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行业资讯
深度分析|能源转型的四个基本规律
发布时间:2018-3-28 字号: 点击数:
    (供热制冷 荐)当今世界正处在能源大变革时代,新一轮能源转型正在孕育。我国正在顺应世界能源发展趋势,推进能源领域的革命,促进能源转型发展,建立清洁低碳、安全高效的现代能源体系,保障国家能源安全,确保经济社会可持续发展。

    所谓能源转型通常是指能源体系中结构发生根本性的改变,并对人类社会经济发展乃至世界地缘政治格局产生深刻影响。回顾能源发展历史,我们发现人类社会已完成了两次能源转型,第一次是从薪柴时代转向煤炭时代,大约在1881年煤炭替代薪柴成为第一大能源,从此人类社会进入煤炭时代,1931年煤炭在能源结构的占比达到峰值,在整个能源结构中占了70%,随后煤炭份额呈下降趋势。第二次是从煤炭时代转向石油时代,大约在1965年石油超过煤炭成为第一大能源,开创了石油时代。石油在能源结构的占比于1973年达到峰值,占比为45%,随后石油占比不断下降,目前石油仍然处在能源结构中第一大能源位置,但是在整个能源结构中的占比仅33%(2016年)。当前人类社会正处于通向第三次能源转型的过程中,许多专家学者认为第三次能源转型将是从化石能源向可再生能源的转型。第三次能源转型的核心是大力推动可再生能源发展,提高可再生能源在一次能源和电能中的比重,最终实现当前化石能源体系向绿色、可持续的可再生能源体系转变。

    纵观整个能源转型发展历史,尽管每次能源转型各有特点,但是每次能源转型也遵循着共同的规律,这些规律对于我们认识当今能源转型特点,把握能源转型进程具有重要意义。归纳起来有以下四个基本规律。

   1能源转型是一个长期的渐进的过程
 
    能源转型一般都需要数十年甚至上百年的长期持续发展,而不是短短几年更不能奢望一夜之间就能实现的。据BP统计资料,石油、天然气、水电、核电和可再生能源从在能源结构占比上升变化都经历了较长时间。这些能源在整个能源结构中所占份额的提高基本上都是一个渐进的过程,如石油从1877年在能源结构中占比1%经历50多年才发展到占比16%。2008年可再生能源(水电不计算在内)在整个能源结构占比1%,2016年才到3.2%。预测要它经历30多年才可能达到10%。

    加拿大学者瓦茨拉夫. 斯米尔(Vaclav Smil)在其《能源神话与现实》一书中通过大量事实数据和理性思考对能源领域的许多神话做出客观解释,告诫人们能源创新并不遵循摩尔定律,能源转型需要几十年的发展。提醒人们不要轻信有关未来新能源或新能源技术应用速度、时间和范围的主张;不要低估传统能源及已有设备持久性和适应力;不要因为与某些预设意识形态或社会模型相匹配,就不加批判地接受新能源和新技术工艺,要认识到能源转型是一个涉及范围广泛且十分复杂的过程,其所需的基础设施必须在新能源供应和新方式广泛应用之前就要得到满足,否则就难以实现能源转型。斯米尔认为,人们对能源神话的盲目追求和崇拜源于以下三个认知方面的匮乏,即对基础科学的粗浅理解、对新技术和性能的盲目乐观和对能源转型长期性的忽略。要充分认识到能源转型的难度,能源转型不可能一夜之间发生。对能源转型要保持足够的定力和推进力,避免急躁的心情。

    2能源转型是能源去碳化高效化的过程

    清洁高效的能源是人们利用能源所追求目标,因此能源转型的发展就是一部不断去碳化高效化的历史。在第一次能源转型过程中,高碳低效薪柴(平均的分子结构1个氢10个碳)逐渐被较低碳和较高效煤炭(平均的分子结构1个氢2个碳)所替代。第二次能源转型,煤炭又被更低碳和更高效的石油(平均的分子结构2个氢1个碳)替代。据专家预测,正在发生的第三次能源转型将越来越多利用低碳(如天然气,平均的分子结构4个氢1个碳)和无碳能源(太阳能、风能、氢能等)。

   3能源转型通常伴随着工业革命的发生

    能源是人类生存和文明发展的重要物质基础,能源转型与工业革命息息相关,每一次能源转型都伴随工业革命的进行,工业革命为能源转型创造了条件, 能源转型又推进了工业革命的发展。第一次工业革命大约发生在18世纪60年代至19世纪40年代,由英国领导,其标志是蒸汽机的发明,从工场手工业发展到机器大生产,煤炭替代薪柴成为主导能源,完成了第一次能源转型。第二次工业革命始于19世纪70年代,延续20世纪中叶,由美国领导,其标志是内燃机和电力的出现,石油取代煤炭成为主要能源,完成了第二次能源转型。第三次工业革命始于20世纪60年代,目前仍处在第三次革命进程中,其标志计算机的发明和互联网的出现,同时第三次能源转型正在进行中。
     
    4技术进步是促进能源转型的关键驱动力

    驱动能源转型的因素有很多,每次表现也不一样,但是技术进步是推动能源转型的关键因素。据加拿大学者瓦茨拉夫·斯米尔的能源转型理论,判断能源转型的最重要标准是极大改善能源转换效率的“原动机”(prime movers)出现。如第一次能源转型,煤炭替代薪柴成为主导能源,是因为蒸汽机的发明和应用,为煤炭的大规模利用提供了条件。第二次能源转型之所以发生,与内燃机发明和应用密切相关,内燃机的出现为石油的大规模利用创造了条件。如果第三次能源是从化石能源转向可再生能源,那么适应可再生能源的大规模利用的“原动机”出现就是关键。

    美国学者里夫金在其《第三次工业革命》一书中论述第三次工业革命的5大支柱时,提出了能源互联网和能源储存方式是其中的两大支柱,也就是说能源互联网和能源储存方式关乎第三次工业革命的成功,同样也关乎第三次能源转型成功与否。据《BP Technology Outlook》(2017),快速高效的新一代计算机、更好的汽车电池、3D打印、燃料电池、太阳能转换、无人驾驶、大数据分析、氢能技术等新技术的发展,将为改变能源生产、供应和利用方式提供巨大潜力,对促进新一轮能源转型具有重要作用。

    太阳能、风能等可再生能源目前的利用方式导致其能源供应不稳定,能量密度较低,难以大规模广泛利用,这样利用方式也不符合能源由能量低密度向能量高密度的转型规律。除非有利用技术的重大突破(如高效储能技术)来解决太阳能、风能等目前利用方式导致的问题,否则太阳能和风能的大规模利用就难以实现。


来源:IMSIA国际金属太阳能产业联盟 hm
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