能源替换不是一蹴而就的，而是逐步完成的。第四次能源大转换应该遵循着清洁、低碳、安全、高效的原则，解决第三次能源大转换中存在的间歇性、不稳定性和能源密度低的问题。
文 | 朱成章
中国的未来能源是什么？最近有很多讨论，比较一致的意见是可再生能源和新能源替代化石能源。
可再生能源主要是水能，新能源主要指风能、太阳能，中国的非化石能源中还包括核能。其他可再生能源包括生物质能、潮汐能、地热能等等。这就是说，未来能源是可再生能源和新能源，主要是水能、风能和太阳能，极端的说法是水电、风电和太阳能发电，都是电力，所以中国和世界未来的能源就是电力。
正是出于这样的认识，国际能源署署长说：美国成为石油、天然气行业领导者，中国成为清洁能源和技术领先者，电力将会成为能源的未来。但关于未来能源还有以下一些问题值得探讨。
能源替换是逐步完成的
出现能源大转换并不是一种能源用完了，由另一种新的能源来替代。而是一种新的更好的能源去替代原来比较差的能源，以提高能源的效率和效益，所以原来的能源还可以继续发挥作用。也就是说，能源替换不是一蹴而就的，能源替换是逐步完成的。
世界各国的能源替换有先有后，发达国家能源替换在先，发展中国家能源替代慢。各个国家能源结构各不相同，参差不齐的能源替代还与各个国家各个地区能源资源禀赋有关，煤炭资源丰富的国家往往以煤为主，如中国、南非，中国至今没有完成第二次能源大转换；石油资源丰富的国家往往以石油天然气为主，如美国、俄罗斯、沙特等；水能资源丰富的国家，往往以水电为主，如挪威、瑞典；核能资源比较容易获得的国家往往以核电为主，如法国。
世界上已经进行了三次能源大转换，可是到现在为止，薪柴、煤炭、石油、天然气不仅没有消亡，都以一定比例存在着，有的能源，如薪柴由于属于可再生能源，使用薪柴并不排放二氧化碳，再次作为新能源、可再生能源重新被提倡被使用。天然气作为化石燃料中低碳、低污染品种，被中国等有关国家加快发展以减轻污染。能源转换是逐步完成的，过去的能源转换如此，今后的能源转换也必然如此。
那种认为能源转换全球齐步走，不留尾巴的思想是错误的，甚至一百年之后、两百年之后，人类社会还会有薪柴、煤炭、石油、天然气存在。因为可再生能源、新能源都转换成电力，能源只有电力一种能源是不可能满足人类的需求的。
在山西太原召开的2017能源地区能源转型发展论坛上，对于能源转型有两种意见，一种意见认为，从中国能源禀赋来看，未来的中国能源——煤炭还是未来中国能源的主力。理由是：“中国能源使用的天然气、核能、石油、水能都有各自的极限，风电、太阳能也不会很大，经测算，即使其他能源都被尽可能利用，仍难以满足中国的能源需求。到2030年，中国仍有一半多的能源消耗依靠煤炭。”
另一种意见是：“基于煤炭消耗总量之大，即使实现清洁、高效利用，单位排放降低，但总量仍不容小觑，另外煤炭利用效率较低，即便现在最先进的技术发电效率也不过50%，因此要实现转型的大目标，煤炭不能成为主要的能源支柱。”
这两种转型路径，一个是从能源可能的供应量来说的，一个是从实现能源转型的大目标及能源利用排放数量来说的，两种路径都是说了一个轮廓，很难判断哪个可行不可行。
例如第一方案，国内能源供应不足，届时是否还允许进口，进口可再生能源和新能源之外，还允许进口石油、天然气和核能吗？如果进口限于可再生能源和新能源，所以难于估计。如允许进口石油、天然气和核能，且数量不受限制那么保证供应大概不成问题，但能源安全如何考虑？
第二方案实现能源转型大目标，允许中国排放是多少？许多重要的不确定因素存在，确实难以定论。不过从能源替换是逐步完成的来看，2030年中国一次能源中煤炭的消费比重还在50%左右是可能的，但这仅仅是一个过程，中国一次能源煤炭消费比重达50%是不允许长期维持的，也是有道理的。
虽然中国太阳能的技术和建设速度在世界上处于领先水平，但是太阳能要作为未来替代能源的主力是有困难的，依靠太阳能要把煤炭全部替代出来，非短时间内所能完成的。持第一条路径者认为：风电、太阳能占比也不会很大，这句话实质上否定了风电、太阳能是主力替代能源。关于能源转型路径的争论，说明中国的能源转型是一个非常艰巨的任务。持第二条路径者，虽然否定了煤炭作为主力能源的主张，但是如何加快对煤炭的替代，也没有什么有力的措施。
依靠新能源，还是依靠石油、天然气？石油天然气对外的依存度已经很高，今后还能继续提高吗？看来有必要提出第三条路径：开发天然气水合物、干热岩等真正的新能源。
能源转换耗费极大
开始使用能源时，都是直接使用一次能源，随着科学技术的发展，人们对能源的要求越来越高，对于一次能源进行深加工后，才出现二次能源，特别是电力的出现，电力的广泛应用，能源转换越来越频繁。尤其以可再生能源和新能源作为替代能源之后，能源转换的任务越来越重了。能源转换不仅要花投资、运行费用，还会造成能源损耗。
能源转换的种类繁多，不同的转换类型，损耗各不相同，如燃煤电厂损耗达60%-70%，燃气发电能源损耗50%，热电联产、热电冷联产的能源损耗可降低到20%-30%。
电力储能的能源转换就比较复杂，实际上电力不可能储存，所谓电力储存，是把电力转换成容易储存的能源，把它储存起来，等到需要电力的时候再把这种能源转换成电力。电力储存是依赖两次能源转换完成的，所以能源转换的损耗比较大。
抽水蓄能是将电力变成位能储存起来，需要用电时再将位能变成电力，损耗在30%左右。蓄电储能是把电力通过蓄电池把电力转换成化学能，需要用电时将化学能转化成电能，损耗在40%左右。压缩空气储能，是把电能转换成压缩空气储存，需用电时将压缩空气转换成电力，损耗也在40%。
所以，凡是可以使用一次能源且环境允许的，就用一次能源，不用电力；凡是可以使用不用转换储存的电力的就不用储存的电力。尽量减少能源转换，就可以提高能源利用效率。从提高能源利用效率上考虑，也应当尽量减少风电、太阳能发电等间歇性能源的发展。
﹏
﹏
﹏
﹏
第一次能源大转换是煤炭替代薪柴，第二次能源大转换是石油、天然气替代煤炭，第三次能源大转换是可再生能源和新能源替代油、气，还有第四次能源大转换吗？应该有。
第四次能源大转换应该遵循着清洁、低碳、安全、高效的原则，必然要解决第三次能源大转换中存在的间歇性、不稳定性和能源密度低的问题。我们应当研究未来能源，特别要研究中国的未来能源。
(本文节选自《能源》杂志2019第二期，原标题《中国能源的未来》)