陳曦

在過去的幾千年間，人類能源的主角在緩慢地變化。在眾多能源中，下一個能源的主角不能只以量取勝，技術(shù)才是其能否成就大業(yè)的關(guān)鍵。

時間決定了未來的樣子：100年之后的未來，與10年之后的未來截然不同。因此，未來能源的主角也會因時間不同而不同。

終極能源 實驗室到市場路漫漫

在科幻電影中，100年后的人類會使用取之不盡的終極能源，通常是核聚變或氫能。事實上，這兩種能源確實被認(rèn)識是終極能源結(jié)局方案，但是它們均處于實驗室研發(fā)階段，何時得以實現(xiàn)還尚未知曉。

核聚變

自從人類認(rèn)識了核能之后，就對核聚變無限向往。

1932年，澳洲科學(xué)家馬克·歐力峰（Mark Oliphant）發(fā)現(xiàn)：質(zhì)量較小的原子，主要指氘和氚，在超高溫、高壓的作用下，兩個原子核碰撞到一起，發(fā)生聚合作用，生成新的質(zhì)量較重的原子核，如：氦；同時，之前被原子核所束縛住的電子和中子在這個過程中就被釋放出來，過程伴隨著能量釋放，這就是核聚變。

人類賴以生存的太陽，其內(nèi)部就在連續(xù)不斷進(jìn)行著氫聚變成氦的過程。相比核裂變，核聚變幾乎不會帶來放射性污染等環(huán)境問題。

幾乎自從誕生之日起，核聚變就被認(rèn)為是人類能源終極解決方案之一。在理想狀態(tài)下，一個百萬千瓦的核聚變電廠，每年只需要600公斤原料，但一個同樣規(guī)模的火電廠，每年將需要210萬噸燃煤。

核聚變?nèi)剂峡蓙碓从诤Ｋ鸵恍┹p核，海水中大約每6500個氫原子中就有一個氘原子，海水中氘的總量約45萬億噸，所以說核聚變?nèi)剂鲜菬o窮無盡的并不夸張。按世界消耗的能量計算，海水中氘的聚變能可用幾百億年。

正是因為核聚變的巨大潛力，人類一直積極地研究核聚變。

1985年，國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆計劃啟動（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER），目前歐盟、中國、美國、日本、韓國、俄羅斯和印度加入其中。

2017年5月中旬，世界最強(qiáng)大超導(dǎo)磁鐵在意大利西北部拉斯佩齊亞問世，這是國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆計劃的一大重要成果。磁鐵高14米，寬9米，重110噸，與一架波音747客機(jī)一樣重。使用該磁鐵的磁場圈將產(chǎn)生11.8特斯拉的磁場，比地球磁場強(qiáng)大約100萬倍，從而有望實現(xiàn)核聚變。該計劃的目標(biāo)是在2025年對反應(yīng)堆實現(xiàn)首次點(diǎn)火，以證實核聚變的能源利用可行性。

盡管一直在努力，但事實上人類在核聚變研究上尚未取得突破性進(jìn)展，其原因是核聚變發(fā)生的條件太苛刻，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了人類目前科技水平能實現(xiàn)的范圍。利用核聚變的能量，就必須對核聚變的速度和規(guī)模進(jìn)行控制，并將能量持續(xù)、平穩(wěn)地輸出，否則都是空談。目前，人類已經(jīng)實現(xiàn)的核聚變?nèi)鐨鋸椀谋?，其實是不可控的核聚變，不能成為穩(wěn)定、安全的能源來源。

氫能

氫是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%。除核燃料外，氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的。這兩個特性足以讓氫能成為人類能源的終極解決方案，液氫也已廣泛用作航天動力的燃料，但氫能商業(yè)應(yīng)用還面臨著許多問題，目前全球氫能利用的研發(fā)距離市場化還有一段距離。

用氫氣作燃料的優(yōu)點(diǎn)很明確。首先，其燃燒后的產(chǎn)物是水，不會污染環(huán)境；其次，氫氣在燃燒時比汽油的發(fā)熱量高。

全球?qū)淠茏顬橹匾暤膰耶?dāng)屬日本，2013年5月，日本首相安倍晉三在演講中提到燃料電池車是車輛發(fā)展的方向。同年6月，安倍在“能源基本計劃”中，明確提出推動家庭用燃料電池的普及，并從2015年起逐漸將大量燃料電池車導(dǎo)入市場。2014年4月，日本確定導(dǎo)入和推進(jìn)氫能的基本能源規(guī)劃。2015年，在日本環(huán)境省支持下，多家日企開始共同研發(fā)利用氫能源驅(qū)動的燃料電池船舶。日本計劃在2020年奧運(yùn)會上向世界展示“氫能社會”。2017年4月，安倍在閣僚會議上再次強(qiáng)調(diào)，日本今后要活用氫能，擴(kuò)大燃料電池車；要領(lǐng)先全球，實現(xiàn)氫能社會。

中國的氫能投資也非?；馃?，2016年7月至2017年5月各地政府和企業(yè)設(shè)立的氫能基金約412億人民幣。

氫氣不是一次能源，自然界中不存在純氫，必須從水、化石燃料等含氫物質(zhì)中制得。工業(yè)上生產(chǎn)氫的方式很多，常見的有水電解制氫、煤炭氣化制氫、重油及天然氣水蒸氣催化轉(zhuǎn)化制氫等。氫能最廣泛的載體是水，但是水分子中氫和氧的結(jié)合非常牢固，要把它們分開，需花費(fèi)很大的力氣，因此目前氫能獲取的效率低、成本高。

鑒于利用氫能就必須先用其他能源制氫，因此，在氫能的推廣、應(yīng)用上，有不同的聲音。特斯拉的老板馬斯克就曾公開稱開發(fā)氫能“極為愚蠢”，他指出，哪怕制取氫氣使用的是清潔能源，但既然你已經(jīng)能把它直接放進(jìn)電池里，為什么還要費(fèi)力地用它來生產(chǎn)氫能，這樣做完全沒道理。

可再生能源 降低成本掙脫無力感

10年之后的未來，現(xiàn)在已經(jīng)小成氣候的可再生能源，即使做不到能源的主角，也應(yīng)是舉足輕重的配角。

最近30年，能源行業(yè)對于環(huán)保的認(rèn)識更加深刻，可再生能源的利用大幅提升，增速已經(jīng)超過了化石能源。但是，在各種利好消息面前，可再生能源的經(jīng)濟(jì)性差是其難以擺脫的無奈。

能源基金會首席執(zhí)行官艾瑞克·海茨（Eric Heitz）表示：“當(dāng)今世界正在經(jīng)歷一輪新的變革，全球經(jīng)濟(jì)需要尋找新的發(fā)展引擎。推動能源革命，實現(xiàn)清潔能源轉(zhuǎn)型，是全球經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的必由之路?！?/p>

雖然全球能源的主角在變化，但不變的趨勢是，化石能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例在持續(xù)下降，清潔能源已經(jīng)逐漸具備與化石能源分庭抗禮的能力。據(jù)國際可再生能源署（IRENA）總干事阿德南·阿明（Adnan Z. Amin）介紹，自2011年以來，全球每年新增發(fā)電能力中幾乎超過一半都來自于可再生能源，去年這一比例更是達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的62%。endprint

在世界能源結(jié)構(gòu)中，能夠在其中占據(jù)一席之地的可再生能源有太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能等。盡管環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，可再生能源的技術(shù)也日趨成熟，但推廣過程中，成本依然是企業(yè)和地方政府考慮的首要問題。

總部位于巴黎的21世紀(jì)可再生能源政策組織（REN21）出版的年度《可再生能源全球狀況報告》顯示，全球可再生發(fā)電能力在2016年出現(xiàn)了最大的年度增幅，新增裝機(jī)容量約為161吉瓦。而促使這一情況發(fā)生的原因就是成本下降。

太陽能

人類最初對太陽能發(fā)電的探索可以追溯到100多年前。

1904年，愛因斯坦發(fā)表光電效應(yīng)論文，并因此在1921年獲得諾貝爾獎；1930年，朗格首次提出用“光伏效應(yīng)”制造太陽電池，使太陽能變成電能；1941年，奧爾在硅上發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)；1954年5月美國貝爾實驗室恰賓（Charbin）等人開發(fā)出轉(zhuǎn)換率為 6%的單晶硅太陽能電池，這是世界上第一個實用的太陽能電池。

從此太陽能光伏發(fā)電技術(shù)誕生并逐漸發(fā)展起來，在之后的半個多世紀(jì)中，光伏發(fā)展一直受阻于成本高企和效率低下。最近兩年，因為成本下降，光伏發(fā)電迎來了發(fā)展高峰。

路透匯編數(shù)據(jù)顯示，隨著裝機(jī)總量和相關(guān)技術(shù)的提升，2009年以來，全球太陽能光伏組件價格已經(jīng)下降了80%，這推動了太陽能市場的進(jìn)一步升溫。

REN21報告稱，由于中國、日本和其他新興經(jīng)濟(jì)體的投資放緩和太陽能光伏及風(fēng)力發(fā)電成本大幅下降，從而提高了這些技術(shù)的成本競爭。

歐洲太陽能行業(yè)機(jī)構(gòu)Solar Power Europe發(fā)布最新預(yù)測稱，受去年成本下降推動，今年全球太陽能裝機(jī)量將持續(xù)增長，年內(nèi)新增裝機(jī)可能超過80吉瓦。而未來5年內(nèi)，全球太陽能光伏裝機(jī)量更將以每年100吉瓦的速度持續(xù)增長。

風(fēng)能

每每提到太陽能利用，與之相比的總是風(fēng)能。風(fēng)能的優(yōu)勢與劣勢都非常明顯，優(yōu)勢是儲量大、分布廣，但它的能量密度低，并且不穩(wěn)定。目前對風(fēng)能的主要利用方式是風(fēng)力發(fā)電。

人類對風(fēng)能的利用歷史悠久，可以追溯到公元前，人們利用風(fēng)力提水、灌溉、舂米、磨面，用風(fēng)帆推動船舶前進(jìn)。14世紀(jì)，風(fēng)車已成為歐洲不可缺少的原動機(jī)。

然而，即使人類已經(jīng)學(xué)會利用風(fēng)能數(shù)千年，但是風(fēng)能技術(shù)發(fā)展緩慢，也沒有引起人們足夠的重視。最近半個世紀(jì)以來，環(huán)境問題日益嚴(yán)重，加之各國處于對本國能源安全的考慮，風(fēng)能作為清潔可再生能源才受到重視。

從上世紀(jì)70年代開始，西方國家就著力發(fā)展風(fēng)能。美國在1974年實行聯(lián)邦風(fēng)能計劃。其內(nèi)容主要是：評估國家的風(fēng)能資源；研究風(fēng)能開發(fā)中的社會和環(huán)境問題；改進(jìn)風(fēng)力機(jī)的性能，降低造價。丹麥在1978年建成了日德蘭風(fēng)力發(fā)電站，裝機(jī)容量2000千瓦。德國1980年建成了一座風(fēng)力電站，裝機(jī)容量為3000千瓦。英國瀕海地區(qū)風(fēng)能十分豐富，到1990年風(fēng)力發(fā)電已占英國總發(fā)電量的2%。

全球風(fēng)能理事會（GWEC）在《2016年全球風(fēng)電發(fā)展展望報告》中預(yù)測，到2020年風(fēng)電年新增市場將達(dá)到100吉瓦，累計市場達(dá)到879吉瓦；到2030年風(fēng)電年新增市場達(dá)到145吉瓦，累計市場達(dá)2110吉瓦；到2050年，年新增市場達(dá)到208吉瓦，累計市場容量達(dá)5806吉瓦。

國際能源署（IEA）預(yù)測，全球風(fēng)電市場到2025年回至2015年60吉瓦水平，到2030年達(dá)到82吉瓦，并且保持平穩(wěn)，到2050年，年新增裝機(jī)容量77吉瓦。

生物質(zhì)能

在眾多的可再生能源中，生物質(zhì)能當(dāng)屬人類利用最早的一種。從人類學(xué)會鉆木取火開始，薪柴在幾千年中一直是最重要的能源，是取暖、烹飪、冶煉等人類活動的必需品。

18世紀(jì)之前，生物質(zhì)能一直是人類最主要的能量來源，直到今日，生物質(zhì)能仍然是僅次于石油、煤炭、天然氣的第四大能源，在世界一次能源供應(yīng)量中的比重約為10%。

長期以來，生物質(zhì)資源的利用以直接燃燒為主，不僅效率低下，而且污染環(huán)境。隨著科技的進(jìn)步，生物質(zhì)能的利用方法也逐漸增多，除了直接用作燃料，還可間接作為燃料比如農(nóng)林廢棄物、動物糞便、垃圾及藻類等，也可以把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙醇、生物柴油等。

與太陽能、風(fēng)能不同，其不屬于過程性可再生能源。生物質(zhì)是含能體能源，不需要轉(zhuǎn)化過程，可以直接燃燒，在諸多方面與煤炭、石油、天然氣等常規(guī)化石能源相似，具有可存儲、可運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)。

生物質(zhì)能是世界上最為廣泛的可再生能源。全球生物質(zhì)存量約為2萬億噸，陸地與海洋合計平均最低更替率為11年，可以計算出每年新產(chǎn)生的生物質(zhì)約為1700億噸，折算成標(biāo)準(zhǔn)煤850億噸或600億噸油當(dāng)量。

根據(jù)數(shù)據(jù)研究，到2050年，全球生物質(zhì)能資源潛力為10億～262億噸油當(dāng)量，平均60億～119億噸油當(dāng)量，相當(dāng)于生物質(zhì)每年產(chǎn)生量的10%～20%。理論上看，如果充分地發(fā)揮生物質(zhì)能的最大潛力，能夠滿足人類對能源的全部需求。

生物質(zhì)能的缺點(diǎn)是對于生態(tài)環(huán)境依賴較大，受到可獲得性、開發(fā)成本、糧食安全等多重因素的制約，可被開發(fā)利用的生物質(zhì)能資源十分有限。2015年我國可再生能源消費(fèi)比重達(dá)到11.64%，生物質(zhì)能僅占全部可再生能源利用量的8%。

特性使然，發(fā)展生物質(zhì)能必然會改變土地用途，所以生物質(zhì)能經(jīng)常被質(zhì)疑“與糧爭地”，而為了保護(hù)糧食安全，政府對于生物質(zhì)能的開發(fā)較為保守。

為了避免與糧爭地，纖維素轉(zhuǎn)油、轉(zhuǎn)乙醇呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢。武漢科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院工學(xué)博士，碩士生導(dǎo)師龔志偉介紹，木質(zhì)纖維素是地球上最豐富的可再生資源之一，據(jù)測算年總產(chǎn)量高達(dá)1500億噸?！暗墙?jīng)濟(jì)性差也是其難以發(fā)展的關(guān)鍵。首先從木質(zhì)纖維素原料獲取可發(fā)酵性糖成本較高。其次，發(fā)酵獲得微生物油脂成本較高。這主要包括設(shè)備投資，滅菌成本，熱電消耗等?！?/p>

盡管太陽能、風(fēng)能和生物質(zhì)能等可再生能源的儲量大，但是其發(fā)展因經(jīng)濟(jì)性低而受限。很多情況下，可再生能源不能取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。由于受到生產(chǎn)和規(guī)模的限制，市場和交易成本高，而當(dāng)價格升高時，需求又會被限制。endprint

長久以來，可再生能源似乎都在賠本賺吆喝，因此資本方對其興趣不大，其獲得的科研投資更加有限。整個能源行業(yè)每年投資超過2萬億美元，而2015年清潔能源研發(fā)投入只有270億美元，且多年來一直沒有變化。國際能源署署長法提赫·比羅爾（Fatih Birol）表示，相比之下，全球最大的3家IT公司研發(fā)投入超過400億美元，比全球清潔能源研發(fā)投入多得多，“這非常令人失望”。

利益體之間的博弈

看似各種能源此消彼長地爭斗，其實，核心是經(jīng)濟(jì)與生態(tài)之間的矛盾。這種矛盾上升到企業(yè)、行業(yè)間的斗爭，甚至國與國之間的博弈。

2014年1月，盈鼎公司以拒售生物柴油為由，將中石化公司及中石化銷售有限公司云南石油分公司告上了法庭。同年12月，昆明市中級人民法院作出一審判決，原告勝訴，判中石化收購盈鼎公司產(chǎn)品。中石化不服判決繼續(xù)上訴。2015年8月，云南省高級人民法院作出民事裁定撤銷一審判決，并發(fā)回昆明中院重審。目前該案還在審理中。

此案被稱為“石油反壟斷第一案”，實則更體現(xiàn)出包括生物柴油在內(nèi)的配角能源的無力感。

可再生能源法規(guī)定，石油銷售企業(yè)應(yīng)將符合國家標(biāo)準(zhǔn)的生物液體燃料納入其銷售體系。而事實卻并非如此，不僅盈鼎公司受此待遇，有媒體報道，“中海油在海南工廠曾經(jīng)有6萬噸的年產(chǎn)能，相當(dāng)于一個月產(chǎn)5000噸左右的成品生物柴油。自2011年底開始，與中石化、中石油等石油銷售企業(yè)原先簽訂的油品訂購合同到期，對方未再續(xù)約。”

發(fā)改委能源研究所副所長王仲穎認(rèn)為：能源革命是各大利益集團(tuán)之間的相互博弈，國家財政格外給予可再生能源補(bǔ)貼是在維護(hù)未來能源發(fā)展趨勢而衍生出的新的游戲規(guī)則，至于新能源的發(fā)展路途如何，還要看接下來的電力體制改革。

氣候變化是全人類必須面對的生態(tài)問題，解決這個問題迫在眉睫，但是利益體間的博弈并未因此而停止，

2017年6月1日，美國總統(tǒng)特朗普宣布退出《巴黎氣候變化協(xié)定》，給出的理由是，他認(rèn)為該協(xié)定將使美國的經(jīng)濟(jì)活動受到嚴(yán)格的限制，損失GDP，還會讓美國失去650萬個就業(yè)崗位。

從1992年《聯(lián)合國氣候變化框架公約》、1997年《京都議定書》，到2016年的《巴黎協(xié)定》，人類為了應(yīng)對氣候變化在不斷努力。聯(lián)合國以人類長久利益為出發(fā)點(diǎn)，試圖聯(lián)合各國為保護(hù)地球共同努力。在20多年的氣候變化談判中，參與國家來來回回，承諾再反悔的現(xiàn)象并不少見。

毫無疑問，《巴黎協(xié)定》是一個關(guān)乎全人類命運(yùn)的、具有長遠(yuǎn)意義的國際協(xié)議，其目標(biāo)不僅僅是減緩對人類共同生活家園環(huán)境的破壞，也包括提升就業(yè)和GDP這樣的具體利益。世界最大經(jīng)濟(jì)體的退出究竟為何？業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，退出《巴黎協(xié)定》的背后，是特朗普想要重振美國原油開采以及石化產(chǎn)業(yè)的一步棋。新技術(shù)水裂法的成功，讓儲量豐富的頁巖油開采變成了一個極具吸引力的產(chǎn)業(yè)，資本爭相進(jìn)入，美國也擺脫了對國外能源的依賴。但是，實現(xiàn)自身能源安全后，想進(jìn)一步擴(kuò)大自己在全球能源領(lǐng)域的話語權(quán)，成為全球最大的能源生產(chǎn)國和出口國，美國必須要先擺脫《巴黎協(xié)定》的約束。

從資源爭奪戰(zhàn)到技術(shù)研發(fā)戰(zhàn)

2017年5月18日，各大媒體的頭條都被一條新聞?wù)紦?jù)——中國成為全球第一個實現(xiàn)在海域可燃冰試開采中獲得連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣的國家。

截至6月10日，我國南海神狐海域天然氣水合物（可燃冰）試采連續(xù)產(chǎn)氣超過31天，平均日產(chǎn)8350立方米。截至10日下午，試采總產(chǎn)氣量達(dá)到21萬立方米，平均日產(chǎn)6800立方米。氣壓氣流穩(wěn)定，井底狀態(tài)良好。成功實現(xiàn)可燃冰試開采的“藍(lán)鯨一號”鉆井平臺，是全球首次實現(xiàn)泥質(zhì)粉砂型可燃冰的安全可控開采。

“中國此次試采可燃冰成功，也是世界首次成功實現(xiàn)資源量占全球90%以上、開發(fā)難度最大的泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物安全可控開采?！?/p>

試采現(xiàn)場指揮部辦公室主任邱海峻表示，基于中國可燃冰調(diào)查研究和技術(shù)儲備的現(xiàn)狀，預(yù)計我國在2030年左右有望實現(xiàn)可燃冰的商業(yè)化開采。

“根據(jù)天然氣水合物資源類型及賦存狀態(tài)，結(jié)合地質(zhì)條件，初步預(yù)測我國海域天然氣水合物資源量與約800億噸油當(dāng)量?！敝袊刭|(zhì)調(diào)查局副局長、天然氣水合物試采協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組副組長李金發(fā)說。

眾多專家和媒體將可燃冰的開采成功媲美美國的頁巖氣革命。

進(jìn)入21世紀(jì)后，以美國頁巖氣為代表的非常規(guī)天然氣開采迅猛發(fā)展。特別是2007年后在常規(guī)天然氣產(chǎn)量持續(xù)下降的情況下，由于以頁巖氣為主的非常規(guī)天然氣產(chǎn)量增長使美國的天然氣產(chǎn)量不斷上升。美國在2009年已經(jīng)超越俄羅斯成為世界最大的天然氣生產(chǎn)國。

美國的頁巖氣布局早就開始，第一口頁巖氣油井可追溯到1821年，但由于開采難度和成本一直未成氣候。1995年到2000年，美國頁巖氣產(chǎn)量年均增長僅為2.7%，2000年到2005年間年增長率達(dá)到18.7%，2005年到2011年逐漸上升到47.9%。隨著頁巖氣增長幅度迅速提升，常規(guī)天然氣生產(chǎn)在2000年到2011年間以每年5%的速率下降，因此頁巖氣在美國天然氣產(chǎn)量比例中的份額繼續(xù)擴(kuò)大，從2000年的1.7%，到2005年的4.1%，達(dá)到2011年的34.1%，2014年之后已經(jīng)超過50%。

美國能源信息署發(fā)布的《年度能源展望2017》預(yù)測，頁巖氣在2016年-2040年都保持較快增長趨勢，在天然氣總產(chǎn)量中的占比不斷加大，按基準(zhǔn)情形預(yù)測，到2040年美國天然氣產(chǎn)量近2/3來自頁巖氣。

美國的頁巖氣成功之處在于，開采技術(shù)上的突破使之成本下降，受到市場的歡迎。同樣，中國在可燃冰領(lǐng)域的技術(shù)突破是其日后發(fā)展的基石，而技術(shù)帶來的成本降低則是其市場化的必要條件。

在過去的幾千年間，國際能源的主角雖然在變化，但一直被煤炭、石油、天然氣等化石能源占據(jù)。因為化石能源“有限”這一特性，各國為了自己的能源戰(zhàn)略安全一直在進(jìn)行著跑馬圈地式的資源爭奪戰(zhàn)。

而現(xiàn)在，爭奪戰(zhàn)的硝煙開始散去，能源的技術(shù)研發(fā)戰(zhàn)悄然開啟。下一次能源革命中的主角，無法再以量取勝。無論是中國的可燃冰還是美國的頁巖油氣，亦或者是生物柴油、光伏發(fā)電，誰能成為未來能源的主角，技術(shù)才是其能否成就大業(yè)的關(guān)鍵。endprint