能源的下一個時代，需要走多久？

2018年的某一天,是我第一次去西安,記得那天,太陽很大,天氣很好。汽車開了兩小時,便到了地方,拖著些許疲憊的身體,終于放置完行李。吃飯之余,那里的村民告訴我,不要去登那座山,我順著她手指的方向看,心里惴惴想,小地方的人或許多了幾分迷信。好奇心驅(qū)使我打開百度地圖,上邊赫然寫著幾個大字,秦始皇陵。

根據(jù)坊間流傳和史學(xué)家講,始皇墓里至今仍有近千盞長明燈徹夜不停,日月星辰,浮于地宮之上。而在古代,如何存儲火源、利用火似乎是很多能人巧匠費(fèi)勁腦袋都一直解決不了的問題,然而在始皇帝那一代似乎有了答案。

(一)薪柴時代:火種生生不息,能源早期利用

唐代詩人白居易曾在《賣炭翁》一詩中寫道:“苦宮市也賣炭翁,伐薪燒炭南山中。滿面塵灰煙火色,兩鬢蒼蒼十指黑”,描寫了一個老人伐薪燒炭,賣炭謀生的遭遇。這便是人類的第一個能源時代,以利用“木柴”為主的薪材時代。無獨(dú)有偶,與木材唇齒相關(guān)的便是火。火也是人類掌握的第一項(xiàng)技術(shù),恩格斯在評價火的作用時說:“磨擦生火第一次使人支配了一種自然力,從而最終把人同動物分開。”

早在先秦古籍中已有關(guān)于火的記載。對火的早期利用,當(dāng)屬燧人氏的鉆木取火,人類學(xué)會用火之后,首先用于燃燒煮食和取暖并使人能在夜間活動。從鉆木取火到打火石,火被用于煅燒礦石、冶煉金屬、制造工具,這極大提升了當(dāng)時人類的生存條件,使人類走向了與其他哺乳類動物完全不同的進(jìn)化之路。

火,在人類歷史上比較有名的登場,曾經(jīng)還有這樣一個故事。西周末年,有個皇帝叫周幽王。話說,幽王有一個非常寵愛的小妾,叫褒姒,褒姒生得美艷動人,卻不喜歡笑。幽王為博得美人一笑,不惜重金求計(jì),點(diǎn)燃了烽火臺,戲弄了諸侯。褒姒看后果然哈哈大笑。幽王很高興,因而又多次點(diǎn)燃烽火。

當(dāng)然,有關(guān)“火”的典故也不僅僅是周幽王“烽火戲諸侯”一例。秦始皇焚書坑儒的“火”,燒的是儒家經(jīng)典,焚的是能人異士之思想。項(xiàng)羽火燒阿房宮,熊熊大火,三月不熄,絕世宮樓,步步坍塌。燒的是秦朝的奢靡,立的是否是項(xiàng)羽的抱負(fù),我自不敢多揣測。

不管是放置干草于烽火臺,還是李斯封禁百家思想開放與爭鳴的火。人類對于火種的探索似乎總是存不好,用不好的。煤炭的到來似乎能改變這種界面。

(二)煤炭時代:工業(yè)方興未艾,煤炭再接力

是蒸汽機(jī)的大規(guī)模使用導(dǎo)致了煤炭時代的來臨?亦或是煤炭時代先于工業(yè)革命?這中間存在些許誤區(qū)。

其實(shí),有關(guān)煤炭的筆墨在中國早期就有。元朝時期,有一位名叫馬可•波羅的威尼斯商人,他在中國游歷17年,回國后寫成《馬可•波羅游記》一書,該書出版后在歐洲引起了很大反響。在本書中,描寫了元朝時中國廣泛使用煤炭的情況。馬可•波羅在意大利乃至整個歐洲并未見過此類火力強(qiáng)盛,燃燒時間如此之長,還可以取暖和做飯的東西。因此,就給了一個它很別致的名字“黑石頭”。

到宋朝時,中國部分城市就實(shí)行了“柴改煤”,先歐洲人好幾百年就完成了人類歷史上第一次能源革命,但那個時期煤炭主要被用作工業(yè)和民用燃料。宋朝沒有承擔(dān)起引領(lǐng)全球能源革命的歷史使命,就好比四大發(fā)明的火藥只用于煙花炮竹一樣令人遺憾。

17世紀(jì)中葉,隨著蒸汽機(jī)的發(fā)明,英國開始工業(yè)革命,機(jī)械開始大規(guī)模代替人力,煤炭以其高熱值、分布廣的優(yōu)點(diǎn)成為全球第一大能源。煤炭解決了薪柴時代簡單的木材無法滿足能源需求的困境,人類步入“煤炭時代”。

煤炭在當(dāng)時有“黑金”的美稱,其作用是有目共睹的,它帶動了工業(yè)的迅速發(fā)展,大大促進(jìn)了世界工業(yè)化進(jìn)程。發(fā)電與鋼鐵、建材、化工并為傳統(tǒng)的四大用煤行業(yè)之一。20世紀(jì)30年代以后,隨著發(fā)電機(jī)等技術(shù)的完善,火力發(fā)電進(jìn)入大發(fā)展的時期,火力發(fā)電也讓人們在探索火的歷程上更近了一步。煤炭時代所推動的世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展超過了以往薪柴時代數(shù)千年的時間。

然而,煤炭的不可再生性、不易開采以及在燒炭用煤過程中造成的污染與浪費(fèi)問題,也成了發(fā)展的隱患。

曾幾何時,18世紀(jì)的倫敦被稱為霧都(London Fog),泰晤士河排水管道引發(fā)的“霍亂”,就連太平洋下游的人們都感嘆餐桌上的魚兒不香了……

2015年12月18日,英國最后一家深層煤礦正式關(guān)閉,英國媒體感嘆稱,這標(biāo)志著“一個時代的終結(jié)”。全球煤炭時代源于英國,又在英國落幕。人類能源利用史在這個精致島國轉(zhuǎn)了一個輪回。

(三)石油時代:城市化與全球化,動力來蓄力

如果說從英國看煤炭輪回的話,那么石油的過去、現(xiàn)在和未來,必然要從美國德克薩斯來看。

1857年12月,一位中年人,從美國的紐黑文市乘車前往達(dá)泰特斯維爾的油溪河。到了那里,他看到摻雜著石油的泉水從地殼深處滾滾涌出,“這水能像白蘭地一般燃燒”。這個人叫埃德溫·德雷克,他的名字就這樣和石油開采史分不開了。直到1901年,在德克薩斯州發(fā)現(xiàn)石油引發(fā)的世界性石油開發(fā)熱,全球開采的石油很快就超過了提煉煤油之所需。然而,愛迪生燈泡的發(fā)明讓煤油在市場上變得暫時黯淡了。

而此刻,歐洲工業(yè)革命如火如荼,動力用油開始了急劇增長,及時挽救和催生了現(xiàn)代石油產(chǎn)業(yè)。工業(yè)革命的主題是人類大規(guī)模開發(fā)和使用動力設(shè)備,石油有了更大的發(fā)展機(jī)會。自從19世紀(jì)七八十年代發(fā)明內(nèi)燃機(jī)之后,人類對于石油的使用逐步增加,最終超過煤炭。20世紀(jì)60年代,石油取代煤炭,人類進(jìn)入“石油時代”

隨著時間的推移,人類對石油的依賴越來越深。人們很快就發(fā)現(xiàn),只有取得充足的石油資源,才能維持現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的繁榮和高度機(jī)械化的戰(zhàn)爭。全球先后爆發(fā)的石油危機(jī)就有三次。中東地區(qū)由于巨大的石油蘊(yùn)藏量,引發(fā)的戰(zhàn)爭更是從未停止過。此外,石油不僅易燃易爆,造成的大氣污染、土壤污染和地下水污染問題層出不窮。

石油資源問題不僅關(guān)乎人與自然的和諧共生,也是國家存活之斗爭。近代中國的國門就是被大炮轟開的,落后就要挨打的教訓(xùn)夠多的了。

未來幾十年我國發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過程中,“石油”占據(jù)著關(guān)乎經(jīng)濟(jì)、安全、外交相關(guān)的重要地位。王能全在《石油的時代》書中寫到如果我們想要解決能源安全問題,實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立,則是必修要進(jìn)行能源革命,進(jìn)入可再生能源的時代。

(四)“新能源時代”:這一程怎么跑or跑多久?

人類社會正在邁向第三次重大能源轉(zhuǎn)型,新能源時代已經(jīng)來臨。

可再生能源規(guī)模化利用與常規(guī)能源的清潔低碳化將是能源發(fā)展的基本趨勢。加快發(fā)展可再生能源已成為全球能源轉(zhuǎn)型的主流方向。風(fēng)光伏發(fā)電、以及太陽能發(fā)電是新能源時代的主要形式?？稍偕茉窗l(fā)電占比逐年遞增,造成的棄風(fēng)棄光率,電網(wǎng)消納空間不足等問題日益嚴(yán)重。而如何存儲,怎樣儲能成為了目前階段繼續(xù)攻克的難題。

目前的存儲技術(shù)主要是物理儲能,電化學(xué)儲能和電磁儲能。抽水蓄能、壓縮空氣儲能屬于成熟技術(shù),市場份額較高。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2020年,國內(nèi)電化學(xué)儲能坡度上升,突破1GW,在未來市場將會有更大的占比。液流電池作為電化學(xué)儲能分支,普遍具有極安全、長時儲能、循環(huán)使用壽命長的特點(diǎn)。鋅鐵液流電池也擁有0燃燒0爆炸、8小時以上儲能時長、20年以上使用壽命、電解液可重復(fù)利用和回收等等優(yōu)勢,必然在未來市場占一席之地。

隨著“雙碳”政策地提出,能耗變得更加重要,能耗需要控制,但減碳不等于減能。這也對儲能技術(shù)提高了深層次的要求。雙碳目標(biāo)的根本邏輯是使能源生產(chǎn)和利用變得更綠色、低碳、清潔、高效、以及數(shù)智化。

回看歷史長河,從薪柴時代到煤炭時代人類走了幾億年,從煤炭時代到石油時代走了幾萬年,從石油時代到新能源時代可能就是幾百年。困局在每個時代都存在。但是解決困局的時間路徑卻越來越短。能源的下一個時代,需要走多少年?我們可以相信,馬上就有答案了。