新能源诞生！或将代替燃煤发电并缓解气候问题

新能源完全替代传统化石能源不会，除非氢能利用-人工制备化石燃料（比如甲烷等）等技术（在这里要不定义为可再生燃料）彻底成熟，相比于传统化石能源有了明显的优势。这主要是因为要完全取代旧能源，不仅仅是发电环节的问题，还要把所有用能终端的用能全部用电以及可再生燃料来做代替（说白了，还有好多终端，比如交通运输等，得烧油气）。 而其实不管是做到100%发电由新能源提供，还是终端用能全部来自可再生燃料这两个目标都不容易，个人谨慎猜测认为后面这个还要难一些. 但是个人认为可再生能源占比高到超过传统能源，还是有可能的，但是有一个前提：就是这主要取决于各种能源技术的发展速度，如果技术都如现在一样，电池用用就没电，光伏风电老得弃，氢燃料电解储存转一圈回来效率20%多，那估计让可再生能源占比很高也够呛。本文先不讨论体制与既有利益集团影响，只谈技术先。总体来说他们的阻碍作用可能会大于促进作用。

英国如今能够“零煤”用电，完全是早早就开始布局清洁能源了。十年前，英国国大约 40% 的电力来自煤炭，但是新冠病毒助力了一下。当英国进入封锁状态时，电力需求直线下降；作为回应，国家电网将一部分发电厂从电网中移除，其中燃煤电厂是最先关闭的。最后一台燃煤发电机于 月9日午夜退出系统。从那以后，再没有燃煤发电。

英国不需要使用曾经是电网支柱的燃料，这要归功于过去十年对可再生能源的大量投资。两个例子说明了英国的能源网络发生了多大的变化。

十年前，该国仅有 3% 的电力来自风能和太阳能，许多人认为这是一种代价高昂的干扰。现在，英国拥有世界上最大的海上风电产业，以及去年在约克郡海岸建成的最大的单一风电场。

与此同时，该国最大的发电厂德拉克斯（Drax）一直在走不同的可再生能源之路。该工厂也位于约克郡，生产该国 5% 的电力。十年前，它是英国最大的煤炭消费国，但一直在转向压缩木屑颗粒。Drax 计划在明年 3 月之前完全淘汰煤炭。

“我们Drax认为煤炭不再是未来，”电力集团首席执行官 Will Gardiner 解释说。

这是一个有争议的主张。环保人士指出，当燃烧发电时，木材每单位发电量产生的二氧化碳实际上比煤炭多。

他们还表示，美国森林中的树木需要很多年才能得到 Drax 现在每年燃烧的 700 万吨木屑颗粒的来源，以吸收发电厂及其木材加工业务每年产生的二氧化碳。

被可再生能源所取代的不仅仅是煤炭。今年到目前为止，可再生能源的发电量超过了所有化石燃料的总和。细分来看，可再生能源占网络电力供应的 37%，而化石燃料占 35%。据在线环境杂志 Carbon Brief 的数据，核能约占 18%，进口约占其余 10%。

Carbon Brief 的 Simon Evans 博士说：“今年到目前为止，可再生能源发电量超过化石燃料，这是以前从未发生过的。”

英国剩余的三座燃煤电厂将在五年内关闭。那么，大约两个世纪前在英国引发工业革命的燃料将成为过去。

文件要求，在确保电力、热力接续稳定供应的前提下，大力推进单机容量30万千瓦以下煤电机组关停整合，完成30万千瓦及以上热电联产电厂供热半径15公里范围内的燃煤锅炉和落后燃煤小热电机组（含自备电厂）关停整合，全面关停淘汰中温中压及以下参数或未达到供电煤耗标准、超低排放标准的低效燃煤机组，推动煤电机组节能提效升级和清洁化利用，到2025年，全省煤电机组供电煤耗降至295克标准煤/千瓦时左右，煤电装机容量控制在1亿千瓦左右。

从要求中不难看出，山东对于煤耗提出了具体的要求，简单来说到2025年供电标煤耗降至295克标准煤/千瓦时，这个标准其实已经很高了，当下仍然十分流行的300MW机组供电标煤耗大多数都达不到这一标准。而且2021年底全国6000千瓦及以上火电机组供电标煤耗已经低到302.5克/千瓦时，也就是说未来四年山东省供电标煤耗需要下降7.5克，业内人士都知道，如果不大规模淘汰落后机组，仅凭改造和运行调整其实是很难完成的，届时将会有大批燃煤电厂关停，带来巨量的财产损失和人员安置难题。

而在此前2021年四月份山东省发布《山东省落实“三个坚决”行动方案（2021-2022年）》时，对于燃煤电厂的供电标煤耗要求是304克/千瓦时，而且对于小型背压机组和抽凝机组相对宽容，一个电厂允许一台抽凝机组运行。并且提出了上大压小的减量替代方案。但时隔半年标准就又提高了很多，可以预见，未来随着碳中和政策不断加码以及能耗双控目标日趋严格落实，山东省对于燃煤电厂的政策将会进一步收紧。

值得注意的是，在去年四月份的文件中还提到对于民生供热及工业用汽方面需保留必要的热电联产机组，但是在最近的政策上已经将此条件改为对300MW及以上大容量机组的改造，这也是一个趋势，当前新建供热机组多采用300MW以上大容量、高参数热电联产机组或更清洁的燃气机组。并且早在2019年，山东省海阳市就已经在全国范围内首次实现全城区核电供热，为将来山东省大力建设核电站替代燃煤电厂提供有力支持，也为将来大规模清洁供热开辟了一条新途径。

其实，当前山东省已经是清洁能源大省。截止2021年底，山东电网并网风电、光伏发电容量突破5000万千瓦，达5048万千瓦， 继内蒙古、河北之后，居全国第三位。而且2020年发电量占比就达到了15%，这样的比例其实对于电网安全运行已经构成影响，若未来提升到20%，势必会有大量非水可再生能源发电无法正常上网。造成资源浪费，其实，现在山东省很多地区已经暂停分布式光伏发电项目审批，当前主要以集中式光伏电站配套一定比例储能空间来达到电网稳定运行。这样未来四年，山东省在这方面的投资又将是天文数字。

综合来说，未来山东省大批燃煤电厂关停势在必行，尤其是作为重化工业大省的山东省内存在的大量企业中小型燃煤自备电厂将会是关停的重点。

整个世界都面临着气候变暖的威胁，大气中已经没有更多的空间可污染了。尽管某些国家越来越多的使用清洁可再生能源，还有一些国家使用天然气代替煤炭，但是全球温室气体的排放量仍在持续增长，而且近几年来，增长的速度越来越快。

普遍认为，经济和人口的增长是释放温室气体的主要因素。其增长速率已经超过了能源效率的提升速率。要想控制气候变化幅度不超过2摄氏度，世界上的每个国家都必须尽快在能源供给方面做出较大改变。如果全球温度变化幅度超过2摄氏度，很可能对人类文明以及自然界造成很大伤害。

碳捕获与封存技术（简称CCS，即Carbon Captureand Storage）的研究开始于1977年，不过到了最近才有了迅速的发展。所谓CCS，指的是以捕获碳并安全存储的方式来取代直接向大气中直接排放CO2的技术。一种思路是，向海洋投放微量营养素（如铁）和常量营养素（如氮和磷），由此加速海"生物泵"过程，增加海洋对大气CO2的吸收和存储。这主要是通过增长浮游植物的光合作用增加其产量，然后借助生物链扩增CO2向有机碳的转化，再通过有机碳的重力沉降、矿化等机理来实现碳封存。有学者认为如果没有类似的CCS，控制气候变化幅度在2摄氏度之内的愿望将不可能实现。也就是说，在接下来的几十年内，如果没有CCS，想控制气候变化幅度在2摄氏度内就意味着彻底放弃使用矿石燃料。

混合能源

归根结底，气候变化是一个能源问题。大约一半的温室气体是因为通过燃烧化石燃料供电供暖而产生的。总的来说，那些包含水泥厂，钢铁厂，塑料制造厂以及化学燃料制造厂（例如石油化工和煤炭厂）在内的工厂释放出的温室气体占78%，这些气体在大气中慢慢积累，最终改变了大气气温。包括我国在内，由于世界上仍有很多国家以燃烧矿石燃料为供能的主要手段，在2010年，全世界总共释放出490亿吨温室气体，而且最近几年，数量还一直在增长。

要控制全球气候变化的幅度不超过2摄氏度，就需要改变当前电能以及其他能源生产和使用的方式，例如给居民楼供热或制冷，飞机、火车、汽车、轮船的工作方式。不过人们不仅需要在科技方面进行革命，人类的行为方式也一定需要做出改变。RomonPichs-Madruga是全球经济调查组的一位经济学家，他认为人们可以通过改变平时的行为习惯和生活方式来减少对能源的需求和消耗。当我们进行科技方面的探索和革新时，也需要从每一个角度来一起努力，一味地依赖科技，成本和风险只会更高。

去年九月由政府间气候变化专门委员会（IPCC）发表的首篇报道中指出，在本世纪末期，要想将气候变化的幅度控制在2摄氏度之内，大气能够承受的温室气体最多不能超过8000亿吨到10000亿吨。然而目前世界上温室气体的排放量大约可达5150亿吨，按照这种速度发展下去，在接下来的大约十年内，人类将会打破以上提及的大气中CO2最大承受量。

从1970年后，温室气体污染正成倍增加，而且最近几年的污染速率已经增长到10亿吨/年。这种污染速率必须马上被加以遏制，为了控制温室效应，在2050年，温室气体的排放量至少需要减少到2010年的70%，到2100年，排放量需要降到几乎为零才可以。然而目前的事实是，在过去的十年里，越来越多的煤炭被用来燃烧，而且它所产生的温室气体是所有原因中最多的。

要想将温室气体的排放量在本世纪内大幅下降并在最后实现零排放，这就需要一种能从空气中大量吸收温室气体（主要是CO2）的新科技。可能的方法包括从烟囱中吸收并储存燃烧矿物燃料所产生的CO2，或者发明一种可以直接从大气中吸收、储存再利用CO2的“人造树”。这些技术是减小那个幅度的关键。

但是问题是这些技术都不存在，仅仅是在CCS这个构想中存在而已，还没有被大规模应用。不过要想在现实中实现它们的话，需要的资金数目将是一笔天文数字，而且短期内的收益和支出完全不成比例。IPCC的专家组一直认为这些过于超前技术有太多的不确定性，也充满着无法估计的危险。

另一方面如果想要陆续停止继续燃烧矿物燃料的话，就需要大规模使用清洁可再生能源，例如风能，太阳能或者低碳核能。这项改革的重点是那些发展中大国，例如我国和印度，应逐步用新能源电厂代替燃煤电厂，同时在非洲援助建造建造风能，太阳能，或者地热能发电站。在一些发达国家中，如美国，用水力压裂法从页岩中采取的天然气可以代替高污染的煤，如果同时将这些空间加以利用来储存温室气体，那么这种方法是有希望在未来实现零排放的，而且幸运的是，科学家们经调查发现地下的确有足够大的空间来储存人类释放出的CO2。

社会改变

所有的这些都需要在投资结构上做出较大改变，每年在开采矿石燃料方面的投资量需减少20%，同时在可再生能源方面要增加100%的投资。经济学家预测的最低全球经济增长率是1.6%，以这个数字为参照，IPCC预测所有的这些努力将会使全球经济增长率大约减少0.06%，这虽然只占了极小一部分，但是实施起来的话仍然会受到巨大的阻力。不过有一点一定要区分清楚，这只是稍稍延缓了经济发展，并不是在牺牲经济增长。这个计算中并没有将长远的收益考虑进去，如减少致命的空气污染，拯救人们的生命，挽救自然环境。这并不是在以牺牲掉人类世界为代价来拯救这个星球。

长期的气候稳定需要空前的全球配合，各个国家同意对于污染设定一个全球统一的职责计划。联合国气候变化框架公约已经在2015年起草了一项全球条约，并将于2020年生效。那时，全球仍有13亿人无法使用电能，有30亿人依然靠燃烧木头和粪便来做饭和取暖，这些人需要更多的现代能源供给。如果仅靠保护树木，而不调整人类的能源结构，对气候变化的改善将会微乎其微。

若没有任何实际行动，到2100年全球气候变暖平均高达4摄氏度，全球温室气体的含量在2030年将高达450ppm（百万分之450），到2100年，其含量将会高达1200ppm。要想控制温度变化幅度低于3摄氏度都需要持续不断的改革。暂时不考虑长期的目标，我们现在必须开始做出改变，将“火车”带到正确的轨道上来。

按照IPCC的说法，要想使得全球温度变化幅度不超过2摄氏度，大气中温室气体的浓度不能超过450ppm。现在仅仅CO2的浓度已经达到400ppm，所有的温室气体的含量达到430ppm。全球平均温度已经增加了0.85摄氏度。

IPCC的主席RajendraPachauri曾表示：“如果我们真的想让全球温度每年增高不超过2摄氏度，人类世界这列高度运转的 ' 火车 ' 必须脱离当今的状态步入正轨，而且全球所有成员都要上车，并立刻做出改变。”具体需要做出改变的细节现在还没有确定，但全世界的每个国家都应提供最大努力去减少温室气体排放量，而且治理的重点就是那些产能落后的工业城市。希望每个人都能放下眼前的利益，为人类的后代留下一个蓝色的星球。