追尋能源本質(zhì)：儲存的進(jìn)化

:我們一向熱衷于從物質(zhì)層面討論能源的發(fā)展和變遷，這當(dāng)然無可厚非，畢竟大多數(shù)時候能源首先是作為一類物質(zhì)而存在。但當(dāng)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(zhì)，也彰顯著人類文明進(jìn)程中某些微妙而深遠(yuǎn)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(guān)鍵的在于大腦的進(jìn)化。得到普遍認(rèn)可的理論認(rèn)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(dāng)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(rèn)知能力相互促進(jìn)，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(dá)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(shù)、光盤、優(yōu)盤甚至云端，整個人類進(jìn)化史，也是一部人類信息活動的演進(jìn)史。信息積累和傳播的效率越來越高，是人類文明進(jìn)步的基礎(chǔ)，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(xué)、藝術(shù)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(shù)，則讓其有效地增強(qiáng)了體質(zhì)，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(zhì)和信息儲存推動文明進(jìn)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(jìn)程中，我們可以合乎邏輯地發(fā)現(xiàn)，能源演進(jìn)就是能量儲存不斷改進(jìn)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(qiáng)、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(jìn)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(zhì)能，支撐了人類數(shù)千甚至數(shù)萬年的發(fā)展。此外，人類學(xué)會了使用風(fēng)力和水力，并馴化了動物以獲得畜力，這些機(jī)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\(yùn)輸，大大減少了搜集薪柴所耗費(fèi)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(dǎo)性化石能源的能量密度不斷增加，成為了技術(shù)快速進(jìn)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(jì)政治結(jié)構(gòu)。

當(dāng)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(rèn)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(lǐng)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(jìn)入不可逆轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)是多元化的，多種能源形態(tài)將并存。而風(fēng)、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(guān)鍵，在于儲能技術(shù)。儲能技術(shù)可以把分布式能源進(jìn)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(jī)械能、熱能、化學(xué)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(shù)能夠應(yīng)用于從煤炭到風(fēng)能任何形式的能源供應(yīng)，也能夠設(shè)置于從交通到供暖的任何用途當(dāng)中。借助于能源儲存技術(shù)，我們可以在最經(jīng)濟(jì)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(xué)國王學(xué)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(shù)當(dāng)中，可能沒有哪一項比能源存儲更重要的了。在應(yīng)用規(guī)模足夠大的情況下，這項技術(shù)能夠為那些勉強(qiáng)維生的人提供光和熱，并從根本上改變世界的能源結(jié)構(gòu)。”

但儲能技術(shù)發(fā)展過程中遇到了兩個問題：第一，技術(shù)進(jìn)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(yīng)該如何應(yīng)對；第二，能源存儲技術(shù)要具備經(jīng)濟(jì)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(jī)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(guān)于后者，我們則要認(rèn)識到技術(shù)進(jìn)步的漸進(jìn)性。能源儲存的核心技術(shù)已經(jīng)為人所知，也正在取得進(jìn)展，一些技術(shù)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(jìn)，我們可以樂觀地預(yù)見，在燃料電池、電網(wǎng)端儲能、能源管理系統(tǒng)等領(lǐng)域未來都將出現(xiàn)一些具有革命性改變的新技術(shù)，但爆炸性突破并非是必不可少的。

關(guān)鍵的一點是，我們在不斷取得進(jìn)步。能源儲存的進(jìn)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(yùn)行。這是歷史進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)自有其邏輯，使不同領(lǐng)域出現(xiàn)偶合現(xiàn)象。對于這種規(guī)律，人類的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)它、遵循它、適應(yīng)它。具體而言，能源儲存的進(jìn)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(shù)得到保障的前提下，將是未來的寵兒；而儲能技術(shù)的發(fā)展，將使構(gòu)想當(dāng)中以電為基礎(chǔ)平臺的能源結(jié)構(gòu)成為現(xiàn)實，屆時人類將進(jìn)入一個全新的電能時代。（作者系中國人民大學(xué)國際能源戰(zhàn)略研究中心研究員）

原標(biāo)題:追尋能源本質(zhì)：儲存的進(jìn)化