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未來能源依賴儲能突破

2017-04-21
關鍵詞: 未來能源

  我們一向熱衷于從物質層面討論能源的發(fā)展和變遷,,這當然無可厚非,畢竟大多數(shù)時候能源首先是作為一類物質而存在,。但當我們把眼光逡巡在“水面”之下,,試圖找出能源發(fā)展的深層動因和內(nèi)在規(guī)律時,似乎可以發(fā)現(xiàn)一些隱秘的“暗線”在不羈地波動,,它們既指向能源發(fā)展的本質,,也彰顯著人類文明進程中某些微妙而深遠的規(guī)律。

  從信息儲存到能量儲存

  人類逐漸區(qū)隔于動物界,,最關鍵的在于大腦的進化,。得到普遍認可的理論認為,某次偶然的基因突變,,改變了人類祖先大腦內(nèi)部的連接方式,,讓他們以前所未有的方式來思考與溝通。當時,,人類的大腦只占身體總重的2%~3%,,但在身體休息時大腦的能量消耗卻占了25%,其他猿類在同樣狀態(tài)下的大腦能量消耗只占8%,。造成這種差異的原因只有一點,,那就是人類大腦儲存了更多的信息,大腦儲存能力得到了極大的拓展,。這種信息儲存能力與認知能力相互促進,,最終使人類在成為地球主宰者的路上走得更快。

  借助于發(fā)達的大腦,,人類社會后來出現(xiàn)了圖畫與文字,,出現(xiàn)了印刷術、光盤,、優(yōu)盤甚至云端,,整個人類進化史,也是一部人類信息活動的演進史,。信息積累和傳播的效率越來越高,,是人類文明進步的基礎,可以說,,文化和科技的飛速發(fā)展都緣于信息儲存能力的提升,。

  信息儲存帶來了文學、藝術和科技的發(fā)展,,而人類所發(fā)明的花樣繁多的食物儲存技術,,則讓其有效地增強了體質,延長了壽命,拓展了活動范圍,。動物馴化,、糧食種植、肉食加工保存,、釀酒,、罐頭等等,都是對食物的儲存方式,。儲存食物的能力讓人類免于饑餓,、便于遷徙;而隨著儲存時間不斷被延長,,使人類終于突破了地域限制,,走向了地球的每一個角落。

  在物質和信息儲存推動文明進步之時,,作為人類能量的主要來源,,能源的發(fā)展也不自外于這一規(guī)律。從能源發(fā)展進程中,,我們可以合乎邏輯地發(fā)現(xiàn),,能源演進就是能量儲存不斷改進的過程,遵循著從低密度到高密度,、從分散到集中的趨勢,。儲存能力的增強、效率的提高,,在不斷改變著人類利用能源的方式,,也有力地保障了產(chǎn)業(yè)發(fā)展與科技進步。

  從鉆木取火開始,,人類開始使用薪柴這樣的初級能源,,這一最易獲得的生物質能,支撐了人類數(shù)千甚至數(shù)萬年的發(fā)展,。此外,人類學會了使用風力和水力,,并馴化了動物以獲得畜力,,這些機械能成為人類自身力量的延伸。到后來,,化石能源的大規(guī)模使用,,在能源發(fā)展史上具有顯著的意義?;茉纯梢约袃Υ婧瓦\輸,,大大減少了搜集薪柴所耗費的人力成本,提升了能源獲取的便捷程度。從薪柴到煤炭再到石油,,人類使用的主導性化石能源的能量密度不斷增加,,成為了技術快速進步的最大動力源,煤炭和石油分別催生了第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命,,徹底地改造了世界經(jīng)濟政治結構,。

  當煤炭在能源舞臺上逐漸黯淡,石油也因“峰值論”的破產(chǎn)而走下神壇,,人類又把目光投向了天然氣,,認為它是向未來能源體系過渡的最佳橋梁,也將是清潔能源大行其道之前“碳家族”的最后輝煌,。與此同時,,人類對能量密度最高的核能也寄予厚望,在核裂變與核聚變領域的孜孜努力從來沒有停止過,。

  未來能源依賴儲能突破

  隨著低碳趨勢進入不可逆轉的軌道,、清潔能源的快速發(fā)展,我們有理由相信,,未來的能源結構是多元化的,,多種能源形態(tài)將并存。而風,、光,、水等能量來源是離散分布的,這讓人不禁疑惑:能源發(fā)展是否將背離從分散到集中,、從低密度到高密度這一規(guī)律呢,?理解這一問題的關鍵,在于儲能技術,。儲能技術可以把分布式能源進行聚集式儲存,,如此,即便能源生產(chǎn)是離散的,,能源的使用依然是集中式和高密度的,。

  儲能并非多么新鮮的事物,機械能,、熱能,、化學能、電能,、核能等主要類型的能量,,都能儲存在一些普通種類的能量形式中,但儲能技術能夠應用于從煤炭到風能任何形式的能源供應,,也能夠設置于從交通到供暖的任何用途當中,。借助于能源儲存技術,,我們可以在最經(jīng)濟的狀態(tài)下生產(chǎn)能源,可以在任何需要的時候使用能源,,供需之間無需實時匹配,,從而提高了能效。倫敦大學國王學院政策研究所主席尼克˙巴特勒曾經(jīng)說過:“在改變能源業(yè)的技術當中,,可能沒有哪一項比能源存儲更重要的了,。在應用規(guī)模足夠大的情況下,這項技術能夠為那些勉強維生的人提供光和熱,,并從根本上改變世界的能源結構,。”

  但儲能技術發(fā)展過程中遇到了兩個問題:第一,,技術進步對能源體系的改變,,必然受到現(xiàn)有能源輸配體系的制約,應該如何應對,;第二,,能源存儲技術要具備經(jīng)濟可行性,是否真的一定需要取得爆炸式的突破,?

  前者的解決方案在于,,將能源儲存機制融入現(xiàn)有輸配系統(tǒng),使能源生產(chǎn)與使用得到更好的協(xié)同管理,。關于后者,,我們則要認識到技術進步的漸進性。能源儲存的核心技術已經(jīng)為人所知,,也正在取得進展,,一些技術已經(jīng)擁有了商業(yè)競爭力,就像筆者寫作所使用的筆記本電腦,,其續(xù)航時間要比十年前有了極大的改進,,我們可以樂觀地預見,在燃料電池,、電網(wǎng)端儲能,、能源管理系統(tǒng)等領域未來都將出現(xiàn)一些具有革命性改變的新技術,但爆炸性突破并非是必不可少的,。

  關鍵的一點是,,我們在不斷取得進步。能源儲存的進化是能源發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律,,從歷史深處獲得的信息是,人類的發(fā)展是儲存能力提升的過程,,人腦,、信息,、食物、能源,,都在這一軌道上運行,。這是歷史進程中的偶然嗎?我們有理由如黑格爾所說的那樣相信,,世界運轉自有其邏輯,,使不同領域出現(xiàn)偶合現(xiàn)象。對于這種規(guī)律,,人類的任務是發(fā)現(xiàn)它,、遵循它、適應它,。具體而言,能源儲存的進化是能源發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律,,作為能量密度最大的核能,在安全技術得到保障的前提下,,將是未來的寵兒,;而儲能技術的發(fā)展,將使構想當中以電為基礎平臺的能源結構成為現(xiàn)實,,屆時人類將進入一個全新的電能時代。(文˙胡森林 作者系中國人民大學國際能源戰(zhàn)略研究中心研究員)


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