能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，電力在能源革命中處于核心支配地位?？v觀人類社會的發(fā)展史和進(jìn)化史就是一部能源的利用史和電力的蛻變史，人類文明的每一次重大進(jìn)步都伴隨著能源技術(shù)的革命性突破和能源形態(tài)的根本性改變。
無論200多年的英國，抑或100年前的美國，他們之所以能成為全球產(chǎn)業(yè)的“霸主”和經(jīng)濟(jì)上的“翹首”，其中一個(gè)非常重要的原因就是在能源技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新上走在其他國家的前面。
時(shí)至今日，我國在能源電力領(lǐng)域取得舉世矚目偉大成就，但同世界主要發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距，即便這種差距正在不斷縮小，甚至在一些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了追趕和超越：我國已取代美國成為全球最大的能源生產(chǎn)國和能源消費(fèi)國，并且創(chuàng)造了諸多的世界第一，即最大的能源生產(chǎn)國和消費(fèi)國，最大的石油進(jìn)口國和消費(fèi)國，最大的電力裝機(jī)規(guī)模和電力生產(chǎn)國，最大的新能源裝機(jī)規(guī)模和設(shè)備生產(chǎn)國，最大和最先進(jìn)的全球輸電網(wǎng)絡(luò)等等。我國能源電力的持續(xù)增長為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步提供了源源不斷的動能和動力，成為世界能源市場上不可或缺的重要組成部分，對維護(hù)全球能源合作與安全發(fā)揮著越來越重要的積極作用。
展望未來，變革與不確定性仍然是我國能源領(lǐng)域必須要面對的殘酷現(xiàn)實(shí)，新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)必然會加速行業(yè)洗牌。面對百年未有之大變局，唯有立足當(dāng)下，才能把握時(shí)代機(jī)遇；唯有把握趨勢，才能迎接未來挑戰(zhàn)。對此，本文擬就我國能源電力領(lǐng)域未來發(fā)展提出“十大暢想”，以期能拋磚引玉，不妥之處請批評指正。
1
化石能源
會在新一輪能源革命中淘汰嗎
在全球氣候變暖的大背景下，化石能源尤其是煤炭和煤電作為一種高污染、高排放的能量來源，時(shí)常讓人“詬病”，被認(rèn)為是造成全球變暖的“罪魁禍?zhǔn)住?，甚至出現(xiàn)“談煤色變”的過激反應(yīng)。其實(shí)，化石能源對人類社會發(fā)展和文明進(jìn)步的作用重大、意義深遠(yuǎn)，人類社會目前所經(jīng)歷的三次工業(yè)革命，都離不開化石能源的驅(qū)動。既便如今，化石能源仍然是全球消耗的最主要能源資源。
目前，世界能源消費(fèi)總量中的煤炭占比雖已不足30%，在我國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，這充分說明煤炭在我國基礎(chǔ)能源中的戰(zhàn)略地位，在未來很長一段時(shí)間內(nèi)仍然是我國最重要的能源礦產(chǎn)資源。但“降碳減排”已是大勢所趨、人心所向，以煤炭、石油、天然氣為代表的化石能源消費(fèi)將逐步減少，新能源和可再生能源消費(fèi)則會大幅上升，綠色發(fā)展已成為高質(zhì)量發(fā)展的主基調(diào)。
不可否認(rèn)，化石能源因其地球儲量有限、過度開發(fā)面臨枯竭，燃燒時(shí)會產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)和溫室氣體，對生態(tài)環(huán)境和人們生活質(zhì)量的影響日益嚴(yán)重，有著先天的不足和劣勢。但其固有優(yōu)勢也是顯而易見的，即分布廣泛、儲量豐富、經(jīng)濟(jì)性高,可大規(guī)模開發(fā)利用，并且能量密度高、轉(zhuǎn)化效率快、轉(zhuǎn)化過程簡單，還有經(jīng)過長期的技術(shù)積累，人類已經(jīng)熟練掌握了化石能源開采、提煉和轉(zhuǎn)化使用技術(shù)，這是化石能源能夠成為支撐整個(gè)人類工業(yè)文明時(shí)代主體能源的關(guān)鍵所在。因此，如何揚(yáng)“長”避“短”、興“利”除“弊”，更好地?fù)?dān)當(dāng)起化石能源的“托底保供”角色，為我國能源的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型發(fā)揮保駕護(hù)航的“壓艙石”和“定盤星”作用。
另一方面，以風(fēng)光水等為代表的可再生能源主要是以電力的形式供人類使用。然而，電能在當(dāng)前我國能源終端消費(fèi)結(jié)構(gòu)中比重在27%左右，諸如交通運(yùn)輸、冶煉、化工、建材等一些國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)仍十分依賴于煤油氣等化石能源提供動力。而且相對于化石能源，電能還有一個(gè)顯著劣勢是難以大規(guī)模地儲存，只能是一邊輸送的同時(shí)一邊消費(fèi)，加上電價(jià)相對較高，目前大規(guī)模的電能替代不僅難以做到，而且代價(jià)巨大，甚至有可能造成能源供應(yīng)形式單一，影響到企業(yè)的正常生產(chǎn)經(jīng)營活動。
由此可見，盡管可再生能源是一種清潔低碳、資源分布廣泛的優(yōu)質(zhì)能源，但因其資源稟賦與消費(fèi)特征之間以及物理特性與社會生產(chǎn)需求之間的矛盾，可再生能源在新型電力系統(tǒng)沒有高效建立之前，是難以承擔(dān)起“主體能源”的重任，化石能源完全退出歷史舞臺需要過程，并不能踩“急剎車”。
可以這樣說，在人類還沒有找到一種更優(yōu)質(zhì)的替代能源或者在人類現(xiàn)有儲能技術(shù)沒有取得革命性突破之前，談?wù)摶茉吹耐耆顺鲞€為時(shí)尚早，也是超乎現(xiàn)實(shí)的能力，特別是對我國這樣一個(gè)“多煤少氣缺油”的能源消費(fèi)大國來說，在可預(yù)見的未來，即便新能源和可再生能源發(fā)展再怎么突破猛進(jìn)，也很難擺脫對化石能源的依賴，煤炭的“壓艙石”作用和煤電的安全保供作用依然不可替代。
2
“3060”雙碳目標(biāo)
能夠按期實(shí)現(xiàn)嗎
2020年9月23日，國家主席習(xí)近平代表我國政府向世界明確宣告“二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到碳峰值，努力爭取2060年實(shí)現(xiàn)碳中和”，即大家常說的“3060”雙碳目標(biāo)。
實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，既是我國作為一個(gè)負(fù)責(zé)任大國向全球作出的莊嚴(yán)承諾，也是我國作為全球最大的發(fā)展中國家一個(gè)史無前例的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因?yàn)樽鳛楫?dāng)今全球最大的碳排放國，我國碳排放總量約占全球碳排放總量的30%，幾乎相當(dāng)于美歐日等國碳排放總量的之和，而且歐美發(fā)達(dá)國家從碳達(dá)峰到碳中和的過度時(shí)間長達(dá)50-60年，我國只有短短的30年，僅為其一半的歷程，可謂是時(shí)間緊、任務(wù)重、不容緩。
根據(jù)相關(guān)權(quán)威部門測算，2020年我國碳排放總量高達(dá)113億噸，其中能源領(lǐng)域的碳排放總量為99億噸，占比高達(dá)88%；火電行業(yè)的碳排放總量為51.2億噸，占比近52%。由此可見，要想實(shí)現(xiàn)“3060”雙碳目標(biāo)，能源是主陣地，電力是主戰(zhàn)場，煤電是主力軍，電企是主推手。
記得剛提出“雙碳”目標(biāo)的時(shí)候，曾有專家預(yù)測說，2030年我國碳排放總量將達(dá)到116億噸的峰值，但這個(gè)“峰值”在2021年提前達(dá)到，預(yù)計(jì)到2030年我國碳排放總量很可能超過120億噸，這表明2030年前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”將是一個(gè)非常艱巨的任務(wù)，同時(shí)相應(yīng)地增大了“碳中和”實(shí)現(xiàn)的難度。
特別自2021年下半年后，我國多省多地相繼出現(xiàn)了電力緊張狀況，電力供需矛盾突出，煤電的“壓艙石”和“兜底”作用更加顯現(xiàn)，“去煤化”和“棄火化”的論調(diào)明顯降溫，但這也給我們大家敲響了“警鐘”，即“降碳減排”決不是一帆風(fēng)順的，總會遇到各種艱難險(xiǎn)阻和意想不到的困難障礙，需要極大努力和艱巨奮斗才能成功。由此推算，假若煤電總裝機(jī)規(guī)模和能源的總減排目標(biāo)在2030前不能實(shí)現(xiàn)明顯反轉(zhuǎn)的趨勢，“雙碳”目標(biāo)將是望其項(xiàng)背而不及的任務(wù)。
實(shí)際上，“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，不僅是要解決能源和氣候問題，而且還關(guān)系到社會進(jìn)步和生物多樣性問題，更牽涉到我國生存權(quán)和發(fā)展權(quán)問題。根據(jù)丁仲禮院士的最新預(yù)測，如果到2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，屆時(shí)我國溫室氣體排放有望降低到25億噸左右二氧化碳當(dāng)量，與此同時(shí)海洋可吸收6億噸二氧化碳、陸地和近海生態(tài)系統(tǒng)回碳14億噸二氧化碳、工業(yè)固碳和地質(zhì)封質(zhì)約4億噸二氧化碳，碳排放總量同碳移除總量大致相當(dāng)。
按此初略測算和預(yù)測，到時(shí)我國火電裝機(jī)規(guī)模應(yīng)該不會超過2億千瓦，其中煤電和氣電可能會各占一半的裝機(jī)，這意味著現(xiàn)在90%以上的煤電機(jī)組面臨著被逐步淘汰的境況。這個(gè)問題如果處理稍有不慎，極有可能會導(dǎo)致巨大國有資產(chǎn)的巨大流失和國家財(cái)產(chǎn)的重大損失，甚至可能造成嚴(yán)重的社會問題。
因此，我國要想按預(yù)定目標(biāo)實(shí)現(xiàn)碳中和，必須從戰(zhàn)略的高度切實(shí)加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，深入推進(jìn)“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略，認(rèn)真謀劃好傳統(tǒng)能源的“退”與新興能源的“進(jìn)”之間關(guān)系，否則，“碳達(dá)峰”的峰值提升了一大截，那么“碳中和”之路也就更加遙遠(yuǎn)了。
3
新型電力系統(tǒng)
將會如期建成嗎
總體來看，“雙碳”目標(biāo)對我國電力系統(tǒng)的發(fā)展提出了新要求，這表明高比例配置新能源比例的電力時(shí)代即將來臨：
一是新能源裝機(jī)規(guī)模大、比例高。預(yù)計(jì)到2060年我國電力總裝機(jī)容量有可能在70-80億千瓦之間，新能源裝機(jī)容量占比超過70%，呈現(xiàn)“風(fēng)光領(lǐng)跑、多源協(xié)調(diào)”態(tài)勢。
二是電網(wǎng)彈性高、柔性好。新能源并網(wǎng)比例越高，電網(wǎng)調(diào)峰壓力就相應(yīng)的越大，這必然要求電網(wǎng)更彈性、更靈活、更智能，能把隨機(jī)性、波動性、間歇性的新能源通過系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)變成友好的、穩(wěn)定的電源，以更好地適應(yīng)新能源大規(guī)模上網(wǎng)需要。
三是雙向互動、智能高效。以“云大物移智”為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)與電力技術(shù)的深度融合，推動電力系統(tǒng)從單向化向雙向互饋系統(tǒng)方面轉(zhuǎn)變，促進(jìn)源-網(wǎng)-荷-儲多向互動，更靈敏感知用戶需求，高效靈活配置電力資源。
四是廣泛互聯(lián)、多能互補(bǔ)。新型電力系統(tǒng)能夠廣泛、靈活地連接“風(fēng)光水火核生”等各類發(fā)電資源，促進(jìn)多能互補(bǔ)發(fā)展和源網(wǎng)荷儲的有效銜接，大幅度提升清潔能源的消納利用水平。
由此可見，在我國現(xiàn)行以煤電為主體的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)下，要想實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)是一件可望而不可即的事情，需要另辟蹊徑才能獲得成功。而新型電力系統(tǒng)是以新能源為主體的電力系統(tǒng)，這表明新能源發(fā)電將逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)電力成為我國電力電量的供應(yīng)主體，則是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵之舉和重要抓手。
我國兩大電網(wǎng)公司分別提出了各自的新型電力系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，即國家電網(wǎng)提出到2035年基本建成新型電力系統(tǒng)，到2050年全面建成新型電力系統(tǒng)；南方電網(wǎng)提出2030年前基本建成新型電力系統(tǒng)，2060年前全面建成新型電力系統(tǒng)。
新型電力系統(tǒng)最基本特征是清潔低碳、安全穩(wěn)定、靈活韌性、智能友好、開放互動，源網(wǎng)荷儲實(shí)現(xiàn)深度協(xié)調(diào)互動。因此，“基于‘電力+算力’的系統(tǒng)平衡理論是新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的理論基礎(chǔ)”以及基于信息化、數(shù)字化、智能化、智慧化的“新基建”則是新型電力系統(tǒng)的“神經(jīng)管理中樞”，從而使電力系統(tǒng)能夠在“可見、可知、可調(diào)、可儲、可控”的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)新能源“無條件、無限度、隨機(jī)性”上網(wǎng)。
不可否認(rèn)，新型電力系統(tǒng)是我國電力發(fā)展史上一場前所未有的深刻變革和一項(xiàng)具有開創(chuàng)性的偉大創(chuàng)舉，既要有可靠聰明的電源，又要有柔性智慧的電網(wǎng)和負(fù)荷，必須在包括虛擬慣量控制新型電力電子設(shè)備能夠大規(guī)模應(yīng)用、調(diào)峰調(diào)頻和削峰填谷的儲能設(shè)施配備齊全、具備抵御重大災(zāi)害的應(yīng)急處理手段和精準(zhǔn)預(yù)測電力負(fù)荷的管理能力等方面的革命性突破，這意味著我國需要精確精準(zhǔn)地對現(xiàn)行電力系統(tǒng)進(jìn)行移“心”換“腦”式的重大手術(shù)，需要開展顛覆性的技術(shù)革新和柔性化的管理創(chuàng)新，需要從現(xiàn)在開始加大關(guān)鍵技術(shù)儲備和開展重大科技攻關(guān)，這些都在新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建過程中必須面對和需要迫切解決的關(guān)鍵之招。
4
氫能
會成為第三次能源革命的“灰犀?！眴?/span>
自燧木取火開始，人類的進(jìn)化和社會的發(fā)展便與能源結(jié)下不解之緣，木炭成為人類早期廣泛使用的能源。1769 年英國人瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)，煤炭在 18 世紀(jì)80年代成為能源消費(fèi)總量最大的一次能源，自此人類完成了第一次能源革命。1879年德國人卡爾·本茨制造出世界第一臺單缸煤氣發(fā)動機(jī)，到1965年油氣取代煤炭在一次能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中超過 50%，人類完成了第二次能源革命。隨著人類對能源需求的增長和低碳發(fā)展的需要，非化石能源取代傳統(tǒng)石化能源將成為第三次能源革命的必然選擇。
“氫”潔世界，“能”創(chuàng)未來。無論從哪個(gè)角度來看，氫能可謂是當(dāng)下最“勁爆”產(chǎn)業(yè)，不僅美歐日等國紛紛“押注”氫能，加速該產(chǎn)業(yè)的布局，并且在產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和技術(shù)積累上走在前列。但我國作為后起之秀，已有20個(gè)省、50多個(gè)地級市發(fā)布了地方氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃及政策，對制氫規(guī)模、燃料電池車規(guī)模和示范項(xiàng)目布局等提出明確目標(biāo)，尤其是隨著我國首個(gè)氫能中長期規(guī)劃的“出爐”，正式確認(rèn)了氫能的能源屬性，首次確定氫能在國家能源轉(zhuǎn)型中的戰(zhàn)略定位，明確指出氫能是“未來國家能源體系的重要組成部分”、“用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體”和“戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向”，給我國氫能發(fā)展送來了“及時(shí)雨”，吃下了“定心丸”，注入了“強(qiáng)心劑”。
氫氣作為零碳能量的載體和高密度的零碳燃料，在交通、化工、鋼鐵、建材、電力等行業(yè)的應(yīng)用場景非常豐富，同時(shí)其超長時(shí)儲能也是新型電力系統(tǒng)有力支撐，被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉春偷谌文茉锤锩闹攸c(diǎn)攻關(guān)方向。按照有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2050年，氫能在我國能源終端消費(fèi)體系中的占比約為10%，氫氣需求量接近6000萬噸；2060年，氫能在我國終端能源消費(fèi)體系中占比達(dá)到20%左右，氫氣需求量將達(dá)到1.3億噸上下，其中綠氫的需求量將會超過1億噸，占比高達(dá)80%。
其實(shí)，氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要涵蓋三大環(huán)節(jié)，即上游制氫、中游儲運(yùn)、下游用氫，其發(fā)展?fàn)顩r可用“虎頭狼腰豹尾”來形容。當(dāng)前，受技術(shù)成熟度不高、成本效率不足等因素制約，我國氫產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出行業(yè)熱、產(chǎn)業(yè)弱、市場小的發(fā)展局面，技術(shù)、成本、體制、機(jī)制等方面均面臨著較大的挑戰(zhàn)：一是我國制氫仍以“灰氫”為主，氫氣生產(chǎn)設(shè)備碳排放仍較高，新能源電解水制氫剛起步，成本仍居高不下；二是氫能應(yīng)用的商業(yè)化落地難，存在運(yùn)輸成本偏高、損耗大、儲運(yùn)裝備安全隱患突出等問題；三是制氫地區(qū)和用氫地區(qū)間存在區(qū)域壁壘，產(chǎn)業(yè)集聚度較少，氫儲能項(xiàng)目普及難等問題。
因此，氫能在獲得大規(guī)模應(yīng)用前，必須要邁過三道“坎”，否則就很難成為第三次能源革命的“灰犀?！保?/span>
一是使用成本高。目前我國氫能總成本大約在60元~80元/kg之間，距離30元/kg的可商用價(jià)格相距甚遠(yuǎn)。
二是安全性差。因?yàn)榻佣B三氫燃料電池“爆炸事件”讓其安全性成為矚目焦點(diǎn)。
三是儲運(yùn)難。如果儲運(yùn)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)不了顛覆性技術(shù)突破，氫能發(fā)展就會被“攔腰截?cái)唷薄?/span>
5
新型儲能
能成為新型電力系統(tǒng)的“壓艙石”嗎
在“雙碳”目標(biāo)的具體指引下和新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建過程中，未來我國電力系統(tǒng)中風(fēng)光等新能源裝機(jī)的占比將不斷提高，并且會逐漸挑起電力供應(yīng)的“大梁”。但由于風(fēng)光等新能源發(fā)電具有間歇性、波動性、隨機(jī)性的特點(diǎn)以及現(xiàn)行電網(wǎng)系統(tǒng)是以煤電機(jī)組為主導(dǎo)的相對穩(wěn)定的發(fā)電、輸配電和用電系統(tǒng)，調(diào)峰能力不足和傳輸容量受限成為制約新能源發(fā)展的主要“瓶頸”。因此，構(gòu)建以新能源為主導(dǎo)的新型電力系統(tǒng)顯得迫在眉睫。
按照2022年3月出臺的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》的指導(dǎo)邏輯，提高電力系統(tǒng)靈活性將是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵要素，而合理配置儲能則是有效解決電力系統(tǒng)靈活性的主要途徑。因?yàn)榻柚鷥δ苎b置實(shí)現(xiàn)了在時(shí)間維度上“搬運(yùn)”電能的能力，就宛如一個(gè)超大號的“充電寶”，在風(fēng)光等新能源大發(fā)時(shí)或者用電低谷時(shí)及時(shí)充電，在風(fēng)光等新能源出力小或者用電高峰時(shí)快速放電，有效平衡發(fā)電和用電之間“時(shí)間差”，還能配合常規(guī)火電等參與電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻。
特別是隨著多能互補(bǔ)和源網(wǎng)荷儲“兩個(gè)一體化”的提出，整個(gè)電力系統(tǒng)正從“源-網(wǎng)-荷”向“源-網(wǎng)-荷-儲”轉(zhuǎn)化，儲能將成為新型電力系統(tǒng)的第四大基本要素。如果說風(fēng)光水火核儲是“一盤棋”，未來是屬于新能源的時(shí)代，那么儲能的作用必不可缺，有可能會成為最耀眼的那顆“明珠”。
目前，抽水蓄能和新型儲能被認(rèn)為是電力系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)工具箱里的兩大工具，但兩者之間都具有各自不同的顯著特質(zhì)和應(yīng)用場景。從綜合條件上講，抽水蓄能雖然是當(dāng)前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)、調(diào)節(jié)響應(yīng)最快、最具大規(guī)模開發(fā)條件的儲能方式，但也存在電站建設(shè)受到地理環(huán)境條件限制多、初始投入高、審批周期長、回報(bào)效益低等明顯不足，難以支撐未來儲能產(chǎn)業(yè)的多元化、多樣化、普遍性、隨機(jī)性的發(fā)展需求。而新型儲能則不同，具有建設(shè)周期短、選址簡單靈活、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、品種繁多、選擇渠道廣等優(yōu)勢，與新能源開發(fā)消納的匹配性更好，無論是在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)還是需求側(cè)、用戶側(cè)，都可以做到遍地開花、百花齊放。
但是，新型儲能要想真正擔(dān)負(fù)起現(xiàn)代能源系統(tǒng)“壓艙石”的重任，也有其難以克服的“痛點(diǎn)”與難點(diǎn)：首先是安全性，作為一種載能設(shè)施，安全是新型儲能發(fā)展的前提，否則會直接影響到電網(wǎng)的安全高效運(yùn)行，近期多起安全事故引發(fā)廣泛關(guān)注，充分說明了儲能技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)還有很長的路要走；其次是經(jīng)濟(jì)性，在目前的投入成本、價(jià)格體系和商業(yè)模式下，儲能參與深度調(diào)峰尚不具備經(jīng)濟(jì)性，政策亦缺乏可操作性；再者是技術(shù)性，目前有不少關(guān)鍵核心技術(shù)仍存在亟待突破的瓶頸，這也是破解提升和系統(tǒng)解決新型儲能效率、壽命、安全、經(jīng)濟(jì)性水平的核心問題。
一言以蔽之，新型電力系統(tǒng)是以新能源為主體的電力體系，實(shí)現(xiàn)了由源隨荷動的實(shí)時(shí)平衡逐步向源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)互動的非完全實(shí)時(shí)平衡轉(zhuǎn)變，而新能源發(fā)展的天花板或許在于新型儲能技術(shù)的高低，這既是有效克服新能源大規(guī)模運(yùn)用的終極難點(diǎn)，也是成功構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵“密碼”。
6
海洋能源
能否崛起藍(lán)色未來嗎
海洋面積約占地球面積的71%，浩瀚無邊的海洋中蘊(yùn)藏著十分驚人的巨大能量。隨著陸上能源資源開發(fā)漸少，人們開始把目光投向廣闊的海洋中尋找新的可再生能源，以應(yīng)對日益增長的能源需求。海洋能就是蘊(yùn)藏在海洋中的可再生能源的統(tǒng)稱。
從狹義上講，海洋能主要指潮汐能、海流能、波浪能、溫差能、鹽差度等可再生資源，廣義上來說還包括海洋底豐富的常規(guī)油氣資源以及海上風(fēng)電與光伏等新能源。這是一個(gè)巨大的綠色能源寶庫，據(jù)科學(xué)家預(yù)測，可再生能源中的海洋能源約占世界能源總量的70%以上，而如今人們已開發(fā)利用的資源卻微乎其微。
當(dāng)前，海洋能源開發(fā)技術(shù)較為成熟的是海上風(fēng)電與光伏。在我國近海樁基固定式海上風(fēng)電與光伏開發(fā)資源逐漸殆盡的情況下，漂浮式的海上風(fēng)光電站將成為未來主流模式，并且可以通過與“西電東送”相結(jié)合的方式，從根本上解決東部沿海地區(qū)的綠色用電的需要。
同陸上風(fēng)光電站相比，海上風(fēng)電與光伏具有發(fā)電量高、節(jié)約土地、易與其它產(chǎn)業(yè)融合等特點(diǎn)。譬如，我國生產(chǎn)的半潛式水產(chǎn)養(yǎng)殖平臺“澎湖號”就是將海上新能源與海上養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)完美結(jié)合的新形式，已取得了良好的示范效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。
另外，我國在可燃冰的研究和勘探技術(shù)上也走在世界的前列，已初步具備可燃冰的開采技術(shù)，并在2017年5月試采成功。據(jù)分析預(yù)測，我國可燃冰儲量相當(dāng)于1000億噸石油，僅南海地區(qū)的儲備量達(dá)到了800億噸石油，是我國可燃冰的富集區(qū)。
除上述海洋能源外，還有更為豐富的潮汐能、海流能、波浪能、溫差能、鹽差度等能源可以被人類利用，據(jù)國際能源署（IEA）數(shù)據(jù)顯示，2018年只利用了1.2TWh的全球海洋能源，僅占全球一次能源消費(fèi)（約170000TWh）非常小一部分。
近年來，我國加大了海洋能源的開發(fā)利用，通過提供3倍于化石燃料價(jià)格的上網(wǎng)電價(jià)來鼓勵(lì)發(fā)展潮汐能，并在廣東順德、山東乳山和上海崇膽島等建設(shè)潮汐電站。還有2022年2月世界最大單機(jī)1.6MW潮流能發(fā)電機(jī)組在岱山縣秀山島海域啟動下海，標(biāo)志著完全由我國自主研發(fā)的世界首座潮流能發(fā)電站再添新丁。
另外，我國波浪能開發(fā)利用起始于上世紀(jì)70年代，廣州能源所在1989年建造了一座3000W多振蕩水柱式波浪能電站，于1996年試發(fā)電成功，后升級改擴(kuò)建為20kW的波浪能電站；2022年6月南方電網(wǎng)廣東公司牽頭研究的兆瓦級波浪能發(fā)電平臺在東莞正式開工建造，建成后每天可生產(chǎn)2.4萬度電，標(biāo)志著波浪能開始進(jìn)入商業(yè)開發(fā)階段。
同陸上可再生能源相比，海洋能具有能源密度相對高、可預(yù)測性相對強(qiáng)、功率波動性相對小等優(yōu)勢，但受制于海洋能分散存在于全球大洋的水體之中，加之過高的初始投資成本和缺乏足夠的技術(shù)支撐，海洋能開發(fā)仍處于前期探索研究階段，隨著海洋能高效轉(zhuǎn)換機(jī)制和關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新突破以及海工裝備水平的不斷提升，藍(lán)色能源革命的時(shí)代正在迎面而來。開發(fā)海洋能源不僅是建設(shè)海洋強(qiáng)國的重要支撐，更是構(gòu)建清潔能源體系、實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展不可或缺的重要一環(huán)，未來的海洋能源將會迎來輝煌燦爛的明天，崛起藍(lán)色的未來。
7
能源不可能“三角”
可破解嗎
能源界有個(gè)“不可能三角”理論，也叫作“能源三元悖論”，是指無法找到這樣一個(gè)能源系統(tǒng)，既能滿足能源供給安全（穩(wěn)定保供），也可滿足能源環(huán)境友好（清潔環(huán)保），還能滿足能源經(jīng)濟(jì)（價(jià)格低廉）這三個(gè)目標(biāo)條件。用一句簡單的話講，就是指能源的清潔、穩(wěn)定和廉價(jià)三者不可能做到同時(shí)兼顧或同時(shí)達(dá)到最優(yōu)，一個(gè)國家或政府必須對能源系統(tǒng)上述三個(gè)目標(biāo)或要求進(jìn)行綜合平衡、協(xié)調(diào)或取舍。
也就是說，如果要想獲得供能安全和供能低廉，那么供能清潔就難以保證；如果要想供能安全和供能清潔，那么供能低廉就難以實(shí)現(xiàn)；如果要想供能清潔和供能低廉，那么供能安全難以達(dá)到，三者之間最多只能滿足其中的一個(gè)或兩個(gè)方面，不可能在這三個(gè)方面都能夠做到彼此兼顧。
我國現(xiàn)已進(jìn)入能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期，經(jīng)濟(jì)效益、能源安全和環(huán)境保護(hù)是驅(qū)動能源多元化發(fā)展的三大基石，大力發(fā)展可再生能源是推動能源高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。在由傳統(tǒng)化石能源向可再生能源的轉(zhuǎn)變過程中，以火電為主的傳統(tǒng)化石能源優(yōu)勢體現(xiàn)在供能的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性較好，但劣勢在于會排放大量的有害物質(zhì)和溫室體氣體，不能滿足清潔低碳的要求；以風(fēng)光等為代表的可再生能源雖然不會對環(huán)境造成污染，但供能穩(wěn)定性較差和生產(chǎn)成本相對較高，難以滿足經(jīng)濟(jì)安全的要求，要想找到一種同時(shí)滿足安全、廉價(jià)、清潔而又能持續(xù)供應(yīng)的“萬能”能源可謂難乎其難。
由此可見，雖然能源轉(zhuǎn)型勢在必行，但是前行之路并非一片坦途：一是新能源消納難題待解，棄風(fēng)棄電難以避免；二是新能源電價(jià)目前并不便宜，過度減排必然抬高用能成本；三是現(xiàn)行電力系統(tǒng)不能完全支撐新能源上網(wǎng)，電力供應(yīng)穩(wěn)定性面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
因此，要以承載實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)的內(nèi)在要求為重要前提、以確保能源電力供給安全為主要前提和以保障經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基本電力需求為底線目標(biāo)，通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、模式創(chuàng)新和管理創(chuàng)新等手段，把現(xiàn)行以化石能源為主體的電力系統(tǒng)改造成為適合新能源的資源稟賦、時(shí)空分布、波動特征、安全約束等要素的新型電力系統(tǒng)，確保整個(gè)電力系統(tǒng)盡快達(dá)到和實(shí)現(xiàn)清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動的要求目標(biāo)，這才是真正破解能源“不可能三角”困境的一劑最佳“良方”。
另外，在大力發(fā)展可再生能源的過程中，我們要從思想上消除這樣的一個(gè)誤區(qū)，即可再生能源代替化石能源步伐的加快，是不是意味著化石能源價(jià)格應(yīng)該下降呢？其實(shí)并非如此，不但不會導(dǎo)致化石能源價(jià)格的下降，反而會推動其價(jià)格的階段性上漲。這是因?yàn)榇罅客顿Y進(jìn)入到可再生能源領(lǐng)域后，投入到傳統(tǒng)能源的資金就會相應(yīng)減少，導(dǎo)致傳統(tǒng)能源的后勁發(fā)展明顯不足，一旦發(fā)生能源缺口或供能危機(jī)，化石能源的價(jià)格就會馬上水漲船高。2021年下半年我國部分省區(qū)市發(fā)生的電力短缺和2022年2月俄烏沖突爆發(fā)后歐洲發(fā)生的能源危機(jī)就是最好的證明。
8
全球能源互聯(lián)網(wǎng)
會實(shí)現(xiàn)嗎
2015年9月26日，習(xí)近平主席在紐約舉行的聯(lián)合國發(fā)展峰會上提出“探討構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求”倡議，至今已七年有余了。這期間陸續(xù)發(fā)生了英國脫歐、中美貿(mào)易戰(zhàn)、新冠全球大流行、俄烏沖突等重大事件，雖然對話合作仍是國際社會主流，但世界已經(jīng)大不同了，“逆全球化”思潮愈演愈烈，“貿(mào)易保護(hù)主義”再次抬頭，“冷戰(zhàn)思維”成為世界和平穩(wěn)定的最大威脅，世界很難回到以前的模樣了。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)是以特高壓為骨干網(wǎng)架、以清潔能源為主導(dǎo)的惠及各國人民的超級工程，向世界彰顯出中國智慧和中國擔(dān)當(dāng)。按照有關(guān)機(jī)構(gòu)的定義，全球能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展框架大體可概況為一個(gè)總體布局（由跨洲電網(wǎng)、跨國電網(wǎng)、國家泛在智能電網(wǎng)組成，各層級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，形成連接“一極一道”和各洲大型清潔能源基地與主要負(fù)荷中心的總體布局）、兩個(gè)基本原則（清潔發(fā)展和全球配置）、三個(gè)發(fā)展階段（洲內(nèi)互聯(lián)、跨洲互聯(lián)、全球互聯(lián)）、四個(gè)重要特征（網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng)、廣泛互聯(lián)、高度智能、開放互動）、五個(gè)主要功能（能源傳輸、資源配置、市場交易、產(chǎn)業(yè)帶動和公共服務(wù)）。
構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)是由世界能源資源稟賦和能源經(jīng)濟(jì)特性所決定的。
一方面全球能源資源分布很不均衡，能源供給與能源需求呈現(xiàn)逆向分布的特征。除美國是油氣能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國外，其他傳統(tǒng)油氣生產(chǎn)大國和消費(fèi)大國相互分割。另外，全球70%的風(fēng)能分布在高緯度和沿海地區(qū)，85%的太陽能分布在低緯度地區(qū)，而且這些清潔能源富集地區(qū)大部分地廣人稀，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，必須就地轉(zhuǎn)化為電能，通過遠(yuǎn)距離輸電才能在全球能源互聯(lián)網(wǎng)平臺上實(shí)現(xiàn)清潔能源全球范圍開發(fā)、配置和利用。
另一方面唯有合作共贏和互聯(lián)互通才是最具經(jīng)濟(jì)效益的能源開發(fā)模式，有利于將非洲、亞洲、南美洲等地區(qū)的清潔資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，能夠最大限度調(diào)動能源重要生產(chǎn)國和能源主要消費(fèi)國的積極性，真正做到能源供給側(cè)和消費(fèi)側(cè)的有效對接，實(shí)現(xiàn)資源的互補(bǔ)互濟(jì)和高效利用，縮小地區(qū)發(fā)展差異，促進(jìn)資源和平利用，統(tǒng)籌解決能源安全、清潔發(fā)展等緊迫問題。
總體而言，雖然全球戰(zhàn)略安全環(huán)境不斷惡化，但世界上其他各國間的能源合作勢頭并沒有減弱，俄歐因俄烏沖突加大斗“氣”外，全球超過五分之一的煤炭、四分之三的石油、近三分之一的天然氣仍需要跨國跨洲配置，能源產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈、供應(yīng)鏈和信息鏈相互融合，全球能源“大動脈”仍然保持暢通，世界已經(jīng)沒有國家能夠與世隔絕成為能源“孤島”。
推動全球能源互聯(lián)互通，打造全球能源命運(yùn)共同體，符合歷史發(fā)展的客觀規(guī)律和基本潮流，將為推動全球能源資源開發(fā)、降低用能成本、保障能源安全、實(shí)現(xiàn)世界大同發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
9
全球能源版圖
會形成東西兩大能源陣營嗎
自從2016年特朗普上臺以后，中美關(guān)系迅速從合作走向了對抗，這種趨勢隨著拜登上臺并沒有減緩反而愈演愈烈，其“拉邦結(jié)派”圍堵中國的做法可謂是無所不用其極，在限制對華高科技出口上更加變本加厲，用心險(xiǎn)惡地加速中美科技“脫鉤”。
2022年8月12日，以中國石油、中國石化為代表的五大國企相繼發(fā)布公告，擬將美國存托股份從紐交所退市，這表明中美能源脫鉤可能由此拉開序幕。與此同時(shí)，繼芯片法案之后，美國對中國新能源再下狠手，其國會在同日通過的《削減通脹法案》更是包藏禍心，提出“將有約300億美元被指定用于生產(chǎn)稅收抵免，用于加速美國太陽能組件、風(fēng)力渦輪機(jī)、電池的制造以及關(guān)鍵礦物加工。除此之外，還有100億美元投資稅收抵免將用于清潔技術(shù)設(shè)施，例如太陽能組件、風(fēng)力渦輪機(jī)和電動汽車工廠”，真實(shí)的意圖旨在打造“美國獨(dú)立完整的清潔能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈和新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈”，以便將我國的新能源企業(yè)排除在美國市場之外。
另一方面，隨著俄烏沖突的爆發(fā)，以美國為首的西方國家變態(tài)地對俄羅斯進(jìn)行制裁，不少西方大型能源企業(yè)紛紛退出了俄羅斯能源市場，許多歐洲國家的能源政策發(fā)生全面轉(zhuǎn)向，已從“氣候安全”轉(zhuǎn)向“能源安全”，其中的重點(diǎn)是努力擺脫對俄羅斯的油氣依賴，尤其是西方七國集團(tuán)對俄羅斯石油限價(jià)達(dá)成協(xié)議，歐美能源聯(lián)盟進(jìn)一步強(qiáng)化，俄歐能源“脫鉤”更加明顯。而俄羅斯要想真正擺脫西方國家的制裁，只能加速向東看，深化同中、印及東南亞等國家的能源合作，以確保獲得穩(wěn)定的能源收益，世界可能出現(xiàn)“用俄羅斯能源”和“去俄羅斯能源”兩大陣營。由此可見，俄烏戰(zhàn)爭+中美脫鉤極有可能帶來世界能源版圖的深度調(diào)整和加速重構(gòu)。
世界能源的重構(gòu)不但考驗(yàn)著大國的博奕與智慧，而且影響到世界能源供應(yīng)格局改變和供應(yīng)鏈的重新安排，造成對現(xiàn)有能源商業(yè)模式的嚴(yán)重破壞和對整個(gè)能源市場重新洗牌和塑造，引發(fā)全球能源在生產(chǎn)、交易、運(yùn)輸、消費(fèi)、投資及金融市場等多個(gè)領(lǐng)域出現(xiàn)重大調(diào)整，將不可避免地產(chǎn)生難以估量的經(jīng)濟(jì)影響，帶來難以預(yù)見的地緣政治后果，全球能源流向由市場主導(dǎo)轉(zhuǎn)為政治主導(dǎo)，極有可能讓全球能源版圖重新分解成東西兩大勢力范圍，即一方以美國主導(dǎo)的日韓澳加新+北約的能源供給體系，一方以中俄為主導(dǎo)的加西亞和非洲的能源供給體系。
當(dāng)然，全球能源格局的深度調(diào)整和重構(gòu)并不是以某個(gè)國家或少數(shù)幾個(gè)國家的意志為轉(zhuǎn)移的，世界能源供給版圖的改變也不是一朝一夕就能夠?qū)崿F(xiàn)的，美國想完全同中國“脫鉤”亦是很不現(xiàn)實(shí)的，歐洲也很難一下子全部切斷對俄羅斯的能源進(jìn)口。
但可以預(yù)見的是，面對百年未有之大變局，氣候變暖已成為人類共同面對的大問題，不同品種能源在整個(gè)能源供給中所占比重將結(jié)構(gòu)性改變，傳統(tǒng)能源供給中不同國家的地位將會發(fā)生明顯變化，新能源取代傳統(tǒng)能源將是歷史的必然趨勢，歐洲能源短缺現(xiàn)象或許將進(jìn)一步突出，世界各國在能源上的縱橫捭闔仍將維持一段時(shí)間。
10
“人造太陽”
會成為人類追求的終極能源嗎
大家都知道，核能的利用主要分為兩種類型，即核裂變和核聚變。利用核裂變發(fā)電已經(jīng)很普遍，而被稱為“終極能源”的核聚變之前一直存在于科幻想象中，如今這種傳說中的“完美能源”距離現(xiàn)實(shí)生活越來越靠近了。時(shí)下，隨著全球變暖形勢日益嚴(yán)峻，清潔低碳的可再生能源越來越受到關(guān)注，各路資本紛紛加注和大量涌入了核聚變領(lǐng)域，核聚變正成為投資領(lǐng)域炙手可熱的新賽道，由此衍生的新技術(shù)、新材料開始造福于人類。
實(shí)際上，自從宇宙大爆炸那一刻起，核聚變這一自然規(guī)律就一直存在著，太陽就是這樣產(chǎn)生熱量的天體，因此人們亦把核聚變裝置稱為“人造太陽”。直到1954年世界上第一氫顆的爆炸，其巨大的威力震驚全球，科學(xué)家就開始設(shè)想可否通過可控核聚變產(chǎn)生的能量來為人類服務(wù)，并且一直孜孜不倦在進(jìn)行原子核聚變的實(shí)驗(yàn)，但是到目前為止，可控核聚變?nèi)匀粵]有走出“實(shí)驗(yàn)室階段”，離大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用還有很長的路要走。
現(xiàn)如今，全球大約20多個(gè)國家共建造了200余座核聚變裝置實(shí)驗(yàn)室，其中最著名的當(dāng)屬美、日、俄、歐共同出資興建的國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER。2022年初，全球規(guī)模最大的核聚變反應(yīng)堆—?dú)W洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆（JET）的科研團(tuán)隊(duì)宣布取得了核聚變技術(shù)的突破性進(jìn)展，該反應(yīng)堆在連續(xù)5秒的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了59兆焦耳的能量，打破了該裝置在1997年創(chuàng)下的22兆焦耳核聚變能量的紀(jì)錄，同時(shí)也創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。
我國在核聚變研究上可算是后來居上。2017年7月，我國我國自主設(shè)計(jì)、自主建造的合肥全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置在世界上首次實(shí)現(xiàn)5000萬攝氏度持續(xù)放電101.2秒的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了從60秒到百秒量級的跨越，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)核聚變的世界紀(jì)錄。2018年11月，我國的“人造太陽”中心溫度首次達(dá)到1億攝氏度，并2020年4月將1億攝氏度維持了近10秒鐘，相當(dāng)于太陽核心溫度的近7倍，再獲重大突破。2021年12月30日，我國的“人造太陽”實(shí)現(xiàn)了7000萬℃高溫下 1056秒的長脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行，標(biāo)志著我國在可控核聚變研究上處于世界領(lǐng)先水平。此外，我國還有在建的聚變工程實(shí)驗(yàn)堆 （CEFTR），預(yù)計(jì)將在2050年建設(shè)成為可控核聚變商業(yè)示范堆。
2022年12月5日，美國“國家點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn)設(shè)施”向目標(biāo)輸入了2.05兆焦耳的能量，產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，這是人類歷史上首次實(shí)現(xiàn)了在核聚變實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的能量多于用于驅(qū)動核聚變的激光能量，意味著人類在可控核聚變發(fā)展上又向前邁進(jìn)了一大步，被外界冠以“摘下清潔能源圣杯”的頭銜。
保守估計(jì)，一座核聚變反應(yīng)堆可以連續(xù)工作3000年之久，它既能夠從根本上避免化石能源的枯竭和產(chǎn)生溫室及有害氣體的難題，也可以有效解決風(fēng)光等可再生能源固有間歇性、波動性和不穩(wěn)定性問題，可謂是“取之不盡、用之不竭”的理想能源，被認(rèn)為是能夠永久解決能源問題的“黑科技”。因此，未來一旦人類完全掌握了可控的核聚變能，將擁有可使用上百億年的清潔能源，其所帶來的接近無限的清潔能源將會從根本上解決人類面臨的能源問題，到那個(gè)時(shí)候，全球能源短缺危機(jī)將不復(fù)存在，無限制免費(fèi)用能或許亦不在話下，因能源而產(chǎn)生的全球變暖等諸多問題隨之得到完美解決，甚至“星際旅行”也可能會變成現(xiàn)實(shí)。
來源：能源新媒
