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“全电化”路线----中国引领全球能源的未来(下)
原创:巨龙
日期:2019-10-22

  说到全电化的路线,可控核聚变的未来美好前景,一直是很多人梦想里的完美“终极能源”。

  但是,我对核聚变的实用化,始终持半信半疑的态度,既不想一下子否决它,毕竟在理论原理上它是可行的;但是总觉得在工程实践上,它面临的难题很可能不止50年。

  这方面,我们可以做一个对比,原子弹爆炸到铀核能利用,其实不过短短十来年的时间。1954年,前苏联就建成了世界第一座民用核电站,成为人类和平利用原子能的典范。其时,距离广岛长崎原子弹爆炸,不到10年的时间。

  从第一枚氢弹爆炸(1954)至今已过65年,可控核聚变还只能停留在理论上,即使有一些实验进展,也是在一些条件极为苛刻复杂的实验室条件下。

  当然,我完全支持中国投入科技资源,研究可控核聚变实现的可能性。——即使主要目标很难达成,也许一些意外的成果,也会造福人类。很多巨大的科研项目,往往会培养出一些偏门人才,然后出很多意外的成果,而这几乎都是必然的。

  话说回头,中国在“全电化”领域,引领全球,并不把赌注押在未来的可控核聚变之上,一来太过于遥远,远水不解近渴;二来,发电只是电力系统的一个基础,输变电、储能、用电等等,才是大头。

  也就是说,对于中国的“全电化”道路,核聚变只是年夜饭的一桌还不知道能不能上的菜——有它没它,都不耽误过年。

  应该说,到目前为止,没有一种电力能源方案是完美的:
——火力发电见效最快,也稳定,但是需要燃烧煤炭,污染也比较大.......约略等于烧开水用蒸汽发电。饶是如此,最先进的火力发电机组,仍然是中国人制造的。很长时间内,仍然是中国最主流的发电方式。

  ——水电虽然发电成本低,而且是可持续能源。然而搞水电需要有落差的河流段,需要拦河筑坝,改变河流生态,水库淹没要搬迁移民。另外,水力发电也有枯水季和丰水季之区别,冬天就要加大火电的发电比例。

  ——核能发电环保,成本也较低,但是核电站有安全问题。同时,中国是一个贫铀国家,这一类的资源也并不丰富。

  ——风电需要建立在风口区域,而且风电不稳定,时有时无,时强时弱,在电网里属于“垃圾电”,调峰也很困难。不过随着蓄能技术的发展,以及电网的进一步智能化,风电以其廉价环保的特性,也在持续发展。

  ——太阳能发电,目前已经突破了成本瓶颈,在光照比较充裕的地区,太阳能光伏比风电稳定性好。但是一样面临一个问题,在晚上和阴天,就不能发电或者电力很弱。而且太阳能光伏发电,占地面积巨大,在人口密集的地方就不容易建设。

  至于蓄能技术,无论是蓄电池、热蓄能、电解氢蓄能、抽水蓄能等等,都各自有其优缺点。金木水火土,似乎哪个都少不了。互相搭配,互相平衡,哪个合适就用哪个。

  所以,电力系统里,到目前为止,并不存在“完美方案”,每一条路线都有各自的优缺点。即便是中国建立了世界最强大的超大型电网,拥有最好的电网管理技术,独立的“微电网”这些年,也在蓬勃兴起(参见之前提到的澳大利亚案例)。我相信,“微电网”未来和“大电网”一样,成为中国给全世界提供的电力优质解决方案之一。——毕竟大电网的建设和维护,需要很强大的国家实力,而对于很多落后地区来说,一块太阳能板+蓄电池+照明+手机+小家电,就足以引领其进入现代社会。

  以传音手机每年在非洲1点几亿部的销量(占有率差不多一半),也可以想见非洲人在中国人的电力、通讯协助下,至少有一些人迈入了信息时代。在很多没有电网的地方,太阳能板提供的电力,是照明和手机充电的希望。

  除了遥远的可控核聚变,在电力相关的全部领域,中国人都能够提供全世界最好的最具性价比的解决方案。无论是寒带还是热带地区,无论是沙漠还是热带雨林,无论是高原还是海上。甚至连海上浮动的移动核电站,中国也都在建造。这种小型的、可移动式的核电站,实际上是安装在船舶上缩小版核电站,既可为偏远岛屿供应安全、有效的能源供给,还可为远洋作业的海上石油、天然气开采平台提供电力、热力和淡水资源。甚至像很多国家的战后、灾后重建,这种核电站都能够提供非常强大的电力支持。——比如类似像日本的311地震这种情况,我们就可以提供这种海上“核电宝”作为电力支援,当然为了保证安全,还需要军舰提供护航。

  将来中国海军的全球舰队里,也可以配置这种民用的“核电宝”,为很多缺电的国家,提供发展初期的能源支持。比如像叙利亚的重建,电力系统恢复需要很长的周期,这样的移动核电站,很快就能够打开局面。——美国的海军,都是全球送“民主”和“炸弹”,我们不仅能够带去和平,还能够带去建设力量。

  当然,“核电宝”到哪里,中国的海军必须跟到哪里,这是为了维护基本的安全,外人不得置喙。核电站乃是重点保护目标,绝对不能出事。(中国重工传出的消息,要搞20来条这种“核电宝”)

  除了民用领域,日常生活方方面面,逐渐走上全“电气化”道路,实际上,军事上的“电气化”也早已开启。在这个方面,“墙内开花墙外香”的无人机,就是一个小例子,就算是美国军方,也购买了中国生产大疆无人机装备特种部队以及海豹突击队,其他的陆军部队,更是顶着上头的禁令,照样想方设法弄到手。

  无人机还仅仅是锂电池池驱动的,算是侦察系统“电气化”的一个例子。实际上,军事领域的“电气化”,这些年已经开始了全面发力。比如说中国的全电驱的大船,另外还有电磁弹射、电磁炮、激光炮等等,至于电子战、信息战,更是耗电大户。

  氢燃料电池这些年发展很快,日本丰田在此领域研究很深,为了推广这套方案,丰田已经向全世界共享了其专利。而中国对此兴趣也很大,主要是这种燃料电池,有很高的能量密度,而且在寒带地区,有很广阔的使用前途。除此之外,这套系统军队兴趣极大,有了充足的电力供应,很多战场上的装备,又可以迎来改良升级的可能。

  和传统的石油能源相比,电气系统有更多的优越性,除了发热很低,噪音低,污染比较小,更重要的是,电设备更可靠,维护更简单,很方便设计成模块化,进一步降低使用的成本。

  实际上,美国人其实很早就认知到了这一点。早些年在电池领域也投入了很强的研究力量,今年获得诺贝尔化学奖的,就是研发锂电池的团队。美国德州大学奥斯汀分校JohnB.Goodenough教授、纽约州立大学宾汉姆顿分校M.Stanley Whittlingham教授和日本化学家Akira Yoshino教授三位科学家,因为在锂离子电池领域的突出贡献,一起获得2019诺贝尔化学奖。

  为什么美国人的基础研究这么强大,但是这些年在电力系统上,成就泛善可陈?甚至在福特号航母的电磁弹射,伯克级驱逐舰全电动力驱动尝试,都出现了难以克服的困难。这其中的原因,和美国的美元-石油战略有关,也和美国的去工业化有关。

  电力系统的理论,经过百年来的积累,可以说理论上都很成熟,但是在产品和工程上,仍然需要非常深厚的工业基础和工程经验。所谓“理论是苍白的,而实践之树长青”。美国的财富往石油-美元集中,自然就不肯下力气投入资源研发电力方面的科技,这方面的人才凋零,甚至大量转行,这就掏空了美国电气化人才的底子。美国电力行业也很强大,但是进步相对就缓慢了很多,多数情况下只是维持现有电力系统,不要出问题。

  中国是一个缺乏石油的国家,用宝贵的外汇购买石油,而大部分进口石油用于燃油车,这本来就是压力很大的事情,中国在内部也没有形成像美国那样庞大的石油利益集团,因此对于能源技术的追求,一直没有止境,所有新研发的技术,只要实验可行就开始推广,在实践中不断升级完善,以尽快产生效益。

  可以说,美国强大的石油利益集团,阻碍了其他能源产品的崛起。白瞎了那么多科学研究成果,要知道太阳能电池是美国贝尔实验室发明的;锂电池的初始研发也是源自于美国。现在美国的锂电池还是太阳能面板,都需要从中日韩大量进口。

  展望未来,中国“全电化”道路,对新一轮的全球化,无疑是影响极其深远:

  ——中国能够为全球提供环保、可持续、低成本的综合电力解决方案。

  ——中国资金,能够参与全球的电力基础设施建设和运营,实际上这些年,中国国电、三峡都已经大规模参与很多国家的电网工程。

  ——中国能够为全世界下一代电力运行提供标准。得标准者得天下,以后中国电力相关产品,就可以走遍天下。

  ——中国的“全电化”方案,实际上才刚刚开始,未来前景广阔,光是公路交通系统,就有无数的课题在等着。

  ——“全电化”路线,还会在军事系统产生深远的影响。

  ——“全电化”更好地配合人工智能、5G通讯时代,形成通讯+智能+能源一体化的体系,将会释放出巨大的能量。

  .......

  如果说,“全电化”加上工业4.0,我认为是互联网革命以来,最激动人心的工业升级进程。其市场规模之大,绝不亚于互联网对人类的影响,只是电力系统流量不彰,并没有被互联网光环笼罩,很多人没有意识到而已。


来源:龙语天下事
作者:巨龙
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