推薦序
能源革命勢不可擋,能源互聯網正在路上
提及能源,無人不曉。能源是人類活動的物質基礎,是推動人類發展、社會進步的原動力。從某種意義上講,人類社會的發展離不開優質能源的出現和先進能源技術的使用。煤炭時代造就了密集的城市核心區,拔地而起的工廠,以蒸汽機為動力的火車和輪船吹響了第一次工業革命的號角;油氣時代、電氣時代催生了城郊大片房地產業以及工業園區的繁榮,以電力和內燃機為動力的汽車和飛機插上第二次工業革命的翅膀呼嘯而來。
不可否認,在近300年的工業化進程中,化石能源的大規模開采使用,創造了工業文明,世界發生了翻天覆地的變化。感嘆之余,不由想起百年前的“泰坦尼克號”。這艘號稱“永不沉沒”之船的傾覆,讓人們從征服自然的狂妄自負中驚醒,也讓人們在大自然面前多了幾分畏懼。
百年之后的今天,“泰坦尼克號”仍然散發著持久的魅力,在造船之時、沉船一刻,人們所演繹的驕傲和悲劇、勇敢和怯懦,在今天仍可找尋到對應的影子。人類發展的腳步從未停歇,卻遭到了大自然無情的報復:發射火箭和衛星不斷“征服”太空,卻留下了龐大的太空垃圾;改造湖泊濕地、毀掉森林植被,卻導致洪水泛濫、泥石流爆發;化石能源的貪婪攫取,卻帶來了日益嚴重的大氣污染、氣候變暖和能源危機,最終對人類的生存與發展構成了嚴重威脅。
能源資源本是大自然賦予人類的寶貴財富,人類一旦失去能源的蔭庇,將重新陷入茫茫黑夜。然而,隨著近年來生態環境的日益惡化,霧霾圍城,能源行業一度成為眾矢之的、四面楚歌,可持續發展危機重重。
環境污染的原罪并非能源本身之過錯,而是人類失去理性對能源的貪婪攫取。沿襲傳統的攫取和依賴不可再生能源的經濟發展方式已經難以為繼。社會經濟可持續發展和人們對改善生態環境的迫切愿望成為人類當前刻不容緩的一大課題,人類的生存與發展受到前所未有的嚴峻挑戰。所幸的是,人類已然意識到能源與生態環境問題的嚴重性和緊迫性,并在一輪又一輪激辯中逐步形成共識,各自承擔共同而有區別的責任。作者羅軍川在《能源那些事》這本書里已經有了正解:推動新一輪能源革命和發展能源互聯網。
推動新一輪能源革命,關鍵在于實現能源生產和能源消費的革命。在能源生產環節推進能源結構轉型,即從傳統的化石能源為主轉向以可再生能源或新能源為主,實施清潔替代;在能源消費環節實施電能替代,實現能源的高效清潔利用。電能是一種清潔、高效、優質和便捷的二次能源,便于轉化、傳輸和利用。因此,以電能為中心的清潔能源替代勢在必行,必將成為終端消費中的優質能源,并將得到更廣泛的利用。
發展能源互聯網,就是要實現能源資源更大范圍優化配置和提升系統的能源利用效率。建立基于能源互聯網的現代能源體系,根本上是要改善和解決目前的能源危機、環境污染和氣候變化,減少一次能源的消耗比例,加大清潔能源占比,打破不同能源之間的壁壘,建立起系統的能源供給、消費網絡。發揮信息互聯網的優勢,實現供需互動、智慧用能,提升用戶的用能體驗,實現系統的經濟效益、能源利用效率最優化。
2016年9月3日,中國政府在G20杭州峰會期間向聯合國秘書長潘基文遞交了中國氣候變化《巴黎協定》。《巴黎協定》確定全球平均氣溫較工業化前水平升高幅度控制在2 ℃之內的目標,并提出為把升溫控制在1.5 ℃之內而努力。新協定還指出,全球將盡快實現溫室氣體排放達峰,本世紀下半葉實現溫室氣體凈零排放。該協定對中國而言,既是一份責任,也是一個機遇,協定根本上是要鼓勵各國走低碳、可持續發展的道路。因此,進行以清潔能源為主的能源結構轉型和建立以能源互聯網為基礎的現代能源體系,是中國乃至世界各國在能源轉型這條道路上的必然選擇。
能源革命勢不可擋,能源互聯網正在路上。我國在清潔能源發展方面已經進入世界前沿陣地,以太陽能、風電為代表的可再生能源2015年已經位居世界第一并在快速增長,太陽能發電平價上網有望在2020年以后實現。一旦新能源在價格方面市場化,能源互聯網的發展將迎來重大機遇,發揮網絡的效率優勢,將進一步激發清潔能源的發展并倒逼傳統能源轉型。更多的能源形態和能源生產、消費主體將進入能源互聯網的生態圈,現代能源體系的價值將得到極大的發展和體現,最終走出一條符合中國國情、具有中國特色的現代能源發展之路。
能源互聯網將帶動新一輪技術和產業革命,打造新的經濟增長點。能源互聯網中最為關鍵的一環就是電網互聯,電網互聯可以實現不同發電方式之間的互補,有助于降低新能源發電的波動性對電網的影響。同時,大范圍互聯也可以平衡不同區域負荷的峰谷差,有利于高比例的新能源接入和消納利用。在發電領域,提高清潔能源或新能源發電比例,將促進大型火電機組、水輪機組、核電機組等裝備產業的技術升級,帶動低成本、高效率光伏板等組件材料的自主研發等;在輸電領域,滿足大容量、遠距離電力輸送需求以及高比例新能源的接入輸送需求,將促進特高壓輸電技術、柔性直流輸電技術、超導輸電技術以及電網安全穩定運行和柔性控制技術等關鍵技術的發展,促進高壓電纜、換流閥、套管等輸電裝備等電力電子控制設備制造及超導材料的自主研發等;在配電領域,需要滿足電動汽車、變頻器等負荷和新能源分布式發電的靈活接入需求,將促進電動汽車充電技術、儲能技術、智能微電網與控制技術等關鍵技術的發展。此外,能源互聯網的實施與構建還將進一步帶動互聯網、通信、交通等其他行業的發展與變革,直接帶動研究設計、實驗測試、軟件開發、設備研制、生產運行等產業鏈條相關環節的快速發展,依賴于電力系統、信息通信、數據處理、先進控制等多個領域技術的發展創新,尤其是在傳感器、芯片、電力電子器件、高端新型材料等尖端技術上實現突破。其布局將推動新能源、新材料、節能環保、電動汽車、智能制造、新一代信息技術等戰略性新興產業發展,促進經濟發展、結構調整和產業升級。在變革創新中激發內生動力,在轉型升級中釋放發展潛力,這是中國經濟發展應對挑戰、走出持續低迷期的必然選擇。
能源互聯網有望改變能源利用方式和人類生活習慣及用能理念,將使困擾人類的諸多能源生態問題迎刃而解。我們熱切期望,中國能夠牢牢抓住新一輪技術和產業革命的歷史機遇,走出一條綠色、低碳和可持續的發展道路。而對于生活在當代的每一個人,無一例外都是新一輪能源革命身體力行的踐行者和生態文明成果的共享者,讓我們鼓足勇氣為實現人間處處是青山綠水和藍天白云的生活愿景而不懈努力。
中國長江學者,重慶大學教授、博士生導師2016.12