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4個基本規律!能源轉型的“必經之路”

發布時間:2018-3-29 10:52:50    閱讀:6346次

當今世界正處在能源大變革時代,新一輪能源轉型正在孕育。我國正在順應世界能源發展趨勢,推進能源領域的革命,促進能源轉型發展,建立清潔低碳、安全高效的現代能源體系,保障國家能源安全,確保經濟社會可持續發展。

所謂能源轉型通常是指能源體系中結構發生根本性的改變,并對人類社會經濟發展乃至世界地緣政治格局產生深刻影響。回顧能源發展歷史,我們發現人類社會已完成了兩次能源轉型,第一次是從薪柴時代轉向煤炭時代,大約在1881年煤炭替代薪柴成為第一大能源,從此人類社會進入煤炭時代,1931年煤炭在能源結構的占比達到峰值,在整個能源結構中占了70%,隨后煤炭份額呈下降趨勢。第二次是從煤炭時代轉向石油時代,大約在1965年石油超過煤炭成為第一大能源,開創了石油時代。石油在能源結構的占比于1973年達到峰值,占比為45%,隨后石油占比不斷下降,目前石油仍然處在能源結構中第一大能源位置,但是在整個能源結構中的占比僅33%(2016年)。當前人類社會正處于通向第三次能源轉型的過程中,許多專家學者認為第三次能源轉型將是從化石能源向可再生能源的轉型。第三次能源轉型的核心是大力推動可再生能源發展,提高可再生能源在一次能源和電能中的比重,最終實現當前化石能源體系向綠色、可持續的可再生能源體系轉變。

縱觀整個能源轉型發展歷史,盡管每次能源轉型各有特點,但是每次能源轉型也遵循著共同的規律,這些規律對于我們認識當今能源轉型特點,把握能源轉型進程具有重要意義。歸納起來有以下四個基本規律。

1、能源轉型是一個長期的漸進的過程

能源轉型一般都需要數十年甚至上百年的長期持續發展,而不是短短幾年更不能奢望一夜之間就能實現的。據BP統計資料,石油、天然氣、水電、核電和可再生能源從在能源結構占比上升變化都經歷了較長時間。這些能源在整個能源結構中所占份額的提高基本上都是一個漸進的過程,如石油從1877年在能源結構中占比1%經歷50多年才發展到占比16%。2008年可再生能源(水電不計算在內)在整個能源結構占比1%,2016年才到3.2%。預測要它經歷30多年才可能達到10%。

加拿大學者瓦茨拉夫. 斯米爾(Vaclav Smil)在其《能源神話與現實》一書中通過大量事實數據和理性思考對能源領域的許多神話做出客觀解釋,告誡人們能源創新并不遵循摩爾定律,能源轉型需要幾十年的發展。提醒人們不要輕信有關未來新能源或新能源技術應用速度、時間和范圍的主張;不要低估傳統能源及已有設備持久性和適應力;不要因為與某些預設意識形態或社會模型相匹配,就不加批判地接受新能源和新技術工藝,要認識到能源轉型是一個涉及范圍廣泛且十分復雜的過程,其所需的基礎設施必須在新能源供應和新方式廣泛應用之前就要得到滿足,否則就難以實現能源轉型。斯米爾認為,人們對能源神話的盲目追求和崇拜源于以下三個認知方面的匱乏,即對基礎科學的粗淺理解、對新技術和性能的盲目樂觀和對能源轉型長期性的忽略。要充分認識到能源轉型的難度,能源轉型不可能一夜之間發生。對能源轉型要保持足夠的定力和推進力,避免急躁的心情。

2、能源轉型是能源去碳化高效化的過程

清潔高效的能源是人們利用能源所追求目標,因此能源轉型的發展就是一部不斷去碳化高效化的歷史。在第一次能源轉型過程中,高碳低效薪柴(平均的分子結構1個氫10個碳)逐漸被較低碳和較高效煤炭(平均的分子結構1個氫2個碳)所替代。第二次能源轉型,煤炭又被更低碳和更高效的石油(平均的分子結構2個氫1個碳)替代。據專家預測,正在發生的第三次能源轉型將越來越多利用低碳(如天然氣,平均的分子結構4個氫1個碳)和無碳能源(太陽能、風能、氫能等)。

3、能源轉型通常伴隨著工業革命的發生

能源是人類生存和文明發展的重要物質基礎,能源轉型與工業革命息息相關,每一次能源轉型都伴隨工業革命的進行,工業革命為能源轉型創造了條件, 能源轉型又推進了工業革命的發展。第一次工業革命大約發生在18世紀60年代至19世紀40年代,由英國領導,其標志是蒸汽機的發明,從工場手工業發展到機器大生產,煤炭替代薪柴成為主導能源,完成了第一次能源轉型。第二次工業革命始于19世紀70年代,延續20世紀中葉,由美國領導,其標志是內燃機和電力的出現,石油取代煤炭成為主要能源,完成了第二次能源轉型。第三次工業革命始于20世紀60年代,目前仍處在第三次革命進程中,其標志計算機的發明和互聯網的出現,同時第三次能源轉型正在進行中。

4、技術進步是促進能源轉型的關鍵驅動力

驅動能源轉型的因素有很多,每次表現也不一樣,但是技術進步是推動能源轉型的關鍵因素。據加拿大學者瓦茨拉夫˙斯米爾的能源轉型理論,判斷能源轉型的最重要標準是極大改善能源轉換效率的“原動機”(prime movers)出現。如第一次能源轉型,煤炭替代薪柴成為主導能源,是因為蒸汽機的發明和應用,為煤炭的大規模利用提供了條件。第二次能源轉型之所以發生,與內燃機發明和應用密切相關,內燃機的出現為石油的大規模利用創造了條件。如果第三次能源是從化石能源轉向可再生能源,那么適應可再生能源的大規模利用的“原動機”出現就是關鍵。

美國學者里夫金在其《第三次工業革命》一書中論述第三次工業革命的5大支柱時,提出了能源互聯網和能源儲存方式是其中的兩大支柱,也就是說能源互聯網和能源儲存方式關乎第三次工業革命的成功,同樣也關乎第三次能源轉型成功與否。據《BP Technology Outlook》(2017),快速高效的新一代計算機、更好的汽車電池、3D打印、燃料電池、太陽能轉換、無人駕駛、大數據分析、氫能技術等新技術的發展,將為改變能源生產、供應和利用方式提供巨大潛力,對促進新一輪能源轉型具有重要作用。

太陽能、風能等可再生能源目前的利用方式導致其能源供應不穩定,能量密度較低,難以大規模廣泛利用,這樣利用方式也不符合能源由能量低密度向能量高密度的轉型規律。除非有利用技術的重大突破(如高效儲能技術)來解決太陽能、風能等目前利用方式導致的問題,否則太陽能和風能的大規模利用就難以實現。


(來源:能源日參)

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