第三節 基于資源劣勢及開發利用難題的可再生能源開發利用理論

一 可再生能源資源劣勢及開發利用面臨主要問題的衍生理論

國內外在開發利用可再生能源過程中，都面臨諸多問題與挑戰。例如，阿爾及利亞開發利用可再生能源面臨的挑戰主要來自公共意識及接受度、研究與發展、教育與推廣、政府的參與、技術轉移、金融優惠政策。再比如，沙特阿拉伯開發可再生能源資源的障礙主要包括：對化石燃料能源（包括石油天然氣和電力等）的巨大補貼，公眾對可再生能源認知的缺乏，可再生能源技術的高成本，微型可再生能源系統能力問題，可再生技術方面缺乏政策和補貼或金融激勵，缺乏可靠的氣象數據，缺乏性能、耐用等方面的可靠信息和具有成本效益的可再生技術，在審美方面缺少可接受的可再生能源應用，缺乏私人部門的利益相關者或可再生能源企業家。

這些問題有些是可再生能源資源自身弱點導致的，有些則是尚處于初級階段的可再生能源開發利用難以避免的。

從可再生能源資源稟賦特點角度來看，可再生能源中的風能、太陽能、潮汐能等能源具有資源供給不穩定、能源密度低、無法運輸與存儲等弱點；生物質能也存在難以運輸、難以存儲等缺點；水能面臨資源開發殆盡問題；地熱能主要受區域地質條件限制，并不是任何地方都有可供利用的地熱資源。

可再生能源具有能量密度小、供給不穩定的缺點，給城市的能源安全供給帶來不確定性，這就催生了可再生能源安全供給理論；由于資源密度低，可再生能源資源的實際可開發量同理論儲量往往有巨大的差距，這便產生了可再生能源理論儲量與實際可開發量理論、資源弱勢理論等；可再生能源密度低、不便運輸催生了分布式與集中式能源理論。要應對這些缺點，關鍵是實施能源多元化，重視可再生能源的存儲、轉化，重視發展智慧能源，這又產生了轉化與存儲理論、多能互補理論、綜合開發理論、智慧能源與能源互聯網理論等。

絕大部分可再生能源及其開發利用過程都是清潔的，但也有一些可再生能源的開發利用（如垃圾發電等）存在環境污染問題及風險，因此，就產生了相對清潔理論。應對這些問題，需要積極應用生態理論、環保理論、低碳理論等。

傳統能源應用體系是基于化石能源的，開發利用可再生能源就必然遭到原有系統的排斥，這就產生了系統排斥理論、能源替代理論、柔性與硬性替代理論及系統集成理論等。

目前，可再生能源開發利用主要面臨成本、技術與政策三大問題與挑戰。在成本方面，由于目前可再生能源開發利用的成本高，其相對于化石能源缺乏市場競爭力，處于“市場失靈”狀態，要從“市場失靈”發展到“市場機制主導”，就要降低可再生能源開發利用成本。降低成本則主要依賴技術的進步，這就產生了技術領先理論。在技術方面，中國可再生能源技術水平同國外接近，難以采取常規的跟蹤發展模式，需要加大自主創新力度。在政策方面，體系不完善、政策執行效果差等，也都屬于長期存在的問題。

專欄1-1 可再生能源開發利用面臨的悖論

近年來，世界各國都在大力開發利用可再生能源，主要是出于能源價格、能源安全和環境保護、增加就業等方面的考慮。但在開發過程中，這些理由同現實之間存在一些悖論。

（1）理論儲量與實際可開發利用量的差異。理論上講，單單是太陽能就可以滿足全世界2850倍的能源需求，風能可滿足全世界200倍的能源需求，水力可以滿足全世界3倍的能源需求，生物質能可以滿足全世界20倍的能源需求，地熱能可滿足全世界5倍的能源需求。但由于可再生能源資源分散，實際的可開采量遠遠低于理論儲量。

（2）前些年的觀點認為，常規化石能源（特別是石油）價格不斷上漲，光伏、風電等可再生能源最終會成為質優價廉的能源。但近年來，石油價格的快速下跌，以及頁巖氣的出現，使這一觀點的立足點面臨挑戰。

（3）傳統觀點認為，常規能源依賴進口，而且總有枯竭的一天，開發利用本國的可再生能源可保障能源安全。但實際上，可再生能源本身存在的供給不穩定等因素，給大規模開發利用可再生能源區域的能源安全帶來不確定性。

（4）一般觀點認為，因為可再生能源是低排放甚至零排放的清潔能源，因此其有利于減少溫室氣體排放，但可再生能源產品（如多晶硅）的生產過程會消耗大量能源并帶來一些污染。特別是樹木有著碳固定的作用，如果大規模開發利用生物質能，會導致碳排放的大量增加。

（5）一些觀點認為，開發利用可再生能源，能帶來大量綠色就業崗位。但同時，也有觀點認為，這些綠色就業崗位的成本是很高的，而且由于綠色電力等可再生能源產品價格較高，本身也會造成大量失業。

（6）能源效率與分布式能源。根據傳統效率理論，規?；欣谔岣吣茉蠢眯?，而一般情況下分布式能源規模相對較小，不利于提高能源利用效率。

二 可再生能源理論儲量與實際可開發量理論

對于一座城市或一個區域來說，可再生能源資源的理論儲量往往很大，但受城市或區域規劃建設等因素的影響，實際可開發量大都又很有限。因此，在開發利用可再生能源時，一定要科學測算當地可再生能源的實際可開發量，而不應片面受理論儲量誘導。

1．資源量評價

對可再生能源資源量采用三類指標來評價。

第一類是實物量指標，直接衡量資源物理存量和現有技術經濟條件下的可利用量。

第二類是市場指標，利用市場指標因子反映可再生能源資源量的利用情況。

第三類是綜合經濟指標，反映多因素對可再生能源資源利用狀況的協同影響。

（1）實物量指標。該指標主要包括以下幾種。

一是理論蘊藏量，指理論上地區每年可能擁有的可再生能源資源量。

二是可獲得量，指通過現有技術條件可以轉化為有用能的可再生能源資源數量，因此，可獲得量是一個與技術密切相關的實物量指標。同一種可再生能源資源因轉換的技術路線不同而有不同的可獲得量。為此，用資源最大可獲得量和技術基準可獲得量兩個指標來反映技術對資源利用的影響。

資源最大可獲得量＝滿足現有能最大限度轉換資源技術參數要求的理論資源量×收集系數

技術基準可獲得量＝滿足某一技術路線的基本參數要求的理論資源量×收集系數

技術基準可獲得量與資源利用的具體技術路線密切相關，反映的是某一技術對資源的利用能力。

三是可利用量，指實際可以用來進行能源生產的可再生能源資源量。

可利用量＝可獲得量×可利用系數

四是能量密度，能量密度＝可再生能源資源的區域總資源量/區域面積。

這是一個用于反映資源豐度的指標。這一指標越高，表明區域內的能源資源越豐富。當資源量分別取理論蘊藏量、可獲得量和可利用量時，對應有理論能量密度、可獲得資源能量密度和可利用資源能量密度。合理確定區域面積是這一指標準確反映資源質量的保證。

五是有效供能時間，能源資源供應在時間維度上的持續性是反映資源質量的另一項重要參數，在風能資源的評價中其作用尤為顯著。

（2）經濟可承受量。對特定地區，結合當地的實際情況（如不同的資源獲得代價、不同的補貼政策等），同一種技術路線可能會帶來不同的產品成本，進而導致不同的產品價格。這些都影響用戶對可再生能源資源產品的接受度。如果按照某一種技術路線開發的資源產品超出了本地消費者的承受范圍或愿意承受范圍（接受水平），該種資源實際上不會得到開發利用。經濟可承受量便是在成本、價格指標的基礎上結合當地的實際情況建立的衡量指標。它只反映用戶的接受度對資源開發的影響，并不反映生產的經濟性。

經濟可承受量＝可利用量×接受系數

接受系數＝接受水平以上的能源產品數/總的可能能源產品開發數

（3）綜合經濟指標。綜合經濟指標與實物量指標和經濟可承受量指標不同，它不是一個標量，而是一個向量。它用一組數字表明一種狀態，反映多因素制衡下的資源利用情況，故較之經濟可承受量指標更為穩定。

2．生產率分析

可再生能源資源的可再生性并非等同于無限制地利用，影響其生產率的參數主要包括轉換技術的效率、可利用資源量和潛在用戶市場。對可再生能源資源的利用率具有決定影響的是生產條件，包括設備技術性能和現實條件下實際可被利用的資源量等。在進行規劃時必須弄清這些限制因素，以避免過高估計可再生能源資源的利用率。

3．經濟性分析

經濟性分析主要是從邊際成本、生命周期成本、資源租金、合理經濟規模的確定等角度進行分析。

邊際成本的確定?？稍偕茉瓷a的經濟性評價也要借助邊際成本的概念。但區別于不可再生能源邊際成本是能源生產累計量的函數，可再生能源的邊際成本與生產技術及市場條件有關。受生產規模及市場開拓率的影響，其邊際成本并不是單調上升的。一般初期投資高昂，隨著生產規模的擴大，成本逐漸下降，到達最低成本后，在條件最有利的地區該技術將被廣泛采用，以后要想超過這一規模擴大市場供應，就要將技術應用于條件不太有利的地區，這會導致成本上升。

生命周期成本。由于可再生資源技術具有初期投資高、運行費用低、燃料費實際等于零的特點，在評價其經濟性時，使用生命周期成本顯得尤為重要。

資源租金。資源租金在不可再生資源評價中表現為礦山使用費或貧化租金。對可再生資源而言，雖然一塊地上的資源可以定期再生不會枯竭，但不同區域的資源狀況和開發條件有差別。一些生產者由于使用了優質或中等資源，生產成本低于競爭者，因此獲得的超額利潤應轉移給資源所有者，作為資源所有權在經濟上的部分體現，這就形成了可再生能源的資源租金來源。

合理經濟規模的確定。合理的生產規模對可再生能源生產的經濟性有較大的影響。借助最小經濟獲利開發量和最大經濟獲利開發量確定形成規模開發的區間，并對此進行定量描述和評價。

三 市場失靈理論

1．概念與特點

市場失靈理論認為，完全競爭的市場結構是資源配置的最佳方式，但在現實經濟中，完全競爭市場結構只是一種理論上的假設，理論上的假設前提條件過于苛刻，現實中是不可能全部滿足的。由于壟斷、外部性、信息不完全和在公共物品領域僅僅依靠價格機制來配置資源無法實現效率——帕累托最優，市場失靈出現了。

傳統狹義的市場失靈理論認為，壟斷、公共物品、外部性和信息不完全或不對稱的存在使得市場難以解決資源配置的效率問題，市場作為配置資源的一種手段，不能實現資源配置效率的最大化，這時市場就失靈了。當市場失靈時，為了實現資源配置效率的最大化，必須借助于政府的干預，這實際上已經明確了政府干預經濟的邊界。不過現代廣義的市場失靈理論又在傳統狹義的市場失靈理論的基礎上提出市場不能解決的社會公平和經濟穩定問題也需要政府出面化解，從而使得政府的調控邊界突破了傳統的市場失靈領域而大大擴張。一方面政府干預經濟領域的擴張說明政府在市場經濟中的作用越來越大，另一方面政府的企業性質又要求必須對政府的行為加以規范，以提高政府的管理效率。

當前，可再生能源的開發利用成本普遍高于化石能源，如果完全依賴于市場，可再生能源的開發利用很難取得進展。

2．理論基礎

一般來說，“導致市場失靈的因素主要有缺乏需求、價格波動性和風險、協調失敗等”。而目前可再生能源市場失靈的主要原因是成本因素。當前，除核能、水能外，其他類型可再生能源的開發成本普遍高于化石能源，導致可再生能源的市場競爭力較弱，成本成為制約可再生能源大規模普及的重要因素。

3．理論應用

目前，大量研究都傾向于認為，到2020年，太陽能、風能將取得競爭優勢。這一分析主要是基于化石能源成本逐步上升或不變得出的，但如果化石能源成本出現大幅度下滑，例如，國際原油、煤炭價格持續下跌，美國大規模利用頁巖氣導致天然氣價格大幅度下降，可再生能源取得成本優勢的時間將大幅度后延。因此，在可再生能源開發過程中，成本問題將是長期需要優先考慮的問題。

根據市場失靈理論，當市場失靈時，政府應主動出來治理市場的失靈。但在降低成本的路徑上，政府需要引導可再生能源企業降低成本，而不是一味幫助企業降低成本。這樣的成本降低才具備可持續性。

當可再生能源在未來取得市場競爭優勢時，市場失靈理論將逐步被市場驅動理論所取代。根據目前的發展趨勢，這個時間區間應該為2020～2030年。

專欄1-2 可再生能源競爭力持續提升

彭博新能源財經（BNEF）指出，風能和太陽能的經濟優勢已超越化石燃料。在德國和英國，即使沒有政府補貼支持，風電也已成為目前最經濟的發電能源。2014年，依賴政府補貼的風電首次成為美國最便宜的發電能源；太陽能發電雖稍有落后，但其成本也迅速下降，特別是那些與融資相關的新項目。

過去兩年里，全球可再生能源比化石燃料和核工業提供了更多的新發電能力，綠色工業革命迅速在世界各地展開。

國際能源署（IEA）最新發布的報告預計，未來5年（從2015年開始），可再生能源將成為最大的電力增長單一市場，預計將新增700吉瓦。可再生能源發電技術成本大幅下降，新興經濟體不斷加大這方面的投入是促進全球可再生能源快速發展的主要原因。

可再生能源得以廣泛利用并使化石燃料利用率被降低，當屬首次。追溯成因，一旦太陽能或風能項目建成，其發電的邊際成本幾乎為零，而煤、天然氣等發電項目仍需要不斷消耗化石燃料。隨著越來越多可再生能源設施的建成，煤電和天然氣發電將逐步被替代，而在減少使用煤和天然氣的同時，它們的發電成本又進一步上升。電力公司毫無疑問會傾向于成本更低的選擇，隨之而來的是更多的可再生能源項目上馬，自我強化的良性循環由此形成。

BNEF分析稱，可再生能源和傳統化石燃料利用率發生逆轉，有兩大因素不可忽視。其一，這證實了可再生能源在發電市場的崛起不可抵擋。風能、太陽能以及新電池系統可以搭配可再生能源來代替一些燃料發電工廠。另據BNEF的統計，風電和太陽能發電只占美國總電力的一小部分——在2014年大約為5%，但其產量一直在以指數級速度增長。其二，這種轉變揭示出電力公司投資煤炭和天然氣發電的風險大大提高。過去一直以固定的高利用率計算成本，但是現在，任何人在考慮投資數十億美元電廠時還必須考慮到，隨著時移世易，電廠的使用率也許會日趨下降。

可再生能源的進一步推廣，使得傳統使用化石燃料的電廠開工率出現下降，化石燃料的利用率也隨之下降。在這種情勢下，最終的結果是，煤電和天然氣發電變得越來越昂貴，利潤也將難以預測。

IEA表示，在過去幾年中，太陽能與風電等可再生能源的發電成本大幅下降，其與化石燃料或核電廠的發電成本差距日漸縮小。這種發電成本的下降，以及新核電廠的價格趨于穩定，有助于控制過去幾年內發電成本的上漲。

BNEF2015年6月發布的一份報告指出，風能將率先成為最便宜的能源，隨后將會被太陽能超越。BNEF預期，到2040年，風力發電開發成本將會在現階段成本的基礎上下跌32%，太陽能發電開發成本則將下跌48%。由于目前風電價格已經相當有競爭力，10年之內，風能將會成為全球范圍內最便宜的能源。不過，到2030年，太陽能將取而代之，成為最便宜的能源。

根據IEA發布的數據，2015年，利用天然氣、煤炭和核能發出的基荷電力的平均成本約為0.1美元/度，而太陽能發電的成本則從2010年的0.5美元/度降低至0.2美元/度。這些成本考慮了發電設施在全生命周期內的投資、燃料、維修和拆除費用，以及在不同的國家和工廠之間的廣泛差異。例如，調查結果顯示，商業化的屋頂太陽能裝置在比利時的成本約為0.31美元/度，而在西班牙則約為0.17美元/度。

IEA總干事比羅爾指出：“正因為水電、太陽能發電和風電等成本的不斷下降，再加之國家政策的支持，能源供應危機最嚴重的非洲地區才迎來了解決當地電力危機的新機遇。因為，只有具有價格競爭力的可再生能源才可能替代傳統的化石燃料，成為全球能源供應的主角?！?img alt="《可再生能源競爭力持續提升》，《中國能源報》2015年10月12日，第7版。" class="qqreader-footnote" src="https://epubservercos.yuewen.com/DE7B7C/11064898204429306/epubprivate/OEBPS/Images/note.png?sign=1751575081-2ArFCxDV6JbsEuTS0fbYuoFj0SaAblXD-0-cbd6f0c58794bc38129b7c5e0527358c">

四 鄰避現象

1．概念與特點

鄰避現象的英文是“Notin My Back Yard”，簡稱為“NIMBY”，即一般所謂的“不要在我家后院”，指的是當國家推行某些對社會整體而言是必要的政策時，政策的目標地區卻強烈反對把當地作為政策目標的草根運動。鄰避現象展現出特定的大眾自我矛盾的態度：原則上贊成政府的施政目標，但該目標的預定地不能與“我家后院”相鄰。鄰避現象廣泛存在于興建監獄、工業區、游民收容所、核電廠等許多領域。

在對待可再生能源問題上，公眾也普遍存在鄰避心態。盡管公眾都認識到開發利用可再生能源的重要性，但如果涉及個人的使用（如可再生能源汽車），則猶豫觀望。有研究表明，“即使政府做了大量的工作，包括大量公共領域的示范應用，但對個人行為的影響極其有限”。

最典型的就是對待城市垃圾焚燒發電的態度，幾乎每個人都認為，垃圾焚燒發電有利于解決城市面臨的“垃圾圍城”問題，但幾乎每個人都希望不要建在自己家旁邊。再比如，在對待可再生能源汽車的態度上，也出現了“叫好不叫座”的悖論。

2．理論基礎

在可再生能源開發利用領域，導致鄰避現象的原因主要有兩方面：一是可再生能源成本高，目前參與開發利用不合算；二是可再生能源雖然屬于綠色能源，但自身依然存在污染問題。

水能方面。最被詬病的是大水電的興建，其對生態、人文以及社會結構的破壞是極為驚人的。所以在全世界對“可再生能源”定義中，水力是只有小水力（小于20兆瓦）。

風能方面。在風力發電的過程中，最為人詬病的是噪聲。同時，規劃不當的風機也可能會危害其外圍棲息鳥類或途經候鳥。

生物質能方面。若利用生物質能的方式是燃燒，則在燃燒過程中，可能會釋放出有害健康的物質，如氮氧化物、二氧化硫以及粉塵等。此外，針對種植供給生物質能的經濟作物，其所使用的農地可能會與種植糧食作物的農地產生沖突，也可能會跟需要保護的生態敏感地沖突。

3．理論應用

要打破公眾對待可再生能源的鄰避心態——理念上認可可再生能源，但不愿意親身實踐這一問題，關鍵是要讓公眾從中獲益，至少自身利益不受到損害。

首先，要降低可再生能源成本，依據市場規律引導公眾接受可再生能源；其次，在開發利用可再生能源初期，要重視發揮公共事業單位的示范作用；最后，重視生態理論、環保理論，不能因為可再生能源是綠色能源就忽視環保問題。

五 資源弱勢理論

1．概念與特點

可再生能源資源具有分散性的特點，對于一個區域或一座城市來說，相對于能源消費需求來說，如果當地可再生能源資源的可開發量嚴重不足，該地就屬于資源弱勢區域或城市。

盡管每座城市都擁有可再生能源資源，但對于很多可再生能源資源不太豐富的城市來說，可再生能源如同“雞肋”，不開發可惜，開發利用后卻難以大規模發展，且需要付出較大的成本。

對于中國絕大多數城市政府來說，能源安全是一個遙遠的話題，低碳主要是一種姿態，經濟效益及環境改善才是切實的目標。開發可再生能源目前在經濟上不合算，但城市又需要開發可再生能源，一是國家總體戰略的推動，二是城市改善環境的需要。面對如同“雞肋”的可再生能源，絕大多數城市選擇了“雷聲大、雨點小”的策略?？谔柡暗煤茼懀珜嶋H工作又做得很少。

2．理論基礎

可再生能源不僅能源密度低、分布范圍大，而且分布不均勻。下文以中國的太陽能、風能為例進行闡述。

中國太陽能資源分布的主要特點有：太陽能的高值中心和低值中心都處在北緯22°～35°這一帶，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；關于太陽年輻射總量，西部地區高于東部地區，而且除西藏和新疆兩個自治區外，全國基本上表現為南部低于北部；由于南方多數地區云、霧、雨多，在北緯30°～40°地區，太陽能的分布情況與一般的太陽能隨緯度而變化的規律相反，太陽能不是隨著緯度的增加而減少，而是隨著緯度的增加而增長。一、二、三類地區，年日照時數大于2000h，輻射總量高于586k J/（cm2·a），是我國太陽能資源豐富或較豐富的地區，面積較大，占全國總面積的2/3以上，具有利用太陽能的良好條件。在四、五類地區太陽能資源雖然仍有一定的利用價值，但價值不大，對這些區域的城市來說，開發利用太陽能如同“雞肋”。

在風能資源方面，除一、二、三類地區的城市外，其他區域的城市要么根本不具備開發風能的條件，要么開發風能如同“雞肋”。另外，在地熱、生物質能等可再生能源的開發利用方面，也普遍存在這一問題。

3．理論應用

對于大多數在可再生能源資源方面處于弱勢的城市來說，在建設新能源與可再生能源城市時，不宜建設“太陽能城市”“風能城市”等資源型城市。而應將重點放在應用上，建設“可再生能源建筑應用城市”“可再生能源交通應用城市”等。

對于資源弱勢城市來說，其可以通過外購可再生能源電力、氫能等二次可再生能源成為可再生能源城市。同時，綜合開發各種可再生能源，也是資源弱勢城市建設可再生能源城市的重要路徑。

專欄1-3 中國太陽能、風能資源分類

1．中國太陽能資源分類

根據太陽能輻射量，全國大致上可分為五類地區。

一類地區。全年日照時數為3200～3300小時，輻射量為670～837×104k J/（cm2·a），相當于225～285千克標準煤燃燒所發出的熱量。一類地區主要包括青藏高原、甘肅北部、寧夏北部和新疆南部等地。這是我國太陽能資源最豐富的地區，與印度和巴基斯坦北部的太陽能資源相當。特別是西藏，地勢高，太陽光的透明度也好，太陽輻射總量最高值達921k J/（cm2·a），僅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位，其中拉薩是世界著名的“日光城”。

二類地區。全年日照時數為3000～3200小時，輻射量為586～670×104k J/（cm2·a），相當于200～225千克標準煤燃燒所發出的熱量。二類地區主要包括河北西北部、山西北部、內蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地。這些地區為我國太陽能資源較豐富區。

三類地區。全年日照時數為2200～3000小時，輻射量為502～586×104k J/（cm2·a），相當于170～200千克標準煤燃燒所發出的熱量。三類地區主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇北部和安徽北部等地。

四類地區。全年日照時數為1400～2200小時，輻射量為419～502×104k J/（cm2·a），相當于140～170千克標準煤燃燒所發出的熱量。四類地區主要包括長江中下游、福建、浙江和廣東的一部分地區，春夏多陰雨，秋冬季太陽能資源還可以。

五類地區。全年日照時數為1000～1400小時，輻射量為335～419×104k J/（cm2·a）。相當于115～140千克標準煤燃燒所發出的熱量。五類地區主要包括四川、貴州兩省。這些地區是我國太陽能資源最少的地區。

2．全國風力資源分類

2009年，國家發改委出臺的《關于完善風力發電上網電價政策的通知》（發改價格〔2009〕 1906號），按風能資源狀況和工程建設條件，將全國分為四類風能資源區。

Ⅰ類資源區：內蒙古自治區除赤峰市、通遼市、興安盟、呼倫貝爾市以外其他地區；新疆維吾爾自治區烏魯木齊市、伊犁哈薩克族自治州、昌吉回族自治州、克拉瑪依市、石河子市。

Ⅱ類資源區：河北省張家口市、承德市；內蒙古自治區赤峰市、通遼市、興安盟、呼倫貝爾市；甘肅省張掖市、嘉峪關市、酒泉市。

Ⅲ類資源區：吉林省白城市、松原市；黑龍江省雞西市、雙鴨山市、七臺河市、綏化市、伊春市，大興安嶺地區；甘肅省除張掖市、嘉峪關市、酒泉市以外其他地區；新疆維吾爾自治區除烏魯木齊市、伊犁哈薩克族自治州、昌吉回族自治州、克拉瑪依市、石河子市以外其他地區；寧夏回族自治區。

Ⅳ類資源區：除Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類資源區以外的其他地區。

六 系統排斥理論

1．概念與特點

系統排斥理論是指，原有的化石能源供給系統與消費系統對可再生能源的開發利用將產生排斥。

如果可再生能源系統同原有化石能源系統兼容性高，受到的排斥將較小，反之，受到的排斥就越大?？稍偕茉措娏梢岳迷须娋W系統，受到的排斥就小些。而在交通領域，由于新能源汽車難以通過原有化石燃料汽車改造而成，受到的排斥就大得多。

2．理論基礎

國家、區域及城市原有化石能源系統由于有完整的體系，要利用可再生能源，原有的基礎設施、產品往往需要經過大規模的改造，甚至淘汰，這必然帶來大量成本問題。同時，原有化石能源系統的既得利益者一般也會本能地產生排斥反應。

從供給側來看，在電力、熱力、燃料三個領域中，電網公司出于對成本、安全等問題的考慮，將對綠色電力產生排斥。在燃料領域，由于可再生能源燃料供給不足，市場需求不足，石油公司也大都抵制可再生能源燃料。在熱力領域，供暖公司即使被迫采用清潔燃料，也往往優先選擇天然氣，而排斥生物質能等可再生能源。

從需求側來看，在建筑、交通、工業三個領域中，由于成本問題，可再生能源建筑一體化一直舉步維艱。在交通領域，大量的現有化石能源交通工具對可再生能源產生較大的排斥。在工業領域，由于綠色電力成本較高，絕大多數企業并不愿意接受。

3．理論應用

在建設新能源城市過程中，為減少原有化石能源系統的排斥，需要盡量利用現有化石能源系統，避免完全淘汰現有基礎設施及設備。

在選擇城市類型時，那些原有化石能源系統薄弱的城鎮更容易被建成可再生能源城鎮。因此，在新型城鎮化建設過程中，應積極按照開發利用可再生能源的需要進行規劃布局，以免又形成對可再生能源產生巨大排斥的化石能源系統。

七 多能源互補（綜合）開發理論

1．概念與特點

多能源互補（綜合）開發理論是指，在可再生能源開發過程中，要重視能源的多元化，通過多能互補開發利用、綜合開發利用等模式，保障能源的安全供給。

一是多能互補開發利用（又稱組合開發利用、混合開發利用）。由于一些可再生能源存在資源供給不穩定的缺點，為彌補這一劣勢，在開發利用可再生能源時，可以把幾種可再生能源組合起來開發利用。主要包括兩種類型：一是從輸入能源的角度來看，同時輸入兩種及兩種以上可再生能源資源，如風光互補路燈、風光互補發電廠、太陽能沼氣池等；二是從輸出能源的角度來看，同時輸出兩種或兩種以上能源類型，如熱電聯供、冷熱電聯供等。

多能互補開發利用不僅能穩定能源供給，而且能提高能源利用效率。如Claudia Palmas等的研究認為，太陽能和風能的混合使用能提高每公頃能源的產量。

二是綜合開發利用（又稱能源多元化）。綜合開發利用是指一個區域要同時開發利用多種可再生能源，原因就在于，在有限的空間內，可再生能源開發利用的規模一般較小，單一的可再生能源開發利用難以滿足當地的需求。

2．理論基礎

一個區域要大規模開發利用可再生能源，將面臨能源安全供給問題，并且其不同于傳統化石能源的安全供給風險。原因在于，太陽能、風能等主要可再生能源資源供給不穩定，需要能源的時候可能沒有能源，不需要的時候可能產生大量能源。

太陽能的缺點主要有：分散性，到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低，在利用太陽能時，想要得到一定的轉換功率，往往需要面積相當大的一套收集和轉換設備，造價較高；不穩定性，由于太陽能受到晝夜、季節、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響，所以，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩定的，這給太陽能的大規模開發利用增加了難度，使得太陽能開發利用不僅效率低，而且成本高。

風能利用也存在一些限制因素及弊端，主要包括：風速不穩定，產生的能量大小不穩定；風能利用受地理位置限制嚴重；風能的轉換效率低；風能是新型能源，相應的使用設備也不是很成熟。只有地勢比較開闊、障礙物較少的地方或地勢較高的地方才適合用風力發電。

3．理論應用

多能互補開發利用能通過發揮協同效應克服可再生能源自身供給不安全的缺點。在可再生能源的開發利用過程中，要重視以下幾個方面：一是多種能源混合開發利用，充分發揮各種能源的協同效應，如風電互補；二是能源來源多元化；三是低密度能源與高效率能源相結合。其中，比較常見的混合開發模式有“太陽能-生物質能混合開發模式”“太陽能-氫能混合開發模式”“風能-太陽能-生物質能混合開發模式”“地熱-生物質能混合開發模式”等。

4．可再生能源與化石能源互補開發

公眾對于“綠色革命”的理解通常有一些偏差，以為“綠色革命”就是指新能源，如太陽能、風能等。事實上，“綠色革命”還包括“綠色的生產方式”或者“地球更能承載的方式”，如潔凈煤技術，即利用“綠色技術”對傳統能源進行“綠色革命”。對于人類而言，在未來很長一段時間內，新能源和傳統化石能源不是取代和被取代的關系，而是互相補充的關系。

當前，在人們所生活的環境和人類的日常生活中，化石能源仍然是產生電能的首選。在實現完全利用清潔能源之前，人類仍然需要傳統能源，并需將其改良。

在可以預見的時間內，在世界的大部分地方，無論是傳統的化石能源還是可再生能源，二者都很難單獨滿足人類的能源需求。因此，將二者對立起來是一種錯誤，應該將二者結合起來進行開發利用。未來太陽能和煤、天然氣以及其他能源構成一個多能互補的體系就是一個發展方向。

以熱水器為例。由于電能熱水器漏電、燃氣熱水器通風不好，二者都會產生危險，太陽能熱水器也有自身的缺點，采取“多能互補能源集成”就能有效彌補各種不足。從發展趨勢來看，將來的熱水器產品將是燃氣、電能、太陽能和空氣能等多種能源合一的產品，這既可以解決各種能源熱水器本身的短板，又符合節能環保的要求。

多能互補能源集成的熱水器并非簡單地將燃氣、電能、太陽能和空氣能進行疊加，當陰天的時候太陽能不好使就使電能，停電的時候就使燃氣。而是要將這些能源有機整合，促使它們優勢互補，這需要在技術層面做出新突破。

八 轉化與存儲理論

1．概念與特點

可再生能源資源的主要缺點是不便運輸、存儲，主要應對措施是立足于本地化開發，重視轉換與存儲路徑，并采取組合開發技術，以彌補可再生能源的這些弱點。

轉換就是針對可再生能源不便存儲、不便運輸的缺點，把可再生能源轉換成其他類型或形態。

類型轉換是指能源的化學形態發生變化，例如，將風能、太陽能轉換成電能，利用可再生能源電力制氫氣。江蘇省一項目自主研發并應用了世界首套（臺）大規模風電直接提供負載的孤島運行控制系統，在沒有任何網電支撐的情況下，由1臺風力發電機、3組儲能蓄電池及1臺柴油發電機構成的微網系統，能為海水淡化系統直接提供穩定電源，有利于解決海島等偏遠地區的淡水供應問題。

形態轉換是指可再生能源的物理屬性發生變化。例如，生物質能具有密度小且較松散，運輸和貯存、使用不方便的缺點。由于能源密度低，遠距離運輸成本很高，因此，生物質能的開發利用都有一個距離半徑問題，一般要求在50公里以內。而轉變生物質能的物理形態，把農林廢棄物加工成生物質固體顆粒，就有利于運輸。

存儲與轉換是密切相關的，要存儲不便于存儲的可再生能源資源，往往需要先轉換其物理或化學形態。例如，利用可再生能源制氫氣，既是對可再生能源類型的轉換，又是對可再生能源的存儲。

存儲、轉換技術是可再生能源開發利用的核心技術。因此，近年來，出現了大量的相關研究，如丹麥索倫森教授所著的《可再生能源的轉換、傳輸和存儲》，同時，相關技術也取得了很大的進步。

2．理論基礎

可再生能源資源普遍存在能量密度小、不便運輸、供給不穩定等缺點，需要轉化成二次能源。盡管二次能源的產生不可避免地要伴隨著加工轉換的損失，但是它們比一次能源的利用更為有效、更為清潔、更為方便。因此，人們在日常生產和生活中經常利用的能源多數是二次能源。電能是二次能源中用途最廣、使用最方便、最清潔的一種，它對國民經濟的發展和人民生活水平的提高起著特殊的作用。

對于可再生能源電力來說，轉換與存儲的價值更加明顯。盡管國家一再出臺政策強調國家電網全額接入可再生能源電力，但由于電網接納能力及經濟等因素，可再生能源電力并網一直是一大難題，導致風電“棄風”、光伏發電“棄光”、水電“棄水”問題突出。把不能上網的電力就地轉換成氫能等二次能源存儲起來，能有效緩解可再生能源電力的并網壓力。

以氫能的轉化與存儲問題為例。利用多余的可再生能源電力制氫，是可再生能源開發利用的重要途徑。在德國，這種將氫儲能應用到可再生能源電網的策略已經開始執行。目前，德國采用低于兆瓦規模的小型電解槽來儲存過剩的風電。

除了德國外，美國也在研究和測試氫儲能技術。目前美國還沒有將該技術正式應用到商業市場里，但美國多數發電公司和研究所都在對該技術進行研究和改進。美國能源部通過虛擬電網對氫儲能技術的測試已經持續了很多年。美國國家可再生能源實驗室（NREL）攜手卓越能源公司（Xcel Energy）共同研究的“風能與氫”項目就是對氫儲能技術進行研發的一個典型案例。該示范項目設在美國國家風能技術中心，同時結合風力渦輪機和光伏方陣以及電解器系統來生產氫。

3．理論應用

要克服可再生能源不便存儲、運輸的缺點，就需要把可再生能源轉換成便于運輸、容易存儲的新形態。比如，把太陽能、風能轉換成電能，把生物質加工成固體燃料顆粒，利用富裕的可再生能源電力把水轉換成氫能等。

同時，還要重視可再生能源存儲技術的發展。沒有高效率、低成本、小型化的存儲技術，風電、太陽能發電將長期受并網難等問題的困擾，從而制約相關行業的快速發展。例如，為了使太陽能成為連續、穩定的能源，從而最終成為能夠與常規能源競爭的替代能源，就必須很好地解決蓄能問題，即把晴朗白天的太陽輻射能盡量貯存起來，以供夜間或陰雨天使用，但蓄能是當前太陽能利用中較為薄弱的環節之一。

在未來的智慧能源體系中，隨著可再生能源的大量裝機并網，新一代的智能配電網的應用，儲能技術本身成本的快速下降，中國的可再生能源存儲領域也會得到快速發展。

專欄1-4 如何解決可再生能源不穩定性

隨著價格的不斷下降，可再生能源發展潛力受到其不穩定性的限制，因為發電在很大程度上依賴天氣變化，要是沒有采取合理的措施來改善這種波動性，可再生能源的未來發展趨勢將令人擔憂。

國際能源署（IEA）可再生能源部門的高級分析師塞德里克·菲利伯特，負責聚光太陽能發電（CSP）政策分析，是國際能源署可再生能源技術路線圖的主要作者。針對可再生能源資源的不穩定性，塞德里克·菲利伯特指出可通過以下四種途徑解決。

能源存儲

除了技術復雜性，在理論上能源存儲可通過簡單方便的機制實現——在晴天或大風天，儲能系統會存儲過剩的能量，并在能源需求量增長的時候進行釋放。

目前儲能功能主要是通過抽水蓄能的方法實現的，其能源存儲量占世界能源存儲容量的99%，目前沒有其他的存儲方式可進行如此大規模的操作。但是這種情況很可能在未來幾年發生改變，因為使用各種智能能源存儲技術更節約成本。例如，正在使用的大容量電網規模儲能電池能夠管理可再生能源對電網貢獻的變量，調節電網頻率。

全面了解區域電力系統

第二個穩定電力輸出的方式就是將一個區域的所有電力系統視為一個整體，不斷建設、補充、加強整個電力網絡。電站責任人可以建立新的發電設施，以配合整個地區的宏觀需求而不只是滿足一個特定社區的需求。

智能軟件

雖然我們在天氣預測方面已經取得了長足進步，但是只要看到當晚天氣預報員尷尬地表示天氣預測再次出錯時，就會意識到其實我們對天氣預測的準確性還沒有那么高。但好消息是，我們也不會差太遠了。西班牙就為我們提供了有力佐證，其天氣預測失誤率減少了35%。

先進的軟件，加上更可靠的天氣預報，將使運營人員更好地管理機器，提高電力輸出。例如，在風能豐富的情況下，運營人員會被告知要將風力渦輪機“開滿檔”以充分利用風能。在風力極強的情況下，運營人員反而會被警告關閉機器，以防止機器損壞，從而節省維護和修理成本及減少停機時間。

電網互聯

通過對發電廠進行更加多元化的組合可減少波動性：南方的電力可用于北部；西部風力發電可用于東部等。電廠分散在廣闊的區域，如果能實現高度互聯，一個電站總是能補充另一個電站的電力不足。區域電網互聯度越高，電力輸出將會越多。

雖然我們將永遠無法控制天氣，但我們可以更好地預測天氣，這反過來又確保了可再生能源的準確性和可持續性，使我們向一個更清潔的能源未來過渡。

九 分布式能源與集中式能源理論

1．概念與特點

分布式能源是一種建在用戶端的能源供應方式，可獨立運行，也可并網運行，是以資源、環境效益最大化確定方式和容量的系統，是將用戶多種能源需求以及資源配置狀況進行系統整合優化，采用需求應對式設計和模塊化配置的新型能源系統，是相對于集中供能的分散式供能方式。

分布式能源的主要特點是平民化（大眾化）、個性化、門檻低、交互性、高效、雙向，但其質量參差不齊、可靠性低。分布式能源是分布在用戶端的能源（電、熱、冷）綜合利用系統，以小型化和模塊化為標志，通過就地生產、就地使用、就地控制，減少對遠距離能源的依賴，降低輸配送成本，提高能源利用效率。分布式能源的基本內涵是“藏能于民”。

當前，分布式能源系統有五個發展趨勢：翻新、升級和擴大現有機構或多用戶的分布式能源系統（“遺留系統”），建立單用戶系統（如大學或醫院），把現有單用戶系統升級和擴大到周圍機構，為大規模發展新區建立新系統，為現有區域安裝新系統。

集中式能源是指，在太陽能、風能、地熱能等可再生能源資源豐富地區，進行大規模的開發利用，如集中式風電廠、集中式太陽能發電廠等。集中式能源一般投入大、占地大，同時能源供給規模大，效率也高。

在開發利用可再生能源過程中，需要分布式開發與集中式開發的密切結合。

2．理論基礎

分布式能源具有的一些特點能夠彌補集中式能源的缺陷，如：通過一次能源的綜合利用和梯級利用提高能源利用效率，減少能源消費和污染排放；提高能源供應的可靠性和穩定性；提供用戶一種更經濟的用能選擇。因此，解決能源資源制約問題的根本出路是發展可再生能源，而可再生能源發展的主要途徑是分布式結構和能源服務的聯結。

盡管可再生能源普遍適用于分布式能源技術，但一些可再生能源資源豐富，且地廣人稀的區域，更適宜發展集中式能源。而且，對于一些可再生能源資源相對不足的城市或區域來說，集中式能源（如風力發電廠）是重要的二次能源來源地。因此，需要把城區可再生能源的分布式開發與城郊可再生能源資源豐富區域的集中式開發，或者外購集中式開發的可再生能源等多種途徑密切結合起來，以滿足建設可再生能源城市的需要。

3．理論應用

分布式能源不僅是應對可再生能源缺點的重要方式，也是公眾參與可再生能源開發利用的重要基礎及途徑。

分布式能源系統是分布在需求側的能源梯級利用以及資源綜合利用的可再生能源設施。因此，需要在需求現場根據用戶對能源的不同需求，采取針對性措施，將輸送環節的損耗降至最低，從而實現能源利用效率的最大化。

分布式能源采用先進的能源轉換技術，有利于減少污染物的排放，并使排放分散化，便于周邊植被的吸收。因此，要利用分布式能源污染物排放量小、排放密度低的優勢，實現主要排放物資源化再利用，如排放氣體肥料化。

建設分布式能源，需要重視先進信息技術的應用，通過采用智能化監控、網絡化群控和遠程遙控技術，實現現場無人值守。同時，也要重視建設以能源服務公司為主體的能源社會化服務體系，實現運行管理的專業化，以保障各能源系統的安全可靠運行。

分布式開發原理并不意味著把可再生能源的集中式開發和分布式開發對立起來，這兩種模式是相輔相成、因地制宜的。太陽能、風能資源分散的大部分地區比較適合分布式能源模式。但甘肅河西走廊、內蒙古等風能、太陽能資源豐富的地區適合走集中式開發之路。

因此，在可再生能源的開發利用方面，需要堅持“集中式與分布式并重、集中送出與就地消納結合”的原則。

專欄1-5 分布式能源

分布式能源系統的概念是從1978年美國公共事業管理政策法公布后，在美國開始推廣，然后被其他發達國家所接受的。分布式能源系統是位于或臨近電力負荷中心，功率在幾十千瓦到幾十兆瓦內模塊式地分布在負荷附近的清潔環保發電設施，能夠經濟、高效、可靠地發電。

分布式能源在英語中對應的專有縮略名詞有以下幾個：DER、DP、DG。中文文獻通常對它們不加區分（個別中文文獻將DG、DP、DER分別譯成分布式供能、分布電力、分布式能源資源），但在一些美國的報告或文獻中，它們所指的范疇是不完全相同的。Anna Monis Shipley和R.Neal Elliott對DG、DP、DER進行了更為詳細的定義。

DG是指存在于傳統公共電網以外任何能發電的系統，原動機是包括內燃機、燃氣輪機、微型燃氣輪機、燃料電池、小型水力發電系統以及太陽能（風能、垃圾及生物能）等在內的發電系統。

DP是指包含所有DG的技術，并且能通過蓄電池、飛輪、再生型燃料電池、超導磁力儲存設備、水電儲能設備等將電能儲存下來的系統。

DER涵蓋更加廣泛的概念，被定義為：在用戶當地或靠近用戶的地點生產電或熱能，提供給用戶使用。它包含了DG與DP所有的技術，并且包含那些與公共電網相連接的系統，用戶可將本地的多余電能通過連接線路，出售給公共電力公司。

組成分布式能源系統的發電系統具有如下特點：一是高效地利用發電產生的廢能生產熱和電；二是現場端的可再生能源系統；三是包括利用現場廢氣、廢熱及多余壓差來發電的能源循環利用系統。

從分布式能源的概念及特點來看，這種能源利用模式比較適合可再生能源。在可再生能源城市規劃過程中，要重視利用分布式能源理論，規劃建設分布式能源系統。

根據用戶的特點可將分布式能源大致分為樓宇型、區域型和產業型三種類型。樓宇型主要針對單一的樓宇型用戶，建筑規模相對較小，系統比較簡單，用戶的用能特點和規律差異不大，用戶的負荷隨季節和工作生活規律而變化。這類聯供系統目前應用數量最多，建筑面積在一般在幾十萬平方米以內，用戶包括辦公樓、商場、酒店、醫院、學校、居民樓等。在樓宇型系統中，微燃機和燃氣內燃機發電機組得到廣泛的應用。區域型指在一定區域內多種功能建筑構成建筑群，建筑群內的不同功能建筑的能量需求有顯著差異，其負荷種類、用能規律、負荷變化曲線都有所不同，需要考慮負荷的“同時使用系數”，該類型聯供系統規模較大，總建筑面積可以為幾十萬到一二百萬平方米，一般應用較大功率的燃氣內燃機和燃氣輪機發電機組，可采用多臺機組并聯或若干能源站組成的微網。區域型用戶包括商務區（含商場、酒店、辦公等）、金融區（金融中心、辦公等）、機場、火車站、大學、新城（含部分住宅）、綜合社區等。產業型指產業相對集中的工業園區、高新技術區、經濟開發區等。產業型區域中有較多的工業企業和蒸汽負荷，更多采用大容量燃氣輪機熱電聯產機組，包括燃氣-蒸汽聯合循環熱電聯產裝置。

十 智慧能源與能源互聯網理論

1．概念與特點

智慧能源就是指擁有自組織、自檢查、自平衡、自優化等人類大腦功能，滿足系統、安全、清潔和經濟要求的能源形式。智慧能源的主要特征是把能源的開發利用同互聯網結合起來，構建能源互聯網。

能源互聯網是指用先進的傳感器、控制程序和軟件應用程序，將能源生產端、能源傳輸端、能源消費端的數以億計的設備、機器、系統連接起來，形成能源互聯網的“物聯基礎”。

2．理論基礎

能源互聯網具有一些能有效應對可再生能源資源弱點的特點：一是支持分布式，鼓勵能源就地生產、就地消納，減少能源遠距離輸送；二是支持穩定性較差的可再生能源接入；三是雙向互動性，相當一部分市場參與者，既是能源的生產者，又是能源的消費者。

近年來，伴隨著美國未來學家里夫金《第三次工業革命》一書的出版，能源互聯網的概念在國內逐漸被炒熱。里夫金認為，第一次工業革命使19世紀的世界發生了翻天覆地的變化；第二次工業革命為20世紀的人們開創了新世界；第三次工業革命同樣也將在21世紀從根本上改變人們的生活和工作。未來，每一處建筑都會變成能就地收集可再生能源的迷你能量采集器。將氫和其他可儲存能源儲存在建筑里，利用社會全部的基礎設施來儲藏間歇性可再生能源；未來，利用互聯網技術將全球的電力網轉化為能源共享網絡，其工作原理就像互聯網一樣；未來，汽車、公交車、卡車、火車等構成的全球運輸模式，將發展成由以插電式和燃料電池型等可再生能源為動力的運輸工具構成的交通運輸網；未來，數百萬的家庭住房、辦公場所、大型商場、工業技術園區既可作為發電廠，又可以作為住所；未來，家庭居民可以在自己的房頂上安裝太陽能電池板，這些電池板能生產出足夠的電力，滿足房子所需的電能，如果有剩余，則可以出售給發電廠。

3．理論應用

能源互聯網建設的重點主要集中在三個方面。一是實現多種能源之間、能源供需雙側的充分協調互動，提高能源資源利用效率。二是實現集中式能源開發與分布式能源開發的相互融合，提升對清潔能源的接納能力，提升傳統化石能源開發利用的精細化程度，提升系統的清潔低碳發展水平。三是讓用戶在不同能源種類上具備自主選擇權，在用戶端形成更為廣泛的需求側響應行為，配合分布式能源的開發利用，形成新的經濟增長點。

2016年3月1日，中國國務院等三部門發布《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》，旨在推進能源互聯網發展。該意見提出，營造開放共享的能源互聯網生態體系，建設基于互聯網的綠色能源靈活交易平臺，支持風電、光伏、水電等綠色低碳能源與電力用戶之間實現直接交易。其中，新的能源建設供應體系的建設是該文件的重頭戲，其具體意見主要有如下三點：一是要推動可再生能源生產智能化，鼓勵建設智能風電場、智能光伏電站等設施及基于互聯網的智慧運行云平臺，實現可再生能源的智能化生產；二是推動集中式與分布式儲能協同發展，推動在集中式新能源發電基地配置適當規模的儲能電站，實現儲能系統與新能源、電網的協調優化運行；三是加快推進能源消費智能化，加強電力需求側管理，普及智能化用能監測和診斷技術，加快工業企業能源管理中心建設，建設基于互聯網的信息化服務平臺。

專欄1-6 全球能源互聯網對世界能源發展有哪些積極影響？

全球能源互聯網對世界能源的供給和保障將產生哪些影響？

全球能源互聯網讓能源供給更充裕。到2050年，全球每年可生產出66萬億度清潔電能，充沛的電能將照亮世界每一個角落；每個人都能以可接受的成本獲取能源供給。在充足的能源支撐下，人類巨大的物質需求得到充分滿足，比如，大量收集的雨水、人類排放的污水等都被轉化為清潔且價格低廉的淡水，滿足社會的用水需求。

全球能源互聯網讓能源保障更可靠。通過發展清潔能源，未來世界能源可實現低成本、充足供給；全球配置的能源市場將建立秩序井然的能源供需調節機制；能源發展將較少地受到金融操控、商業投機、地緣政治等因素的影響，這可以避免價格暴漲暴跌。

全球能源互聯網讓能源平臺更堅強。特高壓和智能電網技術讓能源互聯網覆蓋世界每一個角落，能源供給不再有盲區和空白。水電、風電、太陽能發電等集中式和分布式電源的大規模接入，實現供用電關系的靈活轉換。依托大電網控制技術、信息通信技術等，可精確預測用電負荷，動態調整電力系統結構，保障跨國跨洲電網安全穩定運行。電網抵御風險的能力提高，能夠更高效地應對臺風、地震等災害及外力破壞。

全球能源互聯網對清潔能源利用將產生哪些影響？

全球能源互聯網讓清潔能源開發更高效。連接大型基地與負荷中心的特高壓大通道的建成，使全球可再生能源資源得到充分發掘。世界各地相隔千里的水電、風電、太陽能發電裝置聯合運行，可以最大限度地提高資源開發利用效率，實現共贏。

全球能源互聯網讓清潔能源配置更高效。依托全球能源互聯網，大規模的電力能夠以光速在全球高效傳輸配置，不再局限在國內、洲內，實現東西半球跨時區補償、南北半球跨季節調節，大幅減少全球總裝機規模。在全球能源互聯網的緊密聯系之下，未來全球成為一個“能源村”，能源配置更便捷、更高效。

全球能源互聯網讓清潔能源消納更高效。未來，依托全球能源互聯網，各大洲實現互聯互通，大電網突破了清潔能源富集地區當地消納能力有限的制約，將消納范圍擴大至全球，從根本上消除“棄光”“棄風”“棄水”問題。依托大數據，全球能源互聯網搜集、整理、分析各個能源消費終端的信息，實現各種能源優化調配，最大限度地避免浪費和低效利用，能源得到更高效使用，發揮更大作用。

全球能源互聯網對能源開發將產生哪些影響？

依托全球能源互聯網，“兩個替代”得以全面實施，清潔能源實現大發展，清潔電力得到全面應用，綠色低碳能源成為新時尚。到2050年，清潔能源占一次能源消費比重提高至80%，成為世界主導能源。

能源開發實現清潔替代。為應對氣候變化，化石能源開發將受到嚴格控制，并將逐步被清潔能源替代。未來，傳統的燃煤電廠逐步退役，集中式、分布式清潔能源得到大規模開發，千萬千瓦級的水電、風電、太陽能電站集群在峽谷、高山安家，各種分布式電源廣泛分布在城市、農村，以清潔能源為特征的能源生產革命在全球興起。

全球能源互聯網對能源生產消費將產生哪些影響？

依托全球能源互聯網，能源消費實現電能替代。到2050年，全球實現電力普及，人人可獲得電力，非洲等曾經貧困地區的人們，告別薪柴取能的時代，直接跨入電氣化社會。電鍋爐、電采暖、電制冷、電炊具和電動交通應用等廣泛實現，熱水、烹飪、采暖、空調、照明、灌溉等人類生活所需越來越多地通過電力解決，清潔電能基本上可滿足絕大部分用能需求，交通、建筑、工業等重點領域的能耗水平顯著降低。工業領域大范圍推廣實施煤爐、油爐改電爐以及電加熱設備，告別煙囪林立。公路上奔馳的汽車超過90%由電力驅動。到2050年，電能占據終端能源需求的半壁江山，比重達到52.2%。人類進入了“電力無處不在”的電氣化新時代。

依托全球能源互聯網，能源生產消費實現雙向互動。在全球能源互聯網背景下，互聯網、物聯網、移動終端、云計算、大數據等眾多先進的信息通信技術與能源電力技術緊密融合，電網更加智能化，推動能源消費從單向被動接收的用電方式，向雙向互動、靈活智能化用電方式轉變。電力公司可實時了解每個用戶甚至每個用電設備的用電信息并掌握其用電規律，針對用戶特點開展靈活、高效的需求側響應工作，引導用戶改變用電行為，提供更加優質的用電服務；用戶可以及時掌握自己的用電狀況、電力價格等信息，主動參與城市及社區的用電管理，實現對用電的精益化管理。全球成千上萬的建筑物、汽車、工廠等傳統意義上的能源消費者，也成為能源的生產者，成為全球能源互聯網的交易主體。

十一 相對清潔理論

1．概念與特點

清潔能源，即綠色能源，是指不產生污染物、能夠直接用于生產生活的能源。清潔能源的含義包含兩方面的內容。一是可再生能源：消耗后可得到恢復補充，不產生或極少產生污染物，如太陽能、風能、生物能、水能、地熱能、氫能等。二是非可再生能源：在生產及消費過程中盡可能減少對生態環境的污染，包括使用低污染的化石能源（如天然氣等）和利用清潔能源技術處理過的化石能源，如潔凈煤、潔凈油等。

所謂“相對清潔理論”是指，可再生能源之所以被稱作清潔能源，主要是相對污染較大的傳統化石能源來說的，而不是因為自身的絕對清潔。

2．理論基礎

可再生能源在產業化及推廣應用過程中也存在一些污染問題，并不是絕對的“清潔”或“零碳”。

（1）水能對生態環境的影響。從總體上看，作為清潔能源的水電的科學利用，本身是對環保的巨大貢獻，但水電開發是對自然形態山川的改造，會對植被、河流形態、水生物、水質等環境因素產生不同程度的影響。因此，在小水電開發中，不少地區出現了規劃和管理滯后等問題，整體開發規劃缺失，不進行規劃環評，即使進行了環評，也不完全執行環評的要求，濫占資源、搶奪項目、無序開發，造成江河斷流、水土流失和生態破壞等問題。

（2）風能對生態環境的影響。風能對生態環境也有一定的影響，除對原有生態景觀造成破壞外，對一些地方的動植物也有不利影響。比如，在草原上，巨大的風車陣有可能殺死大量飛禽，而這些飛禽除路過的候鳥外，也有當地鼠類的天敵，老鼠由于缺少天敵，其危害會大大增加。同時，風車轉動時產生的噪聲對當地的生態環境也會造成不利影響。

（3）太陽能利用過程中的生態環境問題。太陽能本身是清潔能源，但太陽能電池生產過程中會產生大量污染，特別是多晶硅生產環節會出現副產物四氯化硅，而四氯化硅具有強腐蝕性。如果回收技術不成熟，光伏組件生產過程中產生的這些大量有毒物質會造成污染。同時，由于目前光伏發電系統大多用鉛酸蓄電池作為儲能設備，如果處置不當，其廢棄物對環境有很大的破壞。因此，從某種意義上說，光伏產業屬于“高能耗”（提煉一噸多晶硅要消耗16萬度電）、“高污染”企業，由于中國光伏產業的技術水平較低、產能較小，處理能耗和污染的能力還很低，帶來的污染問題也很明顯。

（4）生物質能開發對環境的影響。除生態風險外，生物質能開發也存在排放污染問題。比如，使用生物乙醇燃料時排放到大氣中的乙醇，容易變為乙醛，而乙醛非常容易起化學反應，被認為對人體健康有害。再比如，如果發電廠的技術不過關，垃圾焚燒發電過程中排放的二英，將給周圍的環境帶來很大的危害。

3．理論應用

在開發利用可再生能源過程中，也不能忽略生態環境問題。在一些特殊情況下，環境生態問題也可能嚴重制約可再生能源的開發利用，比如，城市垃圾發電帶來的環境污染問題就導致垃圾發電廠選址困難，往往選址地點一規劃，就招致當地民眾的抗議。因此，在可再生能源的技術創新、人才隊伍建設、資金投入、政策建設等領域，也不能忽略可再生能源的污染問題。