2030年前近距离输电将采用特高压交流输电方式
能源革命是为了可持续发展的未来fi-078
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能源革命是为了可持续发展的未来fi-078

日期:2020-05-16 22:19点击数:

  能源革命是为了可持续发展的未来 1.能源革命是由工业文明迈向生态文明的基础

  煤炭和石油的发现与利用,使人类有了蒸汽机、内燃机,接着又有了电,从而大大提高了劳动生产率,促进了人类的文明进步,使人类告别了农耕文明,进入了工业文明。

  二百多年工业文明的实践表明,化石能源使用带来的环境问题和气候问题日益严峻,人类遭遇了黑色困惑。中国经历了近三十多年的快速经济增长,同时显露了愈来愈尖锐的压缩型、复合型的环境问题。由污染排放造成的环境污染问题和温室气体(GHG)排放造成的气候变化问题,是两个不同的概念,但在中国目前的能源结构下,两者基本上同根、同源。例如:北京的PM2.5成份中,2/3来自煤炭和石油的使用;而中国的GHG排放总量中,以化石能源为源的也占到3/4以上。

  未来中国、乃至地球的可持续发展呼唤着人类由工业文明向生态文明转变,而这个转变的基础是新的能源革命:告别黑色、高碳,转向绿色、低碳。

  2.对中国环境容量的宏观分析

  发展的可持续性是一个全球性的问题,对中国则是一个尤为尖锐的问题,这不仅是由于中国人均资源(水、耕地、矿产资源等)显著低于全球平均水平,更是由于中国环境容量的有限性。

  中国80%的人口居住在爱辉-腾冲线以东的国土上,东部的土地面积约为全球陆地总面积的不到1/30,我们在这块土地上每年消耗全球煤炭的40%,即在东部的单位国土面积上消耗的煤炭(可称耗煤空间密度)是全球平均值的12倍。且我国煤炭消耗中,高达一半是直接燃烧(非发电)的,这是最污染的利用方式。数据还表明:这块土地上的耗油空间密度已是全球平均值的3倍。而我国东部碳排放的空间密度已是全球平均值的6倍。

  我国目前每千人汽车拥有数,不到美国的1/5,但中国东部的汽车空间密度已超过了美国!如果单独计算京津冀地区的数据,则更为严重。仅以煤耗空间密度为例,它又是我国东部地区平均值的2.5倍,是全球平均值的30倍之多!可见我国发展的高碳特征十分显著。我国东部的雾霾成为世界之最,不是很容易理解的吗?如果我们想呼吸质量说得过去的空气,能去跟美国攀比人均车数、人均能耗吗?

  显然不能,也不应该!我国东部的人口密度是全球平均值的5倍,计及上述的能耗和能源状况,我国东部的环境负荷已比世界平均值高出五倍以上!以上最简单的算术,给出了最基本的国情,我们的环境容量显著小于世界平均值。中国迫切需要改变粗放的发展方式,推动能源革命;迫切需要转向新型工业化道路,开创一条新型的发展之路,才能拥有可持续发展的未来。

  3.化石能源的高效、洁净化利用有重要现实意义

  化石能源不会很快枯竭,今后几十年间,煤炭和石油在一次能源结构中的占比会逐步下降,但仍将是主导能源之一,因此,化石能源的高效、洁净化利用具有重要的现实意义。

  在煤炭的勘采、洗选、加工、运送和终端利用的各个环节中,有一系列的提高能效、减少污染的技术,燃煤电厂的节煤减排尚有明显潜力。终端能源中直燃的煤改电或气、汽车的油改电也是有益的方向,有关的技术、标准、监管都很重要。这方面的进步使高碳能源可低碳利用,是重要的能源变革,但还不是治本的能源革命。

  包括页岩气、煤层气、天然气水合物在内的非常规天然气是相对洁净的化石能源,对缓解环境污染和应对气候变化会作出贡献,因此要努力提高天然气(含非常规天然气)在一次能源结构中的占比。但是,定量和具体的国情分析表明:天然气的占比能从目前的百分之五提高到百分之十几,仍需付出巨大的努力。

  在今后的几十年间,天然气将成为一个低碳能源支柱和重要的过渡性替代能源。但仅靠天然气不可能完成对煤炭的高比例替代,所以,在中国页岩气革命或页岩气时代的口号并不恰当。

  4.实现能源革命——能源结构演变的三阶段

  能源结构由目前的化石能源为主,逐步转变为未来以非化石能源为主,是必然的发展方向,也是全球共同的发展趋势。完成这个转变约需百年的时间,中间将经历一个多元结构阶段,其间,煤炭、石油、天然气、可再生能源、核能五足鼎立,前者渐消、后者渐长。

  化石能源估计还能使用百年以上,但是,它带来的环境和气候问题必须解决,它毕竟是不可再生的。所以,未来地球必将倚重非化石能源。可再生能源与核能将共同为此作出贡献。在我国一次能源结构中,非化石能源2020年将占到15%,2030年应能达到25~30%,2050年应能超过40%。非化石能源的占比超过化石能源,可视为能源革命的一个标志。

  5.可再生能源是未来地球的支柱能源

  在可再生能源中,比较成熟的水电尚有一定的发展潜力,然后趋于饱和。

  在一次能源结构中,贡献可达近10%。

  非水可再生能源,包括太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能等。非水可再生能源在我国和全球,资源足够丰富,技术上没有原理性的障碍,近年来发展较快。

  欧盟最近决定,2030年使可再生能源在终端消费中占比达到30%。当前必须解决的问题是:1.依靠科技创新,降低成本,使其经济性具有市场竞争力;2.进一步降低其全生命周期的环境影响,例如:设备制造阶段的排放;3.间歇性的风能和太阳能如何提高并网率。为此,必须发展智能电网和大容量储能技术(包括物理储能和化学储能方法);4.发展分布式用能技术、微网技术和不并网用电,峰电的直接利用(如用于海水淡化、制氢等)。

  6.核能是未来地球的可持续发展能源

  日本福岛事故对中国和全球核电发展有一定影响,但各主要核电国家通过认真分析,都确定了继续发展核电的方针。究其原因,有以下三点:1.对核事故进行科学的分析、总结、吸取经验教训,核电安全的技术水平和管理水平将进一步提高,弃核并不理智;2.核电作为洁净、低碳、高能量密度能源,其优点未被动摇;3.以非化石能源高比例替代煤炭的客观需求,需要输出稳定的核电与间歇式的可再生能源相结合。

  中国的核电目前只占到发电量的2%,安全、稳步、规模发展核电是中国的理性选择。从目前的核裂变电站到未来的核聚变电站,是一个必然的发展方向和历史过程,在未来的绿色地球上,核能将成为一个可持续发展的能源支柱。

  7.中国需要树立新的能源安全观并转变能源供需模式

  为了可持续发展的未来,中国需要树立新的能源安全观。除传统的能源供应安全观念外,必需注入能源环境安全的观念,以及占据未来能源科技战略制高点的安全观念。

  对能源供应安全的传统观念,也必须有新的思考和调整,即不能只一味要求供应侧满足一切需求,而应由供应侧和需求侧相向而行,达到供需平衡。

  改变以粗放的供给满足增长过快的需求(后者包含有不合理需求!),转变为以科学的供给满足合理的需求的供需模式。2012年中国的GDP占全球的11.6%,却消耗了21.9%的能源,即单位GDP的能耗是全球平均水平的一倍。大量的过剩产能、空置建筑物和短寿命建筑是浪费资源和不合理需求的典型。可见,抑制不合理需求、减少浪费、大力节能、提高能效,是中国能源可持续、环境可持续、社会与经济可持续不可或缺的战略,也是能源革命的内涵。

  8.应对全球变化的出路只能是合作共赢应对

  全球的环境问题和气候变化,需要各国共同努力。世界各国尽管千差万别,矛盾重重,却共生在一个地球上,有着现实的和潜在的共同利益。能源革命旨在建立全球绿色、低碳的能源新体系,这是未来地球可持续发展的基础,在这一领域世界各国面临着大同小异的科学、技术与产业发展的问题,国际合作空间广阔。解决全球变化的问题,呼唤人类的良知和智慧,大家都输,意味着灾难;一部分人输,另一部分人赢,意味着冲突和混乱。显然,理智的、最终的出路只能是通过合作,实现共赢。(作者杜祥琬为中国工程院院士,原副院长,国家能源委员会专家咨询委员会副主任)

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