新能源时代将加速到来

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随着技术进步和规模带来的单位成本的不断下降，新能源的价格不久将低于传统化石能源。

世界经济的每一次重大变革都与能源改革密切相关。近年来，以风能和太阳能(000591)为主的新能源发展势头强劲，以化石能源为主的能源开发利用面临挑战，一场历史性的能源改革正在世界范围内酝酿。与人类历史上前两次能源革命不同，中国有能力成为这场能源革命的主要推动者。

新一轮能源革命的特征人类历史经历了两次重大的能源变革。曾经，从18世纪末到19世纪，以蒸汽机的发明和煤的大规模利用为主要标志，人类从木柴时代进入了煤时代。第二次发生在20世纪70年代至20世纪初，以发电机和内燃机的发明和使用为标志。石油和天然气在一次能源消费结构中所占比重超过煤炭，成为人类生产和生活的主要能源。在此期间，电作为一种清洁方便的二次能源，改变了人类的能源使用方式。

两次能源革命都极大地促进了世界经济的发展和人类社会的进步。然而，由于其本质是消耗化石能源，资源储量持续下降，开采和消费对生态环境造成了破坏，大量的二氧化碳排放也影响了全球气候。

21世纪，随着人类技术的进步和环保意识的增强，新能源的开发越来越受到重视，主要是风能和太阳能。2015年，世界可再生能源发电装机容量首次超过常规能源发电装机容量。世界上有173个国家制定了自己的新能源发展目标，新能源在能源消费总量中的比重不断上升。

欧盟计划到2050年，非化石能源在能源消费中的比例将达到75%。瑞典和其他国家明确提出，到2040年，100%的电力消耗将来自可再生能源。中国政府明确表示，到2030年，非化石能源将占总发电量的50%。从目前的情况来看，提前实现这个目标是有希望的。

新一轮能源革命呈现出三个主要特征。首先，它是绿色和低碳的。风能和光电子使人与自然更加和谐友好。其次，不存在资源枯竭的风险。与煤、石油和天然气相比，风能和太阳能取之不尽，用之不竭。

到2016年，全球终端能耗可转换为112.81万亿千瓦时，而全球风能资源按1000小时计算每年可产生1640万亿千瓦时，陆上(南极洲除外)太阳能资源按500小时计算可产生3195万亿千瓦时以上。

第三，能源价格已经下跌。在前两次能源革命中，替代能源的价格不断上涨。在新一轮能源转型中，以风能和光能为主的新能源生产的边际成本接近于零，随着技术进步和规模带来的单位成本的不断下降，新能源价格不久将全面低于传统化石能源。

能源革命的战略路径现有的世界能源体系，从产业政策、价格设定到管理机制，主要围绕传统化石能源的生产和消费而设计。结合新能源的开发利用和技术的不断突破，从能源战略规划的角度提出了新能源+UHV+储能的发展模式，作为推进新一轮能源改革的主要路径选择。

一是加大新能源开发力度

近年来，风力和光发电技术取得了快速发展。随着单个风扇功率的增加，适应低风速发电的风扇得到了推广和应用，太阳能电池和组件的转换效率不断提高。与此同时，新能源的发电成本也在迅速下降。风力发电设备和光伏组件的价格在过去五年中分别下降了20%和60%以上。美国风电长期购电协议价格已经达到化石能源发电的水平，德国新增的新能源电力已经基本达到与传统能源相当的水平。在中国的一些地区，新能源的价格相当于煤电的价格。据估计，到2030年，光伏发电成本可达0.2元/千瓦时，风力发电成本可达0.22元/千瓦时(见图表1)。

新能源的发展应该集中和分散相结合。在土地资源稀缺的人口密集地区，可以进行小规模分散开发。然而，世界上许多开发条件优越的风光资源往往集中在沙漠、高海拔和人烟稀少的地区，适合大规模集中开发。例如北非和西亚的太阳能以及北极圈周围的风能。

中国的资源禀赋也决定了新能源应以大规模集中开发为主。甘肃和内蒙古风能利用小时可达3000小时以上，西藏和青海光伏发电利用小时超过2000小时，比东部和中部地区高出约500-1000小时，适合建设1000万千瓦的新能源基地。

与小规模分散的新能源开发模式相比，大规模基地开发通过实施统一规划、建设和运营，可以发挥规模效益。同时，利用不同风电场之间以及东西部地区之间风力发电和轻型发电的互补性，可以在更大范围内实现资源的优化配置和高效利用，有效降低开发和运营成本，从而降低上网电价，加快新能源补贴进程。

以内蒙古赤峰市为例，我们估计到2020年，风电上网价格可以达到0.35元/千瓦时左右，可以不补贴地送至京津冀地区与当地火电机组在同一个电网上竞争。

第二，发挥UHV传输的优势

世界上许多地方的能源资源和能源消费中心往往是反向分布的。UHV技术具有大容量、长距离(> 1000公里)的特点，可以有效解决新能源远离负荷中心的问题，使大规模基地开发成为可能。

截至2016年底，中国已有13条UHV输电线路投入运营，9条正在建设中。通过UHV将新能源从西北地区输送到中东部地区，一方面增加了清洁能源的比重，有助于解决中东部地区的环境污染和烟雾问题，同时也将中国西部广袤的沙漠变成了一片宝地。

长距离输电不会推高电价，因为由于风资源和光资源的差异，同一发电设备在西部的使用小时数可能比在东部高500小时以上，这部分发电收入可以弥补UHV线路的输电成本。

UHV传输技术是全球能源互联网的重要组成部分。通过UHV加强电网互联，提高电力系统的灵活性，在调峰、降低备用容量、优化能源配置、促进新能源发展等方面可以取得明显的综合效益。

第三，促进储能技术的发展

一直以来，电力系统都是通过发电、供电和同时使用来完成的。由于风力的变化和昼夜的交替，风力发电和太阳能发电具有随机性、间歇性和波动性的特点，难以与用户相对固定的用电需求相匹配。因此，人们希望找到一种储存电能的方法，即在电力过剩时储存电能，在电力短缺时释放电能，以满足实时供需平衡的需要。

没有储能技术，新能源难以满足用户的负荷需求，资源没有得到充分利用。可以说，储能技术的突破和普及将使空的能源能够随着时间的推移进行分配和调整，这对能源生产和消费具有革命性的意义。

能量储存包括电储存、热储存和氢储存。储存电能有三种主要方式:物理的、化学的和电磁的。近年来，储能在调峰调频、分布式发电和微电网领域显示出广阔的应用前景。美国、德国等国家已经形成了相对成熟的商业模式。中国还在分布式光伏、电力需求侧管理、电力辅助服务市场、发电侧调峰等领域开展了研发示范，初步奠定了产业化基础，并在不同情景下积极探索商业模式。

目前，抽水蓄能是应用最广泛的物理储能方式，而铅酸蓄电池和锂离子电池等化学储能技术也取得了快速进展。然而，从不受自然条件和环境保护限制的角度来看，储氢具有更多的优势。

氢气具有可再生、可储存、可运输和无污染的特点，被认为是未来低碳社会的理想能源载体。在发电领域，利用风能和太阳能电解水制氢，利用燃料电池发电或实现热电联产，可以稳定新能源的间歇性和波动性，帮助电网调峰，减少弃风弃光。此外，氢可以通过燃料电池广泛用于交通和家庭。

例如，在日本，已经建造了100多个氢换料站，并安装了20万套家用氢热电联产系统。计划在2020年东京奥运会前，投入6000辆公交车和50000辆家用氢动力汽车。虽然我国氢能发展起步较晚，但电解制氢技术和设备的研究已达到国际先进水平。氢能汽车已经进行了多次示范应用，行业发展迅速。

虽然目前储能产品的价格仍然比较高，但是随着技术进步、整个产业链的完善和应用规模的不断扩大，储能产品的使用成本肯定会大幅下降。例如，日本最近在氢燃料电池技术方面取得了很大进展，成本已经下降到1000美元/千瓦左右，这使得经济可行性日益明显。可以预测，未来五到十年，储能产业将迎来一个快速发展的时期。

根据该假设，当新能源的传动比较低(低于30%)时，现有的火电机组可用于调峰和消耗。五到八年后，新能源传输的比重将会增加，储能技术将在调峰中发挥主要作用。

展望未来，在新的能源时代，以新能源为基础的能源系统将大大减少甚至摆脱对化石能源的依赖，全球整体能源利用率将大大提高，能源供应将更加安全可靠，能源价格将降低，生态环境恶化和气候变暖将得到有效遏制。在促进世界经济可持续发展的同时，也将有助于消除贫困和实现公平的能源消费。

储能产品的广泛使用将提高电力系统的整体运行效率。在传统电力系统的规划设计中，从安全性和可靠性的角度来看，存在大量的备用空机房，一些设备运行效率低下甚至闲置，造成了巨大的浪费。储能技术通过发电、供电和使用各个环节的协调与合作，可以减少系统冗余和备用，提高电力系统设备的利用率。同时，延长升级周期，从而降低投资和电价。

能源改革将把人类生活带入电气化的新时代。一方面，风能和太阳能的发电方式比较简单，不需要通过高温、高压蒸汽和磁场等复杂过程将热能转化为机械能再转化为电能，大量的燃烧和旋转设备将被替换。

另一方面，在约占油耗70%的交通领域，氢能和蓄电池将取代内燃机作为动力，车辆核心的设计将实现电气化，结构简单，易于维护，所有与内燃机相关的技术和设计技巧都是不必要的。德国计划到2030年停止销售燃料汽车。清洁廉价的新能源的供应无疑会增加电力在能源消耗中的比重。

新一轮的能源革命也将推动其他行业的发展，如海水淡化。目前，世界上一半以上的国家和地区面临着淡水资源短缺的问题，近80%的人口受到缺水的威胁。海水淡化是解决缺水问题的主要途径。但是，由于它是高耗能行业，目前生产成本仍然比较高，不能广泛推广应用。当新能源价格足够低时，随着技术的进步，目前每立方米淡化水的价格降低到与使用地下水或地表水相同甚至更低，海水可以大规模使用。

当时，它不仅可以解决全球水资源短缺问题，还可以通过管道将海水淡化水从海岸输送到干旱和沙漠地区，实现沙漠变成绿洲的梦想，修复遭到严重破坏的地球家园。

能源革命的新时代被赋予了人类的希望，但这种变化不会在一夜之间实现，我们需要携手努力，从文明进化的高度取得坚实的进步。

(石加林/文)

(作者曾担任多家能源中心企业的高级执行官，编辑:马克)