朱成章

 

中国的未来能源是什么？最近有很多讨论，比较一致的意见是用可再生能源和新能源替代化石能源。可再生能源主要是水电，新能源主要指风能、太阳能。中国非化石能源中还包括核能，而欧洲有些国家去核化，不仅不建新的核电站，已建成的核电站也统统要关闭。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，美国将成为石油、天然气行业领导者，中国将成为清洁能源和技术的领先者，电力将会成为能源的未来。

关于未来能源有些问题值得探讨。

1 太阳能是否太孤独了

现在认定的未来能源，中国是世界上水能资源最丰富的国家，理论蕴藏量是6.8亿千瓦，可开发水能资源5亿千瓦；风力发电20亿千瓦左右。中国的核能发电有的说不超过1亿千瓦，有的说5亿千瓦，大概都不包括快堆、聚变堆。生物质能发电、潮汐能、地热能发电也不过几亿千瓦，在可再生能源与新能源中，数量大的是太阳能发电。所以就中国的可再生能源和新能源来说，水电、风电等将会开发完，最后只剩下太阳能，太阳能和太阳能发电的数量很大，但未来能源仅靠太阳能一种能源来支撑，是否太孤独了？

万物生长靠太阳，太阳能利用要与万物争土地。现在认为太阳能利用可以用戈壁沙漠，可是现在提出利用“藏水入疆”改造新疆的戈壁成为良田，太阳能的用地是否就会受到限制？

太阳能是所有能源中能源密度最低的一种能源，也是所有能源发电形式中年设备利用小时数最低的一种能源。太阳能光伏发电要5千瓦才能顶上1千瓦燃煤发电的发电量，太阳能发电需要较多的电网辅助服务，包括储能设施。所以，太阳能利用的关键问题在于如何减轻太阳能自身的间歇性、不稳定性给整个电力系统带来的调峰压力，以及如何解决自身的低密度特性与高密度用电需求不匹配带来的问题。

在第三次能源大转换之前，都是由供应侧来适应需求侧，现在供应侧是不变的，而需求侧很难适应供应侧的变化。所以这两个问题是很难解决的，要解决好这两个问题要花很大的代价。

第三个问题是太阳能发电的经济性。太阳能从业者认为，随着太阳能发电技术的进步，太阳能发电成本会低于燃煤发电成本。仅仅拿太阳能发电成本与燃煤电厂成本比，太阳能度电成本低于燃煤电厂度电成本是有可能的，但太阳能度电与燃煤电厂度电的质量是不同的，太阳能供电要有辅助服务，而燃煤电厂供电不需要辅助服务，太阳能发电成本加上远距离输电成本，再加上储能等辅助服务成本，太阳能发电成本不可能低于燃煤电厂成本。

从上面的分析可得出结论：从可获得性、环境允许、经济合理性考虑，应当寻求新的未来能源。

我国自党的十八大以来，在能源领域有许多新的发现，如快堆、聚变堆、干热岩和天然气水合物采掘利用等方面都有突出成就，这些能源都是清洁能源，都是能源密度高的能源，如果在这些领域取得突破，超越风电、太阳能发电，中国将会对世界能源作出更大的贡献。

2 能源替换是逐步完成的

所谓的能源大转换并不是指一种能源用完后由另一种新的能源替代，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，能源替换不是一蹴而就的，只能逐步完成。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。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统统以煤为主，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统统以石油、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、天然气仍没有消亡，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，而且使用薪柴并不排放二氧化碳，从而再次作为新能源、可再生能源重新被提倡、被利用。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。能源转型是逐步完成的，过去的能源转换如此，今后的能源转换也必然如此。那种认为能源转型全球齐步走，不留尾巴的思想是错误的，甚至一百年、两百年后，人类社会还会有薪柴、煤炭、石油、天然气存在。因为如果可再生能源、新能源都转换成电力，能源只有电力一种是不可能满足人类的需要的。

在山西太原召开的2017年资源型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、太阳能总量也不会很大。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。”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%，因此要实现转型大目标，煤炭不能成为主要的能源支柱。”这两种关于转型路径的意见，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，即能源利用排放二氧化碳数量来说的，两种意见都只是说了一个轮廓，很难判断哪个可行不可行。例如，第一种意见中说的国内能源供应不足，届时是否还允许进口？除了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，则难以估计，如果允许进口石油、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？第二种意见中说的实现转型大目标，允许中国排放二氧化碳是多少？这其中有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，这样大的比重不允许长期维持也是有道理的。

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仍有困难，依靠太阳能要把煤炭全部替代出来非短时间内所能完成。持第一条意见者认为，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。持第二条意见者，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意见：开发天然气水合物、干热岩等新能源。

3 如何看待弃水、弃风、弃光

在有电的一百多年里，开始时电力只用于照明，白天和后半夜大量弃电，能利用的电力仅仅是前半夜用于照明用电。后来推广工厂动力用电，白天动力用电，前半夜照明用电，只是后半夜无人用电。后来工厂三班倒，白天上午、下午形成高峰，晚上工业用电和照明用电重合，形成前半夜的晚高峰，后半夜夜班少，没有照明用电，形成低谷。这样发电和输配电设备利用小时逐步提高，“弃电”量逐步减少。为了进一步提高化石能源发电设备利用小时数，又提出修建抽水蓄能电站，移峰填谷、调峰调频，承担备用。还有什么潜力可挖吗？供应侧的潜力挖完了，又想到需求侧，提出需求侧管理和需求侧响应。在有电的一百多年里，始终在需求侧和供应侧两个方面想办法，来提高供应侧和需求侧的效率和效益，取得了显著的成就。在利用化石能源发电的阶段，也有“弃电”问题，套用弃水、弃风、弃光的说法，当时存在弃煤、弃油、弃气、弃核，这是由于化石能源发电设备利用小时可以达到7000~8000小时/年，而电力综合负荷利用小时只能达到5000小时左右，有一部分多余电量。再由于电力的特点是即发即用，电力工业满足最大负荷的需要，当负荷处于腰荷和低谷时，就有一部分电量发不出来，所以存在“弃电”。不过当年的“弃电”与现在的弃水、弃风、弃光不同，前者不发少发电可以少用煤炭、石油和天然气，可以减少些损失，现在弃水、弃风和弃光，则不可能节水、节风和节光。这是当年“弃电”和当前弃水、弃风、弃光的区别，但损失都是有的。（未完待续）

 

专家简介：朱成章，清华大学电机工程系毕业，教授级高级工程师，政府特殊津贴获得者，原能源部政策法规司副司长，中国电力企业联合会业务咨询，中国能源研究会副秘书长、学术委员会主任，能源经济专业委员会副主任，中国国际工程咨询公司专家委员会委员，国际能源经济协会中国分会委员。