2008年是電力行業(yè)深刻反思之年。在改革開(kāi)放30年的歷史性時(shí)刻，我們經(jīng)歷了冰雪災(zāi)害、汶川地震等特大自然災(zāi)害、金融危機(jī)以及由此引發(fā)的全球性經(jīng)濟(jì)衰退等一系列重大事件，這促使我們站在一個(gè)新的歷史高度，從人的終極關(guān)懷出發(fā)，進(jìn)行更加深刻、更加本質(zhì)的思考。終極思考是一種哲學(xué)思考，其出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)都是為人類(lèi)尋找安身立命之所和永續(xù)發(fā)展之路。
一個(gè)有趣的現(xiàn)象是，當(dāng)工程師從社會(huì)責(zé)任的高度反思工具理性和價(jià)值理性的關(guān)系，追問(wèn)“為什么發(fā)展，發(fā)展為了誰(shuí)？”的問(wèn)題時(shí)[注1]，經(jīng)濟(jì)學(xué)家則從建立后危機(jī)時(shí)代世界經(jīng)濟(jì)新體系的視角，思考如何在新的約束條件下平衡各種變量間的關(guān)系，追究危機(jī)和衰退到底是“周期性波動(dòng)”還是“結(jié)構(gòu)性震蕩”問(wèn)題[注2]。非常耐人尋味的是，二者思考的結(jié)果，均指向了“結(jié)構(gòu)性問(wèn)題”。而解決結(jié)構(gòu)性問(wèn)題，必須在全社會(huì)重建核心價(jià)值觀，確立新的約束條件，并在此約束條件下重新平衡各種變量關(guān)系，重新配置相關(guān)要素資源，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)型。
事實(shí)上，當(dāng)前中國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展所面臨的重大困境，正是高碳型的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式問(wèn)題。不合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)，形成了“高投入、高消耗、高排放、低效率”的粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，這種結(jié)構(gòu)性矛盾正是制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展第一位的、重大而緊迫的問(wèn)題。限于篇幅，本文不能對(duì)此展開(kāi)討論，而僅就低碳經(jīng)濟(jì)條件下電力工業(yè)變革與發(fā)展本身和系統(tǒng)內(nèi)的問(wèn)題進(jìn)行分析研究。
近代西方發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)化和現(xiàn)代化過(guò)程，在走過(guò)一段以“天人相分”為基本理念的道路之后，已經(jīng)對(duì)其造成的資源與生態(tài)破壞的惡果進(jìn)行了深刻反省。近年來(lái)興起的“低碳經(jīng)濟(jì)”概念，正是在全球氣候變化這一背景下，首先發(fā)端于西方，進(jìn)而對(duì)世界產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。所謂低碳經(jīng)濟(jì)，就是以低能耗、低污染為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)，即在低碳排放條件下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)。2007年9月，胡錦濤主席在APEC會(huì)議上指出：“氣候變化從根本上說(shuō)是發(fā)展問(wèn)題，只有在可持續(xù)發(fā)展的前提下才能妥善解決……應(yīng)該建立適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展要求的生產(chǎn)方式和消費(fèi)方式，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，努力建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，從根本上應(yīng)對(duì)氣候變化的挑戰(zhàn)。”
能源行業(yè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)和碳排放第一大戶，因此，必須大力提高能源利用效率，開(kāi)發(fā)利用新能源，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，這是低碳經(jīng)濟(jì)的核心所在。為此，必須抓住機(jī)遇，大力推進(jìn)能源變革。作為能源行業(yè)的主力軍，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，順應(yīng)能源變革的歷史潮流，主動(dòng)在戰(zhàn)略方向上進(jìn)行變革與調(diào)整，走出一條科學(xué)發(fā)展之路，在能源變革中擔(dān)當(dāng)大任。
我國(guó)電力發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)整的緊迫性
改革開(kāi)放三十年，我國(guó)電力事業(yè)的快速發(fā)展為GDP年均增長(zhǎng)9.8%提供了有力支撐。2008年，我國(guó)電力裝機(jī)容量達(dá)到7.93億千瓦，全社會(huì)用電量34268億千瓦時(shí)，均僅次于美國(guó)居世界第二位。
在我國(guó)電力事業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，一些深層次的矛盾與問(wèn)題日益積累和加深，使電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展面臨諸多困境。
困境一：一次能源資源面臨枯竭，相關(guān)要素資源嚴(yán)重短缺。
近年來(lái)，我國(guó)電力裝機(jī)急速增加，需求預(yù)測(cè)一再被突破。例如，根據(jù)國(guó)家發(fā)改委能源研究所周大地主編的《2020中國(guó)可持續(xù)能源情景》（2003年版）預(yù)測(cè)，2020年電力裝機(jī)容量最多為8.20億千瓦；但僅僅6年后，我國(guó)2009年電力裝機(jī)容量預(yù)計(jì)將達(dá)到8.6億千瓦，已經(jīng)超出預(yù)計(jì)的2020年裝機(jī)數(shù)。
根據(jù)中國(guó)2050年達(dá)到目前中等發(fā)達(dá)國(guó)家水平的經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)，中科院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究組設(shè)計(jì)了未來(lái)中國(guó)發(fā)展的“基準(zhǔn)”、“低碳”和“強(qiáng)化低碳”三種情景[注3]，利用模型定量分析了2005年-2050年不同情景下的能源需求和二氧化碳排放情況，2050年的一次能源需求、電力需求以及碳排放預(yù)測(cè)如表1、表2、表3。
表1：2050年一次能源需求量（百萬(wàn)噸標(biāo)煤）
表2：2050年發(fā)電裝機(jī)容量（萬(wàn)千瓦）
表3：化石燃料燃燒二氧化碳排放量（單位：百萬(wàn)噸碳）
注：碳與二氧化碳的數(shù)量折算關(guān)系為：1噸碳相當(dāng)于3.67噸二氧化碳。
麥肯錫公司發(fā)布的《中國(guó)的綠色革命》研究報(bào)告也對(duì)中國(guó)2030年的能源需求和溫室氣體排放進(jìn)行了測(cè)算，其測(cè)算結(jié)果與中科院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究組的測(cè)算結(jié)果對(duì)比如表4。麥肯錫預(yù)測(cè)的減排情景下2030年裝機(jī)容量高于而發(fā)電量低于中科院的預(yù)測(cè)，主要原因可能在于二者預(yù)測(cè)的電力結(jié)構(gòu)不同（表5），麥肯錫預(yù)測(cè)的風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電容量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中科院，煤電較低，而風(fēng)能和太陽(yáng)能的等效利用時(shí)間均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于煤電，因而要增加裝機(jī)容量。對(duì)新能源利用程度的不同體現(xiàn)在減排潛力上（新能源利用是減排的重要措施之一，其它減排措施還包括提高能效、增加森林面積等諸多方面），麥肯錫預(yù)計(jì)的減排潛力為67億噸CO2e（二氧化碳當(dāng)量），其中電力行業(yè)的直接減排潛力為28億噸；中科院預(yù)計(jì)的減排潛力為44億噸CO2e（強(qiáng)化低碳情景與基準(zhǔn)情景相比）。
表4：2030年我國(guó)電力裝機(jī)和溫室氣體排放預(yù)測(cè)
根據(jù)上述中科院三種情景的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，2005-2050年能源需求總量驚人。按照平均數(shù)計(jì)算，石油在基準(zhǔn)、低碳和強(qiáng)化低碳情景下，2005-2050年總耗量分別達(dá)到365億噸、235億噸和236億噸（按照1公斤原油折合1.43公斤標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我國(guó)目前約21億噸的石油探明可開(kāi)采儲(chǔ)量（表6）。以平均數(shù)計(jì)算，煤炭在基準(zhǔn)情景、低碳情景和強(qiáng)化低碳情景下，2005-2050年總消耗量分別為1259億噸、936億噸和865億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，換算成原煤分別為1763億噸、1310億噸和1211億噸（按照1公斤原煤折合0.7143公斤標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算），也就是說(shuō)，目前我國(guó)探明可開(kāi)采的約1145億噸煤炭?jī)?chǔ)量遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)需求（表6）。從代際公平來(lái)看，這無(wú)疑是寅吃卯糧。
表6：我國(guó)主要化石能源資源儲(chǔ)量
資料來(lái)源：BP世界能源統(tǒng)計(jì)2008，為截至2007年數(shù)據(jù)。
核電和水電雖然是清潔能源，但也面臨著資源有限性的問(wèn)題。核燃料鈾的儲(chǔ)量不容樂(lè)觀，根據(jù)2007年世界鈾資源紅皮書(shū)，全球已探明的開(kāi)采成本低于130美元/公斤的鈾資源總量為546.9萬(wàn)噸，按2006年全球天然鈾消耗6.65萬(wàn)噸計(jì)算，可用82年。我國(guó)現(xiàn)在探明的天然鈾儲(chǔ)量只能供4000萬(wàn)千瓦裝機(jī)運(yùn)行50～60年，實(shí)際產(chǎn)量也嚴(yán)重不足，未來(lái)大規(guī)模發(fā)展核電所需的鈾燃料只能主要依賴(lài)進(jìn)口。2008年，世界上共有438座核電站運(yùn)行，44個(gè)在建（新開(kāi)工項(xiàng)目大多在中國(guó)），計(jì)劃新建的核電站超過(guò)200座。隨著核電熱在全球再度興起，對(duì)鈾資源的爭(zhēng)奪必將日趨激烈。目前世界上主要的鈾礦資源已經(jīng)被法國(guó)阿海琺等巨頭控制，我國(guó)海外找礦的難度日益增加。尤當(dāng)反省的是，當(dāng)代人僅用幾十年的核電所產(chǎn)生的核廢料，后代人將在長(zhǎng)達(dá)100-10000年的時(shí)間里面對(duì)其存放的難題，這無(wú)疑是留給子孫后代的有害遺產(chǎn)。一些發(fā)達(dá)國(guó)家處置核廢料的費(fèi)用高達(dá)數(shù)十億乃至數(shù)百億美元，但這只是一個(gè)永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)束的處置管理計(jì)劃的開(kāi)始。
水電方面，根據(jù)2006年最新的資源普查，我國(guó)大陸水力理論蘊(yùn)藏量6.94億千瓦，經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)量4.02億千瓦，而且怒江、瀾滄江等大江大河的水能資源是否適合開(kāi)發(fā)尚有爭(zhēng)議。因此，低碳情景和強(qiáng)化低碳情景下2050年水電裝機(jī)4.8億千瓦還存在較大的不確定性。
面對(duì)常規(guī)能源的短缺和為期不遠(yuǎn)的枯竭，我們不禁要問(wèn)：在不久的將來(lái)，中國(guó)發(fā)展所需的能源從何而來(lái)？中國(guó)能源工業(yè)乃至整個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)永續(xù)發(fā)展的出路何在？這是當(dāng)代人必須思考而且亟待解決的尤為重大和緊迫的問(wèn)題！
必須指出，中國(guó)固然可以考慮在全球范圍內(nèi)獲取能源資源，事實(shí)上，2008年我國(guó)石油進(jìn)口依存度已接近52%，且仍可能進(jìn)一步加大。但毋庸置疑的是，中國(guó)這樣一個(gè)能耗大國(guó)，能源供應(yīng)必須立足于國(guó)內(nèi)自給為主，國(guó)外進(jìn)口為輔。首先，化石能源資源在全球范圍內(nèi)都是不可再生的稀缺資源；其次，資源政治需要強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)與軍事實(shí)力作后盾，且這種軍事實(shí)力絕不僅僅是防御性的；最后，假設(shè)我國(guó)具備了這種實(shí)力，是否能夠摒棄“和平崛起”的理念，重走超級(jí)大國(guó)在全球攫取資源的老路呢？事實(shí)已經(jīng)證明，此路難以走通。
電力行業(yè)除了消耗大量的一次能源之外，還需要占用、耗費(fèi)大量的土地、淡水以及銅、鋁、鋼等材料，這些資源也都正在變得越來(lái)越稀缺。例如，2008年我國(guó)電力行業(yè)消耗的銅占全國(guó)總耗量的近43%，消耗的電解鋁占全國(guó)總耗量的14%。2008年6月，中國(guó)環(huán)境與發(fā)展國(guó)際合作委員會(huì)和世界自然基金會(huì)（WWF）共同發(fā)布的《中國(guó)生態(tài)足跡[注6]報(bào)告》指出，中國(guó)消耗的資源已經(jīng)超過(guò)了其自身生態(tài)系統(tǒng)所能提供資源的2倍以上，并超過(guò)了全球資源承載力的15%。
[注1]見(jiàn)本文作者系列文章《重建電力核心價(jià)值》。文章認(rèn)為：“對(duì)災(zāi)害的反思不能只局限在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)措施層面，必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)性、系統(tǒng)性分析并深入到價(jià)值層面的思考，否則就不可能科學(xué)分析、正確揭示問(wèn)題的本質(zhì)。”“在電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用各環(huán)節(jié)中，僅靠發(fā)電規(guī)模和送出規(guī)模而缺乏其它環(huán)節(jié)及結(jié)構(gòu)性要素的有機(jī)聯(lián)系與配合，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體價(jià)值的。”“電力企業(yè)需要在宏觀層面重建以人為本的核心價(jià)值，在中觀層面重建以供電可靠性為根本的核心能力，在微觀層面重建以客戶需求為導(dǎo)向的業(yè)務(wù)流程。”
[注2]見(jiàn)秦曉《金融危機(jī)新認(rèn)識(shí)》，財(cái)經(jīng)雜志，2009年第5期。文章認(rèn)為：“此次金融海嘯，不是通常意義上的周期性波動(dòng)，而是結(jié)構(gòu)性震蕩。”“此次危機(jī)是一次典型的結(jié)構(gòu)性震蕩。事端的起因是美國(guó)次級(jí)債，但根子在美國(guó)過(guò)度消費(fèi)、儲(chǔ)蓄不足的發(fā)展模式。”
[注3]中國(guó)科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究組：《2009中國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告》。基準(zhǔn)情景是不采取氣候變化對(duì)策的情景，已經(jīng)采取的常規(guī)能源政策將持續(xù)下去。“十一五”期間節(jié)能20%的目標(biāo)未包括在內(nèi)。低碳情景即通過(guò)國(guó)家政策所能夠?qū)崿F(xiàn)的低碳排放情景。強(qiáng)化低碳情景主要考慮了全球共同努力情況下，技術(shù)進(jìn)步進(jìn)一步強(qiáng)化，重大技術(shù)成本下降更快，發(fā)達(dá)國(guó)家的政策會(huì)擴(kuò)展到發(fā)展中國(guó)家，并考慮2030年之后中國(guó)經(jīng)濟(jì)規(guī)模世界最大，可以進(jìn)一步加大對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)的投入。同時(shí)中國(guó)在一些領(lǐng)域的技術(shù)開(kāi)發(fā)方面成為世界領(lǐng)先，如清潔煤技術(shù)以及碳捕獲和封存（CCS），可使CCS技術(shù)在中國(guó)得到大規(guī)模應(yīng)用。
困境二：資源消耗過(guò)大，環(huán)境嚴(yán)重惡化，面臨巨大的溫室氣體減排壓力。
我國(guó)電源結(jié)構(gòu)不合理，直接導(dǎo)致了一次能源特別是煤炭資源消耗過(guò)大，高碳排放和環(huán)境狀況惡化。截至2008年底，我國(guó)火電裝機(jī)占總裝機(jī)容量的75.9%（主要是燃煤機(jī)組），發(fā)電量比例更是高達(dá)81%。煤炭的大量開(kāi)采嚴(yán)重消耗了本已十分緊缺的煤炭資源、土地資源和水資源，大量的煤炭燃燒則加劇了污染物的高排放。在各類(lèi)一次能源中，單位熱量含碳量從高到低依次是：木材（110）、煤炭（97）、石油（73）、天然氣（56），我國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致了二氧化碳等污染物排放水平居高不下。2006年，電力行業(yè)排放的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、煙塵分別占到全國(guó)總排放量的40%、53%、50%和42%左右。目前，我國(guó)二氧化硫排放量居世界首位，溫室氣體（包括二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等）排放總量也即將超過(guò)美國(guó)排世界第一位。有關(guān)研究表明，我國(guó)環(huán)境污染帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)破壞損失大約相當(dāng)于當(dāng)年GDP的7%-20%。
[NextPage]
科學(xué)觀測(cè)表明，地球大氣中二氧化碳的濃度已從工業(yè)革命前的280ppm（280毫升/立方米）上升到了2008年的386ppm（圖1），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了過(guò)去65萬(wàn)年自然因素引起的變化范圍。全球平均氣溫也在近百年內(nèi)升高了0.74℃，特別是近30年來(lái)升溫明顯（圖2）。研究表明，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)全球氣候變暖的影響超過(guò)90%。很多科學(xué)家將400-450ppm設(shè)為大氣中二氧化碳的濃度上限（也有樂(lè)觀者認(rèn)為是550ppm，有悲觀者認(rèn)為是350 ppm），以避免“不可逆轉(zhuǎn)的災(zāi)難性后果”。
近年來(lái)，世界地緣政治更加凸顯出資源政治的特點(diǎn)，而氣候變化也已經(jīng)從自然科學(xué)問(wèn)題，逐漸上升為全球關(guān)注的重大發(fā)展問(wèn)題和政治問(wèn)題。雖然目前我國(guó)人均溫室氣體排放遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家，但總量巨大。根據(jù)《京都議定書(shū)》，中國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家在2012年以前不必承諾減排義務(wù)，但后《京都議定書(shū)》時(shí)代的國(guó)際合作機(jī)制談判正處于關(guān)鍵時(shí)期。今年12月將在哥本哈根召開(kāi)聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)，屆時(shí)各方將就2012年后如何應(yīng)對(duì)氣候變化問(wèn)題達(dá)成新的協(xié)議。中國(guó)目前在世界經(jīng)濟(jì)、政治中的地位與影響與日俱增，而能否在保持經(jīng)濟(jì)較快發(fā)展的同時(shí)有效減排溫室氣體，承擔(dān)應(yīng)有的責(zé)任，正越來(lái)越成為備受?chē)?guó)際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，并將承受越來(lái)越大的國(guó)際壓力。
圖1：150年間大氣中二氧化碳濃度變化
資料來(lái)源：江澤民《中國(guó)能源問(wèn)題研究》
圖2：近百年全球氣溫變化
資料來(lái)源：江澤民《中國(guó)能源問(wèn)題研究》
中美兩國(guó)居全球溫室氣體排放前兩位，其應(yīng)對(duì)氣候變化的態(tài)度與措施格外引人矚目。美國(guó)2010財(cái)政年度預(yù)算案提出，到2020年和2050年，美國(guó)的溫室氣體排放量分別比2005年減少14%和83%，污染排放許可將在奧巴馬首個(gè)任期結(jié)束的前一年，即2012年開(kāi)始出售。
2005年美國(guó)二氧化碳排放57.8億噸，如果減排目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)，美國(guó)2050年二氧化碳排放量將只有9.8億噸。而根據(jù)表3，2050年中國(guó)二氧化碳排放量在基準(zhǔn)情景下為127.2億噸，低碳情景下88.3億噸，強(qiáng)化低碳情景下51.2億噸。即便在強(qiáng)化低碳情景下，中國(guó)的人均碳排放也將比美國(guó)高出近50%[注5]。屆時(shí)，后京都議定書(shū)時(shí)代的中國(guó)將無(wú)可避免地面臨巨大的減排壓力。電力行業(yè)作為我國(guó)溫室氣體的主要排放大戶，必須承擔(dān)起相應(yīng)的減排責(zé)任。
困境三：電力工業(yè)傳統(tǒng)技術(shù)路線面臨挑戰(zhàn)。
縱觀一部人類(lèi)能源消耗的歷史，從火的發(fā)現(xiàn)使用一直到工業(yè)革命前的100多萬(wàn)年間，人類(lèi)都是生活在綠色、生態(tài)、與大自然和諧相處的環(huán)境中，人類(lèi)祖先依靠可再生能源已經(jīng)生存了數(shù)百萬(wàn)年。但僅僅誕生在200多年前的工業(yè)革命迅速改變了這一切。伴隨著人類(lèi)能源消耗的大幅增加，生態(tài)環(huán)境也隨之在這個(gè)拐點(diǎn)上陡然急劇惡化，乃至全球氣溫上升，大氣層出現(xiàn)臭氧洞，人類(lèi)自身的生存環(huán)境出現(xiàn)重大危機(jī)。
工業(yè)革命的偉大成就，是通過(guò)不斷的技術(shù)進(jìn)步把人類(lèi)改造物質(zhì)世界的能力幾乎發(fā)揮到了極致——沿著更大、更快、更高、更強(qiáng)的技術(shù)路線——一直走到了核裂變、核聚變。從電力工業(yè)來(lái)看，其基礎(chǔ)原理和技術(shù)一直沿用工業(yè)革命以來(lái)的架構(gòu)，沒(méi)有出現(xiàn)革命性的突破。發(fā)電機(jī)、變壓器參數(shù)越來(lái)越高、體積越來(lái)越大、重量越來(lái)越重，連風(fēng)力發(fā)電機(jī)也已達(dá)到數(shù)百?lài)崳惠旊娋€路、電纜直徑越來(lái)越粗、電壓越來(lái)越高、容量越來(lái)越大、距離越來(lái)越長(zhǎng)。當(dāng)一條又一條、越來(lái)越多的截面達(dá)上萬(wàn)平方米（寬、高各為幾十至上百米）、長(zhǎng)度逾千公里的巨大高壓電磁走廊在大地上縱橫捭闔、呼嘯而過(guò)的時(shí)候，我們不能不憂心忡忡地感到困惑：電力工業(yè)沿著這條技術(shù)路線還將走多遠(yuǎn)？！由此帶來(lái)的嚴(yán)重的資源、環(huán)境、運(yùn)輸以及安全等方面的困境，究竟如何得到根本解決？
事實(shí)上，我們今天已經(jīng)生活在一個(gè)由金屬基礎(chǔ)構(gòu)造向非金屬基礎(chǔ)構(gòu)造變遷的時(shí)代，而且這些基礎(chǔ)構(gòu)造的趨勢(shì)是重量逐漸減輕，占用空間逐漸減小。隨著電子領(lǐng)域金屬電極真空管被硅基半導(dǎo)體取代，通信領(lǐng)域銅導(dǎo)體被玻基光纖取代，制造、建筑領(lǐng)域的鋼鐵材料越來(lái)越廣泛地被碳纖維取代，可以預(yù)見(jiàn)，在電力領(lǐng)域陶基高溫超導(dǎo)材料將有可能取代銅、鋁、鋼材，成為電纜、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器等設(shè)備的主要材料，從而使得電力設(shè)備的體積、重量以及損耗都將超乎想象地大大減小。與此同時(shí)，分布式能源（包括常規(guī)能源如燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電和新能源分布式發(fā)電）越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，也將從根本上改變傳統(tǒng)的集中式發(fā)電和大規(guī)模傳輸?shù)哪Ｊ剑瑥亩鴮?duì)常規(guī)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、智能化程度、運(yùn)行與調(diào)度方式等等帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。
事實(shí)證明，電力工業(yè)的變革不可避免，變革刻不容緩。當(dāng)前正在經(jīng)歷的世界金融危機(jī)，為能源變革提供了重要契機(jī)。歷史經(jīng)驗(yàn)表明，全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)往往催生重大科技創(chuàng)新突破和科技革命。人類(lèi)的智慧發(fā)展到今天，應(yīng)當(dāng)更有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)來(lái)選擇新的變革方向，而選擇的依據(jù)必然是人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的客觀現(xiàn)實(shí)需要。因此，能源領(lǐng)域的變革將最有可能為新一輪技術(shù)革命帶來(lái)突破。同時(shí)，能源變革還將有效拉動(dòng)新材料、加工制造、IT等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，成為應(yīng)對(duì)當(dāng)前金融危機(jī)，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)走出低迷、實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)的新引擎。目前中國(guó)與世界主要國(guó)家在新能源、高溫超導(dǎo)等相關(guān)領(lǐng)域尚未形成較大差距，有些方面還處于領(lǐng)先地位，如果我們能夠及時(shí)把握戰(zhàn)略機(jī)遇，加大創(chuàng)新力度，率先取得突破，必將能為我國(guó)在今后低碳經(jīng)濟(jì)下的發(fā)展奠定重要基礎(chǔ)，從而在21世紀(jì)全球競(jìng)爭(zhēng)中贏得巨大優(yōu)勢(shì)。
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在把握能源變革機(jī)遇方面，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬的結(jié)構(gòu)性能源新政對(duì)我們頗有啟示。應(yīng)當(dāng)看到，新能源技術(shù)與碳排放交易是發(fā)達(dá)國(guó)家搶占未來(lái)低碳經(jīng)濟(jì)制高點(diǎn)的重要戰(zhàn)略組合。如果發(fā)達(dá)國(guó)家在新能源利用、碳減排技術(shù)上取得絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在全球推行碳排放交易，并成為新規(guī)則的制定者，那么包括中國(guó)在內(nèi)的發(fā)展中國(guó)家未來(lái)的發(fā)展將受到嚴(yán)重制約：要么購(gòu)買(mǎi)碳排放量，要么購(gòu)買(mǎi)新能源或碳減排技術(shù)。中國(guó)無(wú)論如何選擇，都將受制于人，從而在國(guó)際分工中繼續(xù)扮演低端與廉價(jià)的角色。
令人憂慮的是，面對(duì)上述困境，我國(guó)電力工業(yè)至今還缺乏對(duì)未來(lái)發(fā)展方向和技術(shù)路線的戰(zhàn)略定位以及整體性規(guī)劃設(shè)計(jì)。而如果繼續(xù)沿著慣性軌跡發(fā)展下去，由于電源結(jié)構(gòu)和能耗水平等制約，其資源和環(huán)境狀況均將難以為繼。況且，目前的電力等能源價(jià)格機(jī)制也不能反映資源稀缺性程度、環(huán)境外部性成本和市場(chǎng)供求關(guān)系。應(yīng)當(dāng)說(shuō)，我們?cè)趹?zhàn)略上尚未做好應(yīng)對(duì)困境的準(zhǔn)備。戰(zhàn)略規(guī)劃上的落后是根本性的落后，是輸在起跑線上的落后。未來(lái)二十年是我國(guó)極為重要的戰(zhàn)略機(jī)遇期，作為最重要二次能源的電力工業(yè)，必須盡快做出科學(xué)的戰(zhàn)略選擇。
筆者認(rèn)為，我國(guó)電力乃至能源發(fā)展的唯一選擇就是走低碳經(jīng)濟(jì)之路，一方面最大限度地提高能源特別是不可再生能源的終端利用效率，另一方面大力開(kāi)發(fā)利用新能源，尋找滿足我國(guó)能源需求的終極解決途徑。為此，必須從能源安全和國(guó)家利益的高度出發(fā)，盡快明確我國(guó)整個(gè)能源體系低碳導(dǎo)向的戰(zhàn)略方向，制定切實(shí)可行的規(guī)劃，大力推進(jìn)能源變革。當(dāng)前尤須把拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源變革有機(jī)結(jié)合起來(lái)。電力行業(yè)作為能源行業(yè)的重要領(lǐng)域，應(yīng)當(dāng)以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，從國(guó)家和民族利益的高度出發(fā)，刻不容緩地主動(dòng)推進(jìn)能源變革，促進(jìn)電力工業(yè)并帶動(dòng)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)科學(xué)發(fā)展。對(duì)此我們必須有清醒的認(rèn)識(shí)，并納入國(guó)家規(guī)劃予以保證，為后化石能源時(shí)代的到來(lái)未雨綢繆，及早謀劃。
[注5]預(yù)計(jì)2050年中國(guó)人口14.6億，美國(guó)人口咨詢局預(yù)計(jì)2050年美國(guó)人口4.14億。
[注6]太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)夜晚不能發(fā)電，陰雨天出力降低，所以需要在全球不同地方按時(shí)區(qū)配置若干太陽(yáng)能發(fā)電廠，然后把這些發(fā)電廠連接成網(wǎng)，如此這個(gè)全球能源系統(tǒng)就可以24小時(shí)不間斷發(fā)電、供電，這就是用太陽(yáng)能電池和超導(dǎo)電纜裝備成的全球能源網(wǎng)的概念。由于要在全球范圍內(nèi)配置電力資源，輸電距離很長(zhǎng)，容量很大，常規(guī)輸電線路損耗過(guò)高，占用土地面積過(guò)大，所以必須采用高溫超電纜連接。
電源發(fā)展的戰(zhàn)略選擇：新能源與分布式電源
1、開(kāi)發(fā)利用新能源
應(yīng)當(dāng)指出，我國(guó)以煤為主的能源資源稟賦，決定了我國(guó)以煤為主的電源結(jié)構(gòu)還將持續(xù)相當(dāng)一段時(shí)期，而且電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也應(yīng)與此相適應(yīng)，例如，我國(guó)能源資源與負(fù)荷中心分布不均衡的特點(diǎn)，決定了西電東送的資源配置格局將會(huì)長(zhǎng)期存在。但是，從現(xiàn)在開(kāi)始，必須按照低碳經(jīng)濟(jì)的要求，對(duì)煤電采取優(yōu)化發(fā)展的策略，一方面嚴(yán)格貫徹國(guó)家“上大壓小”方針，關(guān)停小火電，代之以采用超臨界、超超臨界以及潔凈煤發(fā)電（如IGCC）等先進(jìn)技術(shù)的大型高效機(jī)組，或因地制宜發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，在發(fā)電側(cè)大力提高能效并降低污染物排放；另一方面，必須在電源結(jié)構(gòu)上做出新的戰(zhàn)略選擇，即在新增裝機(jī)中盡可能控制煤電裝機(jī)。按照麥肯錫公司和中科院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究組的估算，2030年我國(guó)煤電裝機(jī)在減排情景和強(qiáng)化低碳情景下分別為5.5億千瓦和6.25億千瓦（表5），這是我國(guó)資源與環(huán)境狀況所決定的硬約束。但是，截至2008年底，我國(guó)煤電裝機(jī)已經(jīng)達(dá)到了6億千瓦。所以，從發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)考慮，必須建立新的約束條件，使得今后20年我國(guó)煤電裝機(jī)總量盡量穩(wěn)定在6億千瓦左右的水平或略高一點(diǎn)，而主要對(duì)煤電機(jī)組的結(jié)構(gòu)進(jìn)行大力調(diào)整，在新增電力裝機(jī)中更多采用太陽(yáng)能、風(fēng)能、水電、核電等可再生能源。與此同時(shí)，在電源總量穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)調(diào)整的情況下，應(yīng)當(dāng)從戰(zhàn)略規(guī)劃的高度逐步對(duì)長(zhǎng)距離、大規(guī)模、高參數(shù)輸電線路加以必要的控制。
如前所述，全球石油、天然氣、鈾的儲(chǔ)量只夠開(kāi)采40-80年，煤炭雖然可以開(kāi)采130多年，但過(guò)多使用會(huì)加劇惡化生態(tài)環(huán)境。所以，石油、天然氣、煤炭以及核能等資源都具有過(guò)渡性質(zhì)，不是人類(lèi)賴(lài)以持續(xù)生存發(fā)展的終極能源。現(xiàn)在看來(lái)，人類(lèi)的終極能源可能是太陽(yáng)能及其衍生的風(fēng)能、水能，不僅取之不盡，用之不竭，而且僅排放極少的二氧化碳（圖3），是發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)永續(xù)發(fā)展的唯一選擇。
CO2排放量（克-CO2/千瓦時(shí)）
（資料來(lái)源：OHM，2004年11月）
圖3：各種發(fā)電技術(shù)二氧化碳排放量對(duì)比
（1）太陽(yáng)能
我國(guó)太陽(yáng)能資源非常豐富。太陽(yáng)能年輻射量超過(guò)60億焦耳/平方米，每年地表接收的太陽(yáng)能相當(dāng)于17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能量，具有良好的太陽(yáng)能利用條件。可以根據(jù)太陽(yáng)能資源分布條件，采取小規(guī)模分散式或大規(guī)模集中式兩種不同的利用方式。
太陽(yáng)能分布式利用的前景廣闊。目前我國(guó)大約有40億平方米的建筑物屋頂面積，另有約10億平方米的南立面可以利用，如果有20%安裝太陽(yáng)能電池，按每平方米太陽(yáng)能電池發(fā)電能力100瓦計(jì)算，則可以安裝1億千瓦。按照中國(guó)城市化發(fā)展進(jìn)程，2050年之前新建房屋面積預(yù)計(jì)不低于現(xiàn)有面積，如果50%的面積安裝使用太陽(yáng)能屋頂，則又可以安裝2-3億千瓦。目前，我國(guó)城鎮(zhèn)居民對(duì)“太陽(yáng)能屋頂”的認(rèn)識(shí)程度不高，因此必須由政府加大政策力度大力推行，而且考慮到該方式直接向客戶供電等因素，可以由電網(wǎng)企業(yè)實(shí)施。例如，筆者在荷蘭考察過(guò)的ENECO ENERGIE能源公司1MW太陽(yáng)能小區(qū)，其屋頂太陽(yáng)能一體化建筑構(gòu)件全部由該能源公司投資并擁有產(chǎn)權(quán)，同時(shí)負(fù)責(zé)運(yùn)行維護(hù)。由于統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)，最大限度保持了小區(qū)的美觀，并有助于節(jié)約成本。最近，美國(guó)加利福尼亞州政府通過(guò)了一項(xiàng)大規(guī)模的太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，于未來(lái)５年內(nèi)在加州150處商業(yè)大廈的屋頂上安裝太陽(yáng)能光伏電池，投資額將達(dá)8.75億美元。該項(xiàng)目就是由電網(wǎng)企業(yè)南加州愛(ài)迪生公司負(fù)責(zé)實(shí)施的。此外，愛(ài)迪生公司還將在加州其它商業(yè)大廈的屋頂上安裝太陽(yáng)能設(shè)備。
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太陽(yáng)能發(fā)電的集中式利用，目前的應(yīng)用主要是在沙漠、荒灘等地區(qū)建立大規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電站。如1984年12月，美國(guó)在莫赫夫沙漠地區(qū)建成了第一個(gè)大型太陽(yáng)能發(fā)電站，發(fā)電功率達(dá)1.38萬(wàn)千瓦，隨后又相繼建成了７套太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，總發(fā)電功率達(dá)20萬(wàn)千瓦。據(jù)了解，我國(guó)已經(jīng)籌劃在甘肅敦煌、西藏拉薩(或阿里)、內(nèi)蒙古、甘肅、新疆以及云南石林等地選擇荒漠、戈壁、荒灘等空閑土地，建設(shè)大型太陽(yáng)能電站示范項(xiàng)目。筆者作一大膽測(cè)算：如果每平方米太陽(yáng)能電池組件發(fā)電能力為100瓦，太陽(yáng)能電池面積按總占用土地面積的一半計(jì)算，則20平方公里土地面積內(nèi)布置的太陽(yáng)能電池陣列的發(fā)電能力可達(dá)100萬(wàn)千瓦。我國(guó)沙漠總面積約130萬(wàn)平方公里，按照上述標(biāo)準(zhǔn)，如果利用沙漠面積的5%即6.5萬(wàn)平方公里裝設(shè)太陽(yáng)能電池陣列，則發(fā)電裝機(jī)容量可達(dá)32億千瓦，按年滿發(fā)時(shí)間1000小時(shí)計(jì)算，則年發(fā)電量可達(dá)32000億千瓦時(shí)，接近2008年我國(guó)全年發(fā)電量（34334億千瓦時(shí)）。盡管理論測(cè)算并不等于實(shí)際應(yīng)用，但由此可以理解太陽(yáng)能利用對(duì)可持續(xù)發(fā)展的重大意義是毋庸置疑的。為此，日本專(zhuān)家曾提出著名的“GENESIS工程”概念，即建立“裝備太陽(yáng)能電池和超導(dǎo)電纜的全球能源網(wǎng)絡(luò)”的構(gòu)想，并認(rèn)為這是目前作為工程師解決人類(lèi)終極能源需求唯一能夠建議的可行方案。
當(dāng)前，還應(yīng)高度關(guān)注太陽(yáng)能薄膜發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用。相比于晶體硅光伏電池，薄膜硅電池雖然光電轉(zhuǎn)化效率較低，但其成本也低，而且在高溫、弱光環(huán)境中的發(fā)電性能更優(yōu)，尤其是透光性強(qiáng)，用于農(nóng)業(yè)大棚不僅可以發(fā)電，而且能夠有效改善動(dòng)植物生長(zhǎng)環(huán)境，對(duì)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)具有重要意義，在較發(fā)達(dá)地區(qū)的城郊和農(nóng)村具有十分廣闊的應(yīng)用前景。如果建在城市郊區(qū)，可以直接接入城鄉(xiāng)配電網(wǎng)，避免了長(zhǎng)距離輸電。按照現(xiàn)有技術(shù)水平，每畝地可以裝設(shè)薄膜太陽(yáng)能電池不低于20千瓦，我國(guó)城市郊區(qū)耕地總面積約4.7億畝，如果用1億畝裝設(shè)薄膜太陽(yáng)能大棚，則總裝機(jī)容量可達(dá)20億千瓦。按照年等效發(fā)電時(shí)間1000小時(shí)計(jì)算，可以生產(chǎn)20000億千瓦時(shí)電量，相當(dāng)于2008年全國(guó)發(fā)電量的近六成。
（2）風(fēng)能
我國(guó)的風(fēng)能資源也非常豐富，潛力巨大。按照國(guó)家發(fā)改委《全國(guó)風(fēng)能資源評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)定》估算，我國(guó)陸地上離地面10米高度處的風(fēng)能資源理論儲(chǔ)量約為43億千瓦，技術(shù)可開(kāi)發(fā)量約為3.8億千瓦。中科院地理所估算我國(guó)近海10公里范圍內(nèi)10米高的風(fēng)能資源超過(guò)19億千瓦。所以，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到億瓦級(jí)完全有資源保障。風(fēng)能的集中利用是在風(fēng)能富集地區(qū)建設(shè)具有一定規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)，分布式利用則主要是用于為分散式建筑供電，尤其對(duì)解決老少邊窮地區(qū)的無(wú)電戶用電具有重要意義。
我國(guó)風(fēng)能資源豐富但季節(jié)分布不均勻,一般春、秋和冬季豐富，夏季貧乏，而我國(guó)水能資源夏季為豐水季節(jié)，冬季、春季是枯水季節(jié)，風(fēng)能與水能的季節(jié)分布高度互補(bǔ)。所以，大規(guī)模發(fā)展風(fēng)電可以在一定程度上彌補(bǔ)我國(guó)水電冬春兩季枯水期電力電量之不足。
我國(guó)風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要是東南沿海及附近島嶼以及“三北”（東北、華北、西北）地區(qū)。另外，內(nèi)陸也有個(gè)別風(fēng)能資源豐富點(diǎn)，近海風(fēng)能資源也非常豐富，這些地區(qū)距離負(fù)荷中心并不遙遠(yuǎn)。分省來(lái)看，風(fēng)能分布比較豐富的主要有內(nèi)蒙古、新疆、河北、吉林、遼寧、黑龍江、山東、江蘇、福建和廣東等。筆者認(rèn)為，當(dāng)前應(yīng)優(yōu)先考慮開(kāi)發(fā)距離電力負(fù)荷中心較近的沿海及其島嶼地區(qū)以及近海的風(fēng)能資源，即年風(fēng)功率密度在200瓦/平方米以上的山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東、廣西和海南等省（市）沿海近10公里寬的地帶，以及東部沿海水深5-20米的海域。
我國(guó)風(fēng)能、太陽(yáng)能資源分布與用電負(fù)荷分布存在著地域不對(duì)稱(chēng)的特點(diǎn)。東部地區(qū)用電負(fù)荷密集，珠三角、長(zhǎng)三角以及環(huán)渤海地區(qū)集中了全國(guó)70%左右的用電負(fù)荷，而中西部地區(qū)太陽(yáng)能、風(fēng)能資源豐富。由于這些地區(qū)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)普遍薄弱，大規(guī)模開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能、風(fēng)能，會(huì)受到電網(wǎng)送出能力不足的制約，這一方面可以通過(guò)在當(dāng)?shù)匕l(fā)展高耗能產(chǎn)業(yè)等措施，就地消納部分電量；另一方面還需加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)予以支持，這與后文將要提到的高溫超導(dǎo)技術(shù)密切相關(guān)。
（3）關(guān)于新能源發(fā)電的成本
成本偏高是制約新能源發(fā)展最主要的因素。實(shí)踐證明，只有市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，成本才能進(jìn)一步降低。近年太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電成本大幅度下降，就主要是技術(shù)進(jìn)步與市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大共同作用的結(jié)果。有關(guān)研究表明，太陽(yáng)能光伏組件累計(jì)產(chǎn)量每翻一番，價(jià)格降低約20%。美國(guó)2006年預(yù)測(cè)光伏發(fā)電成本與常規(guī)發(fā)電成本將于2015年趨于一致，德國(guó)2007年預(yù)測(cè)二者到2017年趨同。目前我國(guó)集中利用的太陽(yáng)能光伏發(fā)電最低成本已經(jīng)降到0.73元/千瓦時(shí)，考慮產(chǎn)業(yè)鏈合理利潤(rùn)后上網(wǎng)電價(jià)為1.34元/千瓦時(shí)。不久前，我國(guó)主要光伏電池生產(chǎn)廠商聯(lián)合宣布，到2012年實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)1元/千瓦時(shí)的目標(biāo)。
近年來(lái)風(fēng)力發(fā)電成本也經(jīng)歷了迅速下降的過(guò)程。目前我國(guó)國(guó)產(chǎn)陸上風(fēng)電機(jī)組成本已下降到6000元/千瓦，發(fā)電成本可降至0.375元/千瓦時(shí)。世界風(fēng)能理事會(huì)的有關(guān)研究認(rèn)為，風(fēng)電成本的進(jìn)一步下降，將60%依賴(lài)規(guī)模化發(fā)展，40%依賴(lài)技術(shù)進(jìn)步。過(guò)去的風(fēng)電成本下降更多的是依靠技術(shù)進(jìn)步，以后的進(jìn)一步下降則更多依賴(lài)于規(guī)模化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。該理事會(huì)估計(jì)到2020年，陸上風(fēng)機(jī)的總體造價(jià)還可以在2006年基礎(chǔ)上再下降20%-25%，海上風(fēng)機(jī)的造價(jià)可以降低40%以上，發(fā)電成本可以同幅下降。
在全球氣候變暖的嚴(yán)峻形勢(shì)下，征收碳稅將勢(shì)在必行，同時(shí)化石燃料的價(jià)格將會(huì)隨著儲(chǔ)量的減少而逐漸提高，這也會(huì)導(dǎo)致傳統(tǒng)發(fā)電成本與新能源發(fā)電成本差距的縮小（麥肯錫公司估計(jì)，2007年我國(guó)煤炭開(kāi)采和消費(fèi)造成的外部成本可達(dá)現(xiàn)有煤炭成本的150%。因此，如果加上外部成本，煤電的上網(wǎng)電價(jià)將大幅度提高）。
（4）關(guān)于新能源發(fā)電的并網(wǎng)問(wèn)題。
無(wú)論風(fēng)能還是太陽(yáng)能發(fā)電都必須妥善解決好接入電網(wǎng)系統(tǒng)問(wèn)題，特別是遠(yuǎn)距離、大規(guī)模光伏電站、風(fēng)電場(chǎng)的電力傳輸，必須與超導(dǎo)電纜技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。
風(fēng)電場(chǎng)的出力隨著風(fēng)速的變化呈不穩(wěn)定性特點(diǎn)，太陽(yáng)能發(fā)電功率隨不同季節(jié)、每天的時(shí)間段以及不同的天氣狀況會(huì)發(fā)生很大的變化，從而給電網(wǎng)平衡調(diào)度、安全穩(wěn)定以及電能質(zhì)量帶來(lái)影響，而且隨著并網(wǎng)規(guī)模的逐漸增加，影響會(huì)越來(lái)越大，這是必須面對(duì)并認(rèn)真加以解決的問(wèn)題，也是智能電網(wǎng)建設(shè)需要著力研究解決的問(wèn)題。
風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電與儲(chǔ)能裝置相結(jié)合，是解決并網(wǎng)問(wèn)題的重要途徑之一。比較成熟的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)主要是抽水蓄能電站，但受自然條件制約，無(wú)法大規(guī)模發(fā)展。目前有望取得實(shí)際應(yīng)用的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)主要有蓄電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能等。近年來(lái)大功率、大容量（電量）、長(zhǎng)壽命、響應(yīng)迅速的蓄電池技術(shù)有了較大發(fā)展，如釩電池充放電狀態(tài)切換只需要0.02秒，響應(yīng)速度1毫秒，目前美國(guó)商業(yè)化示范運(yùn)行的釩電池功率已達(dá)6MW，可以很好地配合新能源發(fā)電。在新能源的分布式利用情況下，還可以與蓄冷、蓄熱技術(shù)相結(jié)合。
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總之，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)以開(kāi)放的姿態(tài)，積極支持新能源的開(kāi)發(fā)利用。在戰(zhàn)略規(guī)劃、投資理念、接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)、科技創(chuàng)新、技術(shù)支持以及管理創(chuàng)新等諸多方面及早研究，未雨綢繆，從理論上和實(shí)踐上做好充分的準(zhǔn)備。建議盡快從國(guó)家層面設(shè)立若干不同規(guī)模和特點(diǎn)的新能源技術(shù)（包括后文將要提到的智能電網(wǎng)、高溫超導(dǎo)電力技術(shù)）開(kāi)發(fā)應(yīng)用綜合示范區(qū)或特區(qū)，為今后大規(guī)模推廣應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)為適應(yīng)后《京都議定書(shū)》時(shí)代的要求打造創(chuàng)新型的“國(guó)家名片”。
2、加大分布式電源建設(shè)力度
分布式電源是目前能夠大幅度提高化石能源終端利用效率的最佳方式之一，具有廣闊的市場(chǎng)和應(yīng)用前景。分布式電源目前尚無(wú)完全統(tǒng)一的定義，一般是相對(duì)于傳統(tǒng)的集中供電方式而言的，主要是指以小規(guī)模、模塊化、分散式的方式布置在用戶附近的發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)可獨(dú)立地輸出電、熱和（或）冷能。目前，分布式電源的方式主要有：一是高效的熱電聯(lián)產(chǎn)或冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，采用燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)等；二是可再生能源利用，如太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、小水電、生物質(zhì)能發(fā)電等；三是蓄電池，例如，與新能源發(fā)電相配合的蓄電池、電動(dòng)汽車(chē)蓄電池等。分布式電源有以下主要優(yōu)點(diǎn)：
一是大幅提高能源利用率。冷熱電聯(lián)產(chǎn)等分布式電源根據(jù)用戶的不同需求，對(duì)能量實(shí)行梯級(jí)利用，最大限度提高能效，而且可以避免遠(yuǎn)距離輸送冷熱能的損失（5%左右） 以及大電網(wǎng)的輸配電損失（目前我國(guó)為6.5%－7.5%），從而大幅度提高能源綜合利用效率。如目前技術(shù)條件下分布式燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)的能源利用率可達(dá)70%-90%，而燃煤電廠只有30%-45%。
二是有效降低環(huán)境污染、節(jié)約土地。由于分布式電源能效高，而且主要利用比煤炭清潔的天然氣、太陽(yáng)能、風(fēng)能等，所以污染物排放低。如天然氣蒸汽-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電的二氧化碳排放量為燃煤電廠的57%左右（如圖3），氮氧化物的排放量不到燃煤電廠的20%。由于分布式電源布置在用戶側(cè)，直接與配網(wǎng)連接，所以還可減少變電站及電力線路走廊建設(shè)用地。
三是進(jìn)一步提高供電可靠性。分布式電源設(shè)備啟停方便，負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活，各系統(tǒng)相互獨(dú)立，可彌補(bǔ)集中供電系統(tǒng)在安全穩(wěn)定性方面的不足。如在突發(fā)嚴(yán)重災(zāi)害、電網(wǎng)崩潰等情況下，保障重要用戶的電力供應(yīng)。由于未來(lái)要大規(guī)模應(yīng)用太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電，而這兩種發(fā)電方式都存在輸出功率不穩(wěn)定的特點(diǎn)，需要在終端配置分布式能源加以配合，所以分布式電源還發(fā)揮著調(diào)峰調(diào)頻的作用。城市化的發(fā)展對(duì)電力供應(yīng)提出了新的要求，負(fù)荷更為集中，可靠性要求更高，大力發(fā)展分布式電源，是較好的選擇之一。
分布式電源雖然規(guī)模較小，但是其能效高、污染小，所以與傳統(tǒng)意義上低效率、高污染的“小火電”完全不同。
分布式電源最重要的價(jià)值是最大限度地提高常規(guī)能源的利用效率。常規(guī)能源主要是天然氣、煤層氣等，一般采用蒸汽-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)，二次能源實(shí)行冷熱電或熱電聯(lián)供為主。我國(guó)天然氣已探明儲(chǔ)量并不豐富，將寶貴的氣源用于分布式發(fā)電，是比用于常規(guī)電廠更有價(jià)值的利用方式。燃煤的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，也是重要的分布式電源形式，特別是在我國(guó)北方地區(qū)，應(yīng)當(dāng)因地制宜地大力發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)。目前，我國(guó)現(xiàn)役電廠中還有大量中小型純凝氣式發(fā)電機(jī)組，可以有選擇地將位于城市周邊的機(jī)組改造為熱電聯(lián)產(chǎn)，提高綜合能效，這在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上都被證明是可行的。除常規(guī)能源外，分布式電源還可以利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等新能源作為一次能源。
為推進(jìn)分布式電源的發(fā)展，當(dāng)前需要重點(diǎn)開(kāi)展以下工作：
（1）加強(qiáng)對(duì)分布式電源整體性影響的研究。
研究用戶側(cè)分布式電源模式對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的影響，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的影響，對(duì)設(shè)備停電檢修安全性的影響以及電力企業(yè)為分布式供能系統(tǒng)所提供的安全備用的代價(jià)，從整體上研究分布式電源在我國(guó)未來(lái)的發(fā)展模式，確保真正體現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。
（2）研究微網(wǎng)接入、運(yùn)行技術(shù)，制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
重點(diǎn)研究在并網(wǎng)條件下，分布式電源系統(tǒng)的優(yōu)化集成與匹配設(shè)計(jì)技術(shù)，以及分布式電源微網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。明確接入系統(tǒng)短路電流限制、保護(hù)配置、電壓控制方式、電能質(zhì)量指標(biāo)等技術(shù)規(guī)范。
（3）做好分布式能源規(guī)劃。
強(qiáng)大的電網(wǎng)是支持分布式電源發(fā)展的基礎(chǔ)，而分布式電源又是對(duì)大電網(wǎng)的有益補(bǔ)充。在大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用新能源的情況下，分布式電源還承擔(dān)著調(diào)峰調(diào)頻、保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定的重要作用，對(duì)電網(wǎng)的智能化程度要求很高。因此，分布式電源是電力系統(tǒng)的重要組成部分，必須納入電力系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃。政府需要出臺(tái)有關(guān)政策，支持分布式電源的發(fā)展，并將分布式電源列入城市規(guī)劃，預(yù)留建設(shè)用地。
電網(wǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇：智能電網(wǎng)與超導(dǎo)電力技術(shù)
近期以來(lái)，智能電網(wǎng)與高溫超導(dǎo)技術(shù)引起了行業(yè)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，這實(shí)際上是電力行業(yè)長(zhǎng)期醞釀的技術(shù)革命正在出現(xiàn)突破的重要標(biāo)志。積極發(fā)展新能源與分布式電源以順應(yīng)全球資源與環(huán)境約束的大趨勢(shì)，絕非僅僅為了改變電源結(jié)構(gòu)，而是社會(huì)生產(chǎn)方式乃至生活方式的重大變革，也是能源利用方式的根本性突破。對(duì)于電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，并非只是對(duì)傳統(tǒng)發(fā)展方式的修補(bǔ)升級(jí)就能適應(yīng)上述變化，而是要求電力傳輸技術(shù)與運(yùn)行方式進(jìn)行重大變革。而智能電網(wǎng)和高溫超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)是實(shí)現(xiàn)這場(chǎng)變革的主要技術(shù)基礎(chǔ)和物質(zhì)載體，二者將與新能源及分布式電源一起，共同構(gòu)建未來(lái)的新型電力體系。
1、建設(shè)智能電網(wǎng)
“智能電網(wǎng)”是近年來(lái)提出的一個(gè)新概念。應(yīng)當(dāng)說(shuō)，在現(xiàn)有的電網(wǎng)自動(dòng)化、信息化建設(shè)中已經(jīng)體現(xiàn)了智能電網(wǎng)的部分技術(shù)含量，如“數(shù)字化變電站”、“配網(wǎng)自動(dòng)化”等。目前對(duì)智能電網(wǎng)尚無(wú)統(tǒng)一的定義，對(duì)其涵義和意義的理解更是見(jiàn)仁見(jiàn)智。就意義來(lái)講，筆者認(rèn)為，智能電網(wǎng)是21世紀(jì)電力工業(yè)新的而絕非常規(guī)技術(shù)路線的必然產(chǎn)物，其最大價(jià)值在于它是實(shí)現(xiàn)能源變革的重要技術(shù)支撐和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。
許多專(zhuān)家認(rèn)為，電網(wǎng)中太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源（不包括水電）的比例可達(dá)20%-30%。這些新型電力的大量接入及其多變性使發(fā)電資源發(fā)生了根本性變化。多變的可再生能源利用、分布式發(fā)電、需求響應(yīng)、微電網(wǎng)和超導(dǎo)電網(wǎng)的接入以及電動(dòng)運(yùn)輸體系和建筑智能管理等的應(yīng)用，使得電力網(wǎng)絡(luò)愈發(fā)復(fù)雜。比如電力將從不同位置進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，使傳統(tǒng)的自上而下式的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)變?yōu)橛性淳W(wǎng)絡(luò)，電力潮流從發(fā)電廠向用戶單向輸送變?yōu)槎嘞颍畔膯蜗蛄鲃?dòng)變?yōu)樵陔娋W(wǎng)企業(yè)和用戶之間雙向互動(dòng)，等等。對(duì)此，常規(guī)的接入系統(tǒng)方式和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)已不能適應(yīng)，必須重新設(shè)計(jì)和改造電力網(wǎng)絡(luò)，以便對(duì)大量可再生能源的多變性進(jìn)行管理，支持分布式發(fā)電和分布式存儲(chǔ)，平滑電源輸出負(fù)荷以避免電網(wǎng)受到?jīng)_擊，并滿足電力系統(tǒng)多向潮流和雙向通信的需要，這就要求大大提升電網(wǎng)的智能化水平，建設(shè)更加智能化的技術(shù)支持系統(tǒng)，這是建設(shè)智能電網(wǎng)最重要的意義所在。
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智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)應(yīng)當(dāng)包括但不限于以下方面：
一是新能源優(yōu)化。智能電網(wǎng)作為大規(guī)模推進(jìn)新能源發(fā)展的技術(shù)支撐，支持太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)電等新能源、分布式電源以及微電網(wǎng)、超導(dǎo)電網(wǎng)的接入，并有效防止風(fēng)電等新能源功率多變性、潮流多向性等特點(diǎn)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，保證電能質(zhì)量。
二是可靠性優(yōu)化。通過(guò)在線故障檢測(cè)、隔離及恢復(fù)技術(shù)、停電管理等，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低大面積停電風(fēng)險(xiǎn)，提高供電可靠率。
三是輸配電運(yùn)行優(yōu)化。通過(guò)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集與分析，提高電網(wǎng)運(yùn)行管理水平。
四是資產(chǎn)優(yōu)化。通過(guò)設(shè)備實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控與報(bào)警、設(shè)備狀態(tài)評(píng)估、先進(jìn)的維修管理等，提高資產(chǎn)利用率，充分發(fā)揮資產(chǎn)績(jī)效。
五是需求側(cè)管理和服務(wù)優(yōu)化。通過(guò)壓縮負(fù)荷或轉(zhuǎn)移負(fù)荷，并充分利用價(jià)格杠桿的作用，更好地管理高峰負(fù)荷，同時(shí)為客戶提供更多的消費(fèi)選擇，降低客戶成本，提高系統(tǒng)資源配置效率。
六是環(huán)境優(yōu)化。從社會(huì)環(huán)境來(lái)看，智能電網(wǎng)的目標(biāo)是和諧電網(wǎng)；從自然環(huán)境來(lái)看，智能電網(wǎng)的目標(biāo)是綠色電網(wǎng)。
特別需要強(qiáng)調(diào)的是，智能電網(wǎng)的發(fā)展，將從根本上促進(jìn)電網(wǎng)企業(yè)轉(zhuǎn)變需求側(cè)管理思路與方法，拓展服務(wù)領(lǐng)域，提高終端能效。目前，錯(cuò)峰、避峰和負(fù)荷控制仍然是電網(wǎng)企業(yè)實(shí)施需求側(cè)管理的重要內(nèi)容，而新的形勢(shì)要求需求側(cè)管理把提高終端能效放在突出位置。為此，電網(wǎng)企業(yè)需要在宏觀和微觀兩個(gè)層面付諸行動(dòng)，在宏觀層面，嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家政策，通過(guò)實(shí)施差別電價(jià)、限制高能耗產(chǎn)業(yè)用電等措施，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變；在微觀層面，通過(guò)向用電客戶推廣使用節(jié)能新技術(shù)、新產(chǎn)品，為客戶開(kāi)展節(jié)能服務(wù)，提高終端能效水平。
節(jié)能服務(wù)融入需求側(cè)管理具有重要的意義，不但為提高終端能效創(chuàng)新了有效的途徑，而且也拓展了電網(wǎng)企業(yè)優(yōu)質(zhì)服務(wù)的內(nèi)涵和社會(huì)價(jià)值。今后隨著新能源發(fā)電規(guī)模和領(lǐng)域的擴(kuò)展，電動(dòng)運(yùn)輸體系將逐漸普及，電網(wǎng)企業(yè)可以利用自身優(yōu)勢(shì)，在提供相關(guān)服務(wù)（如集中式的蓄電池充電與配置）方面發(fā)揮重要作用。由此，電網(wǎng)企業(yè)將從單一的電力供應(yīng)商，轉(zhuǎn)向綜合性的能源供應(yīng)服務(wù)商，進(jìn)而為開(kāi)展集約化的能源服務(wù)、最大限度提高終端能源利用效率、節(jié)約社會(huì)成本做出更大的貢獻(xiàn)。實(shí)現(xiàn)這樣的轉(zhuǎn)型，不但需要電網(wǎng)企業(yè)自身堅(jiān)持創(chuàng)新，充分運(yùn)用市場(chǎng)化的手段，還需要國(guó)家監(jiān)管政策、財(cái)政政策的支持。
2008年，美國(guó)克西爾能源公司據(jù)稱(chēng)在科羅拉多州的波爾德(Boulder)市建成了全美第一個(gè)智能電網(wǎng)。該公司表示，智能電網(wǎng)將是一個(gè)使可再生能源得以優(yōu)化利用，并使環(huán)境得以最大程度保護(hù)的解決方案。2009年5月18日，美國(guó)公布了《初始智能電網(wǎng)互動(dòng)性標(biāo)準(zhǔn)框架1.0版》（Initial Smart Grid Interoperability Standards Framework, Release 1.0，共16項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)），同時(shí)將顯著增加對(duì)智能電網(wǎng)項(xiàng)目的獎(jiǎng)勵(lì)資助力度，最多可達(dá)2億美元，比原來(lái)提高10倍；智能電網(wǎng)示范項(xiàng)目資助從4000萬(wàn)美元提高到1億美元。
綜上所述，智能電網(wǎng)是能源變革中電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)步的過(guò)程，而不是一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)的工程項(xiàng)目。智能電網(wǎng)也不是一般意義上的技術(shù)進(jìn)步，而是涉及整個(gè)電力系統(tǒng)乃至全社會(huì)的系統(tǒng)工程，涉及發(fā)展理念、管理體制、技術(shù)路線以及企業(yè)文化等方面的重大變革。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，建設(shè)智能電網(wǎng)已經(jīng)具備了堅(jiān)實(shí)的科技基礎(chǔ)。雖然目前智能電網(wǎng)正在我國(guó)熱議，但在實(shí)際建設(shè)上尚無(wú)實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。當(dāng)務(wù)之急是要結(jié)合國(guó)情實(shí)際，明確智能電網(wǎng)的科學(xué)涵義，研究規(guī)范智能電網(wǎng)的基本框架標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上制定我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，選擇適當(dāng)區(qū)域開(kāi)展試點(diǎn)，扎扎實(shí)實(shí)地推進(jìn)，避免誤入歧途或流于空談。
2、高度重視并加快高溫超導(dǎo)技術(shù)的研發(fā)利用
高溫超導(dǎo)技術(shù)是21世紀(jì)有可能為電力工業(yè)帶來(lái)革命性變化的唯一高科技儲(chǔ)備，也是未來(lái)新能源變革的重要技術(shù)支撐。所謂“高溫”是相對(duì)于絕對(duì)零度（-273.15℃ ）而言的。一般超導(dǎo)材料在接近絕對(duì)零度時(shí)電阻為零，所以在應(yīng)用上會(huì)遇到制冷等障礙。1986年發(fā)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)現(xiàn)象，即導(dǎo)體電阻為零的臨界溫度大大高于絕對(duì)零度。目前的高溫超導(dǎo)電纜一般在液氮溫度（-196℃）區(qū)間運(yùn)行。
高溫超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用非常廣闊，大致可分為三類(lèi)：大電流應(yīng)用（強(qiáng)電應(yīng)用），包括超導(dǎo)發(fā)電、輸電和儲(chǔ)能；電子學(xué)應(yīng)用（弱電應(yīng)用），包括超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)天線、超導(dǎo)微波器件等；抗磁性應(yīng)用，主要用于磁懸浮列車(chē)和熱核聚變反應(yīng)堆等。著名的超導(dǎo)專(zhuān)家馬梯阿斯（B. T. Matthias）曾經(jīng)斷言：“如果在常溫下，例如在27℃左右實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，那么現(xiàn)代文明的一切技術(shù)都將發(fā)生變化。”專(zhuān)家提醒人們應(yīng)以更長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光來(lái)關(guān)注和重視高溫超導(dǎo)的未來(lái)。事實(shí)上，正如半導(dǎo)體一樣，當(dāng)1947年威廉·肖克利及其同事發(fā)明晶體管時(shí)，誰(shuí)會(huì)想到半導(dǎo)體會(huì)擁有今天這樣無(wú)可替代的地位呢？同樣，光導(dǎo)纖維的發(fā)明也給通信領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的變化。從趨勢(shì)來(lái)看，超導(dǎo)電力技術(shù)也正沿著從金屬結(jié)構(gòu)到非金屬結(jié)構(gòu)的類(lèi)似路徑發(fā)展。
自高溫超導(dǎo)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)以來(lái)，科學(xué)家們先后研制了第一代鉍系（BSCCO）和第二代釔系（YBCO）高溫超導(dǎo)材料（高溫超導(dǎo)體是金屬氧化物，在本質(zhì)上是陶瓷材料，所以稱(chēng)為陶瓷超導(dǎo)材料）。由于第一代鉍系材料的高成本以及一些性能問(wèn)題如磁場(chǎng)下臨界電流的急劇衰減等，使其大規(guī)模應(yīng)用前景變得渺茫，科學(xué)家不得不將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到開(kāi)發(fā)第二代YBCO材料上來(lái)，后者具有更為優(yōu)異的磁場(chǎng)下性能，是真正的液氮溫區(qū)下強(qiáng)電應(yīng)用的超導(dǎo)材料。第一代鉍系和第二代釔系高溫超導(dǎo)材料都屬于銅基超導(dǎo)體。2008年，日本和中國(guó)科學(xué)家相繼報(bào)告發(fā)現(xiàn)了一類(lèi)新的鐵基超導(dǎo)材料，該發(fā)現(xiàn)被美國(guó)《科學(xué)》雜志評(píng)為2008年十大科學(xué)進(jìn)展之一。專(zhuān)家認(rèn)為，鐵基超導(dǎo)體比傳統(tǒng)銅基超導(dǎo)體具有更為廣泛的應(yīng)用前景，而且通過(guò)比較鐵基與銅基超導(dǎo)體的異同之處，科學(xué)家就有可能徹底揭開(kāi)高溫超導(dǎo)的形成機(jī)理，為進(jìn)一步研究高溫超導(dǎo)技術(shù)打開(kāi)理論之門(mén)。
在目前各類(lèi)應(yīng)用中，高溫超導(dǎo)輸電與電網(wǎng)企業(yè)最為相關(guān)。正如人們用更高容量的光纖代替銅導(dǎo)線建設(shè)“信息高速路”一樣，超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用也將給電力工業(yè)帶來(lái)根本性的變化，形成顯著提高效率和負(fù)載能力的“電力高速路”。與常規(guī)輸電線路相比，高溫超導(dǎo)電纜主要具有以下優(yōu)勢(shì)：
一是傳輸容量大。同樣截面的高溫超導(dǎo)電纜的輸送能力是常規(guī)電纜的3～5倍。根據(jù)測(cè)算，110kV超導(dǎo)電纜設(shè)計(jì)輸送容量可達(dá)常規(guī)線路500kV水平，220kV 超導(dǎo)電纜接近1100kV特高壓輸送容量（表7）。而且，由于超導(dǎo)電纜無(wú)需考慮相互間的磁場(chǎng)影響，可以在有限空間內(nèi)方便地增加回路數(shù)，成倍增加輸送容量。
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表7：高溫超導(dǎo)電纜與常規(guī)輸電線路輸送容量對(duì)比
注：高溫超導(dǎo)電纜設(shè)計(jì)電壓不超過(guò)220kV。
資料來(lái)源：北京云電英納超導(dǎo)電纜有限公司。
二是傳輸損耗低。目前高溫超導(dǎo)電纜一般運(yùn)行在液氮溫度（-196℃）,交流電纜系統(tǒng)的損耗包括電纜本體的損耗（交流損耗、恒溫器漏熱）、電纜終端損耗（恒溫器漏熱、電流引線電阻損耗）以及制冷系統(tǒng)損耗（主要是設(shè)備電損耗）。一般來(lái)說(shuō)，在傳輸相同容量的電能時(shí)，高溫超導(dǎo)電纜的運(yùn)行損耗約為常規(guī)電纜的40%～50%。而且輸送容量越大、距離越長(zhǎng)，超導(dǎo)電纜的低損耗優(yōu)勢(shì)越突出。
與超導(dǎo)交流電纜相比，超導(dǎo)直流電纜更具優(yōu)勢(shì)。由于超導(dǎo)交流電纜會(huì)產(chǎn)生磁滯損耗（交流損耗）并導(dǎo)致發(fā)熱，所以限制了輸送電流，而高溫超導(dǎo)直流電纜本體不存在交流損耗，不會(huì)出現(xiàn)這種情況。用第二代高溫超導(dǎo)材料制成的直流電纜，輸送容量將是相同直徑銅導(dǎo)線的100倍以上，且基本不產(chǎn)生輸送損耗，不限制輸送距離。
三是節(jié)約線路走廊。同樣的輸送容量，超導(dǎo)電纜占用空間約為常規(guī)電纜的1/3。相比于輸電線路，超導(dǎo)電纜征地面積大大減少（表8），基本上避免了樹(shù)木砍伐。
表8：?jiǎn)位剌旊娋€路和超導(dǎo)電纜的線路走廊寬度
資料來(lái)源：北京云電英納超導(dǎo)有限公司。
四是環(huán)保。超導(dǎo)電纜可以完全避免電磁場(chǎng)輻射、無(wú)線電干擾。
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前文提到，有專(zhuān)家提出建設(shè)“裝備太陽(yáng)能電池和超導(dǎo)電纜的全球能源網(wǎng)絡(luò)”（GENESIS工程），該網(wǎng)絡(luò)只能采用高溫超導(dǎo)電纜連接[注4]。就我國(guó)情況來(lái)看，東部地區(qū)用電負(fù)荷密集，但太陽(yáng)能富集區(qū)主要在西部、北部，風(fēng)能資源主要分布在“三北”地區(qū)，同時(shí)在東部地區(qū)大規(guī)模發(fā)展太陽(yáng)能發(fā)電站還受到土地資源的限制，所以，我國(guó)大規(guī)模發(fā)展太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)電需要進(jìn)行長(zhǎng)距離輸電。而且，太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備每年的等效利用小時(shí)數(shù)為常規(guī)能源機(jī)組的1/5-1/3，如果每年要滿足同樣多的電量需求，太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的容量將是常規(guī)機(jī)組3-5倍，送出線路的容量也將是3-5倍，如果采用常規(guī)輸電線路，需要占用3-5倍的線路走廊。只有采用高溫超導(dǎo)電纜，才能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、遠(yuǎn)距離、低損耗輸電，而且極大節(jié)約線路走廊。
另外，太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)出的電力一般是低電壓、大電流（各電池板、機(jī)組并聯(lián)連接），大規(guī)模送出需要升壓，相比于常規(guī)輸電線路，高溫超導(dǎo)電纜可以實(shí)現(xiàn)低電壓、大電流方式輸送，更加節(jié)約成本。
正因?yàn)槌瑢?dǎo)輸電具有上述突出優(yōu)點(diǎn)，《美國(guó)電網(wǎng)2030》的規(guī)劃提出了采用超導(dǎo)技術(shù)建設(shè)其骨干電網(wǎng)的建議，美國(guó)能源部于2006年8月向國(guó)會(huì)提交的《美國(guó)輸配電網(wǎng)五年規(guī)劃（2008-2012年）》中，專(zhuān)門(mén)論述了“高溫超導(dǎo)性”，認(rèn)為高溫超導(dǎo)電力設(shè)備可能會(huì)成為21世紀(jì)提高輸電系統(tǒng)能力、效率和可靠性的關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)高溫超導(dǎo)技術(shù)的研究應(yīng)用提出了具體的目標(biāo)、進(jìn)度和措施。
我國(guó)在高溫超導(dǎo)研究方面并不落后。2001年7月,筆者在云南電力工作期間，就曾與清華大學(xué)構(gòu)建了產(chǎn)學(xué)研合作科研機(jī)制，提出了我國(guó)高溫超導(dǎo)電纜發(fā)展路線圖（圖4），并研制了亞洲第一組、世界第三組實(shí)用型“30米、35kV／2kA三相高溫超導(dǎo)電纜系統(tǒng)”，于2004年4月19日在云南電網(wǎng)投入運(yùn)行，當(dāng)時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了世界先進(jìn)水平，迄今仍是世界上實(shí)用化運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的超導(dǎo)電纜。其后又研制開(kāi)發(fā)了我國(guó)第一組實(shí)用化超導(dǎo)限流器并投入運(yùn)行，為我國(guó)高溫超導(dǎo)研究應(yīng)用提供了很好的技術(shù)儲(chǔ)備。
注：$/kAm:美元/千安米，$/m:美元/米，p:超導(dǎo)線材價(jià)格，p1:制冷機(jī)價(jià)格, η:制冷機(jī)效率，p2:低溫恒溫器價(jià)格。
圖4：我國(guó)高溫超導(dǎo)電纜發(fā)展路線圖
2008年4月22日，世界上第一條商業(yè)化應(yīng)用的高溫超導(dǎo)電纜在美國(guó)紐約投入運(yùn)行。該系統(tǒng)由三根138千伏的電纜組成，滿負(fù)荷輸電能力574MW。其輸電容量是相同粗細(xì)銅導(dǎo)線的150倍，電纜溝寬度僅為1米。
超導(dǎo)電力技術(shù)代表了電力技術(shù)變革的方向，對(duì)能源變革具有重要意義。但迄今為止我國(guó)在政府有關(guān)部門(mén)和企業(yè)層面都沒(méi)有給予應(yīng)有的足夠重視，更沒(méi)有像美國(guó)那樣從國(guó)家規(guī)劃層面進(jìn)行研究并推動(dòng)實(shí)施，這是不應(yīng)有的戰(zhàn)略性缺陷。為此，我國(guó)應(yīng)盡快將高溫超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展納入政府規(guī)劃，加大研究力度，啟動(dòng)示范工程，為今后大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用創(chuàng)造條件。
目前，單就制造成本來(lái)看，高溫超導(dǎo)電纜造價(jià)偏高，這限制了其商業(yè)化應(yīng)用。但目前較高成本體現(xiàn)的是試驗(yàn)線路的水平，與大規(guī)模實(shí)用化的造價(jià)有很大差別。超導(dǎo)電纜所具有的傳輸容量大、占用走廊少、損耗低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是常規(guī)電纜難以達(dá)到的。常規(guī)輸電線路本體造價(jià)雖然較低，但征地拆遷等費(fèi)用看漲，尤其是在城市內(nèi)和城郊占地成本急劇上升，而且近年來(lái)由于電力建設(shè)征地、拆遷、環(huán)評(píng)等引發(fā)的矛盾沖突事件呈上升趨勢(shì)，造成社會(huì)穩(wěn)定問(wèn)題，所以綜合考慮性價(jià)比，長(zhǎng)期來(lái)看高溫超導(dǎo)電纜的制造、建設(shè)、運(yùn)行成本費(fèi)用將趨于同常規(guī)電纜和高壓輸電線路接近，這主要取決于：市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大后的規(guī)模效應(yīng)；超導(dǎo)線材性能的提高和相對(duì)價(jià)格下降；低溫恒溫器國(guó)產(chǎn)化規(guī)模生產(chǎn)；制冷設(shè)備技術(shù)的完善和國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)等等，這些條件的實(shí)現(xiàn)都需要通過(guò)建設(shè)示范工程來(lái)推動(dòng)。先期可以在城市配網(wǎng)和城郊輸網(wǎng)中推廣使用高溫超導(dǎo)電纜，同時(shí)在新能源項(xiàng)目和示范區(qū)中大力推進(jìn)高溫超導(dǎo)技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用。
[注4]“生態(tài)足跡”也稱(chēng)“生態(tài)占用”，它顯示在現(xiàn)有技術(shù)條件下，指定的人口單位內(nèi)（一個(gè)人、一個(gè)城市、一個(gè)國(guó)家或全人類(lèi)）需要多少具備生物生產(chǎn)力的土地和水域，來(lái)生產(chǎn)所需資源和吸納所衍生的廢物。生態(tài)足跡通過(guò)測(cè)定現(xiàn)今人類(lèi)為了維持自身生存而利用自然的量來(lái)評(píng)估人類(lèi)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。其值越高，人類(lèi)對(duì)生態(tài)的破壞就越嚴(yán)重。
綜上所述，主要結(jié)論如下：
1、在世界金融危機(jī)和全球性經(jīng)濟(jì)衰退的大背景下，我國(guó)電力工業(yè)所面臨的問(wèn)題并非常規(guī)意義上的供求失衡所導(dǎo)致的周期性波動(dòng)，而是長(zhǎng)期積累下來(lái)的重大結(jié)構(gòu)性問(wèn)題。因而不能沿著以往均衡-失衡-均衡的軌跡收斂到原點(diǎn)，重復(fù)和延續(xù)過(guò)去的發(fā)展路徑，而必須以資源和環(huán)境為前提，在新的約束條件下重新平衡各種變量關(guān)系，確立科學(xué)發(fā)展的新方向。否則，增長(zhǎng)將是不可持續(xù)的。
2、低碳經(jīng)濟(jì)是全球氣候變化背景下人類(lèi)的必然選擇，也是我國(guó)資源環(huán)境約束條件下經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必由之路，乃大勢(shì)所趨。能源變革是低碳經(jīng)濟(jì)的核心，正在加速到來(lái)，正如毛澤東主席當(dāng)年預(yù)言中國(guó)革命高潮即將來(lái)臨時(shí)所說(shuō)：“它是站在海岸遙望海中已經(jīng)看得見(jiàn)桅桿尖頭了的一只航船，它是立于高山之巔遠(yuǎn)看東方已見(jiàn)光芒四射噴薄欲出的一輪朝陽(yáng)，它是躁動(dòng)于母腹中的快要成熟了的一個(gè)嬰兒。”為此，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)順勢(shì)而為，在發(fā)展的價(jià)值理念導(dǎo)向、發(fā)展的技術(shù)路線以及經(jīng)營(yíng)管理方式上進(jìn)行方向性的戰(zhàn)略調(diào)整，進(jìn)而在能源變革中發(fā)揮領(lǐng)航作用，引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)走上低碳之路，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
3、從國(guó)家利益和能源安全考慮，必須盡快明確未來(lái)中國(guó)電力乃至整個(gè)能源體系的戰(zhàn)略取向，盡快制定我國(guó)電力工業(yè)乃至能源工業(yè)發(fā)展與變革的戰(zhàn)略規(guī)劃，大力推進(jìn)能源變革。應(yīng)當(dāng)抓住當(dāng)前各國(guó)在新能源技術(shù)方面還沒(méi)有拉開(kāi)明顯差距的機(jī)遇，搶占能源變革的技術(shù)制高點(diǎn)，并加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程使其盡快形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。
4、電力工業(yè)實(shí)施以低碳經(jīng)濟(jì)為取向的能源變革，其戰(zhàn)略選擇是發(fā)展新能源、分布式電源、智能電網(wǎng)以及高溫超導(dǎo)電力技術(shù)（圖5）。大力發(fā)展新能源，是應(yīng)對(duì)氣候變化和化石能源短缺和枯竭的必然選擇，必須積極支持和鼓勵(lì)新能源的開(kāi)發(fā)利用。分布式電源是最大限度提高化石能源利用效率的有效方式，同時(shí)也是大規(guī)模利用新能源的有力配合，應(yīng)當(dāng)納入電力系統(tǒng)整體發(fā)展規(guī)劃予以考慮。智能電網(wǎng)是推進(jìn)能源變革的重要技術(shù)支撐和實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，必須盡快開(kāi)展智能電網(wǎng)的研究、規(guī)劃與建設(shè)工作。高溫超導(dǎo)不僅是徹底實(shí)現(xiàn)能源變革的重要技術(shù)支撐和物質(zhì)基礎(chǔ)，而且是電力工業(yè)21世紀(jì)劃時(shí)代變革的重要技術(shù)儲(chǔ)備，必須從國(guó)家戰(zhàn)略高度出發(fā)，大力支持和加快推進(jìn)高溫超導(dǎo)技術(shù)的研究與應(yīng)用。
圖5：電力工業(yè)實(shí)施能源變革的組成要素
5、能源變革是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要政府、社會(huì)的大力支持與推動(dòng)。為此，需要在以下方面進(jìn)行相應(yīng)的變革與調(diào)整：首先，實(shí)施能源變革的關(guān)鍵是推進(jìn)體制變革，包括政府管理體制、電力工業(yè)體制、經(jīng)濟(jì)管理體制的改革以及配套政策措施。為此，政府必須轉(zhuǎn)變理念，樹(shù)立正確的發(fā)展觀、政績(jī)觀，建立符合科學(xué)發(fā)展觀要求的政績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系，從國(guó)家民族長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度認(rèn)識(shí)能源變革的重大意義，為能源變革創(chuàng)造條件、提供支持；同時(shí)，繼續(xù)深化電力體制改革，使電力企業(yè)適應(yīng)能源變革的需要。其次，改革對(duì)電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)的績(jī)效評(píng)價(jià)體系，改變以經(jīng)營(yíng)績(jī)效（收入、利潤(rùn)等）為主的考核模式和標(biāo)準(zhǔn)，充分體現(xiàn)對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的綜合價(jià)值判斷；第三，在政府層面加快建立健全新能源發(fā)展及促進(jìn)節(jié)能減排市場(chǎng)化機(jī)制的相關(guān)法律法規(guī)、政策措施、價(jià)格機(jī)制、政策補(bǔ)貼等政策規(guī)制。
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