最近,全球都在高度關注“奧巴馬新政”中的能源戰(zhàn)略導,因為向美國這樣一個全球能耗第一大國開始進行能源技術和能源發(fā)展戰(zhàn)略轉型,毫無疑問地將震撼整個世界。
美國的戰(zhàn)略共識?
被譽為“藍色巨人”的IBM公司董事長兼CEO彭明盛(塞繆爾‧帕爾米薩諾)對奧巴馬提出了一項新建議,在美國大力發(fā)展“智能電網”(intelligrid)技術,將信息技術革命與新能源革命進行深度整合。這很可能是自人類工業(yè)革命,普及電力和建立石油工業(yè)體系之后,最重要的一次能源技術進步。胡錦濤總書記曾指出:“縱觀人類社會發(fā)展的歷史,人類文明的每一次重大進步都伴隨著能源的改進和更替。”
自上世紀90年代,人類跨入信息時代以來,信息技術突飛猛進,對于人類生產、生活的影響越來越大,越來越深遠。但是,信息技術不能僅僅停留在互聯(lián)網的層面,它必將越來越滲入到各行各業(yè)的基礎層面,特別是人類文明的原動力——能源。對于所謂“智能電網”,目前還沒有一個直接的解釋和定義,無論美國新任能源部長朱棣文的一貫思想,還是美國能源界的基本戰(zhàn)略共識,以及彭明盛所說的智能電網,都不是僅指電網技術本身的信息化改造,或智能化控制。而是要建立一個信息化的新型能源系統(tǒng),將能源資源的生產、儲存、運輸、轉換(發(fā)電)、輸電、配電、供電、用電,以及各種用電、用能設備信息化、聯(lián)網化和智能化整合,解決各種能源資源之間的優(yōu)化平衡、各種電源轉換之間的優(yōu)化平衡、各種能源需求之間的優(yōu)化平衡,從而提高能源資源的利用效率、能源設備的使用效能、能源投資的經濟效益,以及節(jié)能減排的實際效果,從而提高能源系統(tǒng)對社會經濟發(fā)展的總體效益。彭明盛最近在上海使用了“智慧能源(intelligent energy)”一詞進一步完善了他的構想。
這些革命性的整合將首先突顯在數(shù)字化電網技術上,特別是在終端利用電力線與用戶的電器設備進行數(shù)據(jù)交換,以最簡便的方式對終端用電用能設備的運行情況進行實時統(tǒng)計、控制和優(yōu)化運行,使每一個家庭的空調、冰箱、熱水器、洗衣機;每個樓宇的電梯、空調、照明、水泵;每座工廠的電機、風機、電爐、泵閥等電器設備根據(jù)電網、電源的運行狀態(tài)進行協(xié)同優(yōu)化運行。使每一個發(fā)電和輸配設備都能在最佳工況下運行,使各種能源及設備都能夠得到充分合理的利用,使用戶能源費用和相關投資都能夠達到一個合理的水平。
其次是以小型化、微型化、用戶化的分布式能源系統(tǒng)為基礎的多元化能源供應系統(tǒng)網絡,將天然氣、煤層氣、煤制氣、清潔煤技術、小型核能的熱電冷技術;太陽能發(fā)電、水電、風電、沼氣及其他生物質可再生能源發(fā)電技術;太陽熱、地熱、地源、水源、空氣源、廢氣、污水源熱泵制冷供熱技術;各種蓄電、蓄熱、蓄冷、蓄能技術;以及建筑結構節(jié)能、工藝結構節(jié)能、系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能、能源需求側管理等系統(tǒng)性綜合節(jié)能與能源供需平衡相結合;將電、熱、冷供應系統(tǒng)與信息網絡相互連接,因地制宜、因需供能、梯級利用、量體裁衣、互補互助、互保安全。
其三是信息化電氣設備和信息化家電,以及蓄電式混合動力汽車,靠微電網智能控制技術協(xié)調控制下,在一個小區(qū)、一座樓宇,甚至一個家庭進行相互優(yōu)化配置運行,使終端設備節(jié)能和電力需求側實現(xiàn)智能化管理,根據(jù)電網供電狀態(tài)、電價狀態(tài)和自身及周邊的分布式能源系統(tǒng)的工作狀態(tài),以及電網、天然氣管網供應狀態(tài),以及用電狀況、蓄電式混合動力汽車蓄電需求狀況等進行智能化的協(xié)同優(yōu)化,使終端需求實現(xiàn)最優(yōu)化配置。
還有,開發(fā)利益各種可再生能源技術,開放和鼓勵天然氣、煤層氣的開發(fā)利用,加速天然氣水合物(可燃冰)開采技術研究,發(fā)展超導技術,開發(fā)建設新型核能發(fā)電技術等。特別是超導技術,將發(fā)展能耗極小的高溫超導輸電技術、超導發(fā)電機技術、超導變壓器技術、超導電動機技術、超導磁懸浮飛輪儲能等技術,改變那些傳統(tǒng)的體積大、占地多、能耗大的設備,使其能夠支持未來智慧能源系統(tǒng)的發(fā)展需求。
其實,上述技術已經不是天方夜譚了,其中絕大多數(shù)技術都在應用中或試用中,大量科學家一直在堅持不斷的研究開發(fā)各種各樣的新型能源技術,企業(yè)也在應用這些技術。在歐盟和北美新增能源供應已經主要靠分布式能源和可再生能源提供;智能化樓宇在很多新建建筑中正在普及;相關的信息控制技術都已實現(xiàn);信息家電和智能化電器的開發(fā)應用也在各大電器制造企業(yè)的研發(fā)測試之中;蓄電式混合動力汽車很快將面臨實際應用;高溫超導輸電工程已有投入運營┄┄。現(xiàn)在,關鍵是將這些技術向互聯(lián)網一樣通過智能電網連接起來,創(chuàng)造一個使這些技術不斷發(fā)展完善的有利環(huán)境。就如同當年克林頓推動將個人計算機和電話線整合在一起,實現(xiàn)互聯(lián)網的普及。
年輕的奧巴馬代表美國熱衷新技術革命的新一代民主黨人,他們經過長時間的深思熟慮,提出了這一方向性的戰(zhàn)略選擇,并委任諾貝爾得主、超導技術專家朱棣文來執(zhí)行這一戰(zhàn)略選擇。當年克林頓成功推進互聯(lián)網革命的歷史告訴我們,美國人絕不會僅僅是“瞎忽悠”,他們會利用這些新技術、新機制、新系統(tǒng)、新理念反敗為勝,重新奪回技術和經濟的“制高點”。
2月11日在上海召開的2009年CIO領導力交流大會上,IBM的彭明盛在《智慧的地球》的主題演講中說,美國能源部的研究結果顯示,由于電網效率低下而造成的電能損失高達總電能的67%。67%的損耗應該是指現(xiàn)有電力系統(tǒng)的能量損耗,其中包括發(fā)電環(huán)節(jié)、輸配電環(huán)節(jié)、終端的用電環(huán)節(jié)。實際上,我們將產業(yè)鏈再延長,從能源資源的開發(fā)、運輸、轉換直到最終的需求,從煤炭的開發(fā)直到我們眼前的計算機屏幕或頭頂?shù)臒襞,經過了中間的無數(shù)環(huán)節(jié)的損耗之后,我們真正能夠利用的有效能量恐怕不足10%。另外的90%對于每一個國家、每一個產業(yè)、每一個公司和每一個家庭無疑是一座巨大的金礦。IBM認為,智慧能源系統(tǒng)使消費者也能參與對能源消耗的掌控,每個家庭將因此減少25%的能源花費。
中國的戰(zhàn)略共識?
就在全世界為熱議“智能電網”和“智慧能源”的時刻,中國也傳來了一個“振奮人心”的消息:被中國媒體譽為中國輸變電領域的“神舟工程”,在彭明盛上海演說的同一天——2月11日,由我國自主研發(fā)、設計和建設的1000千伏交流輸變電工程晉東南經南陽至荊門特高壓交流試驗示范工程順利通過30多天帶電試運行檢驗,宣告運行成功。
國家相關部委,各省區(qū)市黨委、政府以及國家電網公司相繼給特變電工發(fā)來賀電,“祝賀特變電工在特高壓設備研制和國產化上作出了積極貢獻,為特高壓交流實驗示范工程順利建設、運行提供了有力保障,為建設節(jié)約型社會、保障國家能源安全和電力可靠供應具有重要意義”。與之相配套的大型煤化工基地、大型坑口火電基地、大型水電基地、大型核電基地、大型風電基地相繼得到支持,將在特高壓直流輸電和特高壓交流輸電技術強大的支持下,構架一個堅強的全國性的特高壓交流同步電網,這將成為中國能源的戰(zhàn)略發(fā)展方向。顯而易見,一個以超超臨界大型燃煤發(fā)電機組、大型電源集群、特高壓交流同步一張大電網為核心的能源戰(zhàn)略格局似乎已經在中國能源決策層面形成了戰(zhàn)略共識,而且已經浩浩蕩蕩地踏上了歷史的征程。
2008年4月22日,美國紐約長島電力局(LIPA)與美國超導公司聯(lián)合建設的世界上第一條高溫超導(HTS)電纜投入商業(yè)運行,標志了高溫超導電纜技術已走向實用。該系統(tǒng)在滿負荷運轉時能夠滿足30萬戶家庭的用電需求,僅由三根138千伏的電纜組成。相比同樣粗細的銅導線的輸電能力高達150倍,輸電纜溝寬度僅為一米。所謂“高溫超導電纜”就是用零下196攝制度以上具超導特性材料制成的電纜,采用廉價液氮為冷卻介質。超導與常規(guī)輸電相比:一是損耗低:超導電纜在低溫下無電阻,可大流量輸電,導體損耗下降90%,加上制冷能耗,運行能耗不足常規(guī)電纜一半;二是容量大;三是節(jié)材;四是電磁污染;五是噪音低。紐約市已宣布啟動“九頭蛇計劃”, 2010年將使用超導技術啟動對曼哈頓電網的升級改造。
上述信息,中國有關機構不可能不知道,與發(fā)展特高壓的熱情相比,顯然我們沒要考慮將超導作為未來能源戰(zhàn)略的技術基點和導向。在世界各國相繼放棄對特高壓的嘗試之后,我們義無反顧地選擇了特高壓技術,“明知山有虎,偏向虎山行”。由此,中國將要走出上一條與世界不同的發(fā)展道路。彼此一但駛離了今天的岔路口,中國的能源工業(yè)、制造業(yè)、家電工業(yè)、裝備工業(yè)等都將會在一個與世界完全不同的技術開發(fā)環(huán)境和競爭環(huán)境下發(fā)展,中國社會經濟架構和發(fā)展方向也將因此與世界諸多國家迥然不同。美國人選擇的是一個類似互聯(lián)網的能源系統(tǒng),而中國將選擇一個超級計算機加高速通訊電纜加終端的系統(tǒng),誰將主導世界發(fā)展的趨勢?
地球能夠承載誰?
國家電網北京經濟技術研究院副院長,能源經濟學家胡兆光博士最近與有關專家出版了一本新著《電力供需模擬試驗》,他通過統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)電力消費與GDP之間存在剛性的線性關系。美國從1949年到2006年全社會用電量與GDP的相關系數(shù)為0.994,而我國的系數(shù)為0.993。有趣的是他發(fā)現(xiàn)第二產業(yè)用電與其產值增長系數(shù)為0.994,第三產業(yè)為0.995,說明產業(yè)結構即便調整,對于電力需求的影響也沒有變化。
美國2007年3億人口,GDP總額約為13.98萬億美元,能源消耗總量2361.4百萬噸標準油當量,人均7.87噸,用電量4367.875TWh;中國是13億人口,GDP 3.01萬億美元, 消耗1863.44百萬噸標準油當量,人均1.43噸,用電量3277.72 TWh。如果以此線性增長,中國人均達到1萬美元,屆時14億人口將達到14萬億美元GDP時,中國的用電量將達到15245.2 TWh,是美國2007年水平的3.5倍,需要近33.6億千瓦的電力裝機容量。如果延續(xù)目前模式,70%的電力將靠燃煤大火電保障,即便全部采用了超超臨界技術,也需要近30億噸標準煤,折合超過42億噸的原煤。如若70%的煤炭用于電力用于發(fā)電,屆時需要生產原煤60億噸,而2007年全球的煤炭產量僅有64億噸。

這顯然是一個不可為之的模式,由于如此眾多的人口,中國的現(xiàn)代化之路必須是一條與現(xiàn)行模式完全不同的道路,必須依賴顛覆性的技術大變革,F(xiàn)在的模式既然是不可為之,我們?yōu)槭裁催要繼續(xù)走下去?如果我們是無路可選也就另當別論,但是美國已經開始轉軌,歐洲也在轉軌,其他的國家都在考慮轉軌,我們卻堅持“走自己的路,讓別人說去吧”。在奧巴馬的經濟刺激方案中,盡管美國經濟空前困難,還將投資110億美元用于智能電網及相關項目的支持。不僅是美國,全面建設智能電網的序幕已在歐洲、日本拉開。
中科院徐建中院士從2001年起就堅持不懈地推進“分布式能源系統(tǒng)”,有專家稱其為“第二代能源系統(tǒng)”,根據(jù)他們的設想和描述,這一系統(tǒng)就是美國人所說的“智慧能源”。這一系統(tǒng)的能源綜合利用效率至少可以從目前不到40%,提高到80%,比現(xiàn)有系統(tǒng)提高一倍,如果在用能終端進行智能化的需求側管理和各種節(jié)能措施,終端能耗將可能再減少一半,也就是說與目前的能耗水平相比,僅需25%能源即可,而且這25%的能源還可以更多的來自天然氣、核能、太陽能、水能、風能、生物能和地源能等新能源和可再生能源。也就是說,如果我們就此將資金更多的投入到能源智能化建設和分布式能源系統(tǒng)建設上,中國將無需建設新的燃煤火電項目,也不需要增加新的煤炭供應能力,我們可以就此逐步減少對煤炭的過度依賴。
科學發(fā)展觀的根本就是要求我們實事求是地面對中國現(xiàn)實的國情,面對世界發(fā)展的趨勢,面對人類未來的走向。如果我們選擇背道而馳,我們還是科學發(fā)展嗎?