［摘要］
全球正在推動(dòng)的新能源變革本質(zhì)上是第四次產(chǎn)業(yè)革命，哪一個(gè)國家能迅速占領(lǐng)全球產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)，取決于對(duì)“新一代能源體系”如何設(shè)計(jì)。新一代能源體系應(yīng)具備經(jīng)濟(jì)高效、能源替代、兼容利用和互動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。中國“新一代能源體系”能否具備這些特點(diǎn)，關(guān)鍵是在“十二五”時(shí)期要從國家戰(zhàn)略調(diào)高度作好“四網(wǎng)一圖”的前期基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作。
［關(guān)鍵詞］
低碳經(jīng)濟(jì);能源結(jié)構(gòu);能源網(wǎng)絡(luò)體系
當(dāng)前，全球正在推動(dòng)的新能源變革本質(zhì)上是第四次產(chǎn)業(yè)革命，對(duì)中國而言，這是一個(gè)巨大的歷史機(jī)遇。中國要占領(lǐng)全球產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)，必須認(rèn)真研究這場能源產(chǎn)業(yè)全新的變革特點(diǎn)，否則就有可能脫離全球能源革命的創(chuàng)新軌道，能源體系將再次落后發(fā)達(dá)國家50～60年的一個(gè)長周期，從而失去自第一次產(chǎn)業(yè)革命以來中國唯一一次在地球產(chǎn)業(yè)方面領(lǐng)先革命的機(jī)遇。
推進(jìn)新能源變革，其核心就是要造就下一代更具競爭力的新一代能源體系。新一代能源體系應(yīng)具備經(jīng)濟(jì)高效、能源替代、兼容利用和互動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，中國“新一代能源體系”能否具備這些特點(diǎn)，關(guān)鍵是在“十二五”時(shí)期要從國家戰(zhàn)略調(diào)高度作好“四網(wǎng)一圖”的前期基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作。
對(duì)國內(nèi)能源“吃光用盡”：以分布式能源網(wǎng)絡(luò)再造能源對(duì)內(nèi)利用體系
分布式能源系統(tǒng),是相對(duì)于能源集中生產(chǎn)(主要代表形式是大電廠加大電網(wǎng))而言的。其特點(diǎn)是供電可以滿足特殊場合的需求，可以彌補(bǔ)大電網(wǎng)安全穩(wěn)定性不足的缺限。分布式能源網(wǎng)絡(luò)由于貼近用戶，各電站相互獨(dú)立，便于用戶自行控制，供電可靠性高；避免了遠(yuǎn)距離送電帶來的輸變電損失以及供熱損失，同時(shí)節(jié)省了大量的輸配線路的投資成本和相關(guān)的前期、建設(shè)和運(yùn)營費(fèi)用，減少二氧化碳排放。
丹麥花費(fèi)了近20年的時(shí)間才完成這種轉(zhuǎn)變。丹麥通過推廣應(yīng)用分布式能源系統(tǒng)，不僅大幅提高了能源效率，而且實(shí)現(xiàn)了能源獨(dú)立。在2005年，分布式能源系統(tǒng)發(fā)電量約占丹麥全國發(fā)電總量的一半，而碳排放量比上世紀(jì)90年代的水平減少了約一半。丹麥分布式供能方式，使小型、分散、有效、清潔的可再生能源得到充分利用，而且使發(fā)展可再生能源與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、與邊遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展聯(lián)系起來，這不僅增加了這些地區(qū)居民的收入，還有效減少了供能成本。分布式能源系統(tǒng)在北歐國家的發(fā)電量份額超過30%～50%。美國也表示要大力發(fā)展分布式能源網(wǎng)絡(luò)，如果不是特殊需要不再建設(shè)大型供電設(shè)施。近10年中，美國許多企業(yè)和消費(fèi)者已經(jīng)率先參與進(jìn)來，以每年33%的速度遞增。預(yù)計(jì)到2020年分布式能源系統(tǒng)在美國的發(fā)電量份額將達(dá)到25%。
我國在分布式能源系統(tǒng)發(fā)展上一直躊躇不前，其障礙主要來自于企業(yè)。由于分布式能源系統(tǒng)有一特點(diǎn)，即消費(fèi)者不僅可以從電網(wǎng)上購電，而且可以向電網(wǎng)售電，這對(duì)現(xiàn)有的企業(yè)利益分配是一個(gè)很大的沖擊，即企業(yè)利潤的多寡與售電量無關(guān)。在體制上，我國發(fā)電由幾家大的電力集團(tuán)所主導(dǎo)，而電網(wǎng)更是被兩家規(guī)模巨大的電網(wǎng)公司所強(qiáng)力壟斷。出于利益考慮，這些壟斷性集團(tuán)并不熱衷于分布式能源的發(fā)展，甚至可能借用技術(shù)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)等理由人為拖延，從而客觀上阻礙分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展。
“十二五”時(shí)期，我國必須進(jìn)行對(duì)內(nèi)能源利用體系的革命，以達(dá)到對(duì)能源“吃光用盡”、不浪費(fèi)的目的。現(xiàn)階段，我國最適宜發(fā)展應(yīng)用分布式能源系統(tǒng)的地區(qū)主要有三類：第一類是經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快的地區(qū)。由于分布式能源系統(tǒng)的初投資大,要用好燃料；要有比較穩(wěn)定的冷、熱、電用戶,主要是第三產(chǎn)業(yè)和住宅用戶;要求具有環(huán)保性能較好的特點(diǎn)等等。從地域來看,珠江三角洲、長江三角洲、環(huán)渤海地區(qū)具備這些條件。第二類是總體科技文化水平和素養(yǎng)較高的地區(qū)。分布式能源系統(tǒng)既然是“分布”,也就是說與大電廠、大電網(wǎng)不一樣,不是由一小批經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員集中運(yùn)行管理,而是分散式運(yùn)行管理,這就要求使用區(qū)域的總體科技文化水平和素養(yǎng)較高。第三類是在天然氣產(chǎn)地附近、天然氣價(jià)格特別便宜的地區(qū)，如新疆、鄂爾多斯、川渝和青海四大天然氣區(qū)就可以率先發(fā)展分布式能源系統(tǒng),取得經(jīng)驗(yàn)后再向其它地方發(fā)展。
對(duì)全球能源的“充分利用”：以洲際兼容網(wǎng)絡(luò)再造能源對(duì)外利用體系
世界各地能源分布是不平衡的，以天然氣為例，世界各地區(qū)天然氣儲(chǔ)量分布狀況是：中東35%、非洲7.5%、西半球9.5%、亞太地區(qū)國家7%、西歐3%、俄羅斯和其他獨(dú)聯(lián)體國家37.9%，其中俄羅斯32.2%。而世界各地區(qū)天然氣消費(fèi)量則是：經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織54.2%、中東8.1%、獨(dú)聯(lián)體23.4%、中國1.2%、亞洲5.7%、非經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織的歐洲國家l%、拉美4%、非洲2.4%。能源儲(chǔ)量在一端，而能源消費(fèi)又在另一端，即處于不同的空間位置，一個(gè)國家如何最大限度利用全球能源，以實(shí)現(xiàn)國內(nèi)能源的穩(wěn)定性，完全取決于其洲際能源兼容網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。洲際能源兼容網(wǎng)絡(luò)是將廣域能源輸送網(wǎng)絡(luò)同智能電網(wǎng)結(jié)合起來的網(wǎng)絡(luò)。目前歐洲和北美都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、互聯(lián)互通、自動(dòng)控制、供氣安全的區(qū)域輸配網(wǎng)絡(luò)。意大利的有關(guān)電網(wǎng)2001年已經(jīng)率先實(shí)現(xiàn)了智能化。
2006年，歐盟理事會(huì)的能源綠皮書《歐洲可持續(xù)的、競爭的和安全的電能策略》明確強(qiáng)調(diào)歐洲已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)新能源時(shí)代，智能電網(wǎng)技術(shù)是保證歐盟電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。歐洲洲際兼容網(wǎng)絡(luò)不僅能充分利用洲際間的能源，而且維持了能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和不平衡性：一是實(shí)現(xiàn)鄰國之間能源網(wǎng)絡(luò)對(duì)接。丹麥、瑞典、挪威、芬蘭四國之間建立了北歐電力市場，進(jìn)行電力的相互輸送。在無風(fēng)時(shí)，丹麥會(huì)從鄰國挪威進(jìn)口水電，而風(fēng)力發(fā)電富余時(shí)，丹麥就會(huì)將風(fēng)電通過北歐電力交易市場賣給其他國家。二是實(shí)現(xiàn)整個(gè)歐洲能源網(wǎng)絡(luò)對(duì)接。2007年7月歐洲統(tǒng)一電力市場開始運(yùn)行。在2011年首次歐盟首腦會(huì)議上，歐洲理事會(huì)主席范龍佩認(rèn)為：“在一個(gè)單一而純粹的國家政策背景下來設(shè)計(jì)能源政策已經(jīng)是不切實(shí)際的了，歐洲(能源)框架勢在必行。”［1］歐盟決定將在2014年以前，通過立法、加強(qiáng)合作等手段建立一體化能源市場。為此，歐盟理事會(huì)與歐洲議會(huì)將盡快通過歐盟委員會(huì)遞交的有關(guān)能源市場一體化的法案，將改善及擴(kuò)大能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加強(qiáng)成員國間可再生能源的研究與合作。到2015年，歐盟將不再出現(xiàn)能源孤島。此外，在丹麥的推動(dòng)下，歐盟正在大力發(fā)展海上風(fēng)電，通過德國、波蘭等與歐洲北部電網(wǎng)相連，試圖將海上風(fēng)電輸送到歐洲。這一計(jì)劃得到歐盟支持，并已經(jīng)列入歐盟支持海上風(fēng)電發(fā)展的示范項(xiàng)目。三是努力實(shí)現(xiàn)歐盟與北非、中東等國家的能源兼容。目前英、法、意等都在加快推動(dòng)智能電網(wǎng)與北非、中東等國家的對(duì)接。
“十二五”時(shí)期，洲際兼容能源網(wǎng)絡(luò)應(yīng)成為中國電網(wǎng)改革模式。我國要建設(shè)洲際兼容能源網(wǎng)絡(luò)，可以采取兩步走的方針：第一步是打破國內(nèi)電網(wǎng)的省際間壁壘。在我國，一直存在著國家、區(qū)域、省級(jí)電力市場之間是水火不容還是彼此開放之爭。在歐洲做出加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)“同步電網(wǎng)，越大越好”的市場一體化選擇的同時(shí)，中國專家還在為電力市場的范圍和模式爭論不休。中國要占領(lǐng)全球產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)，首先要實(shí)現(xiàn)國內(nèi)市場的聯(lián)網(wǎng)。第二步是實(shí)現(xiàn)中國能源網(wǎng)絡(luò)與周邊國家乃至其他洲能源網(wǎng)絡(luò)的對(duì)接。“十二五”時(shí)期應(yīng)加速建設(shè)以跨國管網(wǎng)、中央干線管道、聯(lián)絡(luò)支線管網(wǎng)和LNG管道互聯(lián)互通的多層次全國性的輸配網(wǎng)絡(luò)。一旦中國能源網(wǎng)變成洲際兼容網(wǎng)絡(luò)，我國便能與日本、韓國、東南亞、俄羅斯、中亞，甚至可以通過必要的線路將非洲等國家連接起來，從而可以將熱帶地區(qū)的生物能源、俄羅斯的化石能源等兼容進(jìn)來。
實(shí)現(xiàn)能源“雙向互動(dòng)”：以智能能源網(wǎng)再造能源運(yùn)轉(zhuǎn)體系
智能能源網(wǎng)的目標(biāo)是將現(xiàn)有的電力、水務(wù)、熱力、燃?xì)獾葐蜗蜻\(yùn)轉(zhuǎn)而且浪費(fèi)巨大的能源網(wǎng)絡(luò)改造為高效互動(dòng)的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。哪個(gè)國家能率先做到這一點(diǎn)，它就能優(yōu)先于其他國家達(dá)到全球能源體系更高級(jí)別的頂端水平，同時(shí)在這個(gè)歷史轉(zhuǎn)型中把握和整合能源體系最新的國際標(biāo)準(zhǔn)。智能電網(wǎng)對(duì)于分布式能源系統(tǒng)具有不可或缺的作用。智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)端和消費(fèi)端的雙向互動(dòng)。主要是通過終端傳感器將用戶之間、用戶和電網(wǎng)公司之間形成即時(shí)連接的網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的實(shí)時(shí)、高速、雙向的效果，整體性地提高電網(wǎng)的綜合效率?？梢哉f，IT產(chǎn)業(yè)的深度革命和能源革命是孿生兄弟，智能能源網(wǎng)改革將推動(dòng)全球能源革命的深度擴(kuò)散。通過建造互動(dòng)的能源網(wǎng)，將推進(jìn)IT革命進(jìn)入創(chuàng)新階段；將為消費(fèi)者提供更好的減少能源消耗的路徑；將為整個(gè)社會(huì)節(jié)約成本、降低溫室氣體排放，并促進(jìn)綠色經(jīng)濟(jì)占統(tǒng)治地位(武建東，2009)?？梢哉f不推進(jìn)智能能源網(wǎng)技術(shù)就不可能全面推廣可再生能源發(fā)展。
目前美國已經(jīng)開始對(duì)其價(jià)值3萬億美元的電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)施智能電網(wǎng)技術(shù)和超導(dǎo)材料集成的升級(jí)改造，這將導(dǎo)致全球能源領(lǐng)域的重大變革。2009年美國白宮發(fā)布的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇計(jì)劃宣布，將鋪設(shè)或更新3000英里輸電線路，并為4000萬美國家庭安裝智能電表。智能電表的記錄數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查詢功能，針對(duì)階梯式電價(jià)的用電提醒功能，幫助客戶優(yōu)化用電方式，分析用電成本，及時(shí)掌握電價(jià)，做好家庭節(jié)電計(jì)劃。這意味著奧巴馬政府能源計(jì)劃的下一步戰(zhàn)略將發(fā)展智慧電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。位于科羅拉多州首府丹佛西北40公里的小城波爾得，已經(jīng)成為全美第一個(gè)智慧電網(wǎng)城市。谷歌正在開發(fā)一項(xiàng)公益性研究“電表”軟件(Power Meter)，用來實(shí)時(shí)顯示你家中電器的耗電情況。PowerMeter軟件的工作原理是：該軟件將對(duì)用戶家中電器和照明設(shè)備進(jìn)行智能分析，然后把相應(yīng)結(jié)果返回到用戶家用電腦當(dāng)中，用戶便可隨時(shí)查看到相應(yīng)耗電數(shù)據(jù)。電力公司的賬單只能告訴你一個(gè)月的總耗電量，但谷歌“電表”軟件卻可以告訴你任意時(shí)間段各種電器的耗電量。用戶只有知道這些詳細(xì)的信息，才能因地制宜，制定相應(yīng)的節(jié)電措施。谷歌希望通過使用這個(gè)軟件，達(dá)到節(jié)電5～15%的目的。
在美國推出智能網(wǎng)研究標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，中國“智能能源網(wǎng)”規(guī)劃研究，也已列入國家“十二五”戰(zhàn)略規(guī)劃。日前，國家電網(wǎng)公司公布了三個(gè)階段的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”建設(shè)規(guī)劃，意味著中國已正式確立了建設(shè)智能電網(wǎng)的路線圖，中國智能電網(wǎng)有望升格為智能能源網(wǎng)。未來中國新能源網(wǎng)絡(luò)不僅要實(shí)現(xiàn)不同能源之間的互動(dòng)，而且要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)端與消費(fèi)端之間的互動(dòng)。一方面，智能能源網(wǎng)能夠?qū)⑿滦涂商娲茉唇尤腚娋W(wǎng)，比如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿龋瑢?shí)現(xiàn)不同能源之間的互動(dòng)。如農(nóng)村使用太陽能，如果天氣不好，能源就會(huì)自動(dòng)切換到煤氣或電力系統(tǒng)，而不至于因沒有太陽而洗不成澡。另一方面，智能能源網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)雙向互動(dòng)的智能傳輸數(shù)據(jù)，生產(chǎn)端與消費(fèi)端之間的互動(dòng)，實(shí)行動(dòng)態(tài)的浮動(dòng)電價(jià)制度。以往只有生產(chǎn)端主動(dòng)向消費(fèi)端提供能源，而消費(fèi)端卻無法主動(dòng)向生產(chǎn)端發(fā)出需求，正是由于缺乏互動(dòng)電網(wǎng)系統(tǒng)，以致經(jīng)常出現(xiàn)區(qū)域性、季節(jié)性的“氣荒”“電荒”等短缺現(xiàn)象。如果生產(chǎn)端與消費(fèi)端之間能發(fā)生雙向互動(dòng)，就不會(huì)發(fā)生這樣的情況?；?dòng)能源網(wǎng)將使有插座的地方就有能源，它將使互聯(lián)網(wǎng)極大地普及，顛覆和重構(gòu)我們的生活方式，建立21世紀(jì)的公共服務(wù)等現(xiàn)代化體系，使我國農(nóng)村更快地整體進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)世界，此舉也將成為世界上最大規(guī)模的智能體系的擴(kuò)張。據(jù)專家測算，建設(shè)智能能源網(wǎng)將會(huì)把我國能源效率提高至少15%，以2009年中國能源消費(fèi)總量而論，全國每年大約可節(jié)省至少近4億噸的標(biāo)準(zhǔn)煤，而且中國智能能源網(wǎng)建設(shè)還將帶動(dòng)以萬億計(jì)的產(chǎn)業(yè)鏈。
當(dāng)前，中國智能能源網(wǎng)不僅在理論框架上日趨成熟，在實(shí)際應(yīng)用中也取得了一些進(jìn)展。為此提出以下兩個(gè)建議：一是中國領(lǐng)先制定智能能源網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)。鑒于中國在國際上率先提出智能能源網(wǎng)概念，并得到了國際上的高度認(rèn)可，建議中國抓緊制定國際智能能源網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，擇時(shí)向世界輸出，以得到國際組織、各國政府和公眾的認(rèn)同，以推動(dòng)全球能源網(wǎng)的共同轉(zhuǎn)型，從而達(dá)到中國能源變革事半功倍的目的。二是選擇上海浦東新區(qū)和河北唐山率先試點(diǎn)。作為智能能源網(wǎng)規(guī)劃與實(shí)施的示范區(qū)，上海浦東新區(qū)和河北唐山已參與了智能能源網(wǎng)示范項(xiàng)目的子課題研究，目前已經(jīng)初見成效，如果智能能源網(wǎng)在這兩個(gè)地區(qū)試點(diǎn)成功，意味著該項(xiàng)目為智能能源網(wǎng)的大范圍推廣積累了產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，具有在全國推廣的價(jià)值。
