“新能源”的定义(精)
新能源”的定义
长期以来,在中国乃⾄世界对于“新能源”的定义⽐较含混,范围不够清晰,⼈们对于“新能源”的认识存在着⼀些争议,⼀些观点趋向过于狭义化。所谓“新能源”,确实包涵着狭义化和⼴义化的两个层⾯的定义,关键是“新”字的界定对象,这个“新”字是想区别于传统的“旧”能源利⽤⽅式及能源系统,还是想表述这仅仅是⼀个新的能源技术?我们认为这个“新”不仅区别于⼯业化时代的以化⽯燃料为主的能源利⽤形态,⽽且区别于旧式的只强调转换端效率,不注重能源需求侧的综合利⽤效率;只强调企业⾃⾝经济效益,不注重资源、环境代价的旧的传统能源利⽤思维模式。
⽬前对于新能源的狭义化定义,主要是将新能源局限在可再⽣能源技术之中。客观的说,仅仅谈可再⽣能源,⽽不强
调“新”与“旧”的本质区别,将会严重束缚我们的创造性和新能源⾃⾝的健康发展。严格地讲,可再⽣能源不是新的能源利⽤形式,在⼈类进⼊⼯业⾰命以前是没有⼤规模利⽤化⽯能源的。⾃我们的祖先开始利⽤⽕之后,数⼗万年以来,可再⽣能源⼀直⽀撑着⼈类的⽂明进程。它是最古⽼的能源利⽤⽅式,只是今天当⼈类⽆法承受⼯业化⼤规模利⽤化⽯能源所带来的环境和资源的巨额代价时,我们才重新赋予可再⽣能源以“新”的含义,它的新不在于它的形式,⽽在于它在今天对于环境和资源的新的意义。它是⼀系列新技术;
也是⼀系列新思维、新观念、新哲学;更是新市场、新机制和新交易。最近,中国企业投资协会、⾼盛⾼华公司董事长⽅风雷提出:“新能源,新⽂化”,将开发、利⽤新能源与⼈类的⽂明进程相联系,从⽂化层⾯重新审视新能源的涵义。然⽽,对于环境和资源具有新意义的能源利⽤⽅式不仅仅局限在可再⽣能源技术。
要搞清什么是新能源,就需要搞清什么是传统的能源利⽤形式,特别是⼯业化时代的能源利⽤特点。由于技术的发展,对能流密度和能量强度的需求⽇益提⾼,⼤规模的⼯业化⽣产、城市化建设都对能源系统规模化的要求⽇益强化。应对更强的能流密度需求,只得建造更⼤能流密度的能源供应系统来保障供需。
为了不断满⾜⽇益增强的能源需求,⼯业时代的基本法则是“规模效益”,⽣产形态同时强调社会分⼯的细化。在细化分⼯之后,要想提⾼能源的转换效率,唯⼀的⽅法就是不断扩⼤⽣产规模。因为所有的效率评价体系仅仅基于单⼀产品的转换端,⽽不是从能源利⽤的终端进⾏综合评价和系统综合优化。这种传统的能源⽣产利⽤形态,必然导致企业不断扩⼤能源转换装置的规模,不断加⼤能源输送系统的规模,也不断⼤量消耗和浪费能流密度⾼的资源,同时造成污染物的集中排放。在电⼒⽅⾯的主要表现是:“⼤电⽹、⼤电⼚、特⾼压”;在热⼒⾏业是追求:⼤型热⼒⼚、⼤型管⽹系统等等。
传统能源⽣产利⽤形态造成了⼀系列的问题,⾸先是终端能源利⽤效率⽆法提⾼,转换系统加⼤,输送
能源的电⽹、热⽹、铁路、管⽹等都要加⼤,中间损失⾃然会增加;其次是必须⼤规模利⽤资源,⼀⽅⾯造成⼩规模的资源被忽略或浪费,另⼀⽅⾯被资源的规模所局限,造成可利⽤资源的供应出现瓶颈;其三是由于效率⽆法提⾼,导致环境污染加剧。特别是集中排放⼆氧化硫造成酸⾬问题和⼤量排放温室⽓体导致全球变暖。全球温度升⾼,海平⾯上升,造成极端⽓候变化频发,不是酷暑就是严寒,⼜进⼀步加⼤了能源的消耗,整个能源系统和⽣态系统同时陷⼊恶性循环;其四是安全问题,⼤电⽹和超⾼压输电为供电安全带来了极⼤的隐患,造成⼤⾯积停电事故频发等问题,脆弱的电⽹成为恐怖分⼦和敌对势⼒要挟的把柄,成为悬在现代⽂明头上的“达摩克利斯剑”;再则,这种规模化的能源⼤⽣产格局,⽆法调动社会和民众的积极性来参与节约和优化系统能源,使能源的经营者成为孤家寡⼈和众⽮之的。因此,⼈类需要在能源问题上寻到⼀条新的出路,需要有多种新的能源转换和利⽤形态,建⽴多源新的能源供应体系,创造多维的能源交易机制来解决⼈类⽂明的动⼒问题,减少污染排放,实现可持续的发展,这就是我们所说的“⼴义新能源”。
将新能源狭义化⽽桎梏在可再⽣能源的狭⼩区间,是对新能源的曲解,其中也反映了传统能源经营者对于新兴能源形态可能构成的挑战的担忧。将新能源狭义化可以使新能源⽆法达到整合⽬的,难以形成协同效应,永远只能成为传统能源形式的“补充”,也就不可能对传统能源经营者的利益格局构成真正意义上的威胁,能够确保他们既得利益的长期稳定和不断增值。
然⽽,“长江后浪推前浪”是历史的规律,新的技术必然要替代落后的⽣产⽅式,这是不以⼈们意志为转
移的。蒸⽓机代替⽜马,内燃机代替蒸⽓机,新的能源体系和由新技术⽀撑的能源利⽤⽅式、以及新的能源利⽤理念最终会替代传统的能源利⽤机制。所以,新能源的关键是针对传统能源利⽤⽅式的先进性和替代性。严格的说能够实现温室⽓体减排的技术都可以列⼊新能源,但⼜不仅仅局限于此。由此分析,⼴义新能源将主要包涵了以下⼏个⽅⾯:1、⾼效利⽤能源;2、资源综合利⽤;3、可再⽣能源;4、代替能源;5、核能;以及6、节能。
1、⾼效利⽤能源
⽬前中国的能源综合利⽤效率为35%左右,丹麦的能源综合利⽤效率超过60%,⽽且丹麦经过分析研究,认为该国的能源利⽤效率最少可以再提⾼20%。尽管这中间存在着统计⼝径问题,但是丹麦是全世界公认的已经实现能源与环境可持续发展的国家,是全球的⼀个样板。丹麦的第⼀个经验就是改变传统的能源⽣产利⽤形态,打破⾏业分⼯局限,对能源的利⽤已经实施了“温度对⼝,梯级利⽤”,加⼤了能源的整合优化利⽤空间,有效提⾼了资源的综合利⽤效率。
热电联产虽然是⼀种传统的能源技术,但在丹麦得到了⾮常⼴泛应⽤和⾼度的重视,并赋予它可持续发展的新含义。到⽬前为⽌,丹麦没有⼀个⽕⼒发电项⽬不供热,也没有⼀个⼯业供热锅炉不发电。通过化⽯燃料转换能源的综合利⽤效率⼀般超过70%,是提⾼全社会能源利⽤效率的重要技术。丹麦的热电联产燃烧利⽤多种燃料,秸秆、树枝、垃圾、天然⽓和煤炭等资源,基本上是有什么烧什么,什么便宜
烧什么,既通过能源梯级利⽤提⾼了能源的综合利⽤效率,⼜利⽤可再⽣能源或废弃资源增加能源供应,建设环境污染。在丹麦,能源综合利⽤效率60%是依靠热电联产对能源实现梯级利⽤完成的,从60%再往上增加主要依靠可再⽣能源实现(利⽤不增加温室⽓体的燃料,不计算其消耗的能量)。
⼯业化国家在发展热电联产的同时,由于燃料结构向⽓体化和⾮化⽯矿物化转化,热电联产的规模也越来越⼩型化,多功能化。这种⼩型、微型的热电联产被国际上称之为--分布式能源。它的优点是靠近需求侧,将输送损耗降⾄最低,并充分利⽤了低品位的热能,将燃料燃烧温度的利⽤空间进⼀步扩⼤,有效实现了“分配得当,各得其所,温度对⼝,梯级利⽤”。因此,分布式能源的能源综合利⽤效率将提⾼到80%~90%,⽽下⼀步的发展趋势是将分布式能源燃烧后的废烟⽓供应植物⼤棚,⼀⽅⾯进⼀步吸收利⽤能量,另⼀⽅⾯减少⼆氧化碳的排放,实现全能量的利⽤。国际分布式能源联盟的主席在不久前访问北京时,⾯对中国政府的⼀些官员⼤惑不解地表⽰:我不明⽩为什么在中国会认为燃煤热电联产不属于分布式能源,在全世界凡事所⽣产的能源能够被直接或间接就地利⽤的能源设施,其能源综合利⽤效率⾼于传统能源分产⽅式的系统,都应该被认为属于分布式能源。如果按照这⼀判断,中国的热电联产装机容量超过5000万千⽡,其中属于就近综合利⽤能源的项⽬不少于4000万。
分布式能源技术对能源的利⽤⽅式与传统的能源利⽤存在很⼤的区别,它不再追求规模效益,⽽是更加注重资源的合理配置,追求能源利⽤效率最⼤化和效能的最优化,充分利⽤各种资源,就近供电供热,将中间输送损耗降⾄最低。由于⼩型化和微型化,使能源需求者可以根据⾃⼰对于多种能源的不同需求,
设置⾃⼰的能源系统,调动了终端能源⽤户参与提⾼能源利⽤效率的努⼒。分布式能源可以和终端能源⽤户的能源需求系统进⾏协同优化,通过信息技术将供需系统有效衔接,进⾏多元化的优化整合,在燃⽓管⽹、低压电⽹、热⼒管⽹和冷源管⽹上,以及信息互联⽹络上实现联机协作,互相⽀持、互相平衡,构成⼀个多元化的能源⽹络,使能源供应与能源的实际需求更加匹配。所以也有国家认为分布式能源是信息能源系统的核⼼环节,并称之为:第⼆代能源系统,或信息能源系统。对于传统能源形式,分布式能源毫⽆疑问是⼀种新型的能源⽣产利⽤形式,是信息时代能源技术的核⼼。它不仅是⼀些传统能源技术的集合,也是全新的能源综合利⽤系统。
⽬前,国际能源技术发展的⼀个重点,也是分布式能源未来最主要的技术⽅向之⼀,这就是“燃料电池”技术。燃料电池的能源利⽤效率更⾼,污染更⼩(可以在能源转换现场实现零排放),理论上燃料电池使⽤的是氢能,属于可再⽣能源。但⾃然界中可以直接利⽤的氢根本不存在,氢能属于⼆次能源,制氢需要其他外部能量实现。利⽤太阳能和风能制氢,或者利⽤⽣物细菌制氢,还仅仅停留在设想或初级试验阶段,缺乏⼴泛的经济性和可操作性。现实的技术⽅向还是如何利⽤天然⽓、煤⽓化、甲醇、⼄醇等能源,特别有前途的是利⽤废弃在地下煤炭资源进⾏地下可控⽓化再制氢技术。这⼀技术是将采煤后残留的煤炭资源或⼀些没有开采价值的煤⽥在地下进⾏控制缺氧燃烧,将其转换为煤⽓,这种煤⽓含氢⾼达
60~70%,可能成为制氢原料。燃料电池不仅可以解决⼈类发展的电⼒难题,同时也可以解决对于⽯油新能源燃料
的替代难题。虽然,就燃料电池技术本⾝应该属于新能源,但是⼤多数燃料电池将不会依赖于可再⽣能源。
此类例⼦⾮常之多,他们都是⽴⾜于新技术、新⼯艺,或者新理念构架的新型的能源利⽤技术,虽然不是可再⽣能源,但是针对传统的⼤规模分离⽣产的能源系统⽽⾔,⼤⼤提⾼了能源的综合利⽤效率,有效减少了污染的排放。
2、资源综合利⽤
中国乃⾄世界,每天有着⼤量资源没有能够被综合利⽤,不仅浪费资源,⽽且污染环境。城市污⽔处理⼚和垃圾壜癯>恼悠⒖⽸咚埂⒘督购⼟陡值⽬扇夹苑掀⒐ひ捣先取⒂嘌沟茸试炊伎梢宰怀晌茉矗乇鹗堑缌ΑU庑┳试吹奶匦允⽋稚ⅰ⒆试戳啃。杂诖蠊婺I桃祷⒗檬敲挥屑壑档模嵌杂谝恍┫冉男⌒湍?榛茉醋簧璞?-分布式能源系统,却⼤有⽤武之道。对于这些技术,我们不可能不将其归⼊新能源技术,但是它所消耗的却不是可再⽣能源。
中国每年在矿井中因为各种事故⽽丧失数以千计矿⼯的⽣命,其中最⼤的杀⼿是⽡斯爆炸,⽡斯的主要成分是甲烷,与天然⽓没有什么差异,仅仅是浓度有所降低。⽡斯可以成为⾮常优质的能源,但是在煤矿开采中⽡斯的产量是有限的,不可能⽀持⼤规模的利⽤技术,只能采⽤分布式能源解决⽅案,就近利⽤⽡斯发电,就近并⽹销售电量,就近利⽤其所发电能。我们可以给⽣物质发电每千⽡0.25元的补贴,
为什么不能给予⽡斯发电同样补贴呢?相⽐之下,⽣物质发电可能没有⼆氧化碳排放问题,但是⽡斯发电可以将温室效应更强的甲烷⽓体进⾏资源化处理,⽐⽣物质发电贡献更⼤,因为甲烷的温室效应⽐⼆氧化碳⾼24倍。此外,⽡斯利⽤还可以挽救⽆数⽣命。对此,我们谁能否认利⽤矿井⽡斯不是⼀种新的能源?
随着城市化的进程,集中居住的城市居民制造和排放了⼤量的垃圾和污⽔,这些垃圾和污⽔中丰富的有机质可以制造⼤量的沼⽓,或者转换成有机可燃物质通过焚烧增加能源供应,同时实现垃圾的减量化⽬标,节约更多的⼟地,减少环境和⽔污染。对于这些不可再⽣资源的利⽤的⼯程,当然是增加了新的能源供应,它所供应能源的形式难道不是“新能源”吗?所以,对于各种废弃资源的再利⽤,以达到增加能源供应的形式都应该属于新能源的范畴。
3、可再⽣能源
可再⽣能源当然是没有争议的新能源,它所涵盖的范围也是⾮常⼴泛。实际上,国际间对于可再⽣能源的利⽤形式已经进⾏了全新的分类。今年春天,国际分布式能源联盟在中国召开了⼀次年会,从世界各地与会的专家不仅包括热电冷三联供的企业和专家,更多的是可再⽣能源⽅⾯的企业和专家。对于那些集中⼤规模⽣产的可再⽣能源,例如:⼤型风⼒发电场、规模化的⽔能利⽤、以及⼀些国家准备进⾏规模化的太阳能利⽤以增加现有⼤型电⼒系统的能量供应的模式,均列⼊中央供能系统,或者称之为集中
能源系统。与之相对应的另外⼀种模式也被称之为:分布式能源。例如:楼宇式的光电、光热和直接光能,以及储光等能源利⽤系统,以减少对外部能源的消耗;⽔源、地源、空⽓源、污⽔源和排⽓源热泵能量回收技术对于楼宇建筑空调的能源供应系统;⼩型风⼒发电或光电系统对于独⽴能源⽤户的电⼒供应等。就近获取能源,就近供应能源,因地制宜地利⽤可再⽣能源增加需求侧能源供应的系统,都属于分布式能源系统的范畴,其涵盖范围和内容极为⼴泛。
⽔利部认为⼩型⽔电站被认为是典型的分布式能源系统,它在中国有4000万千⽡的装机容量,主要指10万千⽡级装机容量以下的⽔电站。这样的⼩型⽔电设施主要通过较低压⼒输电系统对周边地区进⾏电⼒供应,他们对于⽣态环境影响⽐较⼩,没有
温室⽓体排放,尽管是⾮常传统的发电形式,但是属于可再⽣能源,所以在新能源范畴中是应该涵盖其中的。
4、替代能源
对于替代能源是否属于新能源的问题,也是⼀个有意思的命题。从利⽤可再⽣能源替代化⽯能源的层⾯讨论,替代能源当然是新能源。例如:利⽤秸秆替代煤炭;利⽤⽣物柴油或⼄醇替代⽯油;利⽤太阳能热⽔器替代电⼒或燃⽓热⽔器等。但是,在替代能源战略中,往往存在利⽤⼀些较为丰富的资源,替代更为希缺的资源,例如:利⽤煤炭制造甲醇、⼆甲醚,或者直接煤制油来替代对于⽯油资源的过度依赖。
在替代燃料中,⼀些新型的煤制燃料也被专家们普遍称之为新能源,⼆甲醚就是其中的⼀种。⽬前,⼀些专家积极发展综合性煤化⼯技术,⽽且建议建造⼀些规模并⾮很⼤的煤炭资源综合利⽤和梯级利⽤的“化⼯-煤⽓-电⼒-热能”多联产系统,同时利⽤煤炭向城市供应各种煤化⼯产品,向城市电⽹供电,向城市⼯业区和采暖系统供应热能,同时向城市燃⽓管⽹供应煤⽓或⼆甲醚燃⽓,并将多余的⼆甲醚转换成为液体燃料供应城市交通系统,最后将灰渣制造各种建筑材料。这种多联产⼯艺,以及所制造的⼆甲醚均应该成为新能源所接受的范畴。
垃圾和废旧塑料都不是可再⽣能源,但是利⽤他们制造⽯油的技术正在蓬勃发展之中,利⽤废弃资源制造⽯油这样具有⼀定希缺性的能源的技术⽆疑也是新能源技术。所以,替代性能源也应该纳⼊⼴义新能源的总体范畴。
5、核能
在许多国家将核能列⼊新能源的范畴,这是有⼀定道理的。因为在西⽅社会对于能源分类中的⼀个最重要的标准就是温湿⽓体减排问题,他们⽤⼆氧化碳当量来评价各种能源的综合全寿命周期的能源环境代价。核能在建造之初虽然⽐其他能源转换装置更消耗能源,但是⼀旦运⾏就没有⼆氧化碳的排放问题,如果不出事故,将会是⾮常清洁的能源。
核能技术在切尔诺贝利核电站事故之后曾经⼀度受到全世界的质疑,因为事故的代价太过惨重。但是,随着全球变暖,资源与环境的⽭盾⽇益突出,⽽且核电站的安全运⾏问题正在不断得到改善,所以各国⼜重新开始关注核能的利⽤问题。
⽬前,核能利⽤技术不断发展,各种新技术都在快速进步之中,利⽤效率更⾼、更安全可靠的新型核反应堆正在得到应⽤,例如最近进⼊中国市场的美国西屋公司AP1000压⽔堆。能够实现核能增值的先进堆型技术也在快速进步,快堆是当前唯⼀能实现核燃料增值的先进堆型,可将天然铀资源的利⽤率从压⽔型反应堆的约1%提⾼到60%-70%。我国已经正式加⼊国际热核聚变实验堆(ITER)计划,可控核聚变技术也在紧锣密⿎地研究发展,被称之为:“⼈造⼩太阳”的核聚变反应堆可以利⽤从海⽔中提炼的氢的同位素氘和氚,可说是取之不尽、⽤之不竭,⽽且反应之前之后没有辐射性污染问题,代表着⼈类⽂明的未来。
6、节能
国际上称节能为煤炭、⽯油、可再⽣能源、核能之后的第五能源。各国利⽤市场化机制,将节能作为增加能源供应的新的⼿段,将节约的能源变为“商品”,进⾏交易,并为节约者赢利。也有⼈将节能称谓:“负⽡特”⾰命,即减少⽡特的⾰命。⽬前,在发达国家能源服务公司(ESCo)极为活跃,他们通过能源合同管理机制帮助能源⽤户改造、管理、运营能源系统,将节约的能源费⽤与⽤户分享,从中赢取
商业利润,将节省下来的电⼒负荷出售给新的需求者,甚⾄还将减排的温室⽓体拿到市场上销售。这些企业在⾦融市场上被⾮常看好,股票市值⼀路飙⽣,成为继IT产业之后,全球⾦融市场的有⼀个闪光点。
在美国、欧洲和⽇本,能源服务公司⼤量投资经营分布式能源系统,将⽣产的电⼒、热⼒、冷能和卫⽣热⽔销售给周边能源⽤户。将⼀个能源⽤户的废弃能源回收后,销售给另⼀个能源需求者,将节能构成⼀个巨⼤的产业进⾏经营。他们通过这种有效的经营,为社会节约了⼤量的能源和资源,也增加了整个社会的能源有效供应总量。
⽬前国内电⼒体系积极宣扬推⼴的“电⼒需求侧管理”(DSM),其实更加正确的说法应该是“能源需求侧管理”,对⽤户的能源系统进⾏综合管理,实现综合优化,使各种能源需求进⾏互补,使各个能源供应系统实现协同优化。在国外能源需求侧管理实际上主要通过能源服务公司实现,⽽由于中国的电⼒系统实⾏⾏业壁垒的垄断经营,所以⾃成体系,主要以⿎励低⾕⽤电和平衡负荷为⽬标。
⿎励消耗低⾕电⼒并不符合节约型社会要求的,也与国际发展趋势不同步。但是,平衡电⼒负荷对于提⾼电⼒以及相关能源系统的效率,减少能源和资源浪费都是⾮常有效的⽅法。⽽这⼀努⼒的结果将会⼤量增加电⼒系统的供电能⼒,实现发电、输电、配电、供电资源效益最佳化。因此,这是⼀种利⽤知识、管理和技术来增加电⼒保障的新⽅式,也是⼀种新的能源供应⽅式。
最近,欧洲中国商会能源委员会主席、BP中国公司副总裁陈新华博⼠对于中国节能问题发表了⼀篇影响重⼤的⽂章--《节能⼯作需要明确理论基础避免战略误区》,他深⼊解读了著名热物理学家马克斯韦对于“信息不遵守热⼒学第⼆定律”的⽴论,进⼀步解释了“信息就是能源”的学说。陈新华博⼠认为,信息技术的发展最终将逐步转变⼈类对于能源密度和强度的⽇趋增强的⽅向,有效的信息互动可以减缓“熵增”的趋势。信息将成为能源的⼀个组成部分,也就是我们正在追求的信息能源合⼆⽽⼀时代,通过不断精确有效的能源供应,以及信息对能源的替代,实现能源的可持续发展,⽽“信息能源”必将成为未来新能源的灵魂所在。最近,全国⼯商联成⽴的新能源商会是中国⾸次将“新能源”作为⼀个正式名称授予⼀个⾏业组织。新能源商会应该如何定位新能源的概念,不仅对这⼀组织⾃⾝的健康发展意义重⼤,对于中国新能源事业,以及中国的可持续发展将具有更深远的战略意义。
热⼒学第⼀定律告诉我们能量是守恒的,⽽且是可以相互转换的,这⼀定律深层的涵义是告诉我们各种能源是相互关联、互相
转化和互相作⽤的。对于新能源⽽⾔,⽆论采⽤狭义化的范围,还是⼴义化的范围,与提⾼能源综合利⽤效率,加强资源综合利⽤效能,减少污染物排放,强化对于稀缺资源的替代和努⼒节约能源资源,以及依靠信息化最终实现能源的可持续发展,将只能是我们齐头并进的共同选择。