摘要：

A  能源革命起因、過(guò)程，最終走向何方？

B  個(gè)人、企業(yè)、國(guó)家在能源革命中扮演什么角色？

C  如何從技術(shù)原理、實(shí)現(xiàn)角度判斷能源技術(shù)的發(fā)展？

D  LY混動(dòng)車在太陽(yáng)能利用系統(tǒng)中是一個(gè)雙向終端，既是能源消耗終端，也是能源生產(chǎn)終端，其巨大并且廉價(jià)的儲(chǔ)能、變換能力使得LY混動(dòng)車是太陽(yáng)能利用系統(tǒng)中最重要環(huán)節(jié)。

對(duì)于二十世紀(jì)五十年代以來(lái)的能源領(lǐng)域的科技、經(jīng)濟(jì)變化，統(tǒng)稱為能源革命。人們對(duì)能源革命的起因，眾說(shuō)紛紜、莫衷一是。人們對(duì)能源革命的發(fā)展形態(tài)，百花齊放、百家爭(zhēng)鳴并投入大量有價(jià)值的實(shí)踐。對(duì)于能源革命將去往何方、至于何處，未曾有人說(shuō)起。

本文以較膚淺并且通俗易通的話語(yǔ)，試圖將事關(guān)人類幸福能源革命的概況用最簡(jiǎn)短的文字描述出來(lái)。讓每個(gè)讀者明白自己身處一個(gè)什么樣的時(shí)代。

能源革命為什么會(huì)在第二次世界大戰(zhàn)后萌芽、緩慢地成長(zhǎng)，步履瞞珊地一路走來(lái)，發(fā)展到今天、能源革命的決戰(zhàn)時(shí)刻到來(lái)了。起因非常簡(jiǎn)單的、是一個(gè)的矛盾：人類對(duì)能源需求造成的能源資源、利益分配矛盾，促使了能源革命的萌芽。

二戰(zhàn)之前，人類對(duì)資源、能源等生存必需品的爭(zhēng)奪、分配。除了合理社會(huì)構(gòu)架之外，還有大規(guī)模的的戰(zhàn)爭(zhēng)。而戰(zhàn)爭(zhēng)技術(shù)發(fā)展到核武器的級(jí)別，因戰(zhàn)爭(zhēng)的支出遠(yuǎn)比獲得要少，使得戰(zhàn)爭(zhēng)無(wú)法再成為能源分配的方式。相對(duì)和平的環(huán)境，地球上的人口迅速增長(zhǎng)，能源需求矛盾凸顯。

在化石能源等能源供求矛盾日益緊張的同時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，如光伏、光熱、儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。理論上能夠解決能源供求矛盾。因此萌發(fā)了能源革命。

圖 1 二戰(zhàn)以來(lái)全球能源消耗變化

圖 2 中國(guó)燃料消耗能源需求變化

能源革命這半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，發(fā)展非常緩慢。盡管能源革命的理論、技術(shù)在能源革命萌發(fā)之前已經(jīng)存在、并成熟了。但是理論、科技的實(shí)踐成本過(guò)高，經(jīng)濟(jì)上無(wú)法滿足人們對(duì)能源的需求。能源革命是要更多從經(jīng)濟(jì)學(xué)上的行為注釋，而從理論、技術(shù)等自然科學(xué)思考則是輔助注解。

除經(jīng)濟(jì)因素外，影響能源革命最深的是遵循“摩爾定律”發(fā)展的半導(dǎo)體工業(yè)等信息技術(shù)。信息技術(shù)扮演著降低能源革命成本的關(guān)鍵角色，由信息技術(shù)演變而來(lái)的智能制造在光伏等新能源提高效率、降低成本的技術(shù)更新中承擔(dān)了近100%的決定性作用。如果沒(méi)有這些作用，能源革命將無(wú)法進(jìn)入決戰(zhàn)時(shí)刻。

什么才是決戰(zhàn)時(shí)刻呢？由能源革命產(chǎn)生的新能源將大范圍地替代化石能源，這一時(shí)期將會(huì)是二十一世紀(jì)前50年完成。直到2020年，人們?nèi)詫?duì)未來(lái)的能源之路充滿憂慮、恐慌。憂慮來(lái)自無(wú)知、無(wú)望?？只艁?lái)自溫室效應(yīng)的恐嚇、環(huán)境惡化和已探明化石能源儲(chǔ)量將會(huì)在百年耗盡。

然而，當(dāng)人們跳出自己身處的時(shí)代，以一個(gè)歷史審視者，而非親歷者的角度看待這半個(gè)世紀(jì)的能源發(fā)展，你會(huì)枉然大悟。并得到如下結(jié)論。

1：能源革命緣起能源供求矛盾，有兩個(gè)特征：一是獲取方式多樣化，可持續(xù)化，如太陽(yáng)能和核能利用。二是能源的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換高效化，并且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

2：能源革命的第一階段是以太陽(yáng)能利用為核心，以“STS”（即solar to service。即太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為服務(wù)人們生產(chǎn)生活的有用功）和經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，需找出太陽(yáng)能應(yīng)用的終極方案，并以太陽(yáng)能空間能源的規(guī)模應(yīng)用為成熟標(biāo)志（如空間電推、月球、火星、空間站能源的規(guī)?；茉磻?yīng)用）。

基于上面的兩個(gè)結(jié)論。我們?cè)偃ヌ接懳磥?lái)30年的能源革命趨勢(shì)。未來(lái)30年內(nèi)人類一定能實(shí)現(xiàn)第一階段的高效經(jīng)濟(jì)太陽(yáng)能利用終極方案。這個(gè)終極方案相對(duì)于當(dāng)前以化石能源為主的模式更有優(yōu)勢(shì)。尤其是經(jīng)濟(jì)價(jià)值上，能源獲取成本更低。如果能源變革方案符合這樣的預(yù)期、那么這樣的能源變革方案就會(huì)是能源革命的方向。

學(xué)術(shù)、課本、及新聞報(bào)道上，人們都將氫能源稱為終極能源。然而這樣錯(cuò)誤的想法將會(huì)耽誤能源革命的進(jìn)程速度。為什么這樣說(shuō)呢？評(píng)判體系的不同，思考問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)不同就會(huì)得到氫能源不同的結(jié)論。氫能源的支撐觀點(diǎn)是能量密度高、在電能充足廉價(jià)的地方，電解水存儲(chǔ)起來(lái)會(huì)是太陽(yáng)能的最佳存儲(chǔ)方式，氫能源發(fā)電效率高。而氫能源的反對(duì)觀點(diǎn)是考慮儲(chǔ)氫介質(zhì)后，其能量密度低于甲醇等，電解水效率低，整體“STS”效率更低。氫燃料電池價(jià)格昂貴。盡管這些爭(zhēng)論是存在，但是任何技術(shù)都是有嘗試的必要，即便試錯(cuò)也會(huì)得到經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

在作者看來(lái)氫能源不會(huì)是太陽(yáng)能終極利用的最佳載體。太陽(yáng)能光伏、光熱、光液技術(shù)和生物質(zhì)、電動(dòng)車構(gòu)成一個(gè)新的能源利用體系有可能成為太陽(yáng)能終極利用方案的一種。為什么這樣說(shuō)呢？

圖 3  太陽(yáng)能利用LY系統(tǒng)圖示

基于以下9種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，你將會(huì)理解這樣的方案為什么會(huì)是一個(gè)太陽(yáng)能終極利用方案的可能方向。

1：STS效率。

2：能量載體有效密度。

3：方案實(shí)現(xiàn)后的綜合能源價(jià)格，折算？元/度電。

4：技術(shù)發(fā)展、工程實(shí)現(xiàn)的難易程度。

5：如何有效適應(yīng)需求。

6：新能源構(gòu)筑的社會(huì)結(jié)構(gòu)是否公平，能源分配原則能否適應(yīng)社會(huì)發(fā)展。

7：能否解決太陽(yáng)能間斷性、能量密度低等缺點(diǎn)。

8：太陽(yáng)能能源載體的有效位移、傳遞環(huán)節(jié)。

9：太陽(yáng)能利用對(duì)環(huán)境的影響。

我們可以將各種不同形式的太陽(yáng)能利用方案拿出來(lái)，放入實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中采用以上9點(diǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)判。你會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)能光伏、光熱、光液技術(shù)和生物質(zhì)、電動(dòng)車構(gòu)成一個(gè)新的能源利用體系（簡(jiǎn)稱太陽(yáng)能利用LY系統(tǒng)）非常完美地從眾多的方案中脫穎而出。

限于篇幅，本文僅對(duì)太陽(yáng)能利用LY系統(tǒng)進(jìn)行9個(gè)方面的評(píng)價(jià)分析、探討。（文中數(shù)據(jù)均為估算值）

1：STS效率

太陽(yáng)能光伏發(fā)電量產(chǎn)已經(jīng)超過(guò)20%，全國(guó)電網(wǎng)入口到消費(fèi)端出口的傳送能量損耗在6%左右，電動(dòng)車慢充快充效率在80%~95%。也就是說(shuō)從太陽(yáng)能到電機(jī)的能量效率可以高達(dá)15%以上。LY混動(dòng)車有短途純電、長(zhǎng)途增程的兩種模式，在短途純電模式下STS效率會(huì)是15%以上，增程模式下，如果采用甲醇為燃料，甲醇又是以太陽(yáng)能、生物質(zhì)、水、氫生產(chǎn)得來(lái)。這樣的情況下，STS會(huì)是多少呢？沒(méi)有具體的工程實(shí)例數(shù)據(jù)。如果以純生物質(zhì)為載體，以生物接收到的陽(yáng)光為能量起點(diǎn)。那么這樣的有純生物質(zhì)能量轉(zhuǎn)為甲醇的STS效率會(huì)低于1%。這是非常低的效率。而以生物質(zhì)、電解水產(chǎn)氫為原料，不計(jì)原料前端太陽(yáng)能輸入，以重整生物質(zhì)的能量輸入和輸出為起點(diǎn)，光熱作為熱源，原料儲(chǔ)熱，最終得到甲醇和電能。這樣的甲醇生產(chǎn)方案，在實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能儲(chǔ)能發(fā)電的同時(shí)，生產(chǎn)了甲醇。而甲醇的化學(xué)反應(yīng)吸熱效率很高。理論上扣除太陽(yáng)能光熱發(fā)電的效率及損耗。太陽(yáng)能到甲醇的能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)100%?？蓪?shí)際能達(dá)到40%就已經(jīng)很不錯(cuò)了。按照這樣的折算。LY混動(dòng)車長(zhǎng)途增程模式下，太陽(yáng)能的STS效率仍有可以超過(guò)15%。跟光伏相當(dāng)。這只是統(tǒng)計(jì)口徑的不同造成的能量差別。如果只考慮凈STS效率。那么LY混動(dòng)車的增程模式凈STS效率會(huì)很低。

2：能量載體有效密度。

太陽(yáng)能的能源載體系統(tǒng)的密度、以及后端能源利用轉(zhuǎn)換效率。綜合起來(lái)稱為太陽(yáng)能載體的有效能量密度。此外還要考慮能量存儲(chǔ)期間的損耗率。LY混動(dòng)車的有效能量密度高于續(xù)航相同純電動(dòng)、傳統(tǒng)燃油車。關(guān)于這方面的討論詳見(jiàn)本自媒體相關(guān)文章。詳見(jiàn)《氫能不是未來(lái)能源方向！》，《電池車、燃油車、混動(dòng)車誰(shuí)將勝出？交通能源的能量密度認(rèn)識(shí)誤區(qū)》和《走出車輛設(shè)計(jì)的誤區(qū)，降低對(duì)車載電池能量密度的期望》。

3：方案實(shí)現(xiàn)后的綜合能源價(jià)格，折算？元/度電。

在光伏發(fā)電條件較好的地區(qū)，光伏發(fā)電已經(jīng)達(dá)到火力發(fā)電水平，約0.32元上網(wǎng)電價(jià)。不考慮電力傳輸成本，電動(dòng)車充電價(jià)格可以為0.32元/度，考慮輸配電成本（全國(guó)輸配電成本平均超過(guò)售電價(jià)格28%以上），約0.45元/度?？紤]快速充電樁標(biāo)桿電價(jià)為1.2~1.8元/度。這是電動(dòng)車用太陽(yáng)能光伏所發(fā)電的度電成本。利用甲醇作為增程燃料的車載發(fā)電度電成本在甲醇價(jià)格2~3元/千克，發(fā)電效率30~40%情況下，約0.9~1.8元/度。

4：技術(shù)發(fā)展、工程實(shí)現(xiàn)的難易程度。

太陽(yáng)能利用LY系統(tǒng)的所有技術(shù)都是成熟的，限于經(jīng)濟(jì)價(jià)值并沒(méi)有廣泛鋪開。而LY混動(dòng)車作為這個(gè)系統(tǒng)中最重要的一環(huán)，其投入成本為零，只是利用了LY混動(dòng)車的閑置時(shí)間。例如，生物質(zhì)沼氣發(fā)電在沒(méi)有補(bǔ)貼的情況下，當(dāng)前不具備大規(guī)模推廣。而引入LY混動(dòng)車閑置時(shí)間作為發(fā)電平臺(tái)，并且因LY混動(dòng)車的分散特性減少了生物質(zhì)運(yùn)輸距離。這使得生物質(zhì)沼氣發(fā)電有了更大經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

5：如何有效適應(yīng)需求。

能源需求里有超過(guò)三分之一屬于交通能源需求，如汽車、輪船、飛機(jī)的能源需求量巨大。太陽(yáng)能利用LY系統(tǒng)是以交通需求為中心的能源系統(tǒng)，太陽(yáng)能將會(huì)完全取代化石能源。滿足了超過(guò)三分之一的能源需求。并以分布式的能源結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有電網(wǎng)兼容互動(dòng)。更重要的是在當(dāng)LY混動(dòng)車向電網(wǎng)供電的動(dòng)力供給具備經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的時(shí)候，以平均每輛車發(fā)電能力15KW，其發(fā)電裝機(jī)容量由全國(guó)3億輛車輛匯總起來(lái)可高達(dá)45億KW，數(shù)倍于2018年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量。即便這些容量的有效利用率只有5%~10%，年均發(fā)電時(shí)間達(dá)到3000小時(shí)。其帶來(lái)的發(fā)電量提升則為2018年6.5萬(wàn)億度的15%~30%。

6：新能源構(gòu)筑的社會(huì)結(jié)構(gòu)是否公平，能源分配原則能否適應(yīng)社會(huì)發(fā)展。

因生物質(zhì)、太陽(yáng)能分布的廣泛性、普遍性。所有人都均等地、低成本獲取。有陽(yáng)光、有土地就有能源，每個(gè)人都可以通過(guò)技術(shù)手段獲取自己生存所需能源。太陽(yáng)能利用LY系統(tǒng)所構(gòu)建的社會(huì)結(jié)構(gòu)將更加公平，使得人人生而平等有了更強(qiáng)有力的物質(zhì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。

7：能否解決太陽(yáng)能間斷性、能量密度低等缺點(diǎn)。

圖 4 LY混動(dòng)車與光伏發(fā)電、電網(wǎng)的互動(dòng)

太陽(yáng)能利用LY系統(tǒng)中，LY混動(dòng)車假設(shè)平均有30度車載電池容量，全國(guó)3億輛車，總儲(chǔ)能有90億度。2018年全國(guó)日均電能消耗為約180億度。如果全部光伏發(fā)電，在白天時(shí)段，太陽(yáng)能光伏發(fā)電直供電能消耗能夠達(dá)到135億度。，LY混動(dòng)車儲(chǔ)能90億度。那么夜晚的時(shí)候LY混動(dòng)車逆向向電網(wǎng)回饋一半電量，這樣的系統(tǒng)足夠滿足全國(guó)電力需求。

而利用生物質(zhì)，比如單單是8億噸秸稈沼氣，其發(fā)電量也至少能滿足全國(guó)年耗電6.5萬(wàn)億度10%以上。而全國(guó)年均生物質(zhì)生產(chǎn)量是610億噸，低成本地有效利用10%生物質(zhì)沼氣發(fā)電。將能滿足大部分電力需求。生物質(zhì)的發(fā)電則是應(yīng)對(duì)太陽(yáng)能間斷性的最佳補(bǔ)充。

LY混動(dòng)車電池儲(chǔ)能、生物質(zhì)發(fā)電可以完美解決了太陽(yáng)能的儲(chǔ)能難題。

太陽(yáng)能的能量密度低，則是通過(guò)LY混動(dòng)分散的布置，降低了太陽(yáng)能光伏發(fā)電的輸配電距離，而電能的富集是成本低廉的。生物質(zhì)富集也因LY混動(dòng)車分散布置大幅降低了運(yùn)送距離，如將沼氣厭氧發(fā)酵罐埋在耕地地下，短距離傳輸沼氣到道路邊上，沼渣沼液直接翻田作為肥料。也就是LY混動(dòng)車的存在，使得太陽(yáng)能低成本富集提高了太陽(yáng)能利用的能量密度。

8：太陽(yáng)能能源載體的有效位移、傳遞環(huán)節(jié)。

STS的提出，也提出了一個(gè)更重要的原則，能量轉(zhuǎn)換傳遞的環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)的效率不同。盡可能選擇最高效率的環(huán)節(jié)，還有一個(gè)是減少傳遞環(huán)節(jié)。減少太陽(yáng)能能源載體的有效位移。太陽(yáng)能利用LY系統(tǒng)中，光伏發(fā)電直接傳遞到交通工具，傳輸路徑更短，環(huán)節(jié)更少。生物質(zhì)、光液的利用中，其能量載體的有效位移可以限制在幾十公里以內(nèi)。

9：太陽(yáng)能利用對(duì)環(huán)境的影響。

圖 5 太陽(yáng)能利用LY系統(tǒng)將創(chuàng)造更美好生活環(huán)境

太陽(yáng)能利用的各種方式中，大部分是環(huán)保、可持續(xù)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能利用LY系統(tǒng)中，天量生物質(zhì)產(chǎn)生的沼液、沼渣，滿足了全部的農(nóng)業(yè)肥料需求。并且完全沒(méi)有污染。相比較其他化學(xué)儲(chǔ)能、物理儲(chǔ)能這是一個(gè)非常大的優(yōu)勢(shì)。

作者：lightyear

通過(guò)上面9個(gè)角度的分析。我們知道，LY混動(dòng)車在太陽(yáng)能利用系統(tǒng)中是一個(gè)雙向終端，既是能源消耗終端，也是能源生產(chǎn)終端，其巨大并且廉價(jià)的儲(chǔ)能、變換能力使得LY混動(dòng)車是太陽(yáng)能利用系統(tǒng)中最重要環(huán)節(jié)。

太陽(yáng)能利用LY系統(tǒng)盡管是剛剛萌芽的技術(shù)方向，其眾多的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)使得它在能源革命進(jìn)程中脫穎而出，受到重視。而作為能源革命親歷者的讀者，如何及時(shí)敏銳地找到自己在能源革命里扮演的最佳角色。要做一個(gè)革命潮流的反對(duì)者、跟隨者還是領(lǐng)導(dǎo)者？這事關(guān)個(gè)人的生活、發(fā)展。

能源革命尚且開始、同志們需更努力。

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