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能源转型加速人类社会将进入储电文明时代

日期:2019-3-14(原创文章,禁止转载)

能源转型加速 人类社会将进入“储电文明”时代

新年新气象。过去的一年被称为是中国能源市场化改革的元年,2017年,随着油气接棒电力,中国能源革命的进程将加速推进。这篇去年的旧文纵观世界能源转型格局,对于新起点的中国能源转型之路仍有一定的启发意义,特别是其中提到的节能、电储能等方向,也是中国的能源转型过程中密切关注的领域。 新增可再生能源成本已经接近甚至低于传统能源成本,理念创新、技术创新和商业模式创新三位一体,给清洁能源发展注入了强大动力,世界能源转型已经进入加速期。 2016年9月20日,国际能源署(IEA)在北京发布了《2016年世界能源投资展望》报告。这是IEA首次发布能源投资展望,其地位类似于已经出版多年的《世界能源展望》报告,将会是IEA最重要的年度报告之一。 能源投资决定着能源行业的未来,这份能源投资报告描述了一幅复杂的世界能源转型图像,用报告的原话:“化石燃料在能源供应领域依旧占据主导地位,但是投资流向显示了能源系统的重新定位。” 从投资结构看能源未来 2015年全球能源投资为1.8万亿美元,比2014年下降了8%,主要是由于上游油气投资的急速下降。IEA指出,自2000年以来,除去2009年,全球对能源领域的投资一直呈现增长态势。截至2014年,全球对煤炭、石油、天然气等传统化石能源的研发和生产投资增长近2倍,对太阳能、风能等可再生能源的投资则增长近3倍。 2015年,全球对石油、天然气和煤炭领域总共投资9000亿美元,相比2014年已经下降了18%。其中,油气领域上游投资去年减少明显,仅为5830亿美元;从地域看,投资下降幅度最大的是北美油气上游领域。IEA预计,今年全球油气领域上游投资在去年下降25%的基础上,最高可能再下降25%,并且到明年也几乎不会有改善的迹象。 2015年世界能源投资大的结构比例是,石油天然气(上下游合计)占总投资的46%,电力(发电加电网)投资为37%,能效提高投资占12%,煤炭开采及运输为4%,可再生交通运输和取暖1%。能效提高总投资为2200亿美元,较2014年增加了6%,是唯一不受低油价影响投资大幅增加的细分领域。2015年电力投资总量高达6920亿美元,电网、常规发电和可再生发电的比例分别为14%、7%和16%,可再生发电的投资为2950亿美元,是常规发电投资的230%。IEA这份投资报告明确指出:可再生能源发电的增量已经超过了世界电力需求的增量。换句话说,世界新增电力的需求已经被可再生能源发电的增量来满足。全球可再生能源发展速度并没有明显减缓,逐步替代传统常规高碳高风险能源发电的进程不可避免。 毫无疑问,天然气要比煤炭更洁净,但从经济性的角度看,天然气替代煤炭发电的过程并不会自然而然地发生。IEA这份报告有一组数据值得认真琢磨:煤炭开采运输的投资只占世界能源投资的4%,约720亿美元,而煤炭在整个能源结构中的比例仍高达28%。与煤炭相比,燃料运输的高成本和基础设施建设的瓶颈问题正限制着燃气发电在亚洲的竞争力。在大多数进口国,对一家燃气发电厂而言,液化天然气基础设施所需的投资是建设发电厂本身的两倍多,而煤电产业链的资金密集程度要低很多。中国天然气发电所面临的正是这样一种:“理想很丰满,现实很骨感”的困境。 世界能源转型新格局 世界能源转型正呈现出“三个消费峰值,三种驱动模式”的新格局。 三个消费峰值是:中国煤炭消费到达峰值、美国石油消费到达峰值和欧洲天然气消费到达峰值。三种驱动模式是:美国充分市场经济环境下企业家精神推动的供给侧革命(页岩气革命增加天然气供给)、德国社会和政府的低碳环保理念推动了可再生能源革命(坚定的弃核弃化石能源实践)、日本福岛核电事故后社会主动节能导致电力消费的持续下降(消费侧的自我约束)。 能源转型有两条清晰的轨迹:从高碳到低碳和无碳、从低密度能源到高密度能源。中国能源结构中煤炭占比仍高达64%,是典型的高碳能源结构,中国是世界第一大能源消费国,也是二氧化碳排放第一大国,中国煤炭消费到达峰值对整个世界都有重大的意义。三年前有位专家在莫斯科世界石油大会上忧心忡忡地说,由于中国煤炭消费大量增加,煤炭将很可能重登能源“皇帝”的宝座。中国煤炭消费到达峰值是世界能源转型的决定性时刻,煤炭已经失去了重登第一能源宝座的动力。 尽管中国原油进口超过了美国,但美国的原油消费占比高出中国60%,美脑电图能检查出什么国是世界第一石油消费大国,美国石油消费到达峰值同样具有指标性的意义。美国60%以上的石油消费在汽车上,过去十年美国汽车能源效率大幅提高,平均单位油耗里程增加了40%。美国石油消费量不再增加并开始下滑,最重要的原因是技术进步推动的能源效率提高。 2016年7月11日-12日美国能源情报署在华盛顿召开了“2016EIA能源大会”,上千业界领袖、政府官员和学界精英参加此次盛会,“石油需求与交通运输:交通运输领域发展对石油需求与价格的影响”是大会的一项重要议题。 会议发放的数据表明,美国当下轻型车、中型车和重型卡车每天消费石油1100万桶,占整个交通领域的81%,为美国一次能源总量的23%,绝对的石油消费大户。 但美国交通运输石油消费在2006年-2007年间已达到峰值,每天约1480万桶。2008年之后开始了缓慢但持续的下降过程,现在每天为1360万桶,较峰值期减少了120万桶/日,下降了8%。美国金融危机后轻型车销售量在2009年触底,不足1100万辆,随后反弹持续回升,2015年再创历史高峰达1750万辆,但石油消费仍维持了下降的趋势。 汽车数量增加石油消费下降的主要原因是技术进步,汽车能源使用效率持续提高。1980年至2005年的25年间,美国轻型汽车(包括轻型卡车)每加仑里程一直维持在25英里-27英里之间,1990年之后由于SUV的大量增加,单位里程耗油还略有增加,约为24英里-25英里/加仑。本次会议展示的数据表明,2005年以来美国汽车能效持续提高,2015年轻型汽车平均能效为34英里/加仑,十年间汽车每加仑汽油的里程增加了10英里,能效提高了40%。奥巴马政府规划2017年轻型汽车能效为36.6英里/加仑,2025年要达到54.5英里/加仑。美国汽车消费了60%的石油,持续不断的技术进步使得美国汽车增加耗油减少,我相信美国本土石油消费已越过峰值进入下降阶段是可持续的。 欧洲天然气消费到达峰值有经济发展放缓的原因,而更重要的原因在于可再生能源的快速发展。这里有低碳环保政策推动的因素,风能太阳能发电成本大幅降低也是重要的原因。过去六年电网端电池储能投资大幅增加与可再生能源发电发展有很好的相互促进作用。 推动能源转型的三种模式:美国模式、德国模式和日本模式是否存在,其背后的经济学意甘肃治疗癫痫病医院义有待于经济学家的进一步分析研究,就简单的“供给侧”“消费侧”分类来看,美国模式是典型的“供给侧革命”推动的能源转型,没有过去十年的“页岩气革命”(非常规油气革命)就没有今天的“气代煤”能源转型。德国模式和日本模式都是“消费侧”推动能源转型。政府政策和社会共识接受快速增加的能源消费成本是德国模式的基础,比美国高3倍-5倍的电力价格是德国推动“弃核弃化石”能源政策的“能源转型成本”,如此高昂的转型成本是否可持续?我期待着一个有说服力的解决方案。 即使在50多座核电站停止运作、电力供给减少20%之后,日本电力供给不仅没有出现短缺,福岛核事故后日本电力消费持续下降现象发人深思。全社会自觉的节电节能行为向世界展示了能源转型的一种“需求侧能动性”的新模式。 三位一体的创新 2016年9月28日,美国能源部发表了一年一度的题为《正在发生的革命》的清洁能源发展报告,报告称:风力发电、大规模光伏发电、分布式光伏发电、纯电汽车和LED照明等五项清洁能源技术获得了快速发展,持续地技术创新与进步。2008年以来,五项清洁能源应用成本大幅下降了40%至94%不等。能源部长莫尼兹在发布会上说:“政策支持和创新能力推动了清洁能源成本的急速下降和先进技术的广泛应用,我们要继续努力,让所有低碳能源的成本都大幅度降低下来,从而提高美国在全球低碳经济中的竞争能力和独立性。” 该报告说,2015年陆基风力发电和大规模光伏发电分别为当年新增发电能力41%和15%,约占当年总新增发电能力的三分之二。100万治癫痫病哪家最好户安装了分布式屋顶光伏发电装置,成本较2008年下降了54%。2015年美国LED节能灯销售超过2亿盏,较2014年增加160%。LED节能灯较传统白炽灯节能可高达85%。截至2016年8月,纯电汽车累计销售已超过49万辆,虽然落后于预期目标,但进步是明显的。报告指出,推广清洁能源技术的经济、社会和环境的收益非常明显,仅LED灯置换白炽灯一项,在未来20年节省能源费用可高达6300亿美元之巨。 从美国清洁能源发展的数据和技术创新引领能源转型的经验中,我似乎找到了德国能源转型模式可持续的答案:可再生(清洁能源)发展的学习曲线已经进入加速下降阶段,整体而言,新增可再生能源成本已经接近甚至低于传统能源成本,理念创新、技术创新和商业模式创新三位一体,给清诊断癫痫的主要依据洁能源发展注入了强大动力,世界能源转型已经进入加速期。 我认为电能储能技术是下一个能源革命的突破口,美国能源部2016年版《正在发生革命》报告也认为,燃料电池、电网端储能电池、能源管理系统及大面积3D打印技术将会是带来革命性改变的新兴技术。 IEA《世界能源投资报告》指出,自2010年以来电网侧电池储能投资增长了10倍,将会是电网投资增长最快的领域,是匹配可再生能源发电快速增长必须的投资。IEA这份投资报告的统计数据表明,2015年储能投资总量为100亿美元,不算太多,但过去几年一直保持着10%的年增长率,是世界能源投资增长最快的领域。从10亿美元到100亿美元和从100亿美元到1000亿美元,相同的都是10倍的增长,但100亿美元和1000亿美元规模效应的影响则是完全不同的。 我相信电能储能技术将会获得重大的突破,我不能预测这一突破发生的时间,但我坚信人类知识的不断积累,人类对储能技术强烈的需求欲望,以及突破后巨大的技术溢出效应和巨大的经济效应,人类正在积累谋求突破的巨大动力。 中国的使命 人类文明发展史,从某种意义上说,也是人类不断发现发明新的“储存”技术的发展史。动物驯化、粮食植物种植、肉食加工保存、粮食储存干粮制作,奶酪造酒等等,都是对生命必需的食品“储存”的文明进程。今天家家户户必不可少的“冰箱”就是食物保鲜从农业社会进入工业社会的标志。甚至语言文字也是一种人类对知识对历史进行“储存”的工具。 “电力”是第二次工业革命的标志性成果,煤炭、石油甚至天然气,都只是人类文明进步过程中的“过客”,只有“电力”是永远的伴侣。电力是人类生活不可或缺的无形的“能源”,实现对无形“电力”大规模高效率灵活“储存”,人类社会发展将进入“电力储存”文明时代,一个比工业文明更先进的“储电文明”时代。 作为世界四大文明古国之一,中国有着灿烂的文化和历史传承;作为今天世界第一大能源生产和消费大国,中国还停留在以煤炭为主要能源的“后第一次工业革命”时代。世界能源转型潮流加速到来,中国已经站在了世界历史舞台的中央,中国能源转型的步伐,很大程度上决定着世界能源转型的进程。 两年前中央提出并推动中国“能源革命”,从某种意义上说,就是中国不仅不能被世界能源转型的大潮甩在后面,还要在新的世界能源革命中有所担当有所作为。在当今世界“三个消费峰值、三种驱动模式”能源转型大格局中,“减少煤炭消费,加快能源结构调整”的背后,实质上是要加快中国工业文明和社会文明发展的步伐。中国发展时至今日已经前无古人,同样中国能源工业的发展也没有了可以照抄的“模板”。推动中国能源转型只能是“中国模式”,靠中国自己的“能源革命”。

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