油气资源以及海上风电与光伏等新能源。这是一个巨大的绿色能源宝库,据科学家预测,可再生能源中的海洋能源约占世界能源总量的70%以上,而如今人们已开发利用的资源却微乎其微。

当前,海洋能源开发技术较为成熟的是海上风电与光伏。在我国近海桩基固定式海上风电与光伏开发资源逐渐殆尽的情况下,漂浮式的海上风光电站将成为未来主流模式,并且可以通过与“西电东送”相结合的方式,从根本上解决东部沿海地区的绿色用电的需要。

同陆上风光电站相比,海上风电与光伏具有发电量高、节约土地、易与其它产业融合等特点。譬如,我国生产的半潜式水产养殖平台“澎湖号”就是将海上新能源与海上养殖产业完美结合的新形式,已取得了良好的示范效应和经济效益。

另外,我国在可燃冰的研究和勘探技术上也走在世界的前列,已初步具备可燃冰的开采技术,并在2017年5月试采成功。据分析预测,我国可燃冰储量相当于1000亿吨石油,仅南海地区的储备量达到了800亿吨石油,是我国可燃冰的富集区。

除上述海洋能源外,还有更为丰富的潮汐能、海流能、波浪能、温差能、盐差度等能源可以被人类利用,据国际能源署(IEA)数据显示,2018年只利用了1.2TWh的全球海洋能源,仅占全球一次能源消费(约170000TWh)非常小一部分。

近年来,我国加大了海洋能源的开发利用,通过提供3倍于化石燃料价格的上网电价来鼓励发展潮汐能,并在广东顺德、山东乳山和上海崇胆岛等建设潮汐电站。还有2022年2月世界最大单机1.6MW潮流能发电机组在岱山县秀山岛海域启动下海,标志着完全由我国自主研发的世界首座潮流能发电站再添新丁。

另外,我国波浪能开发利用起始于上世纪70年代,广州能源所在1989年建造了一座3000W多振荡水柱式波浪能电站,于1996年试发电成功,后升级改扩建为20kW的波浪能电站;2022年6月南方电网广东公司牵头研究的兆瓦级波浪能发电平台在东莞正式开工建造,建成后每天可生产2.4万度电,标志着波浪能开始进入商业开发阶段。

同陆上可再生能源相比,海洋能具有能源密度相对高、可预测性相对强、功率波动性相对小等优势,但受制于海洋能分散存在于全球大洋的水体之中,加之过高的初始投资成本和缺乏足够的技术支撑,海洋能开发仍处于前期探索研究阶段,随着海洋能高效转换机制和关键技术的创新突破以及海工装备水平的不断提升,蓝色能源革命的时代正在迎面而来。开发海洋能源不仅是建设海洋强国的重要支撑,更是构建清洁能源体系、实现绿色可持续发展不可或缺的重要一环,未来的海洋能源将会迎来辉煌灿烂的明天,崛起蓝色的未来。

能源不可能“三角”
可破解吗

能源界有个“不可能三角”理论,也叫作“能源三元悖论”,是指无法找到这样一个能源系统,既能满足能源供给安全(稳定保供),也可满足能源环境友好(清洁环保),还能满足能源经济(价格低廉)这三个目标条件。用一句简单的话讲,就是指能源的清洁、稳定和廉价三者不可能做到同时兼顾或同时达到最优,一个国家或政府必须对能源系统上述三个目标或要求进行综合平衡、协调或取舍。

也就是说,如果要想获得供能安全和供能低廉,那么供能清洁就难以保证;如果要想供能安全和供能清洁,那么供能低廉就难以实现;如果要想供能清洁和供能低廉,那么供能安全难以达到,三者之间最多只能满足其中的一个或两个方面,不可能在这三个方面都能够做到彼此兼顾。

我国现已进入能源战略转型的关键期,经济效益、能源安全和环境保护是驱动能源多元化发展的三大基石,大力发展可再生能源是推动能源高质量发展的必由之路。在由传统化石能源向可再生能源的转变过程中,以火电为主的传统化石能源优势体现在供能的经济性和稳定性较好,但劣势在于会排放大量的有害物质和温室体气体,不能满足清洁低碳的要求;以风光等为代表的可再生能源虽然不会对环境造成污染,但供能稳定性较差和生产成本相对较高,难以满足经济安全的要求,要想找到一种同时满足安全、廉价、清洁而又能持续供应的“万能”能源可谓难乎其难。

由此可见,虽然能源转型势在必行,但是前行之路并非一片坦途:一是新能源消纳难题待解,弃风弃电难以避免;二是新能源电价目前并不便宜,过度减排必然抬高用能成本;三是现行电力系统不能完全支撑新能源上网,电力供应稳定性面临严峻挑战。

因此,要以承载实现碳达峰和碳中和目标的内在要求为重要前提、以确保能源电力供给安全为主要前提和以保障经济社会发展的基本电力需求为底线目标,通过技术创新、制度创新、模式创新和管理创新等手段,把现行以化石能源为主体的电力系统改造成为适合新能源的资源禀赋、时空分布、波动特征、安全约束等要素的新型电力系统,确保整个电力系统尽快达到和实现清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动的要求目标,这才是真正破解能源“不可能三角”困境的一剂最佳“良方”。

另外,在大力发展可再生能源的过程中,我们要从思想上消除这样的一个误区,即可再生能源代替化石能源步伐的加快,是不是意味着化石能源价格应该下降呢?其实并非如此,不但不会导致化石能源价格的下降,反而会推动其价格的阶段性上涨。这是因为大量投资进入到可再生能源领域后,投入到传统能源的资金就会相应减少,导致传统能源的后劲发展明显不足,一旦发生能源缺口或供能危机,化石能源的价格就会马上水涨船高。2021年下半年我国部分省区市发生的电力短缺和2022年2月俄乌冲突爆发后欧洲发生的能源危机就是最好的证明。

全球能源互联网
会实现吗

2015年9月26日,习近平主席在纽约举行的联合国发展峰会上提出“探讨构建全球能源互联网,推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求”倡议,至今已七年有余了。这期间陆续发生了英国脱欧、中美贸易战、新冠全球大流行、俄乌冲突等重大事件,虽然对话合作仍是国际社会主流,但世界已经大不同了,“逆全球化”思潮愈演愈烈,“贸易保护主义”再次抬头,“冷战思维”成为世界和平稳定的最大威胁,世界很难回到以前的模样了。

全球能源互联网是以特高压为骨干网架、以清洁能源为主导的惠及各国人民的超级工程,向世界彰显出中国智慧和中国担当。按照有关机构的定义,全球能源互联网的发展框架大体可概况为一个总体布局(由跨洲电网、跨国电网、国家泛在智能电网组成,各层级电网协调发展,形成连接“一极一道”和各洲大型清洁能源基地与主要负荷中心的总体布局)、两个基本原则(清洁发展和全球配置)、三个发展阶段(洲内互联、跨洲互联、全球互联)、四个重要特征(网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动)、五个主要功能(能源传输、资源配置、市场交易、产业带动和公共服务)。

构建全球能源互联网是由世界能源资源禀赋和能源经济特性所决定的。

一方面全球能源资源分布很不均衡,能源供给与能源需求呈现逆向分布的特征。除美国是油气能源生产和消费大国外,其他传统油气生产大国和消费大国相互分割。另外,全球70%的风能分布在高纬度和沿海地区,85%的太阳能分布在低纬度地区,而且这些清洁能源富集地区大部分地广人稀,远离负荷中心,必须就地转化为电能,通过远距离输电才能在全球能源互联网平台上实现清洁能源全球范围开发、配置和利用。

另一方面唯有合作共赢和互联互通才是最具经济效益的能源开发模式,有利于将非洲、亚洲、南美洲等地区的清洁资源优势转化为经济优势,能够最大限度调动能源重要生产国和能源主要消费国的积极性,真正做到能源供给侧和消费侧的有效对接,实现资源的互补互济和高效利用,缩小地区发展差异,促进资源和平利用,统筹解决能源安全、清洁发展等紧迫问题。

总体而言,虽然全球战略安全环境不断恶化,但世界上其他各国间的能源合作势头并没有减弱,俄欧因俄乌冲突加大斗“气”外,全球超过五分之一的煤炭、四分之三的石油、近三分之一的天然气仍需要跨国跨洲配置,能源产业链、价值链、供应链和信息链相互融合,全球能源“大动脉”仍然保持畅通,世界已经没有国家能够与世隔绝成为能源“孤岛”。

推动全球能源互联互通,打造全球能源命运共同体,符合历史发展的客观规律和基本潮流,将为推动全球能源资源开发、降低用能成本、保障能源安全、实现世界大同发挥着至关重要的作用。

全球能源版图
会形成东西两大能源阵营吗

自从2016年特朗普上台以后,中美关系迅速从合作走向了对抗,这种趋势随着拜登上台并没有减缓反而愈演愈烈,其“拉邦结派”围堵中国的做法可谓是无所不用其极,在限制对华高科技出口上更加变本加厉,用心险恶地加速中美科技“脱钩”。

2022年8月12日,以中国石油、中国石化为代表的五大国企相继发布公告,拟将美国存托股份从纽交所退市,这表明中美能源脱钩可能由此拉开序幕。与此同时,继芯片法案之后,美国对中国新能源再下狠手,其国会在同日通过的《削减通胀法案》更是包藏祸心,提出“将有约300亿美元被指定用于生产税收抵免,用于加速美国太阳能组件、风力涡轮机、电池的制造以及关键矿物加工。除此之外,还有100亿美元投资税收抵免将用于清洁技术设施,例如太阳能组件、风力涡轮机和电动汽车工厂”,真实的意图旨在打造“美国独立完整的清洁能源发电产业链和新能源汽车产业链”,以便将我国的新能源企业排除在美国市场之外。

另一方面,随着俄乌冲突的爆发,以美国为首的西方国家变态地对俄罗斯进行制裁,不少西方大型能源企业纷纷退出了俄罗斯能源市场,许多欧洲国家的能源政策发生全面转向,已从“气候安全”转向“能源安全”,其中的重点是努力摆脱对俄罗斯的油气依赖,尤其是西方七国集团对俄罗斯石油限价达成协议,欧美能源联盟进一步强化,俄欧能源“脱钩”更加明显。而俄罗斯要想真正摆脱西方国家的制裁,只能加速向东看,深化同中、印及东南亚等国家的能源合作,以确保获得稳定的能源收益,世界可能出现“用俄罗斯能源”和“去俄罗斯能源”两大阵营。由此可见,俄乌战争+中美脱钩极有可能带来世界能源版图的深度调整和加速重构。

世界能源的重构不但考验着大国的博奕与智慧,而且影响到世界能源供应格局改变和供应链的重新安排,造成对现有能源商业模式的严重破坏和对整个能源市场重新洗牌和塑造,引发全球能源在生产、交易、运输、消费、投资及金融市场等多个领域出现重大调整,将不可避免地产生难以估量的经济影响,带来难以预见的地缘政治后果,全球能源流向由市场主导转为政治主导,极有可能让全球能源版图重新分解成东西两大势力范围,即一方以美国主导的日韩澳加新+北约的能源供给体系,一方以中俄为主导的加西亚和非洲的能源供给体系。

当然,全球能源格局的深度调整和重构并不是以某个国家或少数几个国家的意志为转移的,世界能源供给版图的改变也不是一朝一夕就能够实现的,美国想完全同中国“脱钩”亦是很不现实的,欧洲也很难一下子全部切断对俄罗斯的能源进口。

但可以预见的是,面对百年未有之大变局,气候变暖已成为人类共同面对的大问题,不同品种能源在整个能源供给中所占比重将结构性改变,传统能源供给中不同国家的地位将会发生明显变化,新能源取代传统能源将是历史的必然趋势,欧洲能源短缺现象或许将进一步突出,世界各国在能源上的纵横捭阖仍将维持一段时间。

“人造太阳”
会成为人类追求的终极能源吗

大家都知道,核能的利用主要分为两种类型,即核裂变和核聚变。利用核裂变发电已经很普遍,而被称为“终极能源”的核聚变之前一直存在于科幻想象中,如今这种传说中的“完美能源”距离现实生活越来越靠近了。时下,随着全球变暖形势日益严峻,清洁低碳的可再生能源越来越受到关注,各路资本纷纷加注和大量涌入了核聚变领域,核聚变正成为投资领域炙手可热的新赛道,由此衍生的新技术、新材料开始造福于人类。

实际上,自从宇宙大爆炸那一刻起,核聚变这一自然规律就一直存在着,太阳就是这样产生热量的天体,因此人们亦把核聚变装置称为“人造太阳”。直到1954年世界上第一氢颗的爆炸,其巨大的威力震惊全球,科学家就开始设想可否通过可控核聚变产生的能量来为人类服务,并且一直孜孜不倦在进行原子核聚变的实验,但是到目前为止,可控核聚变仍然没有走出“实验室阶段”,离大规模商业化应用还有很长的路要走。

现如今,全球大约20多个国家共建造了200余座核聚变装置实验室,其中最著名的当属美、日、俄、欧共同出资兴建的国际热核聚变实验堆ITER。2022年初,全球规模最大的核聚变反应堆—欧洲联合环状反应堆(JET)的科研团队宣布取得了核聚变技术的突破性进展,该反应堆在连续5秒的时间内产生了59兆焦耳的能量,打破了该装置在1997年创下的22兆焦耳核聚变能量的纪录,同时也创造了新的世界纪录。

我国在核聚变研究上可算是后来居上。2017年7月,我国我国自主设计、自主建造的合肥全超导托卡马克核聚变实验装置在世界上首次实现5000万摄氏度持续放电101.2秒的运行,实现了从60秒到百秒量级的跨越,创造了当时核聚变的世界纪录。2018年11月,我国的“人造太阳”中心温度首次达到1亿摄氏度,并2020年4月将1亿摄氏度维持了近10秒钟,相当于太阳核心温度的近7倍,再获重大突破。2021年12月30日,我国的“人造太阳”实现了7000万℃高温下 1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,标志着我国在可控核聚变研究上处于世界领先水平。此外,我国还有在建的聚变工程实验堆 (CEFTR),预计将在2050年建设成为可控核聚变商业示范堆。

2022年12月5日,美国“国家点燃实验设施”向目标输入了2.05兆焦耳的能量,产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出,这是人类历史上首次实现了在核聚变实验中产生的能量多于用于驱动核聚变的激光能量,意味着人类在可控核聚变发展上又向前迈进了一大步,被外界冠以“摘下清洁能源圣杯”的头衔。

保守估计,一座核聚变反应堆可以连续工作3000年之久,它既能够从根本上避免化石能源的枯竭和产生温室及有害气体的难题,也可以有效解决风光等可再生能源固有间歇性、波动性和不稳定性问题,可谓是“取之不尽、用之不竭”的理想能源,被认为是能够永久解决能源问题的“黑科技”。因此,未来一旦人类完全掌握了可控的核聚变能,将拥有可使用上百亿年的清洁能源,其所带来的接近无限的清洁能源将会从根本上解决人类面临的能源问题,到那个时候,全球能源短缺危机将不复存在,无限制免费用能或许亦不在话下,因能源而产生的全球变暖等诸多问题随之得到完美解决,甚至“星际旅行”也可能会变成现实。


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