论坛将聚焦学术研究和理论探讨。众多享有国际声誉的能源领域院士将分享其在新能源研究方面的最新成果和观点。与会者将有机会与这些顶级学者进行深入交流,探讨新能源理论和实践的前沿问题,推动学术界与产业界的紧密合作。
以下是中金公司原总裁兼首席执行官、中国能源网研究中心高级顾问朱云来在第五届未来能源大会高峰论坛上的精彩讲话,由云现场整理。
大家好,刚才我们很高兴听了这么多的院士进行了不同角度的论证。我也可以跟大家分享一点的就是我们整个现在谈气候变化,谈双碳问题,甚至是零碳未来的可行性的问题。限于时间,我可能就只能很快的谈一下基本的一些情况,有不对之处请大家批评指正。
这里我们可以看一下我们现在所谈的“双碳”问题,这个是170年的跨度,我们第一次有数据的年份是1850年,1850年实际上也是非常接近世界第一次工业博览会是1851年,基本上是同一时间,它也是象征着工业革命的开端。我们的碳排放我们可以看出这个中间的红色在不断的提升,在这170年中间,我们累计排了1.7万亿吨的二氧化碳。然后我们的二氧化碳密度的蓝线也是增长了50%,这个事实上我们排的这个碳,中间这一张图可以看出来,一部分被绿色植物吸收了,这是绿色的这部分,一部分被海洋吸收了,这是蓝色的部分,还有一部分被大气吸收了,就是黄色的部分。大概海洋吸收了40%,大气吸收了40%,绿色植物吸收了20%左右。它的结果是我们的环境的变化,刚才说了碳的浓度增加了将近50%,温度增长了将近1.5度。底下是相应的同一时期我们的人口和经济,从一开始人口是从10亿涨到了将近80万亿,也就是人口在这70年里面涨了将近10倍。然后我们的产值从原来的0.4万亿到现在差不多100万亿。
我们还可以看出来,从1970年到2020年我们是1.03万亿,也就是占总历史排放的75%,也就是四分之三是我们最近50年排的。如果按历史算老账的话,我们大概累计了一下,发达国家大概占了55%的累计的世界排放。解决的办法是太阳能,左边这个是太阳和地球的关系,就是为什么我们可以地球接受太阳的辐射,右边这一半是太阳常数,就是太阳照到我们地球轨道的位置上,能量的强度是每平方米1367瓦,这是太阳常数,因为它几乎是不变的,现在有卫星观测可以证明这一点。
这个是在大气的顶上,通过大气的过程它被各种吸收,能够到达地面直射的时候是差不多54%,还要考虑到它白天黑夜的差别,所以这个能量还有进一步的摊薄。那么我们看看中国的地形,中国的地形我们通常叫三阶地,就是绿色的这一块儿靠近东部,这是我们的平原,中间这个浅黄色的部分包括新疆内蒙这边,这是高原,然后最后这个最深的这个地方就是青藏高原。大概这个绿色的部分是500米以下海拔,中间的这个大概在1000到3000米左右,然后青藏高原是3000米以上可能到6000。这样的一个地形,它的相关的我们辐射的状况可以看得出来,就是除了西藏这一代,青藏高原是最高之外,我们的高原部分,尤其是北方、西北和东北这一块儿的辐射强度是比较强的。最低的地方就是四川、贵州这一代,这个道理也很简单,因为它地形的影响,云量的分布,四川、贵州这一代的云量非常高,它的日照时间也是最短,东北这边日照最高。所以这是从资源上来讲,我们能源光源的分布。
我们考虑如果我们用这样一个光能为基础的一个全新的能源体系,我们来看看它其他的几大基本部分,就是发电、储电、输电、用电,这是典型的太阳能光伏板,这是输电,这是储电,这边是用电,今天时间有限我就讲一下一个大的概念。用这样的体系,我们简单的光伏发电,用电储电然后长距离的输电用电,我们测算了一下,我们现在2021年,全国总的用电量是8.4万亿。那我们怎么理解这个8.4万亿呢?如果你把这个8.4万亿除以365,也就是说其实我们每天的基本用电应该是一样的,这样的话每天就是230亿度电,这个数听起来就可以理解的多了。如果你再想这个230亿度有白天用了一半、晚上用了一半,也就是说你晚上用的电,因为这个光伏最大的特点就是白天才可以发电,你晚上是没有电的,那你白天发了这么多电以后把它存储下来,那么晚上可以运用,对吧?这样的话就形成了我们一个发电、储电,输电是因为我们的电源主要更强的是在西北,而我们的经济发展都是东南,也就必然的要有这么一个输电。这个输电当时中国建的时候我猜当时的目标可能是有很多水电在西部,把西部的水电输到东部,运用这个高压线。但是现在水电实际上是非常有限的,原来有一个估计,大概水电一年有7亿千瓦,大概就是2万亿度就到头了。现在我们已经是8万亿度了,以后可能还要继续增长,可能再翻一倍的话,那就可能是16万亿度了,所以这个相对来说水电就显得很拮据了。但是因为我们现在有了光电的可能,我们可能将来要修更多的高压线,把这个电源电能从西北传到东南。
我们先以8.3亿度电来计算为依据,如果我们这样每天要发23亿度电的逻辑,我们来计算我们需要多少发,需要多少储,需要多少输,需要多少用。同时我还要考虑到刚才讲的基本状况,如果是没有考虑阴天的问题,那么每天都是晴天,那你这一天一天的就可以日复一日的进行。但是如果你有第二天是阴天,那你头一天就要把第二天阴天的时候需要用的电发出来,那你就要扩大你发电的规模,包括储电的规模。如果连续两天阴天,那你还要再增加一个这样的考虑。
因此,我们现在用连续两天阴天的可能性,因为在西北相对来说它的日照时间长,云量少,连续阴天的概率小很多。做了这样的判断以后,我们算出来这个系统,比如说这里的光电、锂电2.5G储能的我们预激综的投资需要221万亿。这里我解释一下,221万亿是说我们一个完整的系统。但是我们在转型的逻辑上,我们先看这个图,说明我们的转型方式。你可以看出来我们差不多在二十多年以前,我们整个的发电装机是3亿千瓦,到这个时候差不多是24亿千瓦,它有一个逐渐的涨的过程。也就是说在用的装机现在有24亿千瓦,但是如果我们现在制定一个新的策略,说从今天开始,我们不再新建化石燃料的火电设备,这一天实际上就意味着我们达到了碳达峰的第一个目标,也就是达峰了,因为你不再新建火电了,所有这些火电所要用到的化石燃料就到头了,以后这些设备不断的再折旧减少报废,因此他应该是往下走的趋势,因此他就是达峰了。另外一个逻辑,因为你不再建新的火电了,随着火电每年的折旧,最后它完成了它的设备寿命,最后就折成零了,就是这条红的虚线。
同时,为了保持我们的供电,我们的绿电,也就是我们的新能源,可以每年按照火电的折旧的速率来投资替代新的绿电的设备,因此他就有了一个增长的过程。我们假设折旧年限是20年,那么这个20年以后我们就变成了一个全新的比如说光电的体系,我们也达到了碳中和了,甚至实际上就是零碳了,因为我不再用任何化石燃料了。这个就是一个转型的路径。
这样算下来的话,我们刚才说了,一个是用锂电做一个测算,我们现在锂电固然很好,它的性能作为储电的角度来讲,刚才前面很多院士也讲了很多储电的问题。我觉得从他们的演讲中,我更有信心了,也就是说我们这个技术是肯定可行的。我在这里说的是一个经济可行,因为如果我是要投资200万亿,那么我说要用20年,实际上你只需要每年投200万亿的二十分之一,也就是一年10万亿。那么10万亿一年和我们现在经济的规模相比,我们现在经济规模是120万亿,我们每年的投资是打击40到50万亿,所以如果我们只需要120万亿的经济规模里面拿出10万亿的投资来继续我们的新能源体系,20年以后我们就能成功的完成100%就地转型,对吧?从100%的火电到100%的绿电,这个可不可能呢?我们需要多少呢?按照这样测算,我们其实只需要4万平方公里的土地面积。
我给它挑了一个位置就是在这里,这个小的蓝的我们可以看出来这是青海湖,青海湖在这里,这个青海湖的边上就是柴达木盆地,这一块儿刚好就是在柴达木盆地,柴达木盆地有多大呢?大概是有几十万平方公里。我记得我看了一下海南岛的面积是3万多平方公里,我说我们做光伏的电厂需要4万平方公里,当然这个地图还是有一个变形的影响,它的大小和高低纬度是不一样的。总而言之就是让你有一个小的概念,并不是像有一些媒体里面讲的说我们要占很多的地,其实我们要占的地很少,我们国家领土的面积是千平方公里的级别,而我们需要的光伏只是几万平方公里的概念,也就是说比如说960万平方公里对我这个4万平方公里的概念,就是4%的领土面积,对吧?以后再扩大几倍也没有关系,而且它主要占的都是荒地,并不是耕地,这个其实没有关系。
我们现在听到的很多问题是因为大家没有考虑到输电的问题,我是在荒地发电以后,把输电线修过来,它就应该没有这个问题了,另外很多弃光、弃风的问题,是因为我们过去传统的火电里面的火电体系就没有储能,然后他如果有一点点的话也多数是为了调峰,但是它不是这种间歇式发电的概念,所以你间歇式发电至少我需要12个小时,我是白天12个小时发的电,到晚上12个小时来用。或者因为有阴天的话我还要隔两天、隔三天来用。所以你这个储能的时长要足够。但是其实也没有那么神秘。就是大家都理解充电宝,对吧?你充电宝如果你在外面晒太阳的时候你就是给它充电,然后你回到屋里什么时候需要用的时候把充电宝一插就可以用,按说它应该就是这么简单,当然从电网的角度和工程技术的角度是需要一些管理和调整,但是基本上和我们这个充电宝的逻辑没有什么大的差别。
所以刚才这张图我想说明的就是除了我们前面讲的气候变化科学原理和自然的道理,以及我们太阳光能作为替代的潜力,这些都是证明。然后刚才几位院士实际上也多数在讲的就是说我觉得现在的科学技术、生产技术的角度来讲,也基本可行。从我这里再进一步的认为就是测算以后我们的经济上也是可行。就是说这个里面甚至因为考虑到我们这里有一个随着自然折旧的速率来进行,它的好处就是说我过去已经投资的,比如说火电资产,我并不是立即把他们作废,而是让他们充分的运用到自然的折旧报废,等于说让他们充分发挥了他们原来所需要的经济效益。在这个过程当中,我们新的东西又不断的在补充,20年以后完成这个转型。所以从这个角度来讲,这个是完全经济可行的。
另外,我这里还要再提一下,就是说按照原来我们算的这个煤炭的当时的经济情况、价格体系,是0.5元左右一度,按照我们这个算的话是1.31元一度,这个是比它贵了一点。那么我们还有一个重力储能的测试,这个重力储能实际上和抽水蓄能非常像,但是他实际上是通过混凝土块,就是重物,它这个应该说比抽水蓄能的效率还高,而且随处可见,所以它也大大增加了我们现在就开始建的可能性。这个略微贵一点,253,也可以是220,对吧?但是这个250万亿折下来是1.5元一度,我们也可以从另外一个角度看这个1.5元一度是什么含义。就是说我们这样就可以把所有的火电全部替代了,也可以倒过来看,这个价钱就是我们保护绿色环境、绿水青山的总成本,20年支付,对吧?一年也就是12万亿。这样来讲应该还是很便宜的,比如说有人提出来将来地球如果不能生存了,我们可以去火星,或者是找离地球最近的类似地球的星球,据说有人找到的比较类似的最近的一个大概是13.5光年还是3.5光年,而且那个星球显然所谓的相似只是在非常不相似里面的相对相似而已,所以和地球还是差的非常远,不适合人生存。
那么倒过来讲,我们这个200万亿,250万亿,我们中国占了全世界排行的三分之一,你再乘上三倍就是全世界的价钱,全世界的价钱算起来就是100万亿美金。现在全世界的产值一年是100万亿美金,你就按同样的逻辑,如果我需要20年完成这个100万亿美金的投资,一年投资是5万亿就够了。一年投资5万亿,然后在这样一个100万亿的经济规模里面,当然这个讲的都是美元,所以应该也是非常经济可行的。所以实际上这个价钱虽然可能比原始的煤矿要贵,贵了三倍,但是实际上这还是很值得的。还是要保护我们这个地球。再说,现在欧洲的情况已经出现了变化,欧洲的煤价也在迅速涨价,它的碳税过去只有几十欧元,现在每一吨的碳税要几百欧元。最后你那个碳税的价格比那个煤炭本身的价格还要贵,对吧?其实这个是符合这个道理的,就是你原来总的成本,我就是要有这么100万亿或者是250万亿来说,这样一个替换成本,就是替换所有的火电,但是同时也就是说我们花了这么多钱,我们买了一个干净绿色的未来的地球,只有这样才能适合我们的生存。
我们看看最近的各种天气恶化变化已经非常清楚了,这个气候我刚才前面也让大家看了那个曲线,就是说这个前年的诺贝尔奖,也就是这些科学家的工作已经证明了世界这170年以来的变化,确实就是人类活动,也就是我们燃烧化石燃料的活动造成的直接的结果。这个要是如果这样继续下去,那气候就会更为严重恶化,甚至有可能变成一种完全失衡状态的地球,这是我们人类面临的最大风险。
但是我们现在通过这样的技术,我们其实是可以彻底解决这个问题,所以我觉得这个还是非常令人激动。当然,这只是我的计算,我觉得将来还是需要社会各界的力量组织起来,有科学院的,有工程院的,有能源局的、发改委的,还有科技部的,还有各个产业各个行业的,因为有时候你会发现,当你不知道我们需要这样一种清洁能源,这么大的程度上来做这个事,那么很多各行各业的专家、科技人员,他们其实本来是有很多绝招的,但是它不知道这个社会有这个需要。我现在希望通过这个计算来告诉社会各界,就是说我们有这么大的需要,这么大的目标。现在我们已知的科学技术还有工业生产的能力,已经几乎基本上可行了,以后就是需要进一步的迭代。当大家都知道这个方向,都往这一个方向努力的时候,我相信这个进步会更快更大。
这边我再顺便说一下,刚才我们说的是8万亿度的能源结构,实际上这个里面还有一个概念就是那个叫做电力的能耗,除了电力的能耗,还有非电的能耗。拿中国举例子来讲,我们的总能耗是将近50亿吨标煤,电力只占了差不多一半,一半偏少一点,还有一半是非电力的。比如说一个典型的冶金,说更具体一点就是钢铁。还有一个就是取暖,烧锅炉取暖,对吧?就是煤炭,它没有变成电,他直接变成热能了,这个就是所谓非电的能耗。
将来一个很重要的趋势就是把非电的能耗改成电力的能耗。比如刚才说的取暖,可以用地热、电暖,我们炼钢可以有氢冶,氢气冶金,让它减少煤炭消耗,然后用电炉。这个因为时间原因我就不多讲了,这个本来应该是一个中国经济的分布特点,也就是从面积来说,西部的面积很大,但是人口很少,然后这个产值是红色的,这个东部的产值最高,这个人口也很多,以及包括固定资产的积累,基本上都在这一块儿,所以刚才我们说的电源应该是在西北,但是我们需要有这样的连接线连到东部来。
这个是根据刚才考虑的东西,工业重新布局,甚至比如说我们刚才说到的氢气的冶金。因为如果我们是用电用氢来冶金炼钢的话,那可能我们是把矿石运到西北,可能这样还减少了输电,可能是更好的一个考虑。这个是我们工业布局的考虑。
然后再看一下世界的一个总体的布局,红色地区显然是太阳最富饶的地方,看中国,这是我们的西北,当然这个北非是全世界最好的地方。欧洲反而是光能最差的地方,但是他们也还是那么积极的推动这个新能源的发展。其实将来他们有没有可能就是把光伏电厂建在北非,然后用输电线、海底电缆把这个电输到欧洲,这是一个很重要的可能性。这是美国的西南部,亚利桑那等等,它也是相对比较丰富的。然后就是澳大利亚,澳大利亚还有一个有意思的概念,因为澳大利亚的矿石也很丰富,如果我们用刚才说的光能发电、氢气冶金,那么它实际上可以就地变成世界钢铁的生产供应基地。当然,这样的前提从科学上来讲是最合理的,从清洁地球来说是可以的,但是从地缘政治,或者说从新的世界治理体系来说,恐怕还是需要一些挑战,需要一些考虑。但是我想有时候经常是在现实中的潜在需求,可能也会变成一种推动的力量,来调整到我们未来可能产生的新的世界格局和它治理的组织结构。
我就讲这么多。谢谢大家!