《低碳中國（2010—2050）清潔發展戰略報告》

　　“幸福中國”之“低碳軟著陸”

　　（第一部）

　　武漢百湖之友清潔發展環境組織（NGO） 護湖少俠總幹事

　　一、“低碳逼考”

　　“低碳教父”、諾貝爾和平獎獲得者、美國前副總統戈爾先生，在田納西州近千平方米的豪宅中擁有20個房間、8個浴室和電加熱遊泳池等，每月電費高達1200美元，全年用電20萬餘度，是一般美國家庭的20倍，是一般中國家庭的166倍。2009年中美兩國共占了全球二氧化碳總排放量的近一半。

　　中國2009年的GDP為33.5萬億人民幣，如果繼續保持7.5%的平均增速，到2020年的GDP將超過74.3萬億人民幣。而按照中國政府在2009年底哥本哈根世界氣候大會的承諾——單位GDP要比2005年降低45%的二氧化碳排放量，每萬元GDP能耗從2005年的1.222噸標準煤降至2020年的0.672噸，屆時中國每年仍將需50億噸標準煤，每年可能會產生120億噸的二氧化碳。

　　目前美國人均用能為11噸標煤/年，英法德是6噸標煤/年，而“中國內陸”為2噸多標煤/年（煤占2/3），預計到2025年可能達到5噸標煤/年，按照16億人口計算將達到80億噸標煤，繼續沿襲75%為煤、12%為石油的格局、3%為燃氣則將排放超過190億噸的二氧化碳。而2030年全球屆時的目標是300億噸，美歐日一共加起來的二氧化碳排放量為80億噸，加上中國就已經突破270億噸了，全球另外的三四十億人口就有30億噸了。中國將如何麵對世界？所麵臨的艱巨環境想而知。
“低碳逼考”將會是“高碳中國”麵前一盤很難下的棋。

　　二、“微排先鋒”新能源電動交通前來“進京趕考”

　　汽車動力，從（油田）“油井”到（汽車）“油箱”的效率是15%，從油箱到車輪的效率是10%到20%，能源效率十分低下，隻有百分之一二三上下。目前全世界的汽車保有量以每年3000萬輛的速度增長，到2010年底全球私家轎車數量將增至10億輛。其實，汽車、火車、輪船、飛機都在超高速發展著。
2010年全球交通能源需求旺盛，如采用“燃油放任不減排的拉風模式”，“高歌猛進”每年二三百億噸的二氧化碳排放是輕而易舉的：巴士、客車與出租車等公共交通年保守排放20億噸、大物流年保守排放20億噸、私家車年保守排放100億噸，產業內人員與物流交通年保守排放10億噸、水運（海運12億噸與河運3億噸）與航空（7億噸）年保守排放22億噸、鐵路年保守排放20億噸、軍用年保守排放10億噸、還有各類遊艇與豪華遊輪高能耗產業的持續升溫、汽車旅遊的潮起、飆車一族的湧現、、、、、

　　大量采用劃時代的新技術，石油峰值將達到每日1.6億桶（每年開采90億噸原油）的新時代正在到來，按燃油化比例為2/3，僅僅隻計入石油能源，年二氧化碳排放將達到200億噸。

　　到2030年全球屆時的二氧化碳排放控製目標是300億噸（2015年預計排放340億噸），其中交通能源頂多隻能占到三分之一，汽車業隻有60億噸的排放空間。

　　新能源動力迎風而上，新型發動機和環保汽車節能增效方興未艾，天然氣—汽油、二甲醚—柴油等替代路線一顯身手。最值得一提的是，“微排先鋒”新能源電動交通前來“進京趕考”：

　　到2015年，全球大客車與大巴士年產100萬輛，保有量估計在750萬輛。按照每輛車200千瓦，則總裝機15億千瓦；加上中巴車、出租車、工勤車等將達到50億千瓦。到2025年全球將有約20億輛私家車，按照每輛車50千瓦，則總裝機1000億千瓦。再加上其他工程機械，估計在1250億千瓦。如果到2025年20%實現電動化（考慮效率成倍上升），總功率在125億千瓦之多。如每年運行1600小時，則年用電量將達到20萬億度電。而2008年全球總發電量剛好約在20萬億度。

　　到2015年，中國巴士客車保有量估計在250萬輛，按照每輛車200千瓦，則總裝機5億千瓦。到2020年中國將至少有約5億輛私家車，按照每輛車50千瓦，則總裝機150億千瓦。再加上其他工程機械，估計在200億千瓦。如果到2025年25%實現電動化（考慮效率成倍上升），總功率在25億千瓦之多。全國6億輛電動自行車，每輛350瓦，合計2億千瓦。以及新能源電動船3億千瓦，移動式新能源電動抗旱6億千瓦。合計就是36億千瓦之多。如每年運行1667小時，則年用電量將達到6萬億度電。而2009年中國總上網電量約在3.6萬億度。

　　可見汽車業從“燃油”轉變為“耗電”，至少將促使全球電力工業再次翻番，將全盤顛覆全球電力工業格局。

　　專家預測，世界電力工業原本就每5年新增發電量5萬億度：從2003年的15萬億度，2008年的20萬億度，增加到2013年的25萬億度，到2018年為30萬億度，到2023年為35萬億度，2028年為40萬億度，2033年為45萬億度。由於全球新能源電動交通的強力導入，到2025年還得額外新增20萬億度的可再生交通電量；預計到2030年，全球發電量將達到60萬億度。

　　以上這些數據今後都有可能是過時的陳詞老調：新一輪電氣化革命正在加速，由於全球新能源電動交通快速成熟的車用燃料電池、高能電池和超級電容等多電儲能的飛速發展，未來的飛機輪船電氣化，甚至微波電動推進的宇宙飛船，都有可能調峰填穀入網和脫網運行。因此，新能源電動交通的全麵發展，將會構成全球電氣化新時代“智能電網”的半壁江山。

　　在近期，由於城市電動交通低碳減排的需要，各國將大力發展電動公交；而未來城鄉居民的新能源電動交通的年用電量，是居民傳統年用電量所無法比擬的，將成為最重要的用電量增長點之一。
隨著全球航運業電氣化時代和航空業微波電動推進的迅速到來，高級電氣化與後信息化的“地球村”到2050年甚至可能會突破100萬億度。

　　三、“2030中美G2競賽”之一：年電量10萬億度大關

　　中國大陸地區年發電量自1990年的6200億度增長到2009年的3.6萬億度，。20年間增長了6倍。這代表著未來發展中國家的電氣化高速度，也意味著新能源電動交通未來全麵“暴漲”可能性，“無限可能”是新時代的最好概括。

　　2009年“中國內陸”（中國大陸地區）入網電力總裝機8.74萬億千瓦(人均不到700瓦)；各類電網銷售電量達3.65萬億度；考慮到香港—澳門電力聯網（0.132億千瓦/0.05萬億度）、台灣（0.54億千瓦/0.25萬億度）三個特別行政區年用電量在0.30萬億度，以及一些沒有進入統計口的孤網係統和自備電係統，中國全社會用電量將接近4萬億度，按照時下估計的13.5億人口計算，人均耗電接近打平3000度電。

　　實際上，考慮到中國大陸地區社會上為數眾多的自備電站等因素（專家估計自備電站占某些地方電網裝機總容量的三成），以及無法上網的風電、棄水的水電、光伏發電、小沼氣發電等裝機，估計2010年全中國電力裝機大約在12億千瓦左右，潛在的年發電能力可突破4.5萬億度。如能解決分布式電力的入網難問題，允許建立開放的現代化低碳微電網，未來幾年將很快可以突破15萬億千瓦，筆者預計到2015年大中華地區全社會用電量將超過5萬億度，將成為全球用電量最大且增長最快的熱點地區。

　　2007年底美國裝機容量108779萬千瓦，按計劃2008年投產裝機容量2122萬千瓦。由於受金融危機影響，部分電廠投產進度推遲，初步統計2008年新投產裝機容量約1570萬千瓦，考慮部分機組退役因素後，美國2008年底裝機容量將超過11億千瓦。2009年美國新增風力發電1000萬千瓦。美國2008年淨發電量（不含廠用電，下同）4.115萬億度，全社會用電量約為4.37萬億度。

　　2008年美國電力總裝機超過11億千瓦，人均3700瓦，是“中國內陸”人均裝機的5倍多；2008年全社會用電量達4.37萬億度，人均耗電14600度電，是2009年“中國內陸”人均用電量的近5倍之多。——由於美國金融危機的因素，2009年淨發電量則降為接近4萬億度,因此2009年中美兩國年發電量大致上相當。

　　美國2008年全社會用電量達4.37萬億度，考慮到近期“奧巴馬總統新能源新政”的刺激因素，估計到2025年美國用電量為5.5到6萬億度電。再考慮到美國新能源電動交通的全麵發展，全社會用電量將迅速翻番，預計到2030年以美國為主的“北美國際電力聯網”每年用電量接近十萬億度電左右。

　　到2025年之後，“中國內陸”將使總人口保持在十五六億左右。樂觀估計，按照中國目前的電氣化“拉風”般的神速進度，大可引領“大中華地區”和全球新一輪電氣化時代：按照高級電氣化時代人均能源需求折合四噸標準煤、3000瓦電力（含可再生交通電力1000瓦）的慣例來計算，預計到2025年“大中華地區”能源消費將接近60億噸的標準煤（如全部燃煤則排放160億噸二氧化碳/應力求控製在60億噸二氧化碳排放量之內），電力裝機50億千瓦（含電動交通裝備的發—用電容量15億千瓦以及電網抽水儲能2億千瓦以上），每年用電量15萬億度電到20萬億度。再考慮到中國周邊地區國際電網的互濟、新能源電動交通（電氣化鐵路、電動公交、電動橋車、電動自行車和其他電動車）的全麵發展，可並網的智慧能源電力裝機容量，到2050年將超過60億千瓦，“大中華與周邊地區”對於動力電能的每年總需求為二三十萬億度電，約占全球總用電量的35%以上，甚至於過半也不是沒有可能。

　四、“2030中美G2競賽”之二：“智能電網”大對決

　　中美G2競賽，將創造電氣化時代新的神話。從量上看，美國2009年底電力裝機容量超過11億千瓦(人均電力裝機3.7千瓦)，全社會年用電量潛力接近4.5萬億度；中國內陸地區並網電力裝機容量截至2009年底為8.74億千瓦，台灣地區為0.545億千瓦，香港澳門為0.135億千瓦，三者合計的並網裝機9.42億千瓦(人均電力大約打平700瓦)。考慮到“中國內陸”相當多的自備電站—即分布式發電機組無法並網，估計中美兩國在2009年發電裝機規模和全社會用電量規模大體相當。即使考慮了非並網因素，全中國人均電力裝機也還沒到0.9千瓦，隻相當於美國人均電力裝機的四分之一，因此能源電力發展潛力還很大。筆者預計至遲到2015年，隨著分布式能源入網管製的放鬆，中國總發電裝機將輕輕鬆鬆地超過12億千瓦，人均電力裝機達到1千瓦，甚至達到震撼世界新紀錄的15億千瓦，年用電量將在5.6萬億度以上（人均用電量達到4000度）,超過美國成為全球最大的“電力王國”。

　　在全球新的一個千年裏，首當其衝的是新能源產業革命，這其實是一場“全球性的低碳革命”，如按照二氧化碳排放量來統計（所謂的“碳足跡”），“低碳社會”的能源搞效率將是傳統能源體係的五到十倍，我們稱之為“智慧能源時代”—以“地區性低碳微電網”為基礎的，以其“全國性智能聯網”為核心的且以周邊國際電網為外延，並在各個“低碳微電網”之間通過“高溫超導”實現全國性智能化聯網以及在未來打造出“洲際大聯網”的種種無限可能性，甚至有可能在整個北半球實現超導化聯網的可能性；這一係統將充分利用各種能源資源，特別是利用低碳的天然氣、風光水等可再生能源、煤資源的清潔化利用、核能、以及各種廢棄的資源等，靠分布式能源係統，能源梯級利用係統（循環能源經濟產業鏈）、蓄能係統和蓄電交通係統等組合優化配置，實現精確供能，對應供能、互助供能和互補供能，將能源利用效率和能源供應安全提高到一個全新的水平，汙染與溫室氣體排放降低到一個環境可以接受的程度，使用戶成本和投資效益到達到一種合理而有利的狀態。這個全球智能電氣化新時代將在2050年前完成，在2025年前得到階段性實惠成果——邁過政府資金扶持階段，邁過高價格門檻而讓普通用戶買得起用的起，從而全麵地被樂意采用。

　　美國在經曆過互聯網革命之後，業已處在“後信息化時代”，其能源格局是智能化——將能源資源開發、輸送、庫存、轉換（發電）、輸電、配電、供電、售電、服務以及蓄能與能源終端用戶的各種電氣設備和其他用能設施，通過數字化信息網絡係統連接在一起，通過智能化控製使整個係統得以優化。美國智能電網的核心技術是數字化電網、低碳微電網與分布式能源係統、信息化家電和蓄能式混合動力交通工具，美國在此已經進行了大量技術準備，其分布式能源的電力聯網，其實就是智能電網的前奏，已經曆時至少幾十年了。

　　美國奧巴馬總統的“能源新政”，其戰略意圖將是——使從西亞（中東）到俄羅斯和南美的石油國家利益聯合體遭遇釜底抽薪式的打擊，被迫放棄高油價的利益，自動轉換到比美國低得多的全球經濟的等級結構之中，從而完成世界能源政治力量的快速重組，加速實現其“石油霸權”的華麗轉身——“低碳霸權”。

　　美國新一輪“低碳霸權”其戰略的核心是先期突破智能化低碳微電網與全國智能電網，嗣後營建可再生能源和分布式係統集成(RDSI)與電力儲能技術，最終集成發展洲際高溫超導電網，形成全球新標準繼而掌控他國經濟社會的電網命脈，成為一個手舞“低碳大棒”的“2025智慧地球征服者”。尾隨其後的是自視為“國際低碳道德先生”的歐日等國，他們妄圖聯合主宰“國際低碳政治俱樂部”，並以“低碳為綱”來製約發展中國家的崛起。

　　美國由於其聯邦特色的政治體製，目前電網管製受控於各州，各州的電網相對獨立。出於未來的“全國性智能電網”的通盤考慮，美國正在加速實現以“高溫超導輸電”為特色的全國性電力聯網。
從質來看，“中國內陸”的全國性電網和電源建設快速發展，其中電網規模超過美國躍居世界第一位，且向特高壓、智能化等高端輸電網絡發展；電源結構正逐步趨向合理，核電、風電等清潔能源發展迅速。截至2009年底風電裝機總量將達2000萬千瓦，位於世界前列。中國大陸地區，其大型煤電、水電（徑流式電站居多）、風電、核電均具有鮮明的地域分布特性，客觀上需要也“堅強智能電網”的存在，不過其技術路線是“特高壓輸電網絡”。筆者認為，大型煤電的“高碳排放”依舊，這四大發電主力軍靈敏輸出都比較差，電網內極為有限的蓄能水力機組對於城市電網的“調峰調頻調相”等動態服務貢獻十分有限，“拉閘限電”仍然十分突出，跟電網多年來的巨大財力投入極不相稱。今後還得接納幾個億千瓦的風能、核能、以及上十億千瓦的電動交通儲能設施的隨機用能問題，以及上十億千瓦的全國城市冬暖夏涼的民生用能尖峰挑戰問題，這些隨機負荷隨時可以將電網“摧枯拉朽”——金字塔型的“特高壓中國堅強智能電網”將麵臨很多棘手問題。因此需要發展成千上萬個“柔性自治型智能微電網”來配合“中國特高壓堅強智能電網”，才能實現“中國特高壓堅強智能電網”安全運行和城市電力的可靠供應，才能多贏。光靠投入電網升級改造隻是解決了問題的三成！

　　五、全球智能微電網將引爆未來“低碳革命”

　　——“中國堅強低碳智能微電網與全國性聯網”將與“特高壓中國堅強智能電網”戰略攜手，視野盲點的“低穀電能”與城市低碳微電網將首先引爆新一輪“低碳”革命！

　　“特高壓中國堅強智能電網”，目前是10億千瓦級的，未來很有可能是50億千瓦級的，其麵對很多方麵的“最頭疼的問題”，比如：如何接納10億千瓦級的風能與核能、以及十億千瓦級的新能源電動交通儲能設施的隨機用能問題，以及十億千瓦級的全國城市冬暖夏涼民生用能需求帶來的尖峰挑戰問題。因此，其管理機構無論如何是不可能去思考“如何接納幾十瓦幾百瓦的家庭光伏發電的低碳電力入網問題”這麼細小的問題的。

　　低碳智能微電網的定義是：直接能夠靈敏接納微型化可再生分布式低碳電力入網的智能電網。可見，微電網並不算小，並不亞於城市電網；如全國性聯網加起來，電力總容量將大於“特高壓中國堅強智能電網”的特高壓輸電網絡總容量。這就好比如說，幾萬台“超級微電腦”科學連接起來，運算能力將遠超於“單台大的超級計算機”。整個互聯網總的信息量，遠遠超出某某“超人”、“怪才”的大腦信息量。

　　目前電力行業已經很清楚地認識到，製約智能電網、並網可再生能源、可再生交通能源包括電動汽車等發展瓶頸，恰恰就在於夜間低穀電能與儲能電力資源的合理開發，必須讓城市電網充滿“伸縮自如的柔性”，這才是所有問題的關鍵核心。城市內大規模的可再生電動交通、以及遠距離的大規模可再生電力入網的需求，要求全電網最優良的動態服務，國網公司對此一愁莫展！“中國堅強低碳智能微電網與全國性聯網”，是“特高壓中國堅強智能電網”的戰略依托，兩者隻有戰略攜手，才能全麵構築“低碳化”的堅強長城。

　　到2015年全球用電量將達到25萬億度，其中至少有5萬億度屬於夜間低穀電能，這個電量屆時仍將是全球新能源各類發電方式（不包括核能）總的發電量遙不可及的，也將成為跨區域大電網和城市微電網自身力量再生修複的核心資源。城市電網的低穀電能，其實是新能源與電力開發的最重要平台，“全球低碳電力科技”麵臨清潔發展戰略新的思路大變革。

　　在當前全球電力科技裝備水平下，城市低碳智能微電網中的“清潔燃料熱冷電三聯產分布式儲能電力”靈敏機組（含壓縮空氣蓄能）和“特高壓中國堅強智能電網”中——跨區域大電網中的大容量水力蓄能機組，是最成熟也最合理的儲能電力資源開發方式，也是各類新能源電力開發的最重要創新方向。
目前夜間低穀電能的創新開發方式，在發達國家很盛行，某些國家比如瑞士的（抽水）蓄能水電機組甚至達到電網總裝機的30%。“調峰填穀、調頻調相、事故備用”是電力行業內對於抽水蓄能電站在電網中所起功能的高度概括，對於世界電力工業的發展而言，抽水蓄能已然不是一個新鮮詞彙。作為一種特殊的電源，各類抽水蓄能電站所具有的運行方式靈活和反應快速的特點，使其承擔起對電網調節的重要任務。各類抽水蓄能電站所具備的特性就成了解決智能電網上述問題的有效手段之一。

　　目前，“中國內陸”對於“抽水蓄能”爭論的焦點並不集中於建設與否，而是集中於如何對其進行建設和運行管理。目前，“中國內陸”在整個電網係統中如何更加有效地使用各類抽水蓄能機組，充分發揮各類抽水蓄能機組的技術和經濟作用還缺乏專門的研究，相關政策也尚需完善，尤其是在經濟利益的協調方麵各方還存有分歧。

　　“中國內陸”的國家電網新能源公司雖然也很重視抽水蓄能，但還沒有從“低碳社會與低成本的智能電網”嶄新角度來全盤打造這個現代服務業。全國性電網（分為國家電網公司與南方電網公司）對電能質量的管理很粗放，種種努力到頭來還是在作秀！

　　“中國內陸”目前的電網，呈現的是“高碳、高價、高損耗、低可靠性”的“三高一低”。如果要做到“低碳、低價、低損耗、高可靠性、高品質電能、高品質服務”的“三低三高”，依靠目前“中國內陸”能源電力壟斷機構的整體科技水平和發展模式，在短時間內還是難以做到的！其實這個任務，本就不應該由電網來背。各地政府應該按照“低碳社會”的總需求，以城市智慧能源為核心，全盤打造“自治型柔性化的低碳智能微電網”。電網的任務應該是全國性互濟，實現“安全與低碳”的總體目標，為各地的“自治型柔性化的低碳智能微電網”提供“各個智能微電網之間的公共走廊”。與高溫超導輸電網絡相比，特高壓輸電網絡目前不失為一個可行的技術手段。

　　“中國內陸”電網投資是全球最高的，電價也是國際上高水平的，但對用戶的供電可靠性、供電服務條款和電能質量還是相對較低的水準，“電力法”是偏向於壟斷行業的。電網產業尚屬於國有壟斷，還沒有進入現代服務業：供電機製尚屬於“計劃經濟時代遺留的後霸王條款”階段，對提供給用戶的可靠性、電能質量不良沒有合同製約。電網科技關心的，主要核心還是全網的安全運行，電網還沒有進入到“低碳智能社會”的曆史新時代，管理也還比較粗放。

　　同時，全局戰略性的、柔性化的蓄能設施極為缺乏，阻力還來自於電價政策——電價機製曆史沉屙過深、分時電價執行的不徹底、電價級差拉得不夠大。因此，電網管理機構對各類電站隻是按照發電量指標進行經濟分析，卻對各種優質電源為電網提供的種種動態服務置之不理——沒有采取精確的分析工具去計算其經濟價值，這些都是背離現代電力產業發展方向的。

　　目前“中國內陸”能源供應最終的包袱，還是地方政府在扛著！隻有讓地方政府直接管轄“自治型柔性化的低碳智能微電網”以及其電源建設，才能真正有利於“低碳社會”的構建。要想實現“低碳社會”，構築“兩型社會”，實現“綠色GDP”，各級地方政府必須取得這個“關鍵權力”——必須讓地方電網和能源供應徹底擺脫國有央企電網壟斷機構的不合理掌控。

“中國內陸”的地方電網，應推動自身和電源投資者共同發展“低成本低碳電網”，尤其應從源頭抓起。等到電力上網之後，再來談“低碳”是沒有意義的！或者等高昂補貼的可再生電力上網之後，再來談降低“低碳化的”度電成本也是沒有意義的。目前世界上的光伏、生物質、風能等“可再生低碳電力”的電源建設環節的發電成本本身就很高昂，加上國有壟斷機構的低效率管理，最終到用戶的總成本是發電環節成本的若幹倍，全社會真實成本實在是太高了，且對電網安全運行構成衝擊，因此作為大規模開發的電源建設，暫時還不很經濟！

　　未來的清潔燃料（如氫能源），通過高溫燃料電池與間接式燃氣蒸汽聯合循環，可以做到百分之七八十的發電效率，是目前大型煤電機組發電效率的幾乎兩倍。目前大中型生物質直燃發電項目，按照最終獲得的優質電能來計算，“優質尖峰電能”最真實的發電效率可能隻有大約6%（本文有專門分析），未來是不是可以通過上述生物質清潔燃料的新途徑來重新發展呢？生物質能源今後一定會有革命性的新技術出現。

　　國內目前對天然氣，主要作為民生炊事燃料，且大量做為直燃取暖用途，這並不是“低碳社會”的可取選擇。某些發達國家則規定天然氣總量的40%，必須發展分布式能源，實現“冷熱電三聯供”。裝設有金屬陶瓷葉輪的微型燃氣輪機，可以達到40%的（天然氣或各類清潔燃料）發電效率，相當於大型煤電機組的發電效率，還可以實現熱電冷三聯產，與空氣源熱泵或者地源熱泵聯用，可以達到供能效率500%以上，是目前民用天然氣取暖的能源效率的五倍，或者說碳排放隻是後者的20%。這些“低碳”分布式能源科技，並不是高不可攀，技術上已很成熟，隻要合適的低碳分布式能源政策和低碳智能微電網政策的出台，就可能迅速全麵推開。

　　ABB公司已經研製出的城市燃氣-低穀電分布式能源電力係統——以燃氣熱值計算，可達70%的發電效率（優質電能），以及高達300%到500%的供能效率。筆者所創新的低碳發電方式，可以結合公用燃氣、夜間低穀電和當地的可再生能源資源狀況，如僅僅按照燃氣熱值來計算節能減排效益，也可以順利實現高達70%以上的發電效率（優質電能）和450%到750%的總能效率，可以媲美目前發達國家近萬座“城市燃氣能源島”低碳分布式能源電力設施。

　　再比如，以國內標準的24MWe生物質直燃發電方式，隻有約18%到25%的發電效率，目前每噸農林幹生物質發出700到1000度電；但如考慮從收集能耗（半徑在75公裏範圍內成品油的大量消耗）到發電供熱的各個環節的能耗，扣除所投入的優質能源的消耗，估計真實的發電效率至少要減過半，電力淨產出可能勉強隻有三五百度電；如果除去夜間低穀低值電能，估計也就是大約250度電的優質電能，這個效率隻有6%，是多麼的效率低下啊，效率這麼底下還談什麼“清潔能源”啊！

　　目前大中型生物質直燃發電項目的上網收益是每度電0.80元，其中0.35元是生物質電價補貼，0.38元是脫硫標杆電價，還有CDM收益大約是0.07元，那麼按照每噸農林生物質生產250度優質電力淨產出來計算，生物質直燃發電“優質電能”的真實代價可能高達每度電電價2.4元到3元，這個代價比太陽能光伏發電上網電價還高。中國政府計劃計劃到2020年發展3000萬千瓦的生物質直燃發電，每年需要收集約2億噸農林生物質，按照年發電量1800億度計算，全麵考慮各種政策激勵措施，國民每年需要買單支付1400億元到2000億元，最終能得到的優質電能可能隻有約五百億度，是多麼的不劃算啊！生物質直燃發電供熱項目，也許其好處在於城鎮供熱替代了燃煤，是其真正的益處所在。可見，生物質直燃發電供熱項目其清潔能源投資效果還不如向全體國民全麵派發太陽能熱水器來得劃算。

　　如筆者所創新的農林生物質低碳發電供熱方式，可以結合當地農林生物質、城鄉夜間低穀電和當地的可再生能源資源狀況，如僅僅按照燃料熱值來計算節能減排效益，則有可能順利實現高達45%的發電效率（優質電能淨產出），這比國家電網中的百萬千瓦超超臨界燃煤機組最高發電效率相當。再合理考慮“熱冷電三聯產”，可實現350%到550%的總能效率，相當於發達國家蓬勃發展中的近萬座“城市燃氣能源島”低碳分布式能源電力設施。采用這個創新發展模式，2億噸農林生物質每年能提供優質電能3600億度計算，如繼續按照國民每年買單支付1400億元，最終優質電能的額外成本隻有可能每度電4毛錢，這是國力和國民，包括智能電網持續發展所能承受得起的。

　　本節筆者要說明的是，夜間低穀電能、農林生物質、當地可再生能源（風、光、淺層地能與空氣能等），可以合並成一套低碳分布式能源電力設施，可以獲得雙重優勢：既能達到“中國煤電並網模式”——煤電百萬千瓦超超臨界機組的45%發電效率，又能媲美“美國燃氣能源島—低碳微電網模式”——能源效率高達75%以上，發電效率在35%到60%之間，“熱冷電三聯產”再加上淺層地能和空氣能等地生能源的開采利用，總能效率高達300%到500%。從而實現“低碳化電網”發展戰略的銜接過渡與“軟著陸”。采用這個創新發展模式，10億噸農林生物質每年能提供優質電能18000億度，而且是電網中最寶貴的儲能電力資源，可開發出6億千瓦的調峰機組。加上天然氣、沼氣、煤層氣、石油馳放氣、二甲醚、醇類燃料等清潔能源，總計可以開發出10億千瓦到15億千瓦的調峰機組，從而一舉解決各地電網中——“城市低碳智能微電網”格局中的的靈敏調度問題。

　　全國智能電網是不能孤立存在的，其戰略依托是各地智能化的低碳微電網，特別是在城市。隻有全麵實現智能化的城市低碳微電網，才能在遠距離可再生電力的切入、可再生交通能源的電氣化、城市能源安全、低碳的“中國特高壓堅強智能電網”等領域取得成功。

　　在政策方麵，國家能源總局應成立地區低碳微電網司，地方能源局應相應成立本地的智能低碳微電網協調機構，全國性的大電網公司致需要對口各個省級的“和諧低碳”微電網管理部門即可。在各級地方國資委應成立“低碳智能微電網”電監會，來監督微電網運營機構，依法行政；國家應該將全國可再生能源發展基金全麵升級為“中國低碳智慧能源基金”，其中的三分之一，給予清潔能源投資商大規模發展“跨區大電網型”可再生電力並入全國性的特高壓堅強智能電網；三分之一，應結合“地區微電網可再生能源配額製和儲能機製”，分頭撥付給地區微電網的運營機構來統籌，補助給微電網低碳可再生電力、可再生電動交通、與低碳清潔儲能開發商，真正讓可再生電力等低碳能源產業的開發成為各地“自治型柔性化的低碳智能微電網” 的“可用之才”，既能“陽春白雪”又能“下裏巴人”，並為城市低碳微電網的自治與穩健運營打下堅實的基礎！另外的三分之一，給予全國性大電網的大規模儲能電力項目，作為電網動態服務和“低碳”貢獻的專項補貼。

　　有了這個“中國低碳智慧能源基金”，清潔能源、可再生電力的各類“低碳型”綜合開發利用，就有了普惠工具的強力支撐，發電供能就可選擇提高若幹個科學等級的“低碳”技術，從而革新發電端。並進而促使各地“自治型柔性化的低碳智能微電網” 實現“低碳、低價、低損耗、高可靠性、高品質電能、高品質服務”。這個“三低三高”的任務，應該留給各級能源主管部門來主導實施。這樣，留給“中國特高壓堅強智能電網”的關鍵任務就很簡單了——讓各地的“自治型柔性化的低碳智能微電網”在全國聯網中發揮各自的優勢，彌補其不足，從而高水平構建智慧能源電氣化新時代的“和諧社會”。
目前從全球範圍來看，可再生電力的開發技術，其實很難說都是科學的！比如生物質直燃發電技術就很不科學，“好電”的發電效率實際上隻有大約6%，效率十分低下。光伏發電本質上屬於低壓直流——隻是符合“弱電”的科學體係。大規模光伏發電則很不穩定，又不能推行大規模熱電聯產，降低了其科學合理性：目前單晶矽按照18%的轉換效率，由於難以避免各類損失（對光損失、防護損失、線路損失和管理者自用電等因素），整體光伏項目到入網接口實際上的的發電效率低於光能的10%，有待提高。即使未來的光伏電池達到30%的發電效率，由於難以避免各類損失，整體光伏項目到入網接口也隻有光能的20%左右，對其餘熱卻還是難以加以利用。

　　實際上聚光光熱技術與天然氣互補熱電聯產項目，科學合理性遠遠大於大規模光伏發電項目，發電效率可以高達30%，未來甚至可以達到50%，熱電聯產效率高達75%以上，發電成本可以跟傳統的大型煤電大致相當，但電能質量顯著提高，還可以調峰等動態服務，這個係統可平衡微小型風能發電係統的間歇出力，甚至可將“小風電”和小型生物質能源設施一並納入同一個發電供能體係。

　　所以說，從“自治型柔性化的低碳智能微電網”的角度來看，現有的很多可再生電力技術，需要重新評判其科學性。


　　六、分布式能源對於電力儲能與支撐電網智能化運行所以的巨大作用

　　按照人均3000瓦，中國智能電網內的各類電力裝機將達到50億千瓦的總容量，年用電量達到15萬億度到20億度。考慮到我國周邊地區與國家聯網的種種可能性—“泛中國際智能電網”總規模可以按照60億千瓦來考慮，年用電量在20萬億度到25萬億度。若按照現代智能電網對儲能電力資源的需求在30%左右，約需要18億千瓦的儲能電力資源，大致上相當於“中國內陸”經濟可開發水能（2003年普查結果）的4.5倍。專家預計微電網分布式儲能、大電網集中式儲能、可再生交通的電力儲能各占三分之一，各自大約為6億千瓦。

　　據媒體透露，某電網專家對中國新的電源建設的構想是：風電7億千瓦、核能3億千瓦、太陽能與地熱0.5億千瓦、常規水能3億千瓦、抽水蓄能1億千瓦、傳統燃煤熱電聯產0.5億千瓦、生物質熱電聯產（直燃、沼氣等）0.5億千瓦、分布式天然氣熱電聯產1億千瓦、工業餘熱發電0.5億千瓦，以及若幹清潔煤電。可見，電網中的集中式儲能電力資源非常有限，可利用的水力蓄能容量大約隻有二億千瓦，隻能滿足總需求的九分之一。這樣的電源結構，電網運行太僵硬了，缺乏必要的柔性，不利於可再生電力的大規模開發！

　　某煤電專家估計中國電力的頂峰時段可能需要發展20億千瓦清潔煤電項目，年發電量是12萬億度（廢熱排放相當於24.4萬億度的電熱能量），需要約40億噸標準煤，光大型煤電行業就將排放近100億噸二氧化碳，將嚴重擠占其他行業的排放指標。而此時美歐日本的所有產業一共加起來的二氧化碳排放量為80億噸，這在國際低碳政治方麵也是行不通的。無論如何，“中國內陸”電力與能源行業總的二氧化碳排放量，應力求控製在60億噸之內，其中大型煤電行業的二氧化碳總排放量應控製在30億噸之內。
某核電專家建議發展3億千瓦核電項目，年發電量是2.4萬億度（廢熱排放相當於14.6萬億度的電熱能量）。以大型煤電和核電為主的電力工業，總計將產生相當於近四五十萬億度的廢熱排放，很難加以妥善利用。若按城市低穀電的最低熱價0.25元（度電熱價），熱量浪費的經濟價值高達10萬億元；若按城市民生保障熱價0.50元（度電熱價），熱量浪費的經濟價值高達20萬億元；若按城市商業熱價0.75元（度電熱價），熱量浪費的經濟價值高達30萬億元；可見從“冷熱電三聯供”的城市熱力開發角度，這不是最優的低碳選擇。如果考慮未來的高額碳稅、能源稅、汙染排放與環境治理稅和熱汙染防治稅，這2個領域的附加開發成本很快就會增加到難以承受的地步，發電成本將隨之攀升。

　　“中國內陸”主要以煤為主要能源，過於熱衷發展所謂的“現代化”大型煤電，清潔燃料比重較小，而“清潔燃料熱冷電三聯產分布式儲能電力”恰恰卻是極為重要的儲能電力資源，也是城市“冷熱電三聯供”節能減排的主力軍，也恰好是“自治型柔性化的低碳智能微電網”的主力軍。

　　“中國內陸”在保障民生用電方麵成就突出，其最短的產業鏈模式是“坑口劣質煤—33%發電效率（67%的餘熱排放到大氣層）—上網下網—供電—生活用電以電熱與電力熱泵空調為主的負荷模式”；由於中國的季風氣候，電熱與電力熱泵空調能耗極大，估計以煤為主的電力體係的總效率在25%到20%，考慮電熱為0.8和電熱泵空調的COP為3，各地區民生能源的全過程總能效率約在30%到60%之間。全球目前已經發展了七八千座“城市燃氣能源島”，屬於分布式能源開發方式，能源效率高達75%以上，發電效率在35%到60%之間，“熱冷電三聯產”再加上淺層地能和空氣能等地生能源的開采利用，總能效率高達300%到500%。

　　可見，在民生能源方麵，發達國家“城市燃氣熱冷電三聯產分布式能源開發的低碳模式”，其“碳足跡”隻是“中國內陸”“大型燃煤電網高碳模式”的七八分之一。一旦征收二氧化碳排放稅，中國各地城市將迅速推動“清潔燃料熱冷電三聯產分布式能源電力設施”的開發進程，從而迅速推進低碳化進程。

　　目前，在“清潔燃料熱冷電三聯產分布式儲能電力”方麵，雖然有許多學者在奮力呼籲，卻還沒有得到“國家新型能源規劃”應有的重視。目前國內隻有在上海地區，要求全市天然氣總量的10%，用來發展“城市燃氣熱冷電三聯產分布式能源開發模式”，並且給予每千瓦1000元的分布式電力設備補助。在有的發達國家，甚至立法要求全社會消費天然氣總量的40%，用來發展“城市燃氣熱冷電三聯產分布式能源開發模式”。

　　美國在分布式能源這個方麵做得也不錯。各類熱電聯產裝機容量在1980年～1995年的15年間增加了2倍，2000年已占總裝機容量的7%；計劃2010年占總裝機容量的14%，接近1.5億千瓦（2010年美國總計10.8億千瓦裝機容量/6萬億度電）；2020年預計占總裝機容量的30%；2030年預計占總裝機容量的40%，接近6億千瓦（預計2030年美國15億千瓦裝機容量/6萬億度電）。預計2030年美國6億千瓦的熱電聯產，大致上略低於2009年中國大陸地區大型燃煤火電站（6.52億千瓦）的產業總規模。

　　到2025年，“中國內陸”的機動車將達到2億輛，按照每輛平均50千瓦計算，總裝機就是100億千瓦，如果電氣化程度按照三分之一考慮計算，就是33億千瓦，今後都是需要做調峰填穀入網與脫網運行的，將對各地的電網造成很大的衝擊。如果不改善“電網柔性”，一切都將隻是奢談。

　　到2050年，全球機動車將超過30億輛，現在還很難知曉新能源交通的電氣化新時代何時能夠全麵降臨，對於未來全球“低碳微電網”電力裝機的任何預計，這將是一個很大的變數。

　　筆者理想中的“泛中國際智能電網”60億千瓦電力結構組成如下：新能源交通交互式儲能電力容量20億千瓦到30億千瓦（車用的燃料電池、高能電池和超級電容（含特高壓））、微電網型“農林生物質能源島”分布式新能源熱電聯產占6億千瓦；微電網型“生態沼氣能源島”分布式新能源熱電聯產1億千瓦；微電網型“城市燃氣能源島”分布式新能源熱電聯產3億千瓦；清潔化石燃料（天然氣、可燃冰、煤層氣、焦化氣、石油馳放氣、現代煤化工清潔燃料等）熱電聯產5億千瓦到10億千瓦；純風電5億千瓦、核能2億千瓦以上、無碳源化為主的光與地熱（含風能、清潔燃料輔助）發電3億千瓦、常規水能3億千瓦、各類水力蓄能5億千瓦、工業餘熱發電2億千瓦。可以看出，這個電網的電源格局充滿了柔性。

　　筆者認為，全球現有的所有大型煤電項目，被不合理地冠以“現代化能源”，實質上碳排放強度隻是上一輪全球電氣化化初期的燃煤小機組的“減半”罷了，隻是“五十步”與“一百步”的差別。當前要求的是，讓煤基清潔燃料進入城市，發展“冷熱電三聯供”，結合其他智慧能源手段，解決同等規模的城市能源供應，其碳排放強度將隻是大型煤電當前開發模式碳排放的大約五分之一。

　　當前全球應通過采取現代清潔煤化工模式來全麵改造，應拆除所有全部的大型燃煤蒸汽鍋爐，並大力推進現代煤化工項目的餘熱發電和餘熱利用，由傳統大型煤電被“邊緣化”的城市之外推進到城市之內——由煤基清潔燃料和其他各類清潔燃料共同擔綱各地城市“自治型柔性化的低碳智能微電網”的“主角”，並實現“冷熱電三聯供”！

　　全球智慧能源工業的出路在於“總體殲滅大型煤電”，一個不剩！而代之以現代煤化工生產清潔燃料。煤基清潔燃料，可創造五至十倍於傳統大型煤電的低碳高效能源供應體係，可建造數萬座類似於發達國家“城市燃氣能源島”的分布式能源電力設施，並實現所有城市的“熱冷電三聯供”。而且煤基清潔燃料可以通過油氣管道來輸送，這將使現代化高效管理的新能源電氣化鐵路係統更為優良。

　　為什麼會有“總體殲滅全球大型煤電”這樣的新想法？一、大型煤電由於不能調峰填穀，惹出抽水蓄能與電網儲能的海量需求和海量投資；而現代煤化工清潔燃料的能源電力開發方式，可以參與電網調峰甚至填穀，大型煤電卻在這方麵很弱；二、大型煤電由於不在城市負荷中心，其排放的廢熱不能為城市供熱供冷，白白浪費數十萬億元的高品位熱能資源，不能為城市節能減排做出“天然氣能源島”那樣的貢獻，而令人發指！直接導致了城市社區的高能耗特性、高碳特性。現代煤化工清潔燃料可以實現“熱冷電三聯產”，而大型煤電在這方麵很弱；三、現代煤化工清潔燃料可以支撐起城市低碳智能微電網，而大型煤電在這方麵很弱——隻能做跨區域（特）高壓聯網，導致電網係統虛胖無比，且（特）高壓輸電聯網發展無序，導致電磁輻射汙染嚴重；同時來自宇宙空間的高能粒子流能量場不請自來、隕石、飛機失事、特強雷電、強風、強冰凍、地震、泥石流等因素，真可謂是“無堅不摧”，都可能導致跨區域大電網的全局崩潰。從自然科學角度講，客觀上根本就不存在“特高壓堅強智能電網”的無事故可能性，“堅強智能電網”存在的客觀價值是地理互濟；有限發展和最優發展，才真正構成了“特高壓堅強智能電網”的科學體係；四、現代煤化工清潔燃料可以結合“地生新能源資源”的合理開發，可靈活布置智慧能源產業的整體布局；而大型煤電在這方麵很弱，導致智慧能源產業的整體布局非常不合理；五、現代煤化工清潔燃料可以結合電網中廣泛存在的夜間低穀電能二次開發，實現壓縮空氣蓄能熱電廠的創新方式，這對於大型煤電是不可能的；六、現代煤化工清潔燃料的智慧能源產業體係，其碳排放，可降低到大型煤電的七八分之一，甚至於更低；完全可以實現中國能源電力工業每年二氧化碳排放總量60億噸的總量控製目標，為“低碳智能電網”做出貢獻。七、現代煤化工清潔燃料，還可以推動汽油和柴油的替代，從而為全球可再生交通能源做出卓越的貢獻。八、現代煤化工清潔燃料，可以輕鬆實現能源安全與戰略儲備。

　　現代煤化工——煤基清潔燃料，應該說是大型煤電和石油進口的現實替代者，而越發顯得格外重要，將促成全球清潔能源工業的華麗轉身。這一點，對於“中國內陸”更是越發顯得重要。20世紀初，即有能源專家陳言，全世界的傳統煤電將在二三十年內被終結，這一天離我們越來越近了。

　　中國人均石油消費不到美國人均水平的十分之一。2009年美國總人口超過3億，人均消費石油3.3噸，石油消費總量接近10億噸，占全球的四分之一，進口近7億噸原油。專家預計，到2020年中國總人口15億，人均消費石油0.33噸，石油消費總量接近5億噸，占全球的十分之一，將進口3億噸原油。
新能源電動交通電氣化時代，也要求采用清潔燃料實現“城市熱電冷三聯供項目”，產生電力和車用儲冰與蒸發製冷超大容量環保空調（30萬大卡以上）， 在電網“拉閘限電”之後能保障新能源電動交通的運營。

　　綜上所述，可再生電力、新能源交通電氣化、城市冬暖夏涼，是構築“低碳社會”的三大支柱項目，未來都是十億千瓦級的大項目，城市智能微電網是其最後“一公裏”的基礎設施，這個特性是“特高壓中國堅強智能電網”所不具備的。

　　建議國家發改委製定分布式能源與智能微電網戰略儲能激勵政策，要求作為清潔能源用途的煤基清潔燃料、生物質清潔燃料、燃氣的40%以上，必須作為分布式能源來開發，將全國所有的熱電項目總排放二氧化碳規模控製在二三十億噸之內。到2025年，預計實現6億千瓦的熱電聯產，占總裝機容量的30%，生產出二萬億度電和 4萬億度電級的熱能。到2050年，預計實現15億千瓦的清潔燃料熱電聯產，占總裝機容量的30%，生產出5萬億度電和 10萬億度電級的熱能。在電價上給予調峰調頻調相等動態服務電價優惠上網，並實施每千瓦1000元的設備補貼，以及稅收優惠等激勵措施。大體上講，此類“城市熱電冷三聯供項目”的靈敏機組，結合當地智能微電網的合理調度，至少可以實現接納相應等量的可再生低碳電力的入網問題，從而實現本地的可再生低碳電力的合理開發。同時還可以實現新能源交通電氣化、城市冬暖夏涼的低碳化。

　　有了強大的水力蓄能這個更為現代化的“堅強低碳儲能電力”基礎設施，中國國家電網公司的“中國特高壓堅強智能電網”，其特高壓輸電網絡才算有了真正堅固的“低碳”堡壘。同樣，麵對十億千瓦級的新能源交通電氣化、十億千瓦級的“城市冬暖夏涼工程”，隻有在全國興建數千個甚至數萬個的城鎮低碳微電網，以及數十萬座“分布式生態能源島”調峰調頻調相靈敏機組電力設施和數億計的新能源電動交通的充放電設施，一張張“自治型柔性化設計的低碳智能微電網”將全麵體現智慧能源電氣化新時代的到來，預計中國未來幾十年會出現成千上萬個“自治型柔性化設計的低碳智能微電網”地區級聯盟。

　　總結：自2009年哥本哈根氣候大會之後，全球開始了新一輪“全球低碳政治化大冷戰”，對“中國內陸”衝擊最大的是大型煤電，將不得不進行現代煤化工清潔燃料的全盤技術改造，這反而將使中國煤資源獲得“浴火重生”，對“低碳社會”新增的貢獻每年將以數十萬億元為計。新型能源單項技術的開發周期一般在三四十年，從這個意義上講，“低碳大戰”新上陣的“新式裝備”——幾乎可以肯定大多是“常規能源裝備”的新一輪整體創新。中國“低碳戰略”的製勝法寶是集成創新“低碳智能微電網”——以從容應對十億千瓦級的新能源交通電氣化、十億千瓦級的城市冬暖夏涼民生需求、十億千瓦級的可再生低碳電力入網，在高溫超導輸電網絡降臨之前，國家電網公司著力發展的“特高壓中國堅強智能電網”隻是一個重要的輔助實施平台。“自治型柔性化設計的低碳智能微電網”——低穀電能與電網儲能、220/380VAC終端扁平化低壓電力互聯網、與特高壓輸電網絡之間的全國聯網、國際聯網，以及水能、核能、清潔化石能源、生物質、太陽能、風能、淺層地能、空氣能、工業餘能、新能源交通電氣化、、、、，都需要以整體創新的思路來統一謀劃。各地“自治型柔性化的低碳智能微電網” 應著力於實現“低碳、低價、低損耗、高可靠性、高品質電能、高品質服務”。

　　在政策方麵，國家能源總局應成立地區低碳智能微電網司，地方能源局應相應成立本地的低碳智能微電網協調機構，全國性的大電網公司致需要對口各個省級的“和諧低碳”智能微電網管理部門即可。在各級地方國資委應成立“低碳智能微電網”電監會，來監督微電網運營機構，依法行政；國家應該將全國可再生能源發展基金全麵升級為“中國低碳智慧能源基金”。建議國網新能源公司、南方電網公司和國家水利部戰略聯手，將水能的創新開發方式擺在比常規水能最為重要的戰略地位。

　　有了這個“中國低碳智慧能源基金”，清潔能源、可再生電力的各類“低碳型”綜合開發利用，就有了普惠工具的強力支撐，發電供能就可選擇提高若幹個科學等級的“低碳”技術，從而革新發電端。並進而促使各地“自治型柔性化的低碳智能微電網” 實現“低碳、低價、低損耗、高可靠性、高品質電能、高品質服務”。這個“三低三高”的任務，應該留給各級能源主管部門來主導實施。這樣，留給“特高壓中國堅強智能電網”的關鍵任務就很簡單了——無需應對十億千瓦級的新能源交通電氣化、十億千瓦級的城市冬暖夏涼民生需求、十億千瓦級的本地化可再生低碳電力入網這三大世紀性的難題。而是讓各地的“自治型柔性化的低碳智能微電網”在全國聯網中發揮各自的本土優勢，彌補“特高壓中國堅強智能電網”的種種不足，從而高水平構建智慧能源電氣化新時代的“和諧社會”。“中國堅強低碳智能微電網”的智慧能源之路，應切忌中招“敵軍誘惑”而孤軍深入，切忌“全盤西化”，應殺出”低碳霸權“的重重包圍，走出一條中國特色的低碳之路，早日實現”高碳煤電“的軟著陸。