無論是在第一次工業(yè)革命開啟的蒸汽時代,還是在第二次工業(yè)革命帶來的電氣時代,煤炭都享有非常尊崇的地位。工業(yè)文明創(chuàng)造的美麗世界,是建立在能源的大量消耗之上的,而煤炭則是成本最低、最方便使用的能源。在西方世界工業(yè)化的歷史中,煤炭長期以來都作為最主要的能源,默默燃燒著自己。直到現(xiàn)在,煤炭仍然支撐著現(xiàn)代文明的大廈,根據(jù)國際能源署提供的信息,全世界40%以上的發(fā)電都是通過燃煤實現(xiàn)的。
可是,煤炭這位工業(yè)文明的功臣,在21世紀開端之后,卻因為全球變暖趨勢的逐漸凸顯,廣受詬病。碳排放上升曲線,與全球氣溫上升曲線的高度重合,在美國前副總統(tǒng)戈爾富有鼓動性的演說中,強烈刺痛著人們的神經。戈爾由此獲得了諾貝爾和平獎。全球氣候變化不再作為爭論被提起,而是作為事實被廣泛接受。人們不得不開啟尋找替代能源的旅程。
我生活在這個時代,并有幸作為研究者的身份參與這個令人興奮的尋找替代能源的旅程。
2007年我在密歇根大學從事博士后研究,那時人們談論最多的替代能源是風能,因為從當時的技術發(fā)展看,風能發(fā)電的成本最有可能降低到能與化石能源競爭的水平。2009年回國后,我目睹了當時中國風能大發(fā)展的壯觀,從2005年到2009年,我國風能發(fā)電的裝機容量每年都翻番。2012年,我國風電的裝機容量達到75324 MW,穩(wěn)居世界各國之首,風電的瘋狂擴張很快超出了電網的吸納能力,使得國家能源局不得不在當年下發(fā)特急文件,要求各省區(qū)市發(fā)改委嚴格執(zhí)行風電項目核準計劃,在風電棄風超過20%的地區(qū),原則上不得安排新的風電建設項目。
2011年,我隨一個低碳能源培訓班再次回到美國。根據(jù)麻省理工學院教授的預測,頁巖氣在美國的能源未來中,會發(fā)揮重要的作用。原因很簡單,當年頁巖氣技術的跨越式發(fā)展,使頁巖氣的大規(guī)模開發(fā)成為可能。頁巖氣的價格因此迅速下降,成為廉價的能源,而且天然氣的碳排放比煤炭低得多,因此少了很多使用煤炭的顧慮。根據(jù)美國能源信息署的數(shù)據(jù),目前在新增發(fā)電能力中,天然氣發(fā)電的成本最低。2012年開始,中國關于頁巖氣開發(fā)的熱情也開始高漲。在沒有認真勘測的情況下,中國莫名其妙地被認為頁巖氣儲量超過美國。隨之而來的是媒體瘋狂的熱炒,還有政府和企業(yè)熱情的追逐。
2013年,我再次隨低碳能源培訓班到麻省理工學院,看到頁巖氣開發(fā)的興奮慢慢淡去,取而代之的是更為理性的思考。原來頁巖氣井在投產初期產量很大,但隨著開采量的增多,頁巖氣生產的邊際成本上升得很快。再考慮到雖然天然氣燃燒產生的碳排放,在產生同等熱量的情況下,只有煤炭的44%,但終究還是有碳排放,在未來碳排放需要付稅或者費的理性預期下,使用天然氣發(fā)電,也不是成本最為優(yōu)化的解決方案。
在這次培訓班上,還有很多關于核能的討論。當然,這與麻省理工學院在核能研究方面的優(yōu)勢有關,但是在關于核能未來的討論中,除了技術可行性之外,更多被強調的是,核能是成本最低的清潔能源,核能或許在美國會有大的發(fā)展。2013年,麻省理工學院能源研究院的主任、核能教授 Moniz 先生被任命為美國能源部的部長。核能在美國發(fā)展遇到的最大挑戰(zhàn),是老百姓根深蒂固的核恐懼。美國的核能發(fā)電,在過去幾十年的時間中,大致處于停滯不前的狀態(tài),根源就在于此。
在未來,什么能源會取代煤炭的地位?這個問題目前沒有簡單的答案。但有兩點,應該是不會錯的。首先,能源的未來是個很有國家特質的話題。一個國家的能源未來不是靠山寨,不是靠模仿或者是跟風能夠解決的。不同的國家在未來可能會選擇不同的能源。巴西大約90%的電力來自水力發(fā)電,核能則提供了法國85%左右的電力需求,德國在2012年把風能和太陽能等可再生能源發(fā)電的比重提高到22%。中國的能源未來或者是核能,或者是清潔煤,或者是其他,這需要中國人自己的探索。
其次,成本優(yōu)化應當是選擇未來能源的主要原則。一個國家的能源需求不能長時間建立在補貼之上,我們不能用行政命令的方式,強迫能源企業(yè)投資回報率低劣的項目,更不能用壟斷和控制的手段,強迫老百姓選擇昂貴的能源。違背市場規(guī)律、靠行政手段維系的活動是不會長久的。