再生能源“存”在哪儿?多孔岩石潜力大
利用风能、太阳能等可再生能源技术产生的能源量往往取决于天气条件,而为保证持续稳定的供电方式,科学家正想方设法在大自然中寻找各种靠谱的储能材料和方法。
大规模储能技术研究成为热点
据外媒称,英国大多数核电站均将在本世纪20年代末到期退役;而日本日立公司近日也宣布因建设成本上升将暂停其在英国的核电项目;出于减排等因素考虑,英国政府计划2025年前关闭所有火电厂,这将给整个国家的电力供应留下相当大的缺口。
据介绍,所谓多孔介质压缩空气储能技术(PM-CAES),其工作原理是利用可再生能源的电力为产生压缩空气的发动机提供动力,将这些空气以高压状态储存在砂岩孔隙里。在能源短缺时,释放出井里的压缩空气,为涡轮发电机提供动力,然后将电力输送到电网。
英国科学家这次对近海盐湖蓄水层进行了多孔岩石储能潜力的预估,利用蒙特卡罗方法计算了在大量多孔岩石的地点上构建电厂的功率输出和效率。研究表明,进行一次PM-CAES存储可以满足两个月所需的空气流量,其往返效率(RT)介于42%至67%之间。此外,该方法地表损耗较小,这将受到土地表面或水资源有限的地区的青睐,同时这项技术在能源需求旺盛的人口密集地区也更具有吸引力。
一种潜在可行季节性存储技术
“建设智能电网和分布式能源系统等,储能系统是其中的关键技术。迄今,大规模(500兆瓦以上)商业应用的电力储能系统,主要是抽水蓄能电站。抽水蓄能虽然借助高低落差地势,利用势能差能够大量储能和发电,但是受限于地理条件和投资建设周期长,还需要开发其他大规模储能技术,尤其是跨季节储能技术。”陈永翀指出,多孔岩石分布较广,这将使PM-CAES技术能够跨季节运行,从而大大加强了其应用的普适性。
根据论文资料,陈永翀分析道,英国研究人员使用数学模型评估这种储能技术的潜力后发现,北海的地质构造可以储存满足英国3个月电力需求的能量,且大量富含多孔岩石的近海盐湖蓄水层靠近风力发电场,这可以在生成和存储之间产生有价值的协同作用。
论文作者之一、爱丁堡大学的朱利安·穆利-卡斯蒂略指出,这种技术有可能在夏季把可再生能源发电储存起来,留待冬季用电高峰时使用。只是这种方法虽然有可行性,但成本相对较高。另外,多孔岩石储能技术仍存在着不少潜在的问题,未来还需更多研究来完善技术,以便把成本降下来,并提高该技术的应用安全性。
奇思妙想探寻“存储”路径
陈永翀指出,实际上,把可再生能源“存”在哪儿,科学家一直在积极 探索 更多的可能性,如海水蓄能、沙漠储能、人工绿叶等,可谓八仙过海,各显神通。
德国弗劳恩霍夫协会风能和能源系统研究所设计出名为海中蓄能(StEnSea)的新思路,将蓄能主体为多个内直径30米的混凝土空心球,置于600—800米深海床上。每个球内都有一台水轮发电机和水泵,当电网负载低、电力多余时,水泵会抽出海水进行蓄能;当电网负载高、需要峰值发电时,这些球体的阀门即会打开,让涌进的海水驱动水轮发电。
研究人员还向绿叶借智慧,效仿自然界的光合作用,即将太阳能转化为化学能,把能量储存在化学键当中,基本上能够实现碳中和的过程,这样通过一定的反应方式吸收环境中的二氧化碳,达到环保和能量储存的目的。同时,提高过程中的转化效率和稳定性,形成获取可再生能源的一种途径。
另外,有的科学家在尝试抽沙储能的方法,通过皮带将沙子运到高位仓,高位沙子对风叶做功,以沙子的形式储存势能,从而提供发电所需要的动能。(华凌
张添奥 闫欣)
2020年储能产业巨头跃跃欲试,各路资本摩拳擦掌。伴随可再生能源发电进入平价时代,以及储能度电成本的持续下降,储能行业的“春天”仿佛又一次来临。
然而,冷静审视这一行业,商业模式尚不完整,技术标准还不统一,独立市场主体地位仍未确定,成功项目案例寥寥无几……一场不期而遇的疫情,又给刚刚燃起的市场热情泼了一盆冷水。
第十届中国国际储能大会会议现场
“整个储能行业刚刚起步,仍需付出极大地努力,不论是服务于智能化的电子产品的消费电池储能,还是服务于移动机具的动力电池储能,以及服务于电力系统的电源储能,都要不断地创新和技术进步。”9月24日,在中国化学与物理电源行业协会储能应用分会举办的第十届中国国际储能大会上,中国能源研究会常务理事、国家气候战略中心原主任李俊峰寄语。
可喜的是,继用户侧、电网侧、发电侧的储能项目先后“引爆”市场,“可再生能源+储能”成为今年国内储能市场发展的主要动力。各类储能“元年”概念层出不穷,储能应用热点切换频繁。数据显示,2020年装机达吉瓦级的储能项目将投运。
“要完善储能发展支持政策和市场环境,给予储能独立主体地位,完善价格机制,全局衡量储能的价值。”水电水利规划设计总院总工程师彭才德建议。不少业内专家呼吁,如何明确储能的功能定位,使其具备独立的市场身份,是目前行业发展解决的首要难题。
“身份”认同迫在眉睫
储能并非新技术,与电力工业和大电网相伴而生的抽水蓄能,已有百余年 历史 。但与全球不少国家相比,我国储能“身份”认同却相对滞后。浙江南都能源互联网运营有限公司副总经理于建华表示,在完善储能参与电力市场规则时,应不断明确储能功能定位,让其获得参与电力市场的合理身份。
2018年,美国将储能列为独立的电力资产;2019年6月,英国对储能定义进行修订,将储能系统归类为发电设施。近年来,英国允许储能参与容量市场,德国、澳大利亚等国降低进入市场的储能装机规模要求,缩短结算周期等,使得小型储能供应商有机会参与市场,并防止大储能电站拆分成小单元参与竞价。这些国家总体上是降低储能参与市场的门槛,以鼓励储能发挥在电力系统中的多重作用。
“在商业模式方面,储能没有独立的市场身份,储能规模化的有效商业模式盈利能力相对薄弱,如开展共享储能,为新能源场站提供调峰辅助服务,缺乏调度政策制度保障,基本上是一事一议、一场一策,收益存在很大不确定性。”于建华说,“建议应在‘十四五’规划中,将储能纳入能源或电力的顶层设计,明确储能规划配置、标准体系、运营管理,推动储能产业规模化应用。与此同时,加快推进电力市场建设,建立电力现货市场下的储能价格形成机制。完善辅助服务价格机制,给予储能电站独立身份,允许储能作为独立主体参与辅助服务交易,推动储能进入辅助服务市场,逐步形成‘按效果付费、谁受益谁付费’市场化储能定价机制,由市场平衡疏导储能投资。”
储能的不明确身份,直接导致其在计量和结算方面,衍生出诸多问题。电网侧储能方面,受《输配电定价成本监审办法》的管制条件,储能无法进入输配店家向下游疏导,电网侧储能投资急停;电源侧储能目前主要依托调频辅助服务的合同能源管理模式盈利,辅助服务目前“零和”的结算机制和市场不定期调价,导致盈利的不确定性风险较大;用户侧储能之前通过峰谷电价套利的方式制定的商业模式,受近两年“降电价”和现货市场峰谷电价不确定影响,致恐慌情绪增加;2020年以来,可再生能源配置储能应用大热,但由于目前仍属于强制发电企业承担储能投资成本,发电企业除了利用发电效益进行补贴储能外,并无其他收益,导致对此抵触情绪很大。
“首先因为参与电力系统的身份无法确认导致尚未形成并网体系,各地方鲜有明晰的落地政策和执行文件,导致各部门尚难对储能系统项目进行综合认定;其次,并网环节流程,标准尚未建立。在没有统一标准和制度的情况下经常会出现执行环节找不到主管部门的情况,使得储能的建设、并网过程管理不确定性较高。”中国南方电网电力调度中心主管王皓怀分析。
在其看来,一方面,标准化、制度化应给予储能公平的准入;另一方面,市场化环境也应给予储能合理的商业模式。“应促进储能项目的电力系统运营主体身份确认,并网流程上实现标准化和制度化。还应依托电力现货市场、辅助服务市场、区域电力市场建设等机遇,考虑促进储能发展的因素,建立健全电力市场体系,让储能在市场环境中寻求自身的商业机会。”王皓怀建议。
“面粉有了,鸡蛋有了,奶油也有了,但是蛋糕还没出来。这就好比储能应从政策层面开始就把这一块蛋糕清晰地画出来,这样投入产出就会很清楚。该降成本的降成本,该提高产品的功能、特点和集成就要提高。”上能电气储能事业部总经理姜正茂形象比喻。继国家发改委、国家能源局等五部委2017年印发《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》后,今年5月,国家能源局正式设立能效和储能处,开展《 科技 创新储能试点示范项目》征集,进一步加快推进储能技术推广应用。此外,储能还被列为能源技术革命创新行动计划等多个规划的重点任务,以及促进储能技术与产业发展的指导意见等年度行动计划中。作为能源转型的核心技术和颠覆性技术,储能发展被正纳入国家顶层设计与规划中。
市场模式亟待清晰
储能产业大规模发展的前提,是商业模式的清晰。当前,国内储能相关政策与市场机制相对滞后,尽管应用场景广泛,但绝大部分缺少盈利模型,业主投资储能的收益无法保障,导致国内储能应用进程缓慢、业主不愿主动配置。
“在美国,近两年包括未来三五年的储能发展路径非常明确。但在国内,储能商业模式并不清晰。”科陆电子 科技 股份有限公司副总经理周涵分析。
对此,深圳市盛弘电气股份有限公司储能微网事业部总经理范小波表示认同。在其看来,电网侧和电源侧储能价格定位已经清楚,但在工商业和用户侧,储能项目落地依然困难。
“对于峰谷波差的盈利方式,唯一受困的因素是成本。但不能简单的理解成本下降就能取得好的收益,质量仍是制约盈利的关键因素。第二类商业模式是把热响应、热启动全部叠加下来,这一模式在华北、广东、安徽等地,已经率先落地。需求侧响应很简单,就是把用电负荷需要用电的时候就负荷平移一下,从而得到一定的补偿。但这一模式至今,并未真正落地用到。此外,通过储能进行充电站扩容的项目多数都在开发和落地,微电网、移动储能供电商业模式尽管盈利途径清晰,但仅仅依靠价格或坐等成本下降,盈利的途径处于表面。”范小波分析,“美国和欧洲现货市场通过储能改变现货收益,已经取得非常好的盈利,我认为未来中国可能产生的商业模式,应该包括现货交易、光伏消纳及PPA,以及一次调频。”
伴随应用生产导向时代的到来,不同的使用条件、场景、环境,将产生各种便利,差异化的商业模式,正备受储能业界期待。
中国化学与物理电源行业协会今年7月全国产能产业巡回走访调研发现,光储充电站由单纯的充电功能逐渐转变为大型移动智能终端、储能和数字空间,兼有健身 娱乐 、数字消费、公共服务等多样化的功能。光储充电站成为电动出租车司机生活新模式的重要载体。
不过,尽管多家逆变器企业在“531新政”颁布后都提出了“光储一体化”概念,但实际应用普遍在海外,国内有大规模储能应用的只有阳光电源、科华恒盛、宁德时代等少数几家企业,且多数项目都依靠行政命令强制推进,与海外大量自愿安装建设形成鲜明对比。光储充电站实现真正落地尚需时日。不少受访者表示,从储能项目的实践来看,电池是储能项目商业模式的核心,也是制约储能项目实施的关键和瓶颈。
“从储能系统出厂测试和现场运行来看,不同厂家电芯的一致性、容量保持率、数据采集的可靠性等方面差异较大,部分厂家电池在实际运行过程中的故障率偏高。”国网平高集团有限公司党委副书记、总经理程利民分析,“希望业界重视产品质量、重视标准建设、重视行业培育。”
期成本低、使用年限长等复合特点的储能技术,现有储能技术难以支撑大规模商业化推广应用。
“储能技术相应的商业模式目前还不成熟,很多 社会 资本对储能的投资仍呈观望状态。不断进步的储能技术与清晰的商业模式,是储能产业今后能否 健康 发展的关键。”袁智勇判断。
还应看到,技术性之外,安全性问题也是制约储能项目投资迟迟无法回收的根结所在。
华夏银行绿色金融中心副主任彭凌分析,储能项目因未来收入的不确定性,导致其投资回收期相对较长。站在传统银行的角度,储能还不算银行特别青睐的领域,技术储能虽然在进步,成本也在下降,清晰的经济模型却尚未完全建立起来。
“我国正在大规模的铺设5G和新基建的建设,中国拥有全球最大的储能市场,伴随应用市场导向时代的真正到来,按照不同使用条件、场景、环境会产生很多便利化、差异化的商业模式,储能系统将不断升级与进化,产品功能和使用方式也将发生深刻变革。”对于储能发展的前景,中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙信心十足。
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总体来看,我国储能装机规模尚小,这与其所处的发展阶段相兲。我国储能市场大致可分为三个发 展阶段:一是技术验证阶段(2000-2010 年),主要是开展基础研发和技术验证示范;事是示范应用 阶段(2011-2015 年),通过示范项目开展,储能技术性能快速提升、应用模式不断清晰,应用价值 被广泛认可;三是商业化初期(2016-2020 年),随着政策支持力度加大、市场机制逐渐理顺、多领 域融合渗透,中国储能项目装机规模快速增加、商业模式逐渐建立。目前来看,经过多年培育,我 国储能产业商业化渐行渐近。根据预测,到 2020 年,基于常规假设下的我国应用于可再生能源开发、分布式发电及微 电网、辅助服务、电力输配等领域的电化学储能累计装机规模将达 2GW,是 2015 年底累计装机量 的 15 倍。
据不完全统计,截至 2016 年底,中国投运储能项目累计装机规模 24.3GW,同比增长 4.7%。 其中电化学储能项目的累计装机规模达 243MW,同比增长 72%。2016 年中国新增投运电化学储能 项目的装机规模为 101.4MW,同比增长 299%,发展势头迅猛。从应用领域来看,截至 2015 年底,应用于分布式发电及微网储能系统累计装机最大,占总装机规模 的 56%,其次是可再生能源开发。2016 年新增投运电化学储能项目中,可再生能源开发是应用规模最大的领域,占比 55%。从应用技术类型来看,截至 2015 年底的储能项目统计情况,锂离子电池是最为常用的技术类型,约 占所有项目的 66%,其次是铅蓄电池(铅炭),约占 15%,液流电池占 13%。2016 年中国新增投运 的电化学储能项目几乎全部使用锂离子电池和铅蓄电池,两类技术的新增装机占比分别为 62%和 37%。
这个问题本身比较复杂,同时也不仅出现在英国,因为能源危机是全球范围内的问题。
从某种程度上来说,很多国家开始逐渐关注新能源技术的时候,这个问题本身就会让很多化石能源的供应变得紧张,很多化石能源的厂商也会选择进一步缩小产能。在这种情况之下,因为新能源基础的转换并不是一蹴而就的事情,很多国家本身也非常依赖各种化石能源,所以很多国家才会因此而出现相应的能源短缺问题,甚至有些国家会出现严重的能源危机。
英国的能源危机的原因本身比较复杂。
我认为这个问题不仅会跟欧洲国家的能源进口价格有关,同时也跟欧洲国家本身看待新旧能源的方式有关,更跟这些国家的经济发展方式有关。正是因为一系列的复杂原因,英国地区的通货膨胀和能源危机都非常严重,同时也存在一定的债务危机的问题,所以当地的经济形势也比较复杂。
英国需要尽可能降低能源进口的价格。
如果想要有效应对能源危机的话,英国最需要做的事情是降低能源进口的价格,同时也需要大量储备化石能源。事实上,因为英国本身存在一定的能源依赖的问题,很多能源出口国也没有降低能源的售价,所以包括英国在内的很多国家会遭遇到中长期的能源危机,这个问题也会深远影响到当地的经济发展,更会导致很多人的生活质量直线降低。
最后,对于我们国内来说,我们国内并没有遭遇到过于严重的能源危机,因为我们本身有着一定的能源储备,同时也有着比较廉价的能源进口价格。但对于英国来讲,英国可能会在能源危机中受到过多影响,能源危机的问题也会导致英国出现各种发展问题。
物质、能量与信息。
因此,能源的发展史直接影响人类的发展史。
我们人类生存与发展中最具有决定性意义的要素是三个:¾¾ 物质、能量和信息。
组成我们的世界是物质;人类生存活动决定于对信息的认知和反应;而维持生命,从事发展的活动又地要通过消耗能量来进行。
一切能量来自能源,人类离不开能源。能源是人类生存、生活与发展的主要基础。能源科学与技术,能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。
能源发展的里程碑 可以这么说,每一次能源利用的里程碑式发展,都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来,在人类的能源利用史上,大致经历了这样四个里程碑式的发展阶段:原始社会火的使用,先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光;18世纪蒸汽机的发明与利用,大大提高了生产力,导致了欧洲的工业革命;19世纪电能的使用,极大地促进了社会经济的发展,改变了人类生活的面貌;20世纪以核能为代表的新能源的利用,使人类进入原子的微观世界,开始利用原子内部的能量。
未来对能源的要求
有足够满足人类生存和发展所需要的储量,并且不会造成影响人类生存的环境污染问题。
未来对能源的需求 未来的人类社会依然要依赖于能源,依赖于能源的可持续发展。因此,我们须现在就很清楚地了解地球上的能源结构和储量,发展必须开发的能源利用技术,才能使人类的生存得于永久维持。
而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗?回答是:不是,也是。事实上,进入21世纪后,人类目前技术可开发的能源资源已将面临严重不足的危机,当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭,甚至不能维持几十年。因此,必须寻找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用,已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且,未来如能实现核能的彻底利用,人类的能源将是无穷的。
除了物质、能量和信息三大因素外,人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是非常密切的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题,严重影响了人类的生存。因此,未来对能源的要求将不仅是储量充足,而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言,核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。
u 能源的定义与源头
究竟什么是“能源”呢?《科学技术百科全书》是这样说的:“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”;《大英百科全书》说:“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语,人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”。可见,能源是呈多种形式的、可以相互转换的能量的源泉。简而言之,能源是自然界中能为人类提供能量的物质资源。
能源的源头
来自地球以外天体的能源(如太阳能)、地球本身蕴藏的能源(如地热、核能)、地球与其它天体相互作用产生的能源(如潮汐)。
而能源是产生能量的源头。
人们通常按形态与应用方式对能源进行分类。一般分为:固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。其中,前三类统称化石燃料或化石能源。已被人类认识的这些能源,在一定条件下可以转换为人们所需的各种形式的能量。比如薪柴和煤炭,加热到一定温度,能和氧气化合并放出大量热能,可以直接用来取暖,也可用来产生蒸汽推动汽轮机,再带动发电机,使热能变成机械能,再变成电能。把电送到工厂、机关和住户,又可以转换成机械能、光能或热能。
在我们生活的地球上,能源形形色色。总起来说有三个初始来源。
太阳能
地球
来自地球外部天体的能源(主要是太阳能)人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外,水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。
地球本身蕴藏的能量 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。
与地球内部的热能有关的能源,我们称之为地热能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层,它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层,一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔,它大部分是熔融状的岩浆,厚度为2900公里。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核,地核中心温度为2000度。可见,地球上的地热资源贮量也很大。
与原子核反应有关的能源正是本书要介绍的核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量,称为原子核能,简称核能,俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源,以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外,还可以用作其它类型的动力源、热源等。
来自星球引力的能量 指由于地球与月球、太阳等天体相互作用的形成的能源。地球、月亮、太阳之间有规律的运动,造成相对位置周期性的变化,它们之间的引力随之变化使海水涨落而形成潮汐能。与上述二类能源相比,潮汐能的数量很小。全世界的潮汐能折合成煤约为每年30亿吨,而实际可用的只是浅海区那一部分,每年约可折合为6000万吨煤。
u 能源结构与储量
地球上有哪些能量资源可供我们使用?它们还能维持多久?我们该怎么办?
能源的种类
一次能源:煤炭、石油、核能等自然界天然能量资源;
二次能源:汽油、电力、蒸汽等人工制造的能量资源,
一次能源和二次能源 能源按其生成方式,分为天然能源(一次能源)和人工能源(二次能源)两大类。天然能源是指自然界中以天然形式存在并没有经过加工或转换的能量资源,如煤炭、石油、天然气、核燃料、风能、水能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等;人工能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源,如煤气、汽油、煤油、柴油、电力、蒸汽、热水、氢气、激光等。
常规能源和新能源 其中,已被人类广泛利用并在人类生活和生产中起过重要作用的能源,称为常规能源,通常是指煤炭、石油、天然气、水能等四种。而新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源,相对于常规能源而言,在不同的历史时期和科技水平情况下,新能源有不同的内容。当今社会,新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。
煤的时代
能源结构的变迁 历史上,伴随着新的化石资源的发现和大规模开采与应用,世界的能源消费结构经历了数次变革。18世纪的以煤炭替代柴薪,到19世纪中叶煤炭已经逐渐占主导地位。20世纪20年代,随着石油资源的发现与石油工业的发展,世界能源结构发生了第二次转变,即从煤炭转向石油与天然气,到20世纪60年代,石油与天然气已逐渐称为主导能源,动摇了煤炭的主宰地位。但是,20世纪70年代以来两次石油危机的爆发,开始动摇了石油在能源中的支配地位。以此同时,大部分化学能源的储量日益减少,并伴随着许多环境污染问题。
而人类对能源的需求却在与日俱增。例如主要能源形式 地球能源的储量估计
煤炭:~200年
石油、天然气:~50年
核能:无穷多
之一的电力消耗逐年增加。根据统计,人口若每30年增加一倍,电力的需求量每八年就要增加一倍。
于是,20世纪末,能源结构开始经历第三次转变,即从以石油为中心的能源系统开始向以煤、核能和其它再生能源等多元化的能源结构转变。特别是随着时间的推移,核能的比例将不断增长,并将逐步替代石油和天然气而成为主要的大规模能源之一。
化学能的储存量 煤炭、石油、天然气还有多少年可以让人类开采利用?据世界能源会议统计,世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨,预计还可开采200年。探明可采石油储量共计1211亿吨,预计还可开采30~40年。探明可采天然气储量共计119万亿立方米,预计还可开采60年。必须指出的是,煤炭、石油等直接燃烧用来生产电能与热能实在太可惜了,且不说可能带来的环境污染,它们还是很好的化工原料呢!
水能及新能源的潜力 那么水能呢?我们知道,水力是可以长期开发利用的。但是,在那些大面积缺水、水力资源不丰富的国家和地区怎么办?再说,水能还有个季节性的问题。这些都使水能无法成为世界能源结构中唯一的主力军。新能源中,太阳能虽然用之不竭,但代价太高,并且就目前的技术发展情况来看,在一代人的时间里不可能迅速发展和广泛使用。其它新能源也是如此。其它一些能源与水能相似,它们的规模受到环境、季节、地理位置等条件的限制,如风能、潮汐能、地热能等等。
易裂变核素
易发生裂变的原子只有铀-235(U235)、钚-239(Pu239)、铀-233(U233)三种。而天然存在的易裂变元素只有铀-235,钚-239可由铀-238生成,铀-233可由钍-232(Th232)生成。
易聚变核反应
氘(D2)-氚(D3)反应。氘和氚都是氢原子的同位素。氘天然存在,而氚极少,必须由人工生成(如由锂制造)。
核能--无穷的能源 核能分为裂变能和聚变能两种。目前人类能正在用于和平利用的只有裂变能。可控聚变能利用技术正在攻克。
天然铀的成份
天然铀中占99.3%为难裂变的铀-238,仅有0.714%为易裂变的铀-235。铀-238可通过吸收一个中子变成易裂变的钚-239。
作为发展核裂变能的主要原料之一的铀,世界上已探明的铀储量约490万吨,钍储量约275万吨。如果利用得好,可用2400~2800年。
聚变反应主要来源于氘-氚的核反应,氘来可大量自海水,氚可来自锂。因此聚变燃料主要是氘和锂,海水中氘的含量为0.03克/升,据估计地球上的海水量约为138亿亿米3,所以世界上氘的储量约40亿万吨;地球上的锂储量虽比氘少得多,也有2000多亿吨,用它来制造氚,足够满足人类对聚变能的需求。这些聚变燃料所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍。按目前世界能源消费的水平,地球上可供原子核聚变的氘和氚,能供人类使用上千亿年。如果人类实现了氘-氚的可控核聚变,核燃料就可谓“取之不尽,用之不竭了”,人类就将从根本上解决能源问题,这正是当前核科学家们孜孜以求的所以。聚变能源不仅丰富,而且安全、清洁。聚变产生的放射性比裂变小的多。
专家们预测,核能在未来将成为人类取之不尽的持久能源。
1.2 变脏的地球与干净的核电
本节要点:回答的问题以下问题:现有的能源还能维持多久?能源利用可以不污染环境吗?核能真是可持续能源吗?
u 能源的可持续发展
必须寻找一些既能保证有长期足够的供应量又不会造成环境污染的能源。
而目前人类面临的问题正是:能源资源枯竭;环境污染严重。
能源利用与环境的可持续发展
能源危机
目前世界上常规能源的储量有的只能维持半个世纪(如石油),最多的也能维持一、二百年(如煤)人类生存的需求。
今天,几乎所有的工业化国家都面临着两个关系到可持续发展的紧密相连的挑战:保证令人满意的长期能源供应和减少人类活动带给环境的影响。能源利用与环境的可持续发展已成为关系到人类未来生存与文明延续的一个重要问题。
能源供应危机 今天的世界人口已经突破60亿,比上个世纪末期增加了2倍多,而能源消费据统计却增加了16倍多。无论多少人谈论“节约”和“利用太阳能”或“打更多的油井或气井”或者“发现更多更大的煤田”,能源的供应却始终跟不上人类对能源的需求。当前世界能源消费以化石资源为主,其中中国等少数国家是以煤炭为主,其它国家大部分则是以石油与天然气为主。按目前的消耗量,专家预测石油、天然气最多只能维持不到半个世纪,煤炭也只能维持一二百年。所以不管是哪一种常规能源结构,人类面临的能源危机都日趋严重。
浓烟滚滚的火电厂
能源对环境的污染 另一方面,特别是利用化石能源的过程也直接影响地球的环境,使大气和水资源遭受严重污染。大气中主要的五种污染物是:氮氧化物(如NO与NO2)、二氧化硫(SO2)、各种悬浮颗粒物、一氧化碳(CO) 大气污染的主要源头
目前世界上最严重的大气污染来自化石能源燃烧造成的大气中二氧化碳量的增加。带来的主要后果是:酸雨、温室效应和臭氧层破坏。
和碳氢化合物(如CH4、C2H6、C2H4等)。其来源主要有三个方面:① 煤、石油等化石燃料的燃烧;② 汽车排放的废气;③ 工业生产(如各种化工厂、炼焦厂等)产生的废气。而其中燃烧化石燃料的火力发电厂是最大的固定污染源。
1. 多元化
世界能源结构先后经历了以薪柴为主、以煤为主和以石油为主的时代,现在正在向以天然气为主转变,同时,水能、核能、风能、太阳能也正得到更广泛的利用。可持续发展、环境保护、能源供应成本和可供应能源的结构变化决定了全球能源多样化发展的格局。天然气消费量将稳步增加,在某些地区,燃气电站有取代燃煤电站的趋势。未来,在发展常规能源的同时,新能源和可再生能源将受到重视。在欧盟2010年可再生能源发展规划中,风电要达到4000万千瓦,水电要达到1.05亿千瓦。2003年初英国政府公布的《能源白皮书》确定了新能源战略,到2010年,英国的可再生能源发电量占英国发电总量的比例要从目前的3%提高到10%,到2020年达到20%。
2. 清洁化
随着世界能源新技术的进步及环保标准的日益严格,未来世界能源将进一步向清洁化的方向发展,不仅能源的生产过程要实现清洁化,而且能源工业要不断生产出更多、更好的清洁能源,清洁能源在能源总消费中的比例也将逐步增大。在世界消费能源结构中,煤炭所占的比例将由目前的26.47%下降到2025年的21.72%,而天然气将由目前的23.94%上升到2025年的28.40%,石油的比例将维持在37.60%~37.90%的水平。同时,过去被认为是“脏”能源的煤炭和传统能源薪柴、秸杆、粪便的利用将向清洁化方面发展,洁净煤技术(如煤液化技术、煤气化技术、煤脱硫脱尘技术)、沼气技术、生物柴油技术等等将取得突破并得到广泛应用。一些国家,如法国、奥地利、比利时、荷兰等国家已经关闭其国内的所有煤矿而发展核电,它们认为核电就是高效、清洁的能源,能够解决温室气体的排放问题。
3. 高效化
世界能源加工和消费的效率差别较大,能源利用效率提高的潜力巨大。随着世界能源新技术的进步,未来世界能源利用效率将日趋提高,能源强度将逐步降低。例如,以1997年美元不变价计,1990年世界的能源强度为0.3541吨油当量/千美元,2001年已降低到0.3121吨油当量/千美元,预计2010年为0.2759吨油当量/千美元,2025年为0.2375吨油当量/千美元。
但是,世界各地区能源强度差异较大,例如,2001年世界发达国家的能源强度仅为0.2109吨油当量/千美元,2001~2025年发展中国家的能源强度预计是发达国家的2.3~3.2倍,可见世界的节能潜力巨大。
4. 全球化
由于世界能源资源分布及需求分布的不均衡性,世界各个国家和地区已经越来越难以依靠本国的资源来满足其国内的需求,越来越需要依靠世界其他国家或地区的资源供应,世界贸易量将越来越大,贸易额呈逐渐增加的趋势。以石油贸易为例,世界石油贸易量由1985年的12.2亿吨增加到2000年的21.2亿吨和2002年的21.8亿吨,年均增长率约为3.46%,超过同期世界石油消费1.82%的年均增长率。在可预见的未来,世界石油净进口量将逐渐增加,年均增长率达到2.96%。预计2010年将达到2930万桶/日,2020年将达到4080万桶/日,2025年达到4850万桶/。世界能源供应与消费的全球化进程将加快,世界主要能源生产国和能源消费国将积极加入到能源供需市场的全球化进程中。
5. 市场化
由于市场化是实现国际能源资源优化配置和利用的最佳手段,故随着世界经济的发展,特别是世界各国市场化改革进程的加快,世界能源利用的市场化程度越来越高,世界各国政府直接干涉能源利用的行为将越来越少,而政府为能源市场服务的作用则相应增大,特别是在完善各国、各地区的能源法律法规并提供良好的能源市场环境方面,政府将更好地发挥作用。当前,俄罗斯、哈萨克斯坦、利比亚等能源资源丰富的国家,正在不断完善其国家能源投资政策和行政管理措施,这些国家能源生产的市场化程度和规范化程度将得到提高,有利于境外投资者进行投资。
三、启示与建议
1. 依靠科技进步和政策引导,提高能源效率,走高效、清洁化的能源利用道路
中国有自己的国情,中国能源资源储量结构的特点及中国经济结构的特色,决定在可预见的未来,我国以煤炭为主的能源结构将不大可能改变,我国能源消费结构与世界能源消费结构的差异将继续存在,这就要求中国的能源政策,包括在能源基础设施建设、能源勘探生产、能源利用、环境污染控制和利用海外能源等方面的政策应有别于其他国家。鉴于我国人口多、能源资源特别是优质能源资源有限,以及正处于工业化进程中等情况,应特别注意依靠科技进步和政策引导,提高能源效率,寻求能源的清洁化利用,积极倡导能源、环境和经济的可持续发展。
2. 积极借鉴国际先进经验,建立和完善我国能源安全体系
为保障能源安全,我国一方面应借鉴国际先进经验,完善能源法律法规,建立能源市场信息统计体系,建立我国能源安全的预警机制、能源储备机制和能源危机应急机制,积极倡导能源供应在来源、品种、贸易、运输等方式的多元化,提高市场化程度;另一方面应加强与主要能源生产国和消费国的对话,扩大能源供应网络,实现能源生产、运输、采购、贸易及利用的全球化.
新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
据估算,每年辐射到地球上的太阳能为17.8亿千瓦,其中可开发利用500~1000亿度。但因其分布很分散,目前能利用的甚微。地热能资源指陆地下5000米深度内的岩石和水体的总含热量。其中全球陆地部分3公里深度内、150℃以上的高温地热能资源为140万吨标准煤,目前一些国家已着手商业开发利用。世界风能的潜力约3500亿千瓦,因风力断续分散,难以经济地利用,今后输能储能技术如有重大改进,风力利用将会增加。海洋能包括潮汐能、波浪能、海水温差能等,理论储量十分可观。限于技术水平,现尚处于小规模研究阶段。当前由于新能源的利用技术尚不成熟,故只占世界所需总能量的很小部分,今后有很大发展前途。
中国国家电网董事长刘振亚、美国能源部有关负责人、美国国家可再生能源实验室丹。阿维祖院长,出席签字仪式。
刘振亚在致辞中充分肯定了美国国家可再生能源实验室在清洁能源技术创新方面所作的工作。刘振亚指出,世界能源发展正面临资源紧张、环境污染、气候变化等严峻挑战,严重威胁人类生存和发展。解决世界能源问题,必须转变过度依赖化石能源的发展方式,加快实施“两个替代”、构建全球能源互联网,实现可再生能源大规模开发和高效配置与利用,从根本上解决能源安全和生态环境问题。刘振亚希望,双方发挥各自优势,在技术研究、标准制定、市场分析、政策咨询、并网运行等方面加强合作,共同推动全球能源互联网发展和可再生能源开发利用,促进中美能源合作再上新水平,为实现世界能源和人类社会可持续发展作出积极贡献。
丹。阿维祖在致辞中,对中国国家电网在特高压、智能电网、可再生能源发展方面取得的成就表示钦佩,对全球能源互联网构想高度赞同。希望双方以此次合作为契机,为深化中美能源合作、共同推动全球能源互联网创新发展、实现世界能源可持续发展贡献力量。
国网能源研究院院长张运洲和美国国家可再生能源实验室院长丹。阿维祖分别代表双方签署了合作协议。
美国国家可再生能源实验室成立于1974年,拥有1500多人的研发团队和近700名来自世界各国的交流人员,拥有世界一流的太阳能、风能、储能等领域的科研设施,在全球可再生能源研究领域具有广泛影响力。
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我们的能源未来——构筑低碳经济
—— 英国能源新政策简介
据报道,在众人的期待与推测中,英国政府终于在2003年2月24日颁发了能源白皮书:“我们的能源未来——构筑低碳经济”。该书概述了英国未来50年的能源政策,阐明了英国今后如何实现京都协议的承诺,和确保长期的能源供应的安全性和经济性的措施等。
概 述
白皮书指出了英国能源当前所面临的三大挑战:
· 气候变化。
· 能源净输入国:随着本国一次能源生产的减少,英国将于2006年和2010年成为天然气和石油的净输入国。至2020年,英国一次能源总需求的四分之三将依赖进口。英国更容易受能源价格波动和供应中断的影响。但这并不一定就会增加能源可靠性的难度。维护能源可靠性的最佳途径是能源结构的多样化。可再生能源和小规模、分散型能源——如微型热电联供和燃料电池,将减少对能源进口的依赖性及恐怖威胁的破坏力。
· 能源基础设施的更新和改造。作为气候变化的应对之策,可再生能源将是更为重要的电源。在今后的二十年中,必须投资建设相应的能源基础设施、改造现有(专门为大型、集中电厂单向输电而设计的)配电网,以适应分散、小规模发电的双向输电特性或海上风力发电。
英国能源新政策的四大目标:
· 铺筑减碳之路:英国将走上减碳的道路,到2050年减少(当前水平的)60%的温室气体排放
· 确保能源供应的可靠性
· 培育竞争性市场,提高生产力,促进经济的可持续发展
· 提供每一家庭充足和廉价的能源
英国能源新政策的两大支柱:能源效率和可再生能源。
能源效率是实现上述目标的最经济、最清洁和最安全的途径,而且经济效益也显而易见的。比如,更好的建筑物保温和更节能的工作场所不仅可降低家庭和商业的能源成本,而且需求的减少将有效地缓解能源供应的压力。
在过去的三十多年中,英国经济的能源强度(即能耗与GDP之比)以每年1.8%的速率递减。 如果不是如此,英国家庭采暖的能耗可能是目前的两倍。但仅仅简单地延续以往的变化是不够的。今后二十年能效提高的力度将远远大于过去二十年所取的成就。
2020年前,提高能效将主要在民用建筑、商业和公共事业等几方面。具体的措施是不断提高建筑物的能效、执行更高的产品标准(如家用电器)等。
白皮书强调了能源效率的重要作用,指出在英国现行气候变化计划中,一半以上排放量的减少将来自能效措施的贡献。
在英国能源新政策中,电力供应的新思路则是采用低碳/无碳能源及发电技术,例如小型的、分布式的供热和发电技术。
因此,可再生能源发电将发挥重要的作用,即减碳、加强能源安全性、提升工业的竞争力。
英国不仅可再生能源潜力大,其创新氛围和地区发展需求为低碳技术——可再生能源——开辟了广阔的发展空间。
2050年前实现减碳60%,英国可能需要30%-40%,甚至更多的可再生能源发电。所以,必需制定可再生能源发展框架,并进行相应的机构和制度的改革。
2000年1月,英国制定了2010年可再生能源发电占英国电力总量10%的目标,而且电价应是消费者能够承受的。在白皮书中,英国政府又提出了2020年可再生能源发电达20%的目标。
为此,英国在2010年前应新增可再生能源装机容量10,000MW,平均每年装机容量1,250MW。尽管目前英国可再生能源装机容量总共才1200MW(不含大型水电),但是白皮书肯定:已采取的措施是能够确保装机容量的增长。
热电联供具有巨大的减碳潜力,一方面因其能源总效率高(达70%-90%),另一方面应用范围广,不论工业、商业还是家庭。
在目前4.8GW热电联供装机容量的基础上,英国提出了2010年高质量的热电装机容量达10GWe的目标。
近几年来,英国热电联供技术的发展受到了电力批发市场价格的走低和天然气批发价格提高的负面影响。为此,英国政府除了继续实施现有支持热电的措施之外,还将出台一系列措施以解决目前热电联供所面临的市场问题,如:
· 改变英国电力交易新协议(NETA)不能区别对待小电厂(包括热电厂)的状况;修改NETA的平衡和结算规则,保证小电厂的完全准入市场;
· 在热电联供战略草案中,英国政府宣布将制定政府各部门使用热电联供电力的目标;
· 除了热电联供所减少的碳排放量外, 将热电联供项目也纳入英国排放交易制之中。
市场机制与政策
英国能源新政策的基础是开放竞争的能源市场。白皮书提倡政府不应规定能源结构或电力供应中各种燃料的比例。政府应着力构建市场,制定长期的政策以巩固市场,为工业和投资者提供一个明确、稳定的政策框架。但是,英国政府也认识到:这种方法的本身还不够完善。尤其是对可再生能源的发展,还需要许多具体的措施,以扩大可再生能源工业的经济规模和加快技术成熟,不断降低成本。例如,在2000年1月,英国政府宣布2010年英国可再生能源发电将达10%;2002年4月,英国又引入了可再生能源公约(即要求英格兰和威尔士的供应商逐年提高收购可再生能源电力的比例),同时对可再生能源发电免征气候变化税。这些措施每年为可再生能源工业提供价值10亿英镑的支持。
排放交易制
为了减少碳排放,英国必须避免能耗型的经济增长方式。自1970年以来,英国总能耗约增加了15%,而经济规模却翻了一番。英国今后必须保持并加快这一发展趋势。预期2020年英国的碳排放量为1 .35亿吨。
英国政府相信通过降低能耗、增加可再生能源,有可能实现所制定的减碳目标。排放交易制将成为今后市场和政策的核心。英国已经颁布了自愿排放交易制度。通过设定排放上限,碳排放交易制能有效地激励对能效和清洁技术的投资。
然而,仅靠排放交易制还不能够实现环境目标。还需要有进一步提高能效的措施和政策,并通过资金援助带动可再生能源基础设施的投资。
能源安全
能源结构的多样化对确保能源安全至关重要。在白皮书中,尽管对煤炭的重视程度不及可再生能源和能效,但煤炭为能源供应的安全性、经济性、多样性及可靠性等诸多方面奠定了基础。
在英国的能源结构中,煤炭的未来取决于清洁煤炭技术的发展,如提高燃煤电站的效率,碳捕捉和碳储存等技术。
针对燃煤电站所面临的环境挑战,白皮书称:到2020年英国煤炭发电可能不会象今天如此之重要。不过,它强调,如果能够寻找到低成本的碳处理方法,保持煤炭发电在英国燃料结构中的比例可为能源安全提供重要的保障。
1.1 能源安全是最重要的战略目标
在当前全球气候变化的形势下,以及意识到不可再生资源总有一天会日渐耗竭的背景下,随着紧缺的石油资源问题突出,国际油价持续攀升、各国对能源资源安全关注程度也随之普遍上升。维护国家能源安全是当今世界各国面临的重大课题,无论是发达国家,还是发展中国家都将保障能源安全作为国家能源战略的首要目标。
发达国家人均能耗高,需要大量进口补充境内能源资源的短缺,因此,能源发展战略除了考虑本国的资源因素外,极为注重涉及到国外资源开发利用的国际因素影响,甚至关注其他国家能源需求变化对国际能源市场的影响及对自身的影响程度。在历年的石油危机后,针对当前石油资源紧张的形势,发达国家以其较充沛的经济实力逐渐加大石油战略储备力度,建立和加强战略石油储备是发达国家保障能源安全的主要措施。而且,由于国家的经济实力强,对能源发展战略的考虑既重视近期的能源供应安全问题,又重视长远的能源可持续发展。发展中国家在国际竞争中处于弱势,多偏重于建立当前自身的能源安全供应体系。能源资源充裕的发展中国家已认识到利用资源优势发展国家经济的重要性,逐步加大了国家对国外企业开采和资源输出的控制。菲律宾明确国家能源和经济安全的底线是“确保实现国家能源60%自给自足”。巴基斯坦战略目标明确,突出增加本土能源比重,减少对外进口依赖的重要性,并对落实目标,做出了详尽的项目规划。乌克兰在经历了能源供应危机后,能源战略更加强调节能降耗、提高能源自主供应能力的必要性。墨西哥强调能源立法,同时,要及时分析阻碍国家能源发展的主要障碍,进行能源战略调整。
石油战略储备曾是以石油消费为主的发达国家应付石油危机的最重要手段,作为保障石油供应安全的这一战略措施也逐渐为发展中国家所效仿。现在,具有一定经济实力的国家为减少供应风险,都开始着手石油战略储备。石油战略储备已超出一般商业周转库存的意义,更重要的是取得主动,避免受制于人,有利于稳定国内经济发展,增强国际竞争力。
各国能源战略最突出的变化特点就是以减少石油消费、减少进口能源依存度为主要目标。在当前可再生能源尚未能够实现全面替代的形势下,节能是实现这个目标最现实、收效最快的措施。历史上,发达国家曾以减少石油消费的战略赢得了更大的市场利益,在20世纪70年代石油危机的后的20年内,迫使石油价格处于甚至低于10美元/桶的低价运行时期。当前更加强调综合利用法律、经济和技术等手段鼓励节能,从开采、加工、运输、利用和消费等多环节深挖节能潜力,发展节能产业。为达到节能目的,利用市场和企业、消费者行为开发节能机械、节能汽车等;取消石油价格管制,主张由市场机制调节能源供求关系,对能源企业进行私有化改革,提高资源配置能力,加强勘探等措施。
各国经济持续发展和人民生活水准提高的要求,必将加大能源资源的消费量。如何减缓能源消费的增速,只有提高能源效率、加强节能。各国不同程度地采取立法、经济激励、政府补贴、自愿协议和广泛宣传等各种政策措施,并且相互借鉴有成效的举措,体现在各自的能源发展战略中。近年来全球气候变暖,生物多样性锐减,气候灾害频繁的形成与人类过度地消耗化石能源存在密切的因果关系。虽然能源给当代人的生活带来了一定的舒适和便利,但是全球能源消耗量持续增加的趋势不仅对世界能源供应是严峻的挑战,而且给全球减少温室气体排放带来巨大压力。当人类生存环境遭到严重破坏后,很难逆转。
越来越多的国家在制定本国能源战略和政策时,已将环境因素放在优先考虑的地位。不少国家的能源战略强调发展新能源替代化石能源和实现《京都议定书》的温室气体控制目标。在《京都议定书》建立的减、限排温室气体总量机制下,大气中温室气体排放空间凸显为一种稀缺性的经济资源,拥有了这种资源就等于拥有了温室气体排放权和经济发展空间。依据《京都议定书》的规定,可以出售多余的二氧化碳排放配额。美国为了国内集团利益拒绝批准《京都议定书》,俄罗斯于2004年11月批准了《京都议定书》。
由此可见,能源的战略选择不仅是能源本身的问题,也是经济利益的问题,环境保护和人类生存的问题。能源发展在经济发展的推动下,正越来越受到环境因素的制约,能源战略目标由单纯强调能源供应向3E(Energy,Economy,Environment)方向发展,即能源、经济与环境的协调发展转变。 各国的国家能源战略均加重强调实现保障能源安全需要全方位的措施,不过度依赖单一的能源形式,减少经济发展对石油、煤炭、天然气的依赖程度,战略的核心是安全、环境和效益。各国的能源战略都出现了“多元化”的宇样,其含义是非常深刻的:一是能源资源种类的多元化,这可以带来能源产业的繁荣,同时将促进能源科学技术的飞速发展;二是以保障石油安全为核心,积极开拓新的石油供应基地,实现能源进口渠道的多元化,并且各国都有意识地避开主要从中东地区进口的做法,将多元化进口的目标锁定在其他具有一定油气资源输出能力的拉美、非洲或东欧地区。三是关注全球资源状况,将资源开发重心由境内移向境外。无疑,这一策略的普遍采用,又必然将带来新的矛盾和问题。虽然对于能源资源出口国,是本国经济发展的太好契机,但是也会相应带来一些争端,如国内资源保护派的激烈反对,或者贸易国之间各种各样的资源争夺战,由此可能会引发出新的一类局势不稳定问题。
由于石油价格的暴涨,各发达国家的能源结构逐渐发生了变化。坚定不移地奉行能源多元化战略,积极寻求替代石油资源,开发核能、氢能和其他新能源,甚至适度发展国内的煤炭工业,以降低对进口石油的过度依赖程度。重新认识煤炭,加快洁净煤技术的研发和推广。
为确保能源供给的自主性,能源发展的可持续性,21世纪以来全世界已形成转变以石油为主的能源经济,积极开发可再生能源的新高潮。各国能源发展战略措施各有侧重,有的国家积极发展风电、有的国家积极发展核电,但都是以逐步替代油气资源为核心展开的一系列研究方案。可再生能源技术和清洁能源技术的创新将成为世界能源未来发展的制高点,世界能源市场将由目前的资源型转向未来的技术型,是一场更具竞争性的挑战。
从可再生能源发展的状况分析,欧盟是世界上最推崇发展可再生能源的国家集团,其发展可再生能源的战略是:在全面发展的同时,突出风力发电、太阳能发电、生物质液体燃料技术的开发和应用。发展可再生能源方面所采取的主要措施是:制定具体目标、落实经济政策、建立研发队伍、培育产业基础、建立市场氛围、鼓励企业竞争。目前欧洲已成为风力发电、光伏发电技术和市场发展的中心。
印度和巴西是发展中国家发展可再生能源的榜样。印度注重根据自身条件,寻找突破口,所采取的策略是:风力发电以市场换技术,市场规模和产业技术同步发展;适度发展太阳能;生物质能源则以解决农村能源为主;氢能研发有所投入,跟随国际潮流。巴西坚持能源多样化和多渠道,因地制宜发展生物质能源的能源发展战略:依靠水电和生物液体燃料资源优势,减少石油进口,保障国家能源安全,2004年的生物液体燃料产量达到了1500万t,处于世界领先地位,甚至出口生物质能源促进经济发展。
不但一个国家的不可再生能源资源是有限的,而且全球的不可再生能源资源也是有限。资源的有限性与各国能源战略区域向境外转移的特点,意味着国际间的能源资源争夺正在加剧。与过去不同,各国发展所面临的外部环境发生了重大的变化,不能再靠殖民地的方式掠夺资源。资源与市场的国际化,使各国政府意识到,必须加强与能源生产国的外交往来,保证能源供应的来源;同时,必须加强能源消费国之间能源合作,形成联盟,增强话语权,抵御能源价格的上涨。资源进出口国之间的外交关系、资源国之间的战略联盟(如OPEC)的合作以及资源进口国之间的战略联盟(如IEA)的竞争与合作关系更加微妙。突出体现在国际石油问题上,焦点集中在中东。为保障能源安全,能源外交成为能源消费国家21世纪以来的外交重点。各国能源战略普遍出现加强国际化的趋势。例如,韩国对内制定正确的能源政策;对外开展有效的能源外交,实施能源进口多元化。积极倡导区域间的能源合作,加强与产油国的谈判力度。非洲各国强调需要进一步加强团结和合作,协调各国能源政策,明确能源发展战略。无论是产油国还是消费国,积极推动国际合作都是十分必要的。油气出口是印度尼西亚的经济支柱,巩固与邻近国家间的互补合作机制成为国家能源战略的主要目标。
由于能源对国家社会经济发展和国计民生具有重要作用,能源的市场性质已从一般商品转为重要的战略商品,能源问题已呈现出日益全球化和政治化的趋势。由一国自主的能源发展向境外资源的拓展是各国能源需求数量和品种的要求,为避免国家之间对世界有限能源资源的恶性竞争,积极开展能源外交,将能源作为处理国际关系的重,要战略因素,强调能源生产大国之间以及消费大国之间的对话机制,发展多国的能源国际合作是十分必要的。而且,由此也将会进一步促进经济全球化的发展。
欧盟的能源战略就突出体现了以上国际能源战略的特点。欧盟的能源战略重点是保证“经济安全、国防安全、生活安全”,提出“保障能源供应、保护环境和维护消费者利益”的基本原则。在确保本国能源供应方面以节能和发展可再生能源和生物燃料为主要战略措施,加强能源共同体的建设。
欧盟各国的能源战略虽各具特点,但是总体上是一致的。例如,德国的能源战略锁定长远目标,从能源资源利用的经济效益出发,有效控制国内有限的能源资源开发;持续不断地节能;积极开发风能等可再生能源,占据能源新技术的制高点,实现传统能源的替代。能源进口多元化,石油储备法定化,保障安全供应。面对本国不可再生能源资源递减的趋势和全球气候变化的挑战,英国新的能源战略基点是低碳。强调在市场框架和政策相互影响下,培育市场竞争力,实现提高能源效率、发展可再生能源促进能源多样性的战略。能源技术的研发不局限于本国的能源资源,着眼于世界主要的能源应用技术,以实现未来的能源技术出口换能源资源进口的发展战略。法国立足国情,因地制宜地发展能源多样化,积极发展核电,提高能源供应独立性,实现安全供应。比利时的能源战略长远目标是使用更利于环保的能源,逐步向全部使用可再生能源过渡。波兰在长期能源战略目标下,针对当前问题,突出过渡期的能源战略重点。依据国家能源法,明确政府与企业的职责,国家财政将不直接参与能源项目投资,只在法律和税收政策、贷款担保等方面为企业提供支持。美国能源战略的核心是提高能源供应自主性,突出特点是一个具有长期性和综合性的国家战略。战略目标明确,并辅有相应详细的政策和对策目标、措施,易于操作、监管。实际上,美国能源战略还有一个极为重要内容就是充分开发利用全球的油气资源。观察美国国家外交战略圈,几乎囊括了地下埋藏着丰富的石油等战略资源的国家,特别是中东地区。在不断努力巩固海外石油来源的同时,逐渐明确要减少对石油的依赖。发展新技术,包括燃料的替代技术和设备的更新技术。
能源战略和政策是日本政府一贯的工作重点,能源战略的稳定性促进能源政策的有效实施。虽然日本能源资源贫乏,目前日本一次性能源的自给率不足20%,但是政府立足于技术创新致力节能,成立“节能中心”,健全能源管理体系,指导国民和企业的节能以及节能技术的研究开发,积极发展太阳能等新能源;着眼于全球能源资源的利用,坚持实施以保障能源安全为重点的外交策略,以及国内企业联合一致对外,参与国际竞争的做法,不断提高开发国外石油资源的份额。随着社会经济的发展和外部环境的变化,日本不断完善能源构成多样化、进口多元化和以石油储备为依托的能源战略,从政治、外交、经济、科技等全方位考虑能源战略的发展,确保了自身能源的长期安全供给,保障了国家的经济安全,并使得日本成为世界能源效率最高的国家。俄罗斯能源发展战略制定经历了较长的时间。能源战略目标明确,所关系到的对象明确。能源区域发展具有地域资源特点,相应的能源政策针对性强,每一种能源,如石油、天然气、煤、电能(包括核能和热能)、能源输送等的发展预测都提出了经济体制改革问题以及为实现改革所应该创造的必要条件。同时,指明了能源工业和其他工业部门的相互关系,能源工业科技和创新的重要意义。并且明确了能源战略实施系统,包括:联邦政府行动计划,实施国家能源政策的指标体系,原有相关规划的修订,利用国家信息资源建立的能源战略实施监控系统。实现可持续发展已经成为世界各国的共同课题,而对人口众多的中国来说,具有更大的特殊性和挑战。为实现全面建设小康社会的目标和应对能源长远发展遇到的严峻挑战,我国采取正确的能源战略具有决定性意义。只有实现可持续发展的能源战略,才能保证在“能源消耗最少,环境污染最小”的基础上,实现经济社会快速发展和人民,水平的提高。我国必须汲取西方发达国家的成功经验,学习其他发展中国家根据具体国情发展的经验,建立符合中国特色的、能源效率不断提高和环境保护日益加强的中、长期可持续发展能源战略。