地球之光 ——全球能源互联网简史


作者:陈富强


电是没有边界的

在全球能源互联网大会上,没有出现马云的身影,估计他也未必关心孙正义在大会上究竟说了些什么,他要做的事情实在太多。但是,在最近一次云栖大会上,马云却谈到了新能源,谈到了电的边界问题。所谓云栖大会,可追溯到2009年的地方网站峰会,经过两年发展,2011年演变成阿里云开发者大会,到2015年正式更名为“云栖大会”,并且永久落户杭州西湖区云栖小镇。云栖大会不仅仅是一个简单的会议,而是创新、创业大平台、大数据,折射出一个产业蓬勃兴起的一面,它是一个缩影。在大会演讲中,马云感叹:“1995年我创业的时候,全世界互联网创业人数不到5万人,今天来到会场的人数可能已近5万人。今天用互联网的人口超过20亿,真正诞生了一个新的世界,一个新的经济体。”

马云认为,互联网没有边界,就像电没有边界一样。一百多年以前,你不能说这个行业可以用电,那个行业不能用电,电是没有边界的。互联网是一种技术,是一种思想,是一种未来。新零售,新制造,新金融,新技术,新能源,这五个“新”将对各行各业产生巨大的冲击和影响,把握者胜,逆流者将会亡。谈到其中的新能源,马云的看法是:“过去的发展是基于石油和煤,未来的技术发展基于的新能源,则是数据。按照王坚博士讲,数据是人类第一次自己创造了能源、创造了资源,衣服人家穿过,你穿就会不值钱,数据是人家用过,你用会更值钱,你用过以后出去更值钱,是越用越值钱的东西。”马云所指的王坚博士,是阿里巴巴首席技术官,在加入阿里巴巴之前是浙江大学教授,任微软亚洲研究院常务副院长,负责用户界面、机器学习、大规模数据处理等研究。值得一提的是,王坚领导的小组发明了支持亚洲语言的无模式切换用户界面,应用在Windows XP and Office XP 等软件上。所负责手写数学公式识别器于2005年在世界上首次推出,并在胡锦涛主席2006年访问微软时专门为主席和夫人作了演示。

其实,王坚有一个观点,完全与电有关。了解阿里巴巴的人都知道,马云身边有一位心理学博士叫王坚,2009年创建阿里云并当了首任总裁,在从零开始的情况下,居然就狂妄地舍弃了相对保险的开源路线,坚持做大规模分布式计算系统——“飞天”。 更让人惊讶的是,从第一天起,他就要求团队必须做通用计算平台,要知道即便是AWS(亚马逊云服务),也选择了更容易的垂直架构,每种服务对应一个或者多个物理集群。而阿里云所有的服务对应的都是同一个系统内核、同一套分布式文件系统。除了阿里云外,世界上只有谷歌能够做到这点。然而,经过四年的努力,王坚和他的技术团队居然成功地让飞天上线了。在这个研发过程中,有一些骨干选择了离开。用王坚的话说,“他们不是不相信云计算,更不是不相信阿里,但这件事实在太难了,有些人是实在看不到希望才走的。”很多人好奇,为什么王坚一上来就选择最难的路。

6年前,云计算被李彦宏称为“旧瓶装新酒,没有技术含量,做云计算这个活儿比较累”。而马化腾则认为“这东西太遥远,可能要等几百年”。只有不懂技术的马云“对云计算充满信心,客户需要、市场需要,能为社会创造很大的价值”。马云之所以敢这么做,是因为他的身边有王坚。在王坚看来,“我们这个时代需要苹果和谷歌之外的另一个选择。欧洲没能做出自己的移动操作系统,已经注定错失一个时代。”6年后的今天,IDC数据显示,亚马逊AWS、微软Azure、阿里云排名前三,全球公共云市场3A格局已定。

我铺垫这么一大段,不过是想要说明王坚的一个观点,这个观点与电有关。在王坚的一本叫《在线》的书中,他说,自己很早就意识到,当互联网成为比公路还重要的基础设施,计算就要像电一样变成公共服务。电,必须是通用的,能点亮灯泡,也要能发动马达。同样,真正的云计算,必须成为“国家电网”,能支持各行各业。在书中,王坚告诉读者:“飞天的诞生让我为团队感到自豪,这是中国第一个单个集群超过5000台服务器的通用计算平台,每一行代码都是我们自己写的,非常了不起。”王坚对于国家电网的核心职能,用一句话就概括清楚,不得不让我对一个科学家肃然起敬。而他关于飞天的坚持,也与国家电网在智能电网等诸多创新,有异曲同工之处。

作为互联网教父级人物,马云关于电是没有边界的观点,关于新能源的阐述,其实与全球能源互联网的理论不谋而合。在马云看来,未来的变革远超我们的想象,如果说过去基本上是以知识驱动了科技革命,那么未来的趋势,不仅仅知识的驱动,而是智慧驱动、数据驱动。作为全球能源互联网的基础,智能电网何尝不是智慧与数据的完美结合。

灯塔的历史,几乎就是一部电的简史

说到导航,就不得不说到灯塔。灯塔,依水而立,照亮平安,引船于孤岛岬角险峻之处,救人于惊涛骇浪无助之时,在航海安全中扮演着极其重要的角色,它记录着人类“耕海牧渔,拓海而荣”的航海历史,堪称海洋文史记录者。

灯塔与电的关系是如此亲密。在电没有出现之前,灯塔用煤气照明,灯塔的历史,几乎就是一部电的简史。最早的灯塔似乎出现在中国的夏朝时期。算起来,是4000多年以前的事情了。那时,航海的人们利用“碣石”指引航路,可以说,碣石就是中国远古时代的自然灯塔。

在中国漫长的海岸线和星罗棋布的岛屿上,灯塔从来就是航海者的福音,并且与经济息息相关。比如南海,是全球海上交通最繁忙的水域,全球二分之一商船、三分之一货运总量和中国40%以上外贸货物、80%以上石油途经于此。但多年来,中国在南海水域民用导航助航设施缺乏。海南最古老的灯塔是始建于光绪十九年(1893年)的临高灯塔和海口秀英灯塔。1760年,台湾澎湖列岛中渔翁岛上建立了中国第一座灯塔,而海南岛虽然有着众多的港口、险滩和礁石,灯塔却迟迟未建,仅在航道暗礁多的临高角岸边设有古风烽火台,直到近代西方列强用坚船利炮打开中国门户,为控制琼州海峡,保证海运通道顺畅,英国才首先选择海南岛的临高角和秀英港码头,以“琼海关”名义圈地建塔,使海南灯塔建设开篇充满苦涩。1997年5月,临高角灯塔被国际航标协会列入“世界一百座历史文物灯塔”。

而最近南沙5座灯塔的建成发光,有望彻底改变南海水域民用导航助航设施缺乏的局面。这5座灯塔分别建在华阳、赤瓜、渚碧、永暑和美济岛上。这5座灯塔都扼守南海航道要冲,周边海域常年气象险恶,飓风浪涌。5座灯塔均为大型多功能灯塔,可为船舶提供定位参考、航路指引、航海安全信息等高效的导航助航服务,有利于提升周边水域助航、通航管理以及应急搜救能力。灯塔建成后,交通运输部还分别为5座灯塔写了《灯塔纪略》,以志纪念,其中提到了建灯塔的缘由:“南沙群岛古称“万里石塘”,据南宋《诸蕃图》、元《岛夷志略》等记载早列中国南海疆域。先民辟海上丝路,通达印、西二洋;素为中国渔民耕海牧渔之所,《更路簿》历历可考……为策安全,着于长远,建灯塔引航渡,工不迂缓,竭力施行,立塔于斯。”

陆上也有灯塔。这些灯塔通常以宝塔的形式出现。几乎在每座城市与乡村,都会有一座宝塔,它们建在制高点上,镇守城乡之门。而建在沿海的宝塔与望海楼,其实所起的就是灯塔的作用,它们被称为出入海口的人工灯塔,在没有电的年代,许多宝塔在夜间悬挂灯笼,以指引船只的航向。随着电的出现和普及,这些宝塔也能在漆黑的夜晚,为出海人导航,也为晚归人指引回家的路。

令很多人惊讶的是,古埃及人建造的法罗斯灯塔,居然列入世界古文明八大奇迹之一。根据现存可检索的史料,灯塔始建于公元前280年,是被公认的世界上年代最早、规模最大的灯塔。我在上面说过,2010年,中国农历春节,我去了埃及,特意去了位于地中海岸边的法罗斯岛。在那儿,有一座著名的城堡叫卡特巴城堡,这里就是传说中神奇的法罗斯灯塔,又名亚历山大灯塔的遗址。说起这座城堡,对于大多数外国人来说,显得有些陌生,但是,如果说起它曾经是“亚历山大灯塔”的遗址,也许就会对它肃然起敬。因为那座已经在地震中损毁的灯塔,曾被列为世界最著名的七大奇迹之一,列首位的是埃及的吉萨金字塔,而亚历山大灯塔则名列第七位。据说灯塔的建造与一次沉船事件有关。时间大约是公元前280年。那是一个秋天的夜晚,月黑风高,一艘埃及的皇家喜船,在驶入亚历山大港时,触礁沉没,船上的皇亲国戚以及从欧洲娶来的新娘,悉数葬身鱼腹。这个悲剧,令埃及朝野上下震惊不已。当时的埃及国王叫托勒密二世,悲伤之余,他下令在最大港口的入口处,修建一座导航灯塔。据说,这座最终高度达到135米的灯塔修了40年,它竖立在法罗斯岛的东端,立于距岛岸7米处的石礁上,人们习惯将它称之为“亚历山大法罗斯灯塔”。 灯塔的巍峨与非凡,现在我们只能在史料记载的文字中才能领略了。据称,整个灯塔的面积超过了900平方米。灯楼上面,矗立着8米高的太阳神赫利俄斯站立姿态的青铜雕像。而整座灯塔都是用花岗石和铜等材料建筑而成,灯的燃料使用的是橄榄油和木材。聪明的设计师还采用反光的原理,用镜子把灯光反射到更远的海面上。这样,灯塔在夜间放射的光芒,给远航的舵手带来了巨大的安全感。在大海上航行的船只,只要遥望高高的灯塔,就会镇定自若,因为舵手和海员们都相信,这座灯塔发出的光芒,就是引导他们平安抵达目的地的旗帜。

法罗斯灯塔在公元14世纪发生的一次大地震中被摧毁。一位阿拉伯旅行家在他的笔记中记载了灯塔的导航功能:“灯塔是建筑在三层台阶之上,在它的顶端,白天用一面镜子反射日光,晚上用火光引导船只。”这与大多数史载相吻合。大约在灯塔消失一个世纪以后,埃及国王卡特巴下令在灯塔原址上修建了一座城堡,并以他的名字命名。由于灯塔遗址地位显要,修建城堡很大程度上也是为了便于保卫海岸线,阻挡外来侵略者登陆亚历山大以进攻埃及。现在,我们已经看不到灯塔的一丝踪影,但是城堡的建筑风格与规模依旧令人叹服。

随着电的发现和利用,后来的灯塔导标灯基本上采用电。在中国的岱山岛,新建了一座中国灯塔博物馆,馆藏文物,除了大量灯塔导标灯,还有数量不少的电器产品,比如英国马可尼公司于1929年制造的直流发电机,这台发电机用于舟山外海花岛山无线电指向标站。再比如广泛应用于各灯塔和灯桩的换泡机,是美国生产的。尤其是用于舟山舨洲灯塔的发电机,是上海航标厂于1979年生产的双S型立式风力发电机,这几乎就是利用新能源的最好注解了。灯塔的广泛使用,在相当长一个时期成为航海的指路明灯。有一位叫李汶的诗人专门创作了一首《灯塔赞》:彼岸寻不见/沧海无边/一灯高照艳阳天/力挽狂澜擎砥柱/指向航船。赤子志犹坚/何惧孤单/无私奉献谱新篇/灯塔精神传万代/光照人间。

中国大地上诞生的第一盏电灯

在古代中国,与电有关的传说并不太多,简直可以说是寥若晨星。目前能够查阅到的文献记载也屈指可数。中国古人认为电的现象是阴气与阳气相激而生成的,在《说文解字》是有“电,阴阳激耀也,从雨从申”的记述。而在《字汇》中则有“雷从回,电从申。阴阳以回薄而成雷,以申泄而为电”。相对详细记载是东汉时期的王充,他在著名的《论衡》一书中提到了“顿牟掇芥”等问题,所谓顿牟就是琥珀,掇芥意即吸引籽菜,也就是说摩擦琥珀能吸引轻小物体。西汉末年,有关于“玳瑁吸,即细小物体之意的记载,以及“元始中即公元三年……矛端生火”,意思是金属制的矛的尖端放电。到了公元三世纪的晋朝,还有关于摩擦起电引起放电现象的记载:“今人梳头,解著衣,有随梳解结,有光者,亦有声。”这些记述,寥寥数语,但在我看来已经十分珍贵。

浙江图书馆的馆员推荐我去看看《电世界》,她认为这是中国第一部真正意义上的电力题材小说。全书共十六回,1909年9月由《小说时报》第一年第一期开始连载,说明是“理想小说”。小说讲述的是宣统年间,电学大王黄震球开设帝国大电厂,并从陨石中提炼出定名为“镉”的金属原质,于空中发电,以电能用于军事、矿业、交通、农业诸方面,并以此建设国家。就当时的现状而言,这部小说有很大的科幻成分,但表现了作者倡导的不堪欺凌、兴国强民的进步思想。而以现在的眼光来看,小说中提到的有关电能的应用,后来很快就证实是正确的。

虽然不能媲美《大西洋月刊》,但是作为中国第一份电学专门刊物的《电界》,在推动电学知识的普及,开创中国电力杂志编辑与出版的先河方面功不可没。《电界》的创办人是电力实业家、教育家邓子安。邓子安早年留学日本,他敏锐地洞察到二十世纪将是电的世纪,在邓子安看来,“世界愈文明,电气愈发达;电气愈进步,国家愈富强”,“人类幸福之借重于电气者,正未艾也”。正是基于他的这些先进理念,邓子安毅然将电学作为自己的主攻方向。在数年求学过程中,邓子安攻读了与电学有关的各类课程,获得了电学博士学位,成为二十世纪早期中国电学专业的一位名副其实的高端才俊。并在回国后创办电气工程师事务所和京师电气工业学校。在电气工程师事务所略有盈余之后,他便将办刊提上了议事日程。经过一段时间的筹备,1917年9月,《电界》创刊。第一期刊物署“民国六年九月一号发行,邓子安电气工程师事务所出版,农商部、交通部、警察厅批准立案”等。《电界》以“专述电气科学之应用及简单理论,以备同胞之共同研究。借以普及科学知识,发达工业思想”为己任,登载电气方面论著、消息报道、科普常识、电气原理等,是一份以科学普及为主的综合性电力技术半月刊。尽管《电界》的出版不足两年就无疾而终,但邓子安办刊的信念矢志不渝。后来,他又先后创办了《电气工业杂志》和《新电界》,广受读者追捧,在业界传为佳话。

无论是具有浓郁科幻色彩的《电世界》,还是纯粹专业的《电界》,它们都是在中国有电以后才出版发行的,正是电的出现,让他们体验并感受到了电的重要性,并且以前瞻的眼光,眺望中国的未来。而堪称电力先驱的,是一个听上去有点陌生的名字,他叫毕晓普。对这位杰出工程师的生平介绍,我几乎无从写起,因为无论是图书馆的文献,还是浩瀚的网络世界,有关毕晓普,简直惜字如金。然而,正是因为他的探索,使中国有电几乎与西方同步,在爱迪生研制电灯成功的1879年,在中国上海,在上海虹口乍浦路的一幢仓库里,毕晓普进行了一次激动人心的实验,这名公共租界工部局的电气工程师以一台10马力蒸气机为动力,带动自激式直接发电机试验成功碳机弧光灯,这是中国大地上诞生的第一盏电灯。现在已经没有任何文字资料能够看到毕晓普在面对那盏弧光灯时的心情了。但是那盏灯是一个前奏,它的横空出世在那一刻照亮的虽然只是一幢老旧而涂满沧桑的仓库,但很快地,一个充满光亮的时代因为它的降临即将破茧而出。

霾的形成与污染物的排放密切相关

我之所以如此不嫌其烦,无非是想说明,气候对人类活动的影响之重大。反之,由于人类活动的无序,对地球和自身的伤害也无处不在。比如雾霾。霾这个字在史书中是用来表示有风沙的天气的,史书中素有“风而雨土为霾”之说。在气象学中霾则是一种天气现象,是指大量极细微的干尘粒均匀的浮游在空中,使水平能见度小于10公里的空气普遍混浊现象。霾使远处光亮物体微带黄、红色,使黑暗物体微带蓝色,当水汽凝结加剧、空气湿度增大时,霾就会转化为雾。霾的形成与污染物的排放密切相关,城市中机动车尾气以及其它烟尘排放源排出粒径在微米级的细小颗粒物,停留在大气中,当逆温、静风等不利于扩散的天气出现时,就形成了霾。

雾霾已经成为影响人类生存质量的重要元凶。客观地说,雾霾天气自古有之,刀耕火种和火山喷发等人类活动或自然现象都可能导致雾霾天气。不过在人类进入化石燃料时代后,雾霾天气才真正威胁到人类的生存环境和身体健康。急剧的工业化和城市化导致能源迅猛消耗、人口高度聚集、生态环境破坏,都为雾霾天气的形成埋下伏笔。然而,值得我们反思的是,为何在中国最大的500个城市中,只有不到1%的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准,与此同时,世界上污染最严重的10个城市居然有7个在中国。

那么,雾霾对人类生命的侵略究竟有多严重?2003年因抗击非典而家喻户晓的中国工程院院士钟南山一向以敢于直言而深受普通民众喜爱。钟以他渊博的医学知识告诉我们,以前的大气污染主要是降尘,而现在的灰霾,实际上是一氧化碳、氮氧化物等。假如灰霾中混杂着有害物质,就会对健康产生直接危害,包括对神经系统、心血管系统、呼吸系统、内分泌系统的破坏。也就是说,它是身体健康的“隐形杀手”。2012年7月的《参考消息》曾经刊发过一篇文章,称中美学者突破性研究发现,雾霾缩短中国北方人五年半寿命。实际上,受雾霾之害的岂止中国北方人,就连江南也不能幸免。杭州有难得的城市山水之美,半城山色半城湖,空气质量一直不错,然而,最近几年,也连续遭遇雾霾侵袭,有雾没霾的日子似乎有一去不复返的趋势。更加离谱的是,处于东海上的舟山群岛素以空气质量优质而闻名,近年来,居然也出现了输入性的雾霾天气。

北京人总是善于和习惯幽默,面对雾霾,他们呼吸着恶浊的空气,也不忘编出一个段子戏谑调侃一把:“一个相比于鲁霾的沉重,冀霾的激烈,沪霾的湿热和粤霾的阴冷,我更喜欢京霾的醇厚,它是如此的真实,又是如此的具体。黄土的甜腥与秸秆焚烧的碳香充分混合,再加上尾气的催化和低气压的衬托,最后再经热源袅袅硫烟的勾兑,使得京霾口感干冽适口,吸入后挂肺持久绵长,让品味者肺腑欲焚,欲罢不能。”

雾霾也曾经让英国伦敦沦陷,这座城市一度以雾都著称。历史上最有名的伦敦烟雾事件就发生在这里。1952年12月5号的伦敦城,雾霾被控制在大气层之下,没有办法散去,人们走在大街上都没有办法看到自己的脚,人们感到呼吸困难,伦敦一片死寂,在走路时只能靠盲人来带领自己回家。据统计,前前后后,在这场雾霾灾难中死去了至少12000人。

2012年,世界卫生组织发布数据,称本年度全世界约有700万人死于空气污染相关疾病,其中西太平洋区域情况最为严重,大多数死亡都发生在低、中收入国家。很不幸的是,中国正处于西太平洋区域。而中国国内一项研究证实,因为空气污染,中国每年或将有35万至40万人“早死”。这个研究结果与世卫组织发布的数据大致吻合。

在造成雾霾的诸多因素中,有一个因素不可忽视,就是集中供暖的源头。北方的冬天,室外零下可达一二十度,但是室内却通常温暖如春。这是集中供暖的特征。集中供暖始于何时,它的南北东西分界线又以什么根据划定,我没有深入探究过。我只知道,每当冬季来临,北方的朋友一到江南,即使有暖空调的帮助,也依旧冷得无法入睡。与北方的寒冷相比,江南的冷,是一种浸入骨髓的冷。而集中供暖在相当长一个时期,主要依靠各种大小不等的小锅炉。后来,这种污染严重的小锅炉被逐渐淘汰,以燃煤热电厂代之。以北京热电厂为例,这座位于北京东郊高碑店的热电厂,装机容量84.5万千瓦,能满足北京市10%的供电、50%的供汽和40%的集中供热,替代了近200台排放严重超标的小锅炉。但每年的烧煤量依旧有200多万吨。尽管这座热电厂号称引进国际先进的供热发电机组,采用液态排渣、飞灰复燃等先进技术,使用除尘效率99%以上的静电除尘器,使烟尘和二氧化硫排放浓度均优于北京市现行标准。毕竟,这是距离北京市区只有15公里的一座热电厂。那么在北京周边地区,或者说,冬季集中供暖的其他省市区呢?是否也能做到与北京热电厂一样环保?几乎可以肯定,这些热电厂除了为城市提供温暖,也输出污染。

雾霾的源头多种多样,通常,研究者将雾霾的成因归咎于汽车尾气、工业排放、建筑扬尘、垃圾焚烧,甚至火山喷发等。2015年曾经有一部广为流传的纪录片《穹顶之下》,也提到了燃煤、汽车排放甚至餐饮对雾霾的影响。这种分析当然不无道理,因为雾霾天气通常是多种污染源混合作用形成的。然而,人们在诅咒雾霾的成因时,似乎忽略了一个十分重要的因素,就是火力发电厂以及钢铁、水泥、石油这些重污染行业的燃煤废气的排放。

特高压治霾

决策层显然也看到了这种因为能源禀赋带来的矛盾。于是,在2013年,中国国务院在《大气污染防治行动计划》中提出,加快调整能源结构,增加清洁能源供应,力争实现京津冀、长三角、珠三角等区域煤炭消费总量负增长,逐步提高接受外输电比例。这种观点,稍后被国务院明确为“实施跨区送电项目”,紧接着,又进一步明确,在中国要发展远距离大容量输电技术,开工建设一批特高压输电通道。特高压输电通道被作为调整能源结构、转变发展方式的有效抓手。有人把这种通过特高压输电,称之为“特高压治霾”。这个词,还成为2014年全国两会的热词。

根据国际绿色和平组织的报告,特高压每输送1亿千瓦时电力,可使负荷中心减排PM2.5约7吨,PM10约17吨,减排二氧化硫、氮氧化物约450吨。事实上,在中国,“特高压治霾”从2009年就开始了。2009年1月至2014年3月,晋东南至荆门特高压交流试验示范工程及其扩建工程向华中地区送电583多亿千瓦时,相当于减少2355.32万吨标煤燃烧。2010年7月至2014年初,向家坝—上海±800千伏特高压直流输电工程向华东输送水电582亿千瓦时,相当于减少2351.28万吨标煤燃烧。随着特高压电网的持续建设和投入商运,这种“电从远方来”的行动还在继续。因此,有学者认为,合理配置全国电力分布、长距离大容量输电为中东部治理雾霾天气提供了一个新的思路和重要渠道。

能源结构以煤为主显然会阻碍一个国家乃至全球的可持续发展,因为二氧化碳排放总量大、增长快、峰值高,而碳减排也面临巨大挑战。鉴于此,美国在2015年发布《清洁电力计划》,提出到2030年美国电力行业要在2005年的基础上,实现二氧化碳减排32%。这个计划被视为美国应对气候变化迈出的“最大最重要一步”。

采取类似行动的还有英国,英国提出2030年放弃使用所有火电,改为使用可再生能源。而欧盟28个国家也建立了能源联盟,针对各国进行统一电力调度,其目的就是解决可再生能源的消纳问题。当然,欧盟也注意到,仅靠欧盟内部解决能源问题还远远不够,如果实现与中东地区或北非地区电网连接,将搭建一条跨洲际的清洁能源走廊。从联网的意义上来说,这也是全球能源互联网的一部分。

在中国,形成“特高压治霾”的共识颇为不易。因为仅就特高压电网建设而言,也一直处于争议中。长期以来,由于中国采取以煤电就地平衡为主的能源观,已经造成东中部地区环境的不堪重负,可以说难以为继。而中国煤炭资源近80%集中在西部、北部地区,75%左右的煤电装机分布在东中部。京津冀鲁、长三角地区单位国土面积煤电装机分别是西北地区的13倍、26倍。能源结构明显失衡。这种现状如果再不改变,环境问题将始终困扰中国的可持续发展。因此,以输电替代输煤,通过特高压电网,把西北部富余电力大规模输送到东中部负荷中心,减少东中部污染排放,就有可能让“特高压治霾”成为可触摸的现实。

事实上,这种情况正在发生令人欣喜的变化。中国是煤炭消耗大国,煤炭的一半用于发电,另一半则用于钢铁、建材、化工和民用燃料。现在,中国水、核、风、光发电增速已经大大高于电力消费增长,也就是说,今后用于发电的煤炭将进一步下降。以最近三年的数据为例,2014年中国煤炭消费下降2.9%,2015年下降3.7%,2016年上半年煤炭产量下降9.7%。这组数据足以说明中国煤炭消费已经呈现下降趋势,换言之,中国煤炭消费的峰值已经到来了。而随着中国经济增速从9-10%下降到6-7%,煤炭消费下降看来已经成为长期性趋势。这个节点比预想的要更提前,此前有不少观点认为,中国煤炭消费达峰可能会在2020年至2040年之间到来。被称为“气候经济学之父”的尼古拉斯·斯特恩认为,中国目前取得的这一成就预示着中国碳排放总量将在2025年之前便开始下降,早于官方预计的2030年。这位著名的英国学者表示,这真的是一个历史转折点。德国波茨坦气候影响研究所教授申尔胡伯则持更加乐观的态度,他认为,2020年中国的碳排放总量就会下降。一篇发表在自然地球科学杂志上的分析文章认为,中国的煤炭消费达到峰值很可能成为人类纪元的重要里程碑,成为国际社会减少导致气候变化的温室气体排放的转折点。

从《联合国气候变化框架公约的京都议定书》到《巴黎协定》,全球各国都在为尽快实现温室气体排放不再继续增加而努力。然而,大气中二氧化碳含量还在急剧升高,而世界人口同样在急剧上升,按照现在的速度,到2050年之前全球人口达到100亿是完全有可能的。明尼苏达大学的戴维•蒂尔曼说。“我们的世界正在朝着由人造设施来代替现有免费自然资源的方向发展”。但是,我们还没有掌握自然生态系统的有关知识。在2.45亿年前二叠纪大灭绝中,96%的物种灭亡了。后来随着许多新物种的出现,地球上终于恢复了丰富的种群,但是这个过程足足经历了一亿年。曾经有专家说过“一些人认为,自然界会复兴人类所毁灭的一切”。也有西方民间的谚语说:“只要有足够的时间,万物皆可应运而生。”或许自然界真的能够恢复一切,但这个漫长的过程对于现代人类而言无论如何是没有意义的,因为它过于漫长,漫长到需要重新经历地球的演变。

风能大约是人类最早利用的新能源

在可追溯的历史中,风能大约是人类最早利用的新能源。中国被认为是世界上最早利用风能的国家,公元前数世纪,中国人就利用风力提水、灌溉、磨面、舂米,用风帆推动船舶前进。大约3000多年前,周武王跟八百诸侯会盟,率领45000名将士,用47艘大船从孟津,即现在的河南孟津县抢渡黄河,终于推翻了殷纣王的腐朽统治。这是有关船只征战的较早记载。这些船只的动力除了桨,有一部分来自风帆。利用风帆驱动船只前进的技术,到了汉代就显得比较成熟了。两汉中国的水军,堪称世界第一。在著名的赤壁之战中,双方投入的舰船数量以数千计,其中,楼船的主要动力来自于风帆。

郑和宝船是郑和船队中最大的海船,是郑和船队中的主体,也是郑和率领的海上特混舰队的旗舰。据《明史•郑和传》记载,郑和航海船队中最大的宝船排水量过万吨,是当时世界上最大的木帆船。宝船在海上的行动主要依靠风帆借助风力以及水手划水。与当时欧洲帆船采用的分段软帆不同,郑和宝船使用了硬帆结构,帆篷面带有撑条。这种帆虽然较重并且升起费力,但却拥有极高的受风效率,能使船速提高。

在欧洲,西班牙大帆船似乎可与中国的郑和宝船媲美。据说,大帆船最早源自葡萄牙,但大规模建造却是在西班牙。西班牙人利用它们组成了强有力的舰队。著名的西班牙宝物船队就是由这种船只组成的。一般来说,西班牙大帆船的名声在于它庞大的船体和载重量,更重要的是,在于它源源不断从新大陆运回黄金,供西班牙王室和贵族挥霍。通常,这种大帆船都携带有重型武器。西班牙大帆船有两到三层甲板,多数装了三桅,但也有四桅的特例。西班牙大帆船算得上是世界航运历史上最具传奇色彩的帆船之一了。作为西班牙16至17世纪海上霸权的缩影,它们常常使人联想到宝藏、海盗、征服者和无敌舰队。在长达一个多世纪的时间里,西班牙大帆船牢牢控制着欧美两块大陆中的海域,堪称传奇。

无论是郑和宝船,还是西班牙大帆船,都不能算是真正意义上的战舰,直到风帆战列舰的出现。风帆战列舰出现于17世纪,为木质船体结构,船上装有风帆,以风力为动力,排水量一般在1000吨左右,舰上装有滑膛炮,能发射实心弹。英荷战争后,它的吨位逐渐增大,顶级战列舰排水量增加至3000至5000吨,火炮数量从几十门增至上百门。我们有理由相信,第一次鸦片战争中,懿律率领的英国舰队中,就有这种依靠风帆作为主要动力的战列舰。

以风帆驱动船只前进的帆船,现在依旧存在,而且能够进入北极圈。这种独一无二的定制包船北极之旅,其平台通常是木制帆船。其中Rembrandt Van Rijn号帆船,是上世纪初建造的百年古船,虽外表古老,但内部硬件等机械设备经常更新换代,2011年整船再次回到船坞进行升级和保养,船内通讯、导航设备都采用最先进的仪器,符合《国际海上人命安全公约》最新标准。船员及随行人士,都是经验丰富的专家,帆船航行领域的翘楚。所谓古船装新酒,在北极之行中独树一帜。浙江作家袁敏参加了2016年秋季的北极帆船之旅,她乘坐的是伦勃朗号三桅动力帆船,是一条来自荷兰的“海盗船”,只能乘坐33名北极探险者。在看到向往以久的北极光时,袁敏在微信朋友圈中留下如此感叹:神奇、灵异、深邃、幽远,它向你扑面而来时其实是白色的光束,当你捕捉它、辩识它,试图留住它时,翡翠般的绿光就玄妙地出现了。

     “上帝创造了人,荷兰风车创造了陆地”,可见风车在荷兰像郁金香一样遍地开花。风车在如今已很少用于磨碎谷物,但作为发电的一个手段正在获得新生。风力发电的原理并不复杂,它是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。

风是一种潜力巨大的新能源。十八世纪初,横扫英法两国的一次狂暴大风,吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船,并有数千人受到伤害,二十五万株大树连根拔起。当飓风作为一种自然灾害的面目出现在人类面前时,它是可怕的,倘若人类能够掌握它的规律为己所用,它就是源源不断的宝贵资源。地球上可用来发电的风力资源约有1万亿千瓦,几乎是现在全世界水力发电量的10倍。

事实上,利用风力发电的尝试,早在二十世纪初就已经开始了。在三十年代,丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术,成功地研制了一些小型风力发电装置。这种小型风力发电机,广泛使用于多风的海岛和偏僻的乡村,它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。

1979年上半年,美国在北卡罗来纳州的蓝岭山,建成了一座当时世界上最大的发电用的风车。这个风车有十层楼高,风车钢叶片的直径60米;叶片安装在一个塔型建筑物上,因此风车可以自由转动并从任何一个方向获得电力;风力时速在38公里以上时,发电能力也可达2000千瓦。由于这个丘陵地区的平均风力时速只有29公里,因此风车不能全部运动。据估计,即使全年只有一半时间在运转,它就能够满足北卡罗来纳州七个县1%到2%的用电需要。

丹麦的风机运到中国东海的大陈岛,是1985年的事。30年前,中国人民解放军首次三军联合作战,从国民党守军那儿夺回一江山岛。一江山岛为大陈岛屏障,失去屏障的大陈岛,完全袒露在攻势之中,指日可下。于是,由蒋经国指挥的“金刚计划”开始实施。所谓的“金刚计划” 其实就是全体大陈人弃岛迁台,后来也被称作“拔根行动”。当时,随蒋经国到大陈岛的还有“国防部长”俞大维、装甲兵司令蒋纬国、保密局长毛人凤等军政要员。美国第七舰队为这次大撤退立下汗马功劳。据说,当时撤台的大陈岛居民达17132名,留在岛上的仅有一位病中老妇。我去大陈岛时,专门向大陈供电所长王海强问起这件事情。王是土生土长的大陈人,也是大陈岛的“垦二代”,他的父亲王苏进曾经是大陈岛第一代垦荒人,也是岛上第一批供电人。王海强告诉我,从大陈岛老辈人留下的传说中,的确有一位老妇没有迁台,为了留在大陈岛,她把自己的棺材放到家门口,以死表示自己留在岛上的决心。此事真假无从考证,但据史料记载,截止1955年2月12日,在美国海军庞大的舰队离开大陈岛驶向台湾后,岛上除残垣断壁,沟壕纵横,弃物遍野和数以千计的地雷,唯一的生命就是那位奄奄一息的老人。她是留在岛上的最后一名大陈原住民。她结局凄凉,但终于守得故土。

大陈岛分为上大陈和下大陈,通称大陈岛,现在居民集中的是下大陈,也是大陈镇中心。1956年1月,一支由227名温州青年组成的垦荒队踏上了被称作死岛的大陈岛,其中就有王海强的父亲,温州苍南人王苏进。当时发出上大陈垦荒倡议的是团中央书记胡耀邦。如今,大陈岛已是省级海上森林公园,而在供电所后山上,耸立的三台风机,虽然已经停止转动,却是大陈岛上,也是中国最早一批风力发电设备。这三台风机是1985年底随胡耀邦登岛而来,为欧共体援助的清洁能源项目,产自丹麦,每台单机容量55千瓦。欧共体同时提供35千伏大陈变电所,利用海底电缆实现与大陆的联网。在下大陈最初的三台风机停止运行后,在上大陈,规模更大的风电场在起伏的山峦上出现了,这批风机达到34台,每台单机750千瓦,总装机容量2.55万千瓦。从下大陈胡耀邦曾经借宿一晚的青少年宫高处远眺,可见上大陈的风机列阵,蔚为壮观。

事实上,中国已经成为全球最大的风力发电大国。截止2015年,全球风电装机4.4亿千瓦,其中,中国风电为1.3亿千瓦,接近三分之一。这是一个令人惊讶的数字,如果从人类利用清洁能源的角度来说,中国的风电装机就是一个最好的例证。

从全球角度看,风电的未来也令人振奋。最近,全球风能协会在北京公布风能报告,从这份报告中透露出来的信息让风能上下游生产企业都看了无限商机。风能协会给出的预测是,最快到2030年前,全球将有20%的整体电力供给来自风能。风能协会认为,在接下来的14年内,风能发电容量将会增长5倍之多。如果这个预测能够实现,那么,到2030年,每年仅风能,就可作出减少二氧化碳排放量逾33亿公吨的贡献。


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中国的水电超级工程

在中国清洁能源大家族中,水电的地位一直稳如泰山。自1912年云南石龙坝水电站发电,100多年来,中国的水电开发与利用雄踞全球之冠。到2016年底,全球水电总装机容量达到12.46亿千瓦,而其中中国的水电装机容量超过3.3亿千瓦,超过四分之一,居世界第一。在全球装机容量前10名的水电站中,中国占有5座。中国还拥有包括规划、设计、施工、装备制造、输变电等在内的全产业链整合能力,一个鲜明的标志是先后与80多个国家建立了水电规划、建设和投资的长期合作关系,占有国际水电市场50%以上的份额,成为推动世界水电发展的中坚力量。在海外,中国水电企业堪称全面开花,三峡集团成功收购巴西TPI公司所拥有的两个运行水电项目公司,总装机为30.8万千瓦,并收购一个电力交易平台公司的全部股权。同样是三峡集团,成功中标巴西500万千瓦水电项目30年的特许经营权,总投资约合37亿美元,这也是三峡集团迄今为止最大的海外并购项目。三峡集团自2008年收购中国水利电力对外公司作为拓展海外业务的平台以来,已在40多个国家拥有80多个水电开发项目。

上述所指三峡集团,就是为建设三峡、开发长江而组建的中国长江三峡集团公司。三峡水电站是迄今为止世界上规模最大的水电站,也是中国有史以来建设最大型的工程项目。而由它所引发的移民搬迁、环境等诸多问题,使它从开始筹建的那一刻起,便始终与巨大的争议相伴。然而,这个天下第一的水电工程,一直以来被认为是中华民族的百年梦圆。它最初的设想源自1919年孙中山先生的《建国方略之二——实业计划》。孙中山提出“改良此上游一段,当以水闸堰其水,使舟得溯流以行,而又可资其水力。”曾经担任中国国务院总理的李鹏在他的《众志绘宏图——李鹏三峡日记》一书中,对三峡工程的决策内幕有较为详尽的描述。在李鹏看来,1985年1月19日“这是一个永远值得纪念的日子”。因为这一天,邓小平在参加建设广东大亚湾核电站有关合同签字仪式后,详细询问了三峡工程的情况。其时,李鹏是国务院副总理,也是三峡工程筹备领导小组组长。邓小平在听完李鹏的汇报后指出:“三峡是特大的工程项目,要考虑长远利益,我们应该为子孙后代留下一些好的东西。低坝方案不好,中坝方案是好方案,从现在即可着手进行。”很显然,邓小平最后一句话,为三峡工程的上马打开了通途。

我曾经从高处俯瞰过这个无比巨大的水电工程,大坝气势如虹,它的总装机容量达到2250万千瓦,据说它发出的电能够“照亮大半个中国”。反对三峡工程的人对这句话颇为不悦,认为它带有一定的欺骗性。其实,所谓的“照亮大半个中国”指的是三峡电通过超高压,特别是特高压线路的远距离输送,可达华东、华南与华北地区,就供电半径而言,它具备“照亮大半个中国”的能力。

值得记上一笔的是西藏水电的发展。2015年10月13日,雅鲁藏布江干流上规划建设的首个水电站,也就是藏木水电站全面建成并投入商业运行。藏木水电站也是西藏最大的水电工程,总装机容量51万千瓦,年发电量25亿千瓦时,是西藏电力史上由10万千瓦级跨入50万千瓦级的标志性工程,也是建设中的藏中能源基地的重要组成部分。由于陆续有水电项目投产,西藏历史上首次实现了“藏电外送”。而能够实现这个对于西藏人来说梦寐以求目标的,要归功于被誉为电力天路的青藏联网工程。由于这条线路的投产,使西藏的缺电历史不复存在,而且还能将多余的清洁能源送出藏区。

同样在藏区,有一个水电工程刷新了世界大坝高度记录。计划于2021年实现首台机组发电,2023年全部工程竣工的两河口水电站,位于四川省雅江县境内雅砻江干流上,它拥有295米的坝高,将一举超越三峡,成为中国最高的土石坝,甚至比美国的胡佛大坝还要高50米。电站的总装机容量300万千瓦,年平均发电量将达到110亿千瓦时。两河口水电站拥有世界最大的泄洪水头高度及泄洪流速最大的泄洪设施,也是目前中国藏区开工建设规模最大的水电站工程。工程规模之宏大,建设之艰难自不必说,以大坝的心墙填筑体积为例,就达到4300万立方米,相当于6个北京“鸟巢”的体积。如果把填筑材料按1米的宽度铺开,可以绕地球一圈,还多出3000公里。

2017年8月3日,在长江上游,一个超级水电工程悄悄开工了。我之所以用悄悄二字,是这则新闻似乎并没有引起太多人的关注。我从“突破能源联盟”微信公众号看到一则新闻“一张图看懂世界第二大水电站白鹤滩水电站”,三天时间,其点击阅读量少得只有令人难以置信的125次。而事实上,这是一座在建规模全球最大的水电工程,装机总量达到1600万千瓦,建成后将成为仅次于三峡电站的世界和中国第二大水电站。也是中国继三峡、溪洛渡、乌东德之后的第四座千万千瓦级巨型水电站。更加值得一说的是,白鹤滩水电站主要特性指标均位居世界水电工程前列:单机容量100万千瓦世界第一、300米级高坝抗震参数世界第一、圆筒式尾水调压井规模世界第一、无压泄洪洞规模世界第一、300米级高坝全坝使用低热水泥混凝土世界第一、装机容量1600万千瓦世界第二、拱坝总水推力1650万吨世界第二、拱坝坝高289米世界第三、枢纽泄洪功率世界第三、工程综合技术难度名列世界前茅。而白鹤滩水电站300米级特高拱坝,则将建设成为一座智能大坝,实现高拱坝智能管控,能够时刻知晓大坝的“身体状态”。可以毫不夸张地说,白鹤滩水电站的智能大坝,将引领世界水电高坝“智能建造”的新方向。

白鹤滩所在的金沙江是长江上游干流河段,全长2308公里,流域面积近50万平方公里,其干流落差3300米,水能资源蕴藏量达1亿千瓦,技术可开发水能资源达8891万千瓦,年发电量5041亿千瓦时,富集程度居世界之最,是中国最大的水电基地,也是“西电东送”的重要能源基地。金沙江全流域共计划开发27级水电站,包括上游13级、中游10级,以及下游4级,总装机量超过8000万千瓦,规模约为四座三峡工程。

根据金沙江下游四级开发方案,从上至下分别为乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝四个梯级。上述四座水电站总装机容量为4646万千瓦,相当于两个三峡水电站,其中,白鹤滩坝址位于四川省凉山彝族自治州宁南县与云南省昭通市巧家县交界的金沙江下游干流河段,坝址上游距乌东德水电站约182公里,下游距溪洛渡水电站约195公里。工程开发任务以发电为主、兼顾防洪,是“西电东送”的骨干电源点之一。在下游四级电站中,溪洛渡和向家坝水电站全部机组已于2014年投产发电,装机容量分别为1386万千瓦和640万千瓦,是目前中国已投运的第二、第三大水电站。2015年12月24日,乌东德水电站主体工程全面开工。加上三峡及葛洲坝水电站,长江中上游梯级开发的格局大致形成。

谁将引领第三次工业革命

美国宾夕法尼亚大学教授杰里米·里夫金在《第三次工业革命》一书中预言:一种建立在互联网和新能源相结合基础上的新经济即将到来。而今天全世界的供电现状并不是很乐观,还有大约23%的人得不到供电,25%的人只能得到部分供电。这说明目前的能源分配模式不能满足需要。在里夫金看来,人类的工业文明正处在一个十字路口,由石油和其他化石燃料所建立的工业化的生活已经日趋衰落。化石能源日渐昂贵,而太阳始终照耀地球,每天也总有某些地方刮风,很多国家拥有潮汐涨落的海岸线,山区可以发展水电。此外,通过对垃圾的管理,可以开启利用生物能的途径。还有地热能源。但如果这些能源的分配方式采用石油和天然气的集中化模式,是无法管理整个世界经济的。在里夫金描绘的工业革命中,每座大楼、每座房屋都将变成能源生产的来源,因此,需要一个通信网络来分配这些能源。而互联网的本质是合作,为管理和分配提供了可能性。事实上,里夫金所指的一个分配能源的通讯网络,就是能源互联网。里夫金认为,作为欧洲经济发动机的德国,正在带领欧洲大陆过渡到第三次工业革命。该国目前20%的电力来自可再生能源,预计到2020年,这个数字将增长到35%。联邦政府已经联手德国的六个地区对能源互联网进行试行检测。德国的“能源互联网”,就是将数以万计的德国企业所收集的可再生能源,以氢气的形式储存,并在覆盖整个德国的智能能源网络里分享。现在,已有超过100万的建筑物在德国被转换成偏于环保的微型发电厂。像西门子,博世和戴姆勒公司正在创造新的复杂的IT软件、硬件、家电和汽车,这将把分布式能源和互联网通讯融合在一起,从而在未来创造出智能的房子和基础设施,在城市里实现“绿色”的零排放流动。

里夫金对中国的能源剖析,也颇有见地。他认为,中国是世界上最大的火力发电国家,煤炭在其能源比重中约占70%。此外,最近中国政府宣布中国的页岩气资源潜力高达134万亿立方米,约是美国的两倍。作为一个拥有超过13亿人口、年均经济增长率一直位居全球前列的大国,中国现在是世界上最大的能源消耗国和仅次于美国的第二大二氧化碳排放国。与此同时,中国也是世界上最大的风力涡轮机生产国和世界上最大的太阳能电板生产国,其太阳能光电产业生产总值占到世界的30%。但是,可再生能源发电量在中国国内能源消耗总量中的比例很低。鉴于中国丰富的可再生能源,这一事实无疑令人失望。中国拥有世界上最丰富的风力资源,其中海上风能资源占四分之三。根据2009年一项由哈佛大学与清华大学联合进行的研究成果表明,只要中国提高补贴和改善输电网络,至2030年风力发电就可以满足中国所有的电力需求。中国的生物能与地热能的总量也相当可观,但尚未进行大规模的勘探。对其漫长海岸线所蕴藏的潮汐能,中国也未开展有效的利用。因此,中国陷入到两个截然不同的发展方向的角力之中。中国蕴藏了丰富的煤炭和天然气资源,这一诱惑使中国倾向于更加依赖日渐式微的传统能源。然而,煤炭和天然气固然令人兴奋,但是相比于巨量的可再生能源而言,却是如此的苍白无力。可以说,中国在可再生能源方面的地位正如沙特在石油产业中的地位一样,中国每平方米的可再生能源潜力要远高于世界上大多数其他国家。但这并不意味着可再生能源经济模式在中国的发展是水到渠成之事。中国对水利发电的依赖令人担忧。全球气候变化引发的日益增多的干旱将会对中国的电力生产造成极大困扰,导致电力缺乏乃至断电。与此相似的是,生物乙醇的生产也将会与土地使用的问题产生激烈的冲突。里夫金预言,如果选择了第三次工业革命这条道路,那么中国极有可能成为亚洲的龙头,引领亚洲进入下一个伟大的经济时代,从而引领第三次工业革命。

里夫金的观点正在得到越来越多的专家学者和政要的认同。《赫芬顿邮报》传媒集团总裁、主编阿里安娜•赫芬顿十分欣赏里夫金,他认为,“里夫金把21世纪两种不同的技术——互联网和可再生能源——联结在一起,为我们的未来描绘了一个新的、充满活力的经济前景。当期望现在的经济获新生、创造大量就业机会和为子孙后代创造可持续发展的未来,第三次工业革命提供了一个绝对必要的路线图。”

在《第三次工业革命》中,作者为我们描绘了这样一个宏伟蓝图:数亿计的人们将在自己家里、办公室里、工厂里生产出自己的绿色能源,并在“能源互联网”上与大家分享,这就好像现在我们在网上发布、分享消息一样。能源民主化将从根本上重塑人际关系,它将影响我们如何做生意,如何管理社会,如何教育子女和如何生活。

中国能源互联网的示范区域

超过3000公里的输电长度,也是迄今为止,世界上输送能力最为强大的输电线路。从地理角度来说,类似准东-皖南工程这样的输送能力,可以连接世界任何一洲,也就是说,实现全球能源的互联,技术上已没有任何障碍。当然,作为中国倡议,首先必须实现中国国内的能源互联。

而打造中国能源互联网的示范区域,则非华东莫属。作为中国经济最活跃的长三角地区,华东是世界能源发展三大难题的缩影地区之一,长期以来资源环境问题突出、矛盾紧张。华东地区一次能源资源匮乏,对区外依存度超过80%,长三角地区煤电装机占全国的17%,单位国土面积煤电装机为西北地区的26倍。过度依赖输煤、能源电力就地平衡的配置方式已经难以为继,必须寻找新方式和出路。而全球能源互联网战略构想的提出,为华东地区解决资源环境矛盾难找到了一把金钥匙。以“十二五”为例,华东电网在运特高压输电线路就有“两交三直”,分别形成了贯穿南北的交流特高压“T”字型骨干网架和三大特高压直流“西电东送”大通道。已经建成的特高压1000千伏交流线路近2500千米,1000千伏变电站7座,变电容量3900万千伏安;特高压±800千伏直流输电线路近6000千米,换流站3座,输送容量高达2160万千瓦,约占华东电网最大负荷的十分之一。同时,华东电网另有“一交四直”特高压工程在建,可以毫不夸张地说,华东地区已经成为中国乃至世界范围内特高压电网建设发展的主战场,为中国能源互联网建设发展奠定了坚实的物质基础。

此外,在解决西部等地区清洁能源大规模开发和消纳问题方面,华东地区也是可圈可点。“十二五”以来,华东电网清洁能源年均消纳水平较特高压投运前增长3倍以上,已累计消纳西南水电达2469亿千瓦时,减排二氧化碳数以亿吨计,减排二氧化硫、氮氧化物数百万吨。截至2015年12月,华东电网新能源并网装机容量合计1360.78万千瓦,占总装机的4.55%,年发电量占总发电量的1.56%。风电装机容量同比增长35.5%,发电量同比增长23.58%。太阳能发电装机容量同比增长87.2%,累计发电量同比增长180.5%。在治理上海本地和周边地区雾霾等极端气候,华东电网也使出了自己的看家本领。2015年,在上海市约38天的空气污染时段,共增送上海市外来电约6.7亿千瓦时,累计降低污染日上海标煤燃烧约20余万吨,减排大量二氧化硫、氮氧化物及粉尘等污染物。江苏、浙江省政府在中国—中东欧国家领导人会晤和第二届世界互联网大会期间,主动商请华东电网启动区域空气污染联动工作。在两个会议期间,分别增送两地电量1.1亿千瓦时和1.6亿千瓦时,有效降低本地燃煤机组排放,实现了“苏州蓝”和“乌镇蓝”。

浙江是国家电网区域内特高压落点最多的省份之一,也是特高压建设最直接受益者。以2014年为例,浙江电网夏季统调最高用电负荷5773.7万千瓦,比上一年最高负荷还多出310万千瓦,但是全网最高可供电力已经达到6000万千瓦以上。浙江人记忆犹新,在全国大部分区域都遭遇缺电的2003年,浙江的情况尤为严重,翻阅历年统计数据,在缺电最为严重的2003年至2005年间,浙江3年累计少用电90多亿千瓦时,最大电力缺口一度达600万千瓦。持续多年的电荒,究其根源,在于浙江一次能源的极度匮乏。经济大省能源小省,支撑浙江经济快速发展所消耗的大量煤炭、石油、天然气等一次能源大多靠省外调入。同样,外购电也一直都是浙江用电的重要来源,2003年到2013年,浙江每年的外来电占统调用电量的比例平均为23.63%。这个令浙江难堪的用电困局持续十年,直到特高压入浙,终得缓解。

在浙江北部的安吉县,一个叫梅溪的小山村。那儿青山绿水,竹林仿佛海洋,漫山遍野。国内特高压出线规模最大的枢纽变电站,皖电东送特高压交流浙北站就坐落于此。这也是浙江省第一座1000千伏特高压交流变电站。皖电东送淮南—上海特高压交流输变电示范工程经安徽皖南变电站、浙江浙北变电站,止于上海沪西变电站,途经安徽、浙江、江苏、上海四省市,先后跨越淮河和长江,是世界首条同塔双回路特高压交流输变电工程。朱雷鹤是其中浙北变电站施工的项目经理。

朱雷鹤在安吉组织施工时,已经知道这座变电站所担任的角色非同寻常,它一肩扛起皖电东送,另一肩则要担起浙北-福州1000千伏特高压交流输变电工程。浙福工程是国家电网公司继晋东南-南阳-荆门工程、淮南-浙北-上海工程之后,投资建设的第三个特高压交流工程,也是华东特高压交流主网架的重要组成部分,可大幅提升浙江与福建联网输电能力。浙福工程包括四站三线,起于浙江的浙北变电站,经浙中、浙南变电站,止于福建的福州变电站,线路的变电容量为1800万千伏安,全线双回路架设,全长2×603公里。

在浙江与福建架设这样一条线路,要从浙闽省际间的电网联系较为薄弱说起。其实,这个问题,在2008年席卷南方的冰冻雨雪天气时,就已经初露端倪。由于浙闽间的输电线路走廊,大多处于崇山峻岭之中,很多地方是无人区,线路易受自然灾害侵袭,因此,在两省间,建设一条特高压线路,既可大幅提升华东电网的网内交换能力,也能充分发挥特高压电网优化资源配置作用。此外,从经济角度分析,福建电网丰水期电力外送受限,也亟需加强联网通道建设。浙福工程建成投运后,其联网效益不可小觑,2015年与2020年,分别可获得错峰、调峰和互为备用效益160与220万千瓦,提高紧急事故支援能力240与330万千瓦。浙福工程的近期输电能力达680万千瓦,远期输电能力则可提高到1050万千瓦以上。

这显然是个集技术与效益大成的工程。浙闽联网有了更为畅行无阻的通道,更令建设者们欣喜的是,浙福工程成功实现了特高压成套设备的大批量稳定制造,在特高压断路器、高性能硅钢片、出线装置和油纸绝缘套管等高端设备、材料的国产化方面取得实质性突破。此外,在系统集成特高压交流单、双回路示范工程核心技术,在重冰区、高边坡线路设计、变电站设计、特高压设备抗地震、扩径导线应用、直升机应用、索道运输、超长横担铁塔组立等方面也都有开拓性的表现。

用于核电站的反应堆并不是核武器

作为新能源重要组成部分,核电建设一直存在巨大争议。随着美国、乌克兰与日本先后发生核事故,争议的声浪显得更为清晰。特别是切尔诺贝利核电站事故后,全世界范围内的大规模核电项目被喊停。在欧洲,很多建造核能电厂的计划被束之高阁,一些接近完工的核电项目也半途而废。当时意大利就已经做出退出核能发电的决定,并在1990年停止了四个核反应堆的发电运营。德国干脆停止了所有的核电,现有核电站则运行到反应堆停止为止。1990年以后,欧洲共有15个核电站投入使用,最后两个分别是在2001年和2007年。相比之下,1990年以后,被停止运营的核电站则共有54个。据世界核能报告称,目前欧盟和瑞士境内共有128个核反应堆在运营,其中近一半,也就是58个核反应堆位于法国。法国是全球和平利用核能较早,且技术成熟的国家。中国深圳大亚湾核电站,使用的就是法国核电技术。

我曾经在电力基建企业工作过,而且,参与过秦山核电站的建设,对于谈核色变,我个人认为大可不必。但是我们必须承认,在和平利用核能的科普宣传上显得有些力不从心,很长一个时期,普通民众对核能的恐惧心理有增无减。我去日本九洲时,特意去了长崎,长崎也是继广岛之后世界上第二个被原子弹毁灭的城市。长崎原爆资料馆展示了美国用原子弹轰炸长崎的相关史料。其中包括爆炸时停在11时2分的时钟、融化的玻璃瓶、市内教堂的残壁等。当然,还有见证人的照片。

我乘坐的蓝宝石公主号邮轮在苍茫暮色中自韩国釜山驶向日本长崎港。凌晨,邮轮悄然停泊长崎港,当我从睡梦中醒来,发现港口海面波澜不惊,海水蔚蓝,风和日丽,邮轮仿佛一条巨鲸,静卧在长崎港。与我想象的一样,长崎清爽而宁静。从哥拉巴公园顶上的三菱第二船坞宿舍旧址走廊上眺望长崎市,光线穿透了海面和山峰,长崎港两岸的山腰上,房舍错落有致。墓地和原住民的建筑群毗邻,鸽子在水池边休憩。所有的长崎市民都彬彬有礼。三浦环和普切尼雕像在哥拉巴园内以沉默向蝴蝶夫人致意。邮轮离港时,长崎南高等学校铜管乐队在岸边为邮轮起航欢送表演。如果没有长崎原爆资料馆,我很难想象,这座美丽的滨海城市,曾经遭受原子弹袭击。

然而,历史总是真实得如此冷静而残酷。回顾日本原爆历史,让我感到恐惧的不仅是原子弹本身,而是日本当局在广岛遭受核攻击后的态度。本来,长崎可以幸免,但是,在广岛遭受到核攻击后,日本政府仍然拒绝同意波茨坦公告,虽然盟军当局考虑了日本拒绝投降的可能性,进而制定了一个全面入侵日本本土的没落行动。但自莱特湾海战后盟军体会到神风特攻队和玉碎精神的可怕,并预测登陆日本本土的作战将会是漫长且伤亡惨重的行动,因此盟军最高当局认为有必要再作第二次核攻击以摧毁日军抵抗的决心。长崎就成为盟军进行核攻击的第二座日本城市。

有必要说明的是,用于核电站的反应堆并不是核武器,决定一个核反应堆是否为核武器,是由燃料的富集度决定的,武器级的铀里面铀-235的富集度高达90%。因此,我们可以打这么一个比喻:如果核弹是酒精,反应堆则是啤酒,啤酒是怎么也点不着的。再直白地说,核电就是把火电的锅炉换成了反应堆,火电以煤为燃料,核电以铀为燃料。反应堆将铀裂变产生能量传递给冷却剂,冷却剂再通过蒸汽发生器将热量传递给水蒸气,水蒸气推动涡轮进行发电,仅此而已。核能听起来似乎深不可测,但实际上却并没有那么神秘。

中国如何成为全球气候治理领导者

事实上,随着地球变暖,联合国的成员国们意识到,人类的生存正在面临空前危机。所以,早在1997年12月,就在日本京都的联合国气候大会上通过了人类第一部限制各国温室气体排放的国际法案,这部法案的全称是《联合国气候变化框架公约的京都议定书》,简称《京都议定书》。149个国家和地区的代表承诺,到2010年,所有发达国家二氧化碳等6种温室气体的排放量,要比1990年减少5.2%。具体来说,各发达国家从2008年到2012年必须完成的削减目标是:与1990年相比,欧盟削减8%、美国削减7%、日本削减6%、加拿大削减6%、东欧各国削减5%至8%。新西兰、俄罗斯和乌克兰可将排放量稳定在1990年水平上。议定书同时允许爱尔兰、澳大利亚和挪威的排放量比1990年分别增加10%、8%和1%。

《京都议定书》得到了世界上绝大多数国家和地区的支持。批准国家的人口数量占全世界总人口的80%。中国是最早签署并核准议定书的国家之一,比俄罗斯、欧盟、澳大利亚等国家要早4到9年。然而,令人诧异的是,在诸多发达国家中,一向标榜文明的美国,却没有签署议定书。美国人口仅占全球人口的3%至4%,而所排放的二氧化碳却占全球排放量的25%以上。其实,美国政府已于1997年在《京都议定书》上签了字,但没有获得美国参议院的核准。美国也是唯一一个退出《京都议定书》的国家。1998年11月12日,参加谈判的美国副总统戈尔象征性的签了字。考虑到参议院当时的态度不可能通过该条约,克林顿政府没有将议定书提交国会审议。据说,美国拒绝批准《京都议定书》的借口之一,是因为议定书没有规定中国、印度、巴西等主要发展中国家承担温室气体减排义务。虽然美国的上述观点严重背离了公约“共同但有区别的责任”原则,但从另一个侧面也说明,随着经济的发展,发展中国家温室气体排放数量会快速增长,发达国家要求发展中国家参与温室气体减排或限排承诺的压力也会与日俱增。从美国参议院的态度可见要改善全球气候变暖道路坎坷。

然而,令人啼笑皆非的是,代表美国签字的副总统戈尔恰恰是开启世界环境运动奠基之作《寂静的春天》中文版“前言”的作者,而且在卸任后成为著名的环保主义者。也许,经历过美国《京都议定书》事件的戈尔,对自己所服务的国家,特别是一些政治人物在面临世界环境问题时的取舍标准深感失望,所以,他要以自己的行动和影响力来改变美国在世界面前的形象。

虽然《京都议定书》并没有规定发展中国家的减排义务,中国在第一阶段也不承担二氧化碳减排任务,但《京都议定书》的生效却已经给中国带来了巨大的压力。在议定书出台8年后,中国的二氧化碳排放量已位居世界第二,甲烷、氧化亚氮等温室气体的排放量也居世界前列。同样,在人均二氧化碳排放量方面,中国也已经丧失排放水平低的优势。由于技术和设备相对陈旧、落后,而且能源消费强度大,单位国内生产总值的温室气体排放量也比较高。此外,美国有媒体报道称,中国计划新建562座电厂,产生的温室效应气体将是京都议定书减少排放目标量的5倍,“中国将彻底埋葬《京都议定书》”。这种言论几乎给了电厂当头一棒。2005年前后,中国大陆的用电正处于非常紧张的状态,各大发电集团圈地建厂的速度令人愕然。虽然电力投资建设一时还不会受到《京都议定书》生效太大的影响,因为在业内人士看来,中国大陆经济发展神速,“到处缺电,还不搞电力投资吗?而且项目都这么大,一旦彻底停建,银行会出一大堆烂账。”然而,有一点是显而易见的,那就是《京都议定书》对电厂而言是一柄长期悬在头顶的利剑。火电厂是排放二氧化碳的大户,一旦数年后中国承担减排义务,火电厂必然面临环保高压。

然而,18年后,也就是到了2015年,中国的角色已经发生了颠覆性的变化。在巴黎召开的联合国气候变化大会上,中国被寄予厚望。有媒体甚至于用这样的标题来说明中国在全球气候变化中的影响力:从《京都议定书》到《巴黎协定》:中国如何成为全球气候治理领导者。

我们来回顾一下宣称具有里程碑意义的《巴黎协定》。2015年12月12日晚上,经过艰难的谈判,史上第一份覆盖近200个国家和地区的全球减排协定,也就是《巴黎协定》终于达成,在接下来的2016年4月22日至2017年4月21日,协定将开放签署。与《京都议定书》一样,至少需要55个参与国签署且排放占比超过全球的55%才能让协定生效。

联合国气候变化大会年年召开,但作用似乎十分有限。以日本京都联合国气候大会为例,那次会上达成的《京都议定书》也被冠以里程碑,但最终结果似乎并不乐观,除了美国退出,议定书设定的减排目标也没有完全实现。2009年,哥本哈根联合国气候变化大会把人类气候治理行动的目标设定在全球平均气温不高于工业革命前水平的2摄氏度以内。然而,哥本哈根大会被认为是一次失败的会议,因为会议只达成不具法律约束力的《哥本哈根协议》。这对于联合国秘书长潘基文来说是非常沮丧的一次经历,他也把这次会议的失败归结为一次个人的失败。在会上,潘基文发表了一篇充满感情色彩的讲话。他说,过去的两天令人“筋疲力尽”。我们进行的讨论“时而有戏剧性,时而非常热烈”。

而巴黎会议显然在哥本哈根会议的基础上大步向前迈进了,《巴黎协定》承诺,“把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2摄氏度之内,并为把升温控制在1.5摄氏度之内而努力”。显然, 在理想与现实、公平与实效之间,《巴黎协定》采取了一种较为灵活的表述:“把全球平均气温升高幅度控制在2摄氏度以内”更像是对当前气候治理现实水平的确认,而“为把升温幅度控制在1.5摄氏度以内而努力”则像是一个鼓励性的口号,告诫人们现在做得还远远不够。因为按照目前已提交了气候变化自主贡献的190个国家和地区的减排目标,全球升温只能控制在2.7至3.5摄氏度的区间。2摄氏度的目标尚且不能实现,何谈1.5摄氏度?

中国在巴黎会议上广受瞩目,这与中国的经济快速发展密不可分。从《京都议定书》的非附件国家,到巴厘会议和哥本哈根大会期间坚持发展空间的世界第一碳排放大国,再到《巴黎协定》前全球可再生能源投资连续数年全球第一、风电与光伏累计装机分别为世界第一和第二,中国在气候变化谈判中一路走来,最终在这个事关人类前途命运的最重要的全球环境治理舞台上成为了领导者。另有一组数据也让发展中的中国在面临保护地球这个重大议题时无法置身事外。自从2006年在二氧化碳排放总量超越美国之后,中国又相继成为了世界能源消费第一大国、世界第二大经济体,人均排放也超过了欧盟,煤炭、水泥、钢铁、铝、铜等重要高耗能产品的消费量均超过世界一半。而国内,以雾霾为标志的环境没有得到明显改善,反而有逾演逾烈之势,连一向以山明水秀自居的江南也尝到了雾霾的厉害。有鉴于此,中国在全球气候变化中应当承担的责任意识正在获得越来越多国家的期待。


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东北亚构想

广义的东北亚地理概念,除了日本、韩国和朝鲜,还包括蒙古国、中国的东北和华北地区,以及俄罗斯的远东联邦管区,即整个环亚太平洋地区。东北亚的陆地面积有1600多万平方公里,占亚洲总面积的40%以上。在历史的长河中,东北亚地区这条巨大的船游弋了2000多年,而中国的汉文化对这个地区的影响颇为深远,到过日本和朝鲜半岛的人都有一个感触,汉文化在那儿几乎无处不在。毫不夸张地说,在近代以前,中国在这个地区一直扮演着最为重要的角色。

身为日本人,孙正义的名字在中国几乎家喻户晓,这主要得益于他对阿里巴巴的精准投资。1999年的秋天,那笔2000万美元的投资,让孙正义获得了丰厚的回报。所以,当他计划从IT互联网转向能源互联网时,那些能源大咖们的表情是颇为耐人寻味的,同时,他们对孙正义利用个人资金创建的一个非盈利机构“可再生能源研究院”产生了浓厚兴趣。关于这个机构,要从“3•11”东日本大地震造成的核危机说起。所谓东日本大地震,是指2011年3月11日,日本当地时间14时46分,日本东北部海域发生里氏9.0级地震并引发海啸,造成重大人员伤亡和财产损失。地震震中位于宫城县以东太平洋海域,震源深度海下10千米。东京有强烈震感。地震引发的海啸影响到太平洋沿岸的大部分地区。地震造成日本福岛第一核电站1至4号机组发生核泄漏事故。4月1日,日本内阁会议决定将此次地震称为“东日本大地震”。在这次大地震中,日本全国共有15894人遇难,在地震过去将近5年后,仍有2561人下落不明。

由于大地震而引发的福岛核电站发生泄露事件,让很多日本人都很害怕。其时,整个日本电力短缺,好多天供电不足。当时,孙正义开始思考一个听起来似乎与他的软银集团业务关联不大的问题:如何应对日本的电力灾难、电力危机?日本一共有47个州,孙正义成功说服其中34个州的州长,开始对可再生能源应用项目做一些研究。事实上,经过数年发展,孙正义的软银集团已是日本最大的可再生能源发电企业,包括太阳能和风能发电。但是,在孙正义看来,日本是一个小国,从地理位置上来说,太阳的辐照不够,风力资源也有限,如何发展可再生能源?也就是在有可再生能源资源的地方实现互联并网。他发现,在亚洲某些国家,风能和太阳能十分充足,如果能够充分挖掘这些国家的可再生资源,实现这些国家和日本等国家电网的并网,能够有效应对亚洲的能源挑战,同时也有利于解决有些地区的污染问题。

在很多能源大咖们看来,可再生能源毫无疑问是清洁而安全的,但是也有人担心可再生能源也是高成本的、不稳定的。然而,随着全球电网互联的推进,这个问题似乎正在得到解决。因为随着能源的互联,就不再需要大规模的电池储能技术,因为世界电网如果是互联的,就成为永续的能源网络,成为全球储电问题最重要的解决方案。在接下来的50年到100年时间将证明,建设“全球能源互联网”是应对人类未来能源挑战最有效的解决方案。基于这个判断,孙正义再度参与了一次中国主导的全球价值链投资。不过,这一次不是阿里巴巴,而是国家电网,或者说,是国家电网主导的全球能源互联网战略。

对于孙正义的投资眼光,企业家们深信不疑。只是他们没有想到,软银集团的动作会如此迅速。在2016年3月底北京召开的首次全球能源互联网大会上,四个国家利益不同,但四国的电力企业在能源互联上的行动却展现出高度一致。他们分别是中国国家电网公司、韩国电力公社、日本软银集团、俄罗斯电网公司。那天,在《东北亚电力联网合作备忘录》上签字的四位能源巨擘个个如雷贯耳,代表中国国家电网公司签字的是时任总经理舒印彪,其他三位分别是韩国电力公社社长赵焕益,日本软银集团董事长兼总裁、可再生能源协会创始人兼会长孙正义,俄罗斯电网公司第一副总经理罗曼•别尔德尼科夫。

《东北亚电力联网合作备忘录》的签署,可以看作全球能源互联网在东北亚率先落地变得不那么遥远。这张巨大的超级电网将通过山东半岛与韩国相连,韩国与日本相连,而日本与俄罗斯库页岛相连,这样一来,从中国内蒙古乃至新疆,到俄罗斯远东地区,四国电网就能跨海互联互通。东北亚四国以最经济、互惠的方式无限靠近能源互联这卷纸上蓝图。

蓝图并非虚构。孙正义说,他有数据,如果实现东北亚电力联网,那么能够涵盖整个亚洲目前电力需求的78%。孙正义把这个联网方案看作是在亚洲的第一个执行项目,这个方案相对于孙正义最初的“亚洲超级电网”设想似乎有些距离,但他并不遗憾,因为在他提出“亚洲超级电网”设想后,一个更加令他振奋的全球能源互联网构想出现了,这也成为他的一个愿景。而他之所以热衷于成为东北亚超级电网的推动者,是经过严谨计算的。一个卓越的企业家,当他决定投下巨资时,肯定经过了深思熟虑,以孙正义的老谋深算,想要从他的口袋里掏出一分钱,都需要足以打动他的理由。早在2012年,孙正义就测算过,如果从距离东京3000公里之外的蒙古戈壁沙漠使用风力发电,通过电线将电送到东京,每度电不过0.2美元,送到北京为0.12美元,送到印度新德里为0.1美元。在孙正义的投资计划里,这个价格是完全可以接受的,因为这个价格比日本现在的电价并没有贵到哪里去。而且如果北京、新德里都用上戈壁沙漠的风力发电的话,造价可以更便宜。


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全球能源观

现在,我们需要探讨一个最近几年被热议的概念:全球能源观。全球能源互联网和“一极一道”的构想,可以看作是全球能源观指导下形成的产物。所谓全球能源观,是指遵循能源发展规律,适应能源发展新趋势,形成的关于全球能源可持续发展的基本观点和理论。全球能源观的核心是坚持以全球性、历史性、差异性、开放性的观点和立场来研究和解决世界能源发展问题,更加注重能源与政治、经济、社会、环境的协调发展,更加注重各种集中式(基地式)与分布式清洁能源的统筹开发,要求以“两个替代”为方向,以全球能源互联网为载体,统筹全球能源资源开发、配置和利用,保障世界能源安全、清洁、高效、可持续供应。

在有关全球能源观的阐述中,出现了一个非常重要的关键词:两个替代。两个替代,是指清洁替代和电能替代。这也是全球能源互联网构成中的重要元素。所谓清洁替代,是指在能源开发上,以清洁能源替代化石能源,走低碳绿色发展道路,逐步实现从化石能源为主、清洁能源为辅向清洁能源为主、化石能源为辅转变。清洁替代将从根本上解决人类能源供应面临的资源约束和环境约束问题,是实现能源可持续利用的战略举措,也是未来全球能源发展的必然趋势。那么何谓电能替代?是指在能源消费上,以电能替代煤炭、石油、天然气等化石能源的直接消费,提高电能在终端能源消费中的比重。随着电气化进程加快,电能将在终端能源消费中扮演日益重要的角色,并最终成为最主要的终端能源品种,实现更加清洁、便捷、安全的能源利用。

中国科学院地理科学与资源研究所的杨宇和刘毅择取2013年相关能源数据进行分析发现,从能源整体利用情况来看,2013年,全球石油、天然气、煤炭、核能、水电以及风能、太阳能和地热能等新能源共消费约为127.30亿吨油当量。石油、天然气和煤炭仍然是最主要的能源,消耗量分别为41.85亿吨、30.20亿吨油当量和38.27亿吨油当量,分别占世界能源消耗的32.87%,23.72%和30.06%。水电、核能和新能源合计占能源消耗总量的13.34%。从发展趋势来看,自1965年以来石油消耗量呈现逐渐降低的趋势,从40%到50%之间下降到30%左右。煤炭消费量相对较为稳定,约占消费量总量的1/3。天然气消费量呈现稳步增长态势,从1965年的15.63%增加到2000年的23.30%,2000年以来一直占能源消费总量的1/4左右。

然而,值得注意的是,尽管核能、水电以及新能源在能源消费中所占的比重相对较低,但从其发展的轨迹来看呈现出质的飞越。尤其20世纪90年代以来,新能源呈现出了多样化、快速化的发展态势。90年代之前,水电是除传统能源之外的主要能源形式,占全部能源消费的5%左右。90年代以来,太阳能、风能和地热能等新能源得到了快速的发展。1990年太阳能、风能和地热及生物质能等分别仅为10万吨油当量、8万吨油当量以及277万吨油当量,2013年的统计数据显示,则分别达到2130万吨油当量、1.18亿吨油当量和1.01亿吨油当量,其发展趋势是惊人的,太阳能和风能的年均增速达到了55.95%和48.62%。在全球气候变化的大环境下,新能源发展的空间不可估量。

从全球主要地区的能源消费结构可以看出不同区域新能源的开发和利用情况迥异。传统化石能源仍然是各区域的主导能源,所占比重均超过了70%。从新能源来看,北美地区核能和水电占能源总消费量的7.67%和5.61%,风电为1.48%。中南美洲水电占能源消费量的比重较高,达到23.46%,另外巴西等国的生物质能发展较好。欧洲的核能、水电、风电、地热与生物质能分别占8.99%,6.88%,1.91%和1.39%。中东99%的能源消费为石油和天然气。非洲的新能源以水电为主,占能源消费的6%。亚太地区新能源主要是核能和水电,分别占1.51%和5.99%。从消费结构可以看出,即使是新能源起步较早、技术先进的欧洲,新能源消费尚不足能源消费的1/5。新能源替代传统化石能源的过程依然任重而道远。

经过上述分析,杨宇和刘毅得出一个结论:全球能源消费与资源禀赋之间存在空间的异质性,使得能源的跨国、跨区域流动成为必然,这为全球能源互联网的建设提供了广阔的发展空间。如何克服能源分布的不平衡和禀赋差异,使其更有效率的服务于整个人类社会,形成覆盖全球的能源供需平衡与调节体系,是未来世界可持续发展面临的巨大挑战。显而易见,电能可以成为沟通不同能源利用的有效媒介,而全球能源互联网为这一媒介提供了无限的可能。

我们正在渐渐进入全球能源互联网时代

在葡萄牙,能源的互联具有特殊意义。葡萄牙是经济学家所称的“小型开放经济”,在欧洲大陆,葡萄牙是一个封闭的经济体,而能源的互联互通给葡萄牙带来了开放性。葡萄牙国家能源网公司董事长罗德里格·科斯塔说。“能源的互联对我们今天来说至关重要,它可以让我们和整个欧洲大陆连接在一起。”眼下,葡萄牙60%至70%的电力都是基于可再生能源,也曾经有过四五天全部应用可再生能源支持整个国家用能的纪录。然而,在发展可再生能源上,葡萄牙走了很长的一段路,做了大量研究并投入大量资金。2000年,葡萄牙能源网发现,电网互联互通至关重要。于是,自2006年起,葡萄牙建立了6条与西班牙相通的电力输送通道。2015年1月,葡萄牙在12个小时失去了3000兆瓦的电,因为与西班牙联网,葡萄牙电网才得以渡过难关。与此相反,今年5月,葡萄牙可再生能源发电富余,由于与西班牙有电网连接,葡萄牙电网将多余的电源输送到了西班牙,让可再生能源得到了充分的利用。罗德里格·科斯塔认为,这都得益于电网的互联互通。自从与西班牙联网后,葡萄牙的电费下降了。我们不光是把这两个国家的电网连接在一起,我们还建立了葡萄牙和西班牙的电力交易市场。输电线路的投资基本上一年半就收回了成本,电力的经济性、安全性、可持续性都获得了提升。更重要的是,提升了小国的竞争力。

很显然,我们正在渐渐进入全球能源互联网时代。由于造地球的那个神仙分配化石燃料的不公,给中东和南北美洲分配得特别多,对人口众多的中国给得少得可怜,于是产生了国际贸易。再生能源如太阳引发的太阳能、风能、水能和生物质能还算比较公平,按面积分配,大家差不多。而全球能源互联网恰恰可以解决这个分配不公的问题。这种能源失衡的现象普遍存在,即使像德国这样一个国土面积不算很辽阔的国家,也存在互联互通的需求,由于气候差异,德国北方风能发达,南方光照充足,电网互联将南北连接在一起,在风和太阳能发电之间形成互补。德国柏林工业大学的教授罗纳德·普拉斯认为,不仅在德国需要电网的互联,我们也需要构建欧洲的超级电网,将欧洲大陆国家的电网连在一起,大家可以使用更多的可再生能源。

我们设想,傍晚7点,在中国上海。公司职员小李下班回到家,提前10分钟开启的空调使房间凉爽舒适,让他忘记了一天的疲惫。他看了一眼“家庭用能控制中心”的显示屏,来自欧洲的风电、非洲的太阳能电以及北美洲的风电的价格一目了然,系统已经自动为他选择了较为便宜的非洲太阳能电,因为现在正是非洲光照最充足的中午。晚上10点,楼下的电动汽车开始利用低谷电自动充电……

这样的场景并非只是幻想。未来,人类生产生活的各个方面无不打上全球能源互联网的印记,高山、海峡、沙漠将不再是障碍,全球能源互联网将使世界各地相隔千里的水电、风电、太阳能发电装置联合运行,最大限度地提高资源开发利用效率,真正实现全球能源的无障碍连接。

充足的清洁能源供应可以保障人类用能需求,为经济社会发展带来持续的强劲动力。数据显示,到2050年,清洁能源可以占到全人类用能的80%以上,到那时,全球的碳排放量就可以回到上世纪90年代初的水平,相当于2013年的三分之一到一半。随着科技的进步,清洁能源发电成本正在逐年下降,也让全球能源互联网的实现有了更足的“底气”。

实际上,能源互联网也已经在不少国家形成了新的创业生态圈。美国、新西兰、德国都有基于开放的售电端活跃市场和节能增效的大背景下的新型能源公司。这一概念下的“能源互联网”,呈现的是前所未有的互联网激情和各行各业的主动融合。电力作为一种24小时不断变化价格的新型商品,成为电动汽车、智能家居及互联网应用等多个行业的交叉点,引领着需求侧管理、主动配电网这些纯能源概念不断与互联网思维及用户端结合。

 

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内容概述:作品通过中国成为全球第一发电大国,运行全世界最先进最庞大的现代化电网,从而有能力提出构建全球能源互联网,引领第三次工业革命,实现中国制造和中国方案的描述,在能源尤其是电力领域显示中国智慧和中国力量。


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