3月4日，集團(tuán)公司黨組副書記時(shí)家林在《財(cái)經(jīng)》雜志發(fā)表署名文章《能源“冷兵器時(shí)代”超乎想象》。
煤代柴、油代煤的前兩次能源革命，都是通過高溫高壓方式獲得能量，能源價(jià)格都隨之上升，而風(fēng)光氫代煤油氣的新一輪能源革命，是在常溫常壓下完成能量轉(zhuǎn)換，綠色清潔，能源價(jià)格將持續(xù)降低、能源效率將大幅提升，很多過去不可能的事情將變成可能。
能源是人類文明的基礎(chǔ)支撐之一。過去一個(gè)多世紀(jì)，以煤、油等化石能源為主的能源，使用方式是以燃燒、高溫高壓的方式為主，這可以稱為“火藥時(shí)代”�！盎鹚帟r(shí)代”雖然成就了人類今天的輝煌，但也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題。而近代以風(fēng)、光為主的新能源的出現(xiàn)，改變了過去的用能方式。新能源時(shí)代正在加速到來，速度將超出多數(shù)人的想象。
人類已經(jīng)歷了三次工業(yè)革命。前三次工業(yè)革命，人類從掌握薪火到發(fā)掘煤炭、再到開采石油，一直是通過燃燒的方式駕馭化石能源，這種能量轉(zhuǎn)換是一個(gè)“高溫高壓”的過程，釋放能量的同時(shí)也帶來了污染。今天“第四次工業(yè)革命”已經(jīng)在全球展開，這是一場(chǎng)以新能源、人工智能技術(shù)為代表的全新革命。風(fēng)能吹動(dòng)葉片做功產(chǎn)生電能，光伏則通過半導(dǎo)體硅片將光能直接轉(zhuǎn)化成電能，這些過程都是在常溫常壓下完成的，沒有碳排放、溫升和環(huán)境污染。
新能源替代化石能源，其實(shí)質(zhì)就是能源利用從“火藥時(shí)代”進(jìn)入“冷兵器時(shí)代”，這是一場(chǎng)能源利用的綠色革命。
新能源替代化石能源已到臨界點(diǎn)
目前中國能源還處于“火藥時(shí)代”，2018年一次能源消費(fèi)是34.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤（相當(dāng)于11.45萬億千瓦時(shí)電量），非化石能源在一次能源消費(fèi)占比僅為14.3％，其中以風(fēng)光為主的新能源占比僅為4.2％，但風(fēng)光等新能源的發(fā)展態(tài)勢(shì)大大出乎我們的預(yù)料。
過去十年“冷兵器”飛速發(fā)展
——規(guī)模增長快。截至2018年底，中國發(fā)電裝機(jī)容量約19億千瓦，其中風(fēng)電及光伏裝機(jī)規(guī)模突破3.5億千瓦，占比達(dá)到18％，發(fā)電量占比約8％。2010年底，新能源裝機(jī)僅有3000萬千瓦，發(fā)電量占比還不足1％。2018年全國新增裝機(jī)1.24億千瓦，其中新能源就達(dá)到6500萬千瓦，超過50％，已經(jīng)成為名副其實(shí)的主力能源。
——成本下降快。2010年，風(fēng)光發(fā)電平均度電成本在1元時(shí)以上。到今天，在國家政策支持及技術(shù)持續(xù)進(jìn)步的共同作用下，新能源成本實(shí)現(xiàn)了加速下降，其中，在風(fēng)光資源豐富的內(nèi)蒙古、青海等西北區(qū)域，風(fēng)光發(fā)電平均度電成本已經(jīng)降到0.3元以下，已經(jīng)低于或接近煤電成本價(jià)格；而在墨西哥、巴西、沙特等風(fēng)光資源豐富的國家，這個(gè)價(jià)格已經(jīng)降到0.2元。
新能源示范項(xiàng)目昭示良好前景
中國內(nèi)蒙古、青海等風(fēng)光資源豐富的地區(qū)，規(guī)模化開發(fā)已經(jīng)具備平價(jià)條件。去年底，由國家電投負(fù)責(zé)的全球最大單體風(fēng)電工程——內(nèi)蒙古烏蘭察布600萬千瓦平價(jià)上網(wǎng)示范項(xiàng)目獲得核準(zhǔn)。該工程不需要國家補(bǔ)貼、與煤電同價(jià)上網(wǎng)，直接送至京津冀地區(qū)消納。預(yù)計(jì)年發(fā)電量約200億千瓦時(shí)，可替代煤炭消耗650萬噸，進(jìn)一步改善京津冀環(huán)境質(zhì)量。
青海海南州千萬千瓦水風(fēng)光互補(bǔ)清潔能源項(xiàng)目，將青海省優(yōu)質(zhì)的水電、光電、風(fēng)電打捆綜合調(diào)節(jié)，通過特高壓送至河南省消納，僅需要國家新能源補(bǔ)貼0.03元-0.04元/千瓦時(shí)，較河南省新能源補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)大大降低（河南光伏補(bǔ)貼在0.3元/千瓦時(shí)左右）。
新舊能源交替進(jìn)程會(huì)大大加速
2018年全球電力裝機(jī)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到70億千瓦，其中風(fēng)、光發(fā)電裝機(jī)12.7億千瓦。2018年新增發(fā)電裝機(jī)2億千瓦，其中風(fēng)、光裝機(jī)1.7億千瓦，占比達(dá)到80％以上，已成為全球主力增量能源。
2015年底，英國關(guān)閉了最后一個(gè)深井煤礦，2025年英國將關(guān)閉所有燃煤電站。2017年美國加州清潔能源占總發(fā)電量比例已達(dá)到33％，到2040年關(guān)閉所有燃煤電站。德國計(jì)劃2038年關(guān)閉所有的燃煤電站。中國政府宣布，非化石能源占一次能源消費(fèi)比例在2030年、2050年分別達(dá)到30％和50％。
從全球發(fā)展趨勢(shì)上看，新能源發(fā)電成本接近或低于煤電成本，已進(jìn)入新能源替代化石能源的臨界點(diǎn)�！袄浔鲿r(shí)代”替代“火藥時(shí)代”的能源變革進(jìn)程會(huì)大大加快，就如數(shù)字成像技術(shù)對(duì)膠片的替代，實(shí)現(xiàn)各國提出的可再生能源替代化石能源的目標(biāo)還會(huì)大大提前。
“冷兵器時(shí)代”來臨
隨著人類文明的演進(jìn)和技術(shù)進(jìn)步，每次工業(yè)革命都較上一次的周期大大縮短，這次“冷兵器時(shí)代”替代“火藥時(shí)代”的能源革命同樣也是這樣。
雖然新能源替代化石能源已到臨界點(diǎn)，但尚需解決新能源自身的一些弱點(diǎn)，比如中國新能源富集區(qū)域主要集中在西北部，且隨著光照、風(fēng)力強(qiáng)度大小的變化，不能像火電一樣可隨負(fù)荷大小調(diào)節(jié)等等。只有解決了這些問題，才能真正實(shí)現(xiàn)新舊能源的替代。
隨著第四次工業(yè)革命而來的新能源技術(shù)和新材料技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是電動(dòng)汽車的普及，為電能規(guī)模儲(chǔ)存找到了一條新路徑，帶來的是電力系統(tǒng)顛覆性變革。一個(gè)“冷兵器時(shí)代”正日漸清晰，展現(xiàn)在我們面前。
實(shí)施清潔能源的“空間轉(zhuǎn)移”
新能源取代化石能源，首先要有足夠的風(fēng)光資源且價(jià)格要有競(jìng)爭(zhēng)性。中國青海、西藏、內(nèi)蒙古等西北部地區(qū)有著豐富的風(fēng)光資源，但遠(yuǎn)離東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域。以青海柴達(dá)木盆地為例，土地面積25.9萬平方公里，如果全部進(jìn)行光伏開發(fā)，理論上光伏發(fā)電裝機(jī)可達(dá)到100億千瓦以上，年發(fā)電量在20萬億千瓦時(shí)以上，可遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足全國的能源需求（2018年全國一次能源消費(fèi)是34.4億噸標(biāo)煤，折算成電量為11.45億千瓦時(shí)）。該地區(qū)光伏資源豐富，年發(fā)電利用小時(shí)在2000小時(shí)以上，2023年前后度電開發(fā)成本預(yù)計(jì)可以降到0.2元，通過特高壓送到東部地區(qū)（輸電費(fèi)用預(yù)計(jì)在0.1元/千瓦時(shí)），比東部地區(qū)煤電價(jià)格還要低（山東、江蘇、浙江等東部省份的煤電價(jià)格都在0.4元/千瓦時(shí)左右）。
相比西部，東部發(fā)展新能源的土地不足且風(fēng)光資源較差，不具備經(jīng)濟(jì)性。前文談及的內(nèi)蒙古烏蘭察布、青海海南州新能源示范項(xiàng)目也充分論證了新能源“空間轉(zhuǎn)移”的可行性。
通過規(guī)模化、集約化在西北部開發(fā)新能源大基地，利用特高壓送到負(fù)荷集中區(qū)域，不僅可以加速對(duì)化石能源的替代，而且對(duì)改善中國東西、南北經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的不平衡，具有重大的戰(zhàn)略意義。
實(shí)施新能源的“時(shí)間轉(zhuǎn)移”
電力系統(tǒng)一直以來都是發(fā)、供、用同時(shí)完成，電力是不可儲(chǔ)存的�；鹆Πl(fā)電系統(tǒng)可隨負(fù)荷大小自動(dòng)調(diào)節(jié)，但是新能源是間歇性、不可調(diào)節(jié)的。當(dāng)新能源在電力系統(tǒng)處于輔助地位時(shí)，由火電承擔(dān)主力電源并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)是可行的。如果新能源替代化石能源，擔(dān)當(dāng)電力系統(tǒng)的主力電源時(shí)，就必須解決好隨負(fù)荷調(diào)節(jié)的問題，這是制約新能源發(fā)展的最大瓶頸。隨著一種新的儲(chǔ)能方式的日臻成熟，這個(gè)問題將得到徹底解決，就是電動(dòng)汽車的普及應(yīng)用。
中國目前的電力最大負(fù)荷約10億千瓦左右，如果選擇在電力供應(yīng)側(cè)部署儲(chǔ)能系統(tǒng)，不僅規(guī)模龐大、系統(tǒng)復(fù)雜，而且投資需要萬億級(jí)以上，成本高昂不經(jīng)濟(jì)。但是在消費(fèi)側(cè)，隨著電動(dòng)汽車的普及，電動(dòng)汽車本身可成為規(guī)模可觀且經(jīng)濟(jì)高效的儲(chǔ)能資源，具有巨大儲(chǔ)能應(yīng)用潛力。目前，全國汽車保有量在2億輛左右，如果全部更換成電動(dòng)汽車或氫動(dòng)力汽車，按照單車儲(chǔ)能容量80千瓦時(shí)，放電功率5千瓦，可為電力系統(tǒng)提供瞬時(shí)功率10億千瓦，理論上可以作為電力系統(tǒng)儲(chǔ)能調(diào)節(jié)裝機(jī)，可滿足新能源為主的電力系統(tǒng)調(diào)峰需求。電動(dòng)車的分布與經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在正相關(guān)性，且每臺(tái)車單日有效行使時(shí)間有限（平均約2小時(shí)），大量時(shí)間在閑置狀態(tài)，完全可以把電動(dòng)汽車這種分散式社會(huì)資源充分利用于電力系統(tǒng)，大大提高社會(huì)資源的利用效率。
當(dāng)前，電動(dòng)汽車僅是從電網(wǎng)獲取電力，也就是充電模式，但是隨著電池容量的加大，技術(shù)的發(fā)展，成本的降低，電動(dòng)汽車將具備向電網(wǎng)售電的條件，超越交通工具的單一功能，成為流動(dòng)的儲(chǔ)能電站。下一步要做的：一是電動(dòng)汽車的全面普及，實(shí)現(xiàn)所有的停車位100％充電樁覆蓋；二是依托大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能網(wǎng)聯(lián)等技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充放電的自動(dòng)化模式，并與電力系統(tǒng)一起構(gòu)建智慧能源系統(tǒng)；三是創(chuàng)新商業(yè)模式，通過差異化充放電價(jià)等措施，讓利于電動(dòng)車主，這樣在不額外增加社會(huì)成本的情況下，與大規(guī)�？稍偕茉葱纬晒┬鑵f(xié)同，實(shí)現(xiàn)能源的“時(shí)間轉(zhuǎn)移”，加速中國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。
氫能：新能源的生力軍
氫能利用的核心是燃料電池技術(shù)的成熟。日本豐田Mirai氫能汽車功率密度已經(jīng)做到3千瓦/升，加滿5公斤氫氣，可以行駛500公里以上，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)接近傳統(tǒng)汽油車。氫能汽車具有續(xù)航能力強(qiáng)、加注燃料（氫氣）時(shí)間短、完全“零排放”等優(yōu)點(diǎn)，更適用于公交車、重型卡車、長途車等。
以新能源為主構(gòu)建電氣化社會(huì)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力、供冷、供暖的全面替代，最難替代的就是交通動(dòng)力。燃料電池的出現(xiàn)，徹底打通了新能源替代化石能源的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。
氫能可由新能源發(fā)電并電解水的方式完成，綠色環(huán)保、簡單易行并具有經(jīng)濟(jì)性。氫能有巨大需求量。以北京為例，如果投入1萬輛氫能公交車運(yùn)營，一年用氫量約5萬噸，用電量是30億千瓦時(shí)（2018年北京全年用電量是1200億千瓦時(shí)）。氫能巨大需求量及特點(diǎn)，可以作為新能源為主的電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器。當(dāng)系統(tǒng)中風(fēng)光充沛時(shí)，可將電能轉(zhuǎn)化成氫能并儲(chǔ)存起來，滿足交通動(dòng)力等用能需要；當(dāng)風(fēng)光不足時(shí)，也可將氫能轉(zhuǎn)化成電能（與上述電動(dòng)車原理類似），補(bǔ)充電力系統(tǒng)的電能不足，助力新能源的“時(shí)間轉(zhuǎn)移”。西部豐富的風(fēng)光資源也可以用來就地制氫，通過管道送至東部地區(qū)，助力新能源的“空間轉(zhuǎn)移”。
隨著新能源、特高壓、儲(chǔ)能及氫能技術(shù)的發(fā)展，中國風(fēng)光資源將實(shí)現(xiàn)更大范圍、更高效的配置，可充分利用不同地區(qū)能源的資源差、時(shí)區(qū)差、季節(jié)差及價(jià)格差，打造一個(gè)全面電氣化的能源系統(tǒng)；可以將荒漠、戈壁、高原等無人區(qū)開發(fā)為新的、零污染的“電氣田、氫氣田”，以替代傳統(tǒng)的“煤田、油田和氣田”，開啟人類大規(guī)模清潔用能的新紀(jì)元。
“冷兵器”將創(chuàng)造奇跡
“冷兵器時(shí)代”大大提高電力系統(tǒng)效率。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)是發(fā)、輸、用同時(shí)完成，發(fā)電規(guī)模按照最大負(fù)荷來配置，輸電線路從安全角度考慮，需要考慮備用線路和容量，整個(gè)電力系統(tǒng)效率很低。廣泛應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)后，電力供需只需滿足能量平衡，功率平衡則由儲(chǔ)能調(diào)節(jié)，可以減少電源和電網(wǎng)一半以上的投資，使電力系統(tǒng)大大簡化，效率大幅提高。
“冷兵器時(shí)代”是全面電氣化時(shí)代。不僅在供給側(cè)是一場(chǎng)非化石能源全面替代化石能源的革命，對(duì)于消費(fèi)側(cè)，也是一場(chǎng)能源革命。電能和氫能以“人工智能電動(dòng)汽車、高鐵機(jī)車等的大量應(yīng)用，以及熱泵空調(diào)廣泛應(yīng)用對(duì)能源利用效率的大幅提高”為標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)在消費(fèi)側(cè)領(lǐng)域?qū)茉吹娜嫣娲?/p>
“冷兵器時(shí)代”超乎你的想象。進(jìn)入“冷兵器時(shí)代”，零邊際成本的新能源大規(guī)模使用將帶動(dòng)用電成本下降，電能的替代優(yōu)勢(shì)逐步凸顯，前兩次能源革命（以煤、油為標(biāo)志），替代能源的價(jià)格都是上升的，而新一輪的能源革命帶來的是能源價(jià)格的持續(xù)降低。一是替代速度超乎想象，預(yù)計(jì)2030年中國將實(shí)現(xiàn)增量100％清潔替代，消費(fèi)側(cè)電氣化水平超過30％，電能超越煤炭成為終端消費(fèi)主體能源；2050年實(shí)現(xiàn)大部分存量清潔替代，非化石能源在能源需求總量和電力需求總量中的貢獻(xiàn)率分別超過90％和100％。二是替代的效果超乎想象，以電代煤、以電（氫）代油首當(dāng)其沖，預(yù)計(jì)到2030年煤改電每年可減少2.5億噸煤的直接燃燒，熱泵將是未來以電代煤的主要方式；到2030年以電（氫）代油僅在交通領(lǐng)域每年可減少4000萬噸交通石油消耗，中長期來看，電（氫）動(dòng)汽車將是未來以電（氫）代油的主要途徑。三是拓展人類的生存空間，不久的將來，人類利用充足、清潔、成本低廉的“冷兵器”，可以大規(guī)模實(shí)施海水淡化，變戈壁荒漠為良田，使“原來不可能的事變?yōu)榭赡堋�，為人類�?chuàng)造更好的未來。
對(duì)世界而言，“冷兵器”將構(gòu)建起全球“綠色、低碳”的新的能源發(fā)展格局，并普及至整個(gè)社會(huì)，重塑全球工業(yè)體系，變革人類生活方式。對(duì)中國而言，“冷兵器時(shí)代”是中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)的絕佳機(jī)會(huì)，中國完全有能力率先實(shí)現(xiàn)“冷兵器”對(duì)“火藥”的全面替代，率先實(shí)現(xiàn)新舊動(dòng)能的轉(zhuǎn)換，贏得“第四次工業(yè)革命”的主導(dǎo)權(quán)，走出一條具有中國特色的新能源發(fā)展道路，為構(gòu)建“人類命運(yùn)共同體”注入中國動(dòng)力。
