核聚變是中國能源必然未來!

核聚變是中國能源必然未來!

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前言


  中國目前能源消耗格局是一煤二油,但是這種能源局既難保證供給也不符合歷史規律,所以中國能源必須進行歷史性轉型,這就是為什麼這幾年國家一直在提能源轉型的原因。

  中國能源要往哪裡轉型呢?

短氣長核!


  短期看天然氣補充增量,長期看核能發展突破。

新能源為什麼撐不起中國未來?


  相比於不受人關注的天然氣能源和核能,新能源更受世人矚目。我們一般所說新能源包括:風能、太陽能、地熱能、海洋能、生物質能等。其中氫能屬於其他一次能源轉化出的二次能源不在本文討論範圍內。

  在討論這些新能源能不能撐起中國能源未來前,先給大家科普兩個概念:基底負荷和調峰負荷。大家要知道我們日常使用能源中絕大部分都以是電能形式消耗掉了,所以這兩個名詞也是電力調度裡專有名詞。

  我們每天生活用電都是有高峰和低谷的,比如開空調時用電量高點,關空調後用電量就會少點,其實整個國家用電量也是這樣高低起伏。但是因為每個人用電高低峰不一樣,對沖彙總之後整個國家即使在用電量低峰還是有非常大的用電量,這個就是基底負荷,而高低峰之間用電量就是調峰負荷。

  基底負荷意味著我國每時每刻最少要發這麼多電,否則不足以維持社會運轉。而調峰負荷意味著我們社會要持續向前發展所需要的發電量,調峰負荷不足就會導致頻繁的拉閘停電,就會影響到人們日常生產生活。

  基底負荷要求是能一直穩定輸出能源,調峰負荷要求是能隨時拉上來撤下去的可變發電能力,但這兩者都要求能源發電側有隨時拉上來隨時可以發電能力。但是新能源裡面風電、太陽能是非常靠天吃飯,不具備隨時發電能力。而地熱能、生物質能、海洋能雖然具備比較穩定的隨時發電能力,但是其發電能力非常有限根本撐不起我國龐大的能源消費需求。這也是很多專業人士稱呼新能源為“劣質能源”根本原因。

新能源是否具備不看天時具備隨時發電能力呢?

  關鍵是看調峰蓄電能力。不管是抽水蓄能電站、鋰電梯度利用、氫能蓄電,乃至於超級電容蓄能都是希望給新能源加上隨時發電的蓄能調峰能力。可惜目前來看來,這些技術路徑要麼轉換效率太低,要麼蓄電能力有限,不具備大規模推廣可能。也就是說因為蓄能調峰能力有限,目前新能源不具備承擔我國主要能源消耗的可能。

常規能源前景分析


  在新能源外的常規能源裡,包含煤、石油、天然氣(含可燃冰)、核能這四大能源。這裡嘗試從我國能源開採前景和自給保障能力來分析一下四大能源潛在前景。

  我們教科書裡講到我國資源稟賦時往往會說多煤貧油少氣,實際上撐起我們能源消耗大頭也是煤炭。但是我國一些煤炭開發較早地區,資源開發利用度已經很高了,有相當數量開採煤層厚度已經低於0.5米,部分開採煤層僅有十餘釐米,這在部分煤炭智能化開採論文和項目書上也可以有對應數據可交叉驗證。而且煤炭本身物理性質決定了其燃燒效率低於天然氣,所以當我國經濟體系數字化後必然迎來能耗暴漲情況下,相對低效的煤炭已經不足以支撐我國經濟向前發展了。

  以熱值和利用效率考慮,煤炭利用效率最低,石油稍強,天然氣(液態)效率最高。從石油和天然氣生成理論來看,兩者生成來源天然氣略大於石油,且天然氣生成的壓力溫度範圍明顯寬於石油,即使考慮地質運動對儲層的影響,理論上天然氣潛在儲量也是應該不低於石油的。從近幾年世界油氣勘探成果來看,天然氣增儲增產潛力明顯大於石油,而我國油氣勘探成果也呈現出類似的情況。

  結合我國地質實際來看,目前石油對外依存度(超70%)高且增產增儲潛力有限,而目前世界石油主產國受美國控制及影響嚴重,中國達成原油穩供難度較大。從我國目前海洋油氣勘探情況來看,我國天然氣增產增儲潛力較石油明顯更大,且我國目前天然氣對外依存度相對較低(43%),結合天然氣主產國沒有形成較為緊密且受美國影響國際體系,我國天然氣穩供難度要明顯低於石油。這也是我國油氣勘探規劃提出“陸轉海,油轉氣”的根本原因。

  雖然天然氣增產增儲能在一定程度上能提升我國能源安全,但是依靠天然氣來長期保障我國社會經濟數字化轉型後能耗爆炸性增長,既不現實也不經濟。當我國步入數字化時代後必然需要遠超油氣能效的高效能源供給,而核能是目前技術條件下最有可能的選項,即使不考慮核聚變技術突破可能。

  所以我國未來能源戰略必然是短期(10年左右)依靠天然氣提升能源保障,長期依靠核能保障能源供應,然後適度發展新能源。

結語


  人類社會的每一次科技飛躍都伴隨著能源消耗的飛躍,從原始社會到農業社會我們學會了利用木材,從農業社會到工業社會學會利用煤炭,第二次工業革命學會利用油氣,第三次工業革命學會了利用核能,那麼目前我國正在推進數字化科技飛躍也必然伴隨著能耗的再次飛躍。

追求熵減(秩序)的人類社會必然面臨能耗爆炸宿命!


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