摘要：

A  能源革命起因、過程，最終走向何方？

B  個人、企業(yè)、國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混動車在太陽能利用系統(tǒng)中是一個雙向終端，既是能源消耗終端，也是能源生產(chǎn)終端，其巨大并且廉價的儲能、變換能力使得LY混動車是太陽能利用系統(tǒng)中最重要環(huán)節(jié)。

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

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

能源革命為什么會在第二次世界大戰(zhàn)后萌芽、緩慢地成長，步履瞞珊地一路走來，發(fā)展到今天、能源革命的決戰(zhàn)時刻到來了。起因非常簡單的、是一個的矛盾：人類對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，人類對資源、能源等生存必需品的爭奪、分配。除了合理社會構(gòu)架之外，還有大規(guī)模的的戰(zhàn)爭。而戰(zhàn)爭技術(shù)發(fā)展到核武器的級別，因戰(zhàn)爭的支出遠(yuǎn)比獲得要少，使得戰(zhàn)爭無法再成為能源分配的方式。相對和平的環(huán)境，地球上的人口迅速增長，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，人們發(fā)現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，如光伏、光熱、儲能技術(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)以來全球能源消耗變化

圖 2 中國燃料消耗能源需求變化

能源革命這半個多世紀(jì)以來，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)踐成本過高，經(jīng)濟(jì)上無法滿足人們對能源的需求。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。如果沒有這些作用，能源革命將無法進(jìn)入決戰(zhàn)時刻。

什么才是決戰(zhàn)時刻呢？由能源革命產(chǎn)生的新能源將大范圍地替代化石能源，這一時期將會是二十一世紀(jì)前50年完成。直到2020年，人們?nèi)詫ξ磥淼哪茉粗烦錆M憂慮、恐慌。憂慮來自無知、無望?？只艁碜詼厥倚?yīng)的恐嚇、環(huán)境惡化和已探明化石能源儲量將會在百年耗盡。

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

1：能源革命緣起能源供求矛盾，有兩個特征：一是獲取方式多樣化，可持續(xù)化，如太陽能和核能利用。二是能源的存儲和轉(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能利用為核心，以“STS”（即solar to service。即太陽能轉(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)價值為評判標(biāo)準(zhǔn)，需找出太陽能應(yīng)用的終極方案，并以太陽能空間能源的規(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）。

基于上面的兩個結(jié)論。我們再去探討未來30年的能源革命趨勢。未來30年內(nèi)人類一定能實(shí)現(xiàn)第一階段的高效經(jīng)濟(jì)太陽能利用終極方案。這個終極方案相對于當(dāng)前以化石能源為主的模式更有優(yōu)勢。尤其是經(jīng)濟(jì)價值上，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是能源革命的方向。

學(xué)術(shù)、課本、及新聞報道上，人們都將氫能源稱為終極能源。然而這樣錯誤的想法將會耽誤能源革命的進(jìn)程速度。為什么這樣說呢？評判體系的不同，思考問題的出發(fā)點(diǎn)不同就會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、在電能充足廉價的地方，電解水存儲起來會是太陽能的最佳存儲方式，氫能源發(fā)電效率高。而氫能源的反對觀點(diǎn)是考慮儲氫介質(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。氫燃料電池價格昂貴。盡管這些爭論是存在，但是任何技術(shù)都是有嘗試的必要，即便試錯也會得到經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

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

圖 3  太陽能利用LY系統(tǒng)圖示

基于以下9種評價標(biāo)準(zhǔn)，你將會理解這樣的方案為什么會是一個太陽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)筑的社會結(jié)構(gòu)是否公平，能源分配原則能否適應(yīng)社會發(fā)展。

7：能否解決太陽能間斷性、能量密度低等缺點(diǎn)。

8：太陽能能源載體的有效位移、傳遞環(huán)節(jié)。

9：太陽能利用對環(huán)境的影響。

我們可以將各種不同形式的太陽能利用方案拿出來，放入實(shí)際應(yīng)用場景中采用以上9點(diǎn)評價標(biāo)準(zhǔn)來評判。你會發(fā)現(xiàn)太陽能光伏、光熱、光液技術(shù)和生物質(zhì)、電動車構(gòu)成一個新的能源利用體系（簡稱太陽能利用LY系統(tǒng)）非常完美地從眾多的方案中脫穎而出。

限于篇幅，本文僅對太陽能利用LY系統(tǒng)進(jìn)行9個方面的評價分析、探討。（文中數(shù)據(jù)均為估算值）

1：STS效率

太陽能光伏發(fā)電量產(chǎn)已經(jīng)超過20%，全國電網(wǎng)入口到消費(fèi)端出口的傳送能量損耗在6%左右，電動車慢充快充效率在80%~95%。也就是說從太陽能到電機(jī)的能量效率可以高達(dá)15%以上。LY混動車有短途純電、長途增程的兩種模式，在短途純電模式下STS效率會是15%以上，增程模式下，如果采用甲醇為燃料，甲醇又是以太陽能、生物質(zhì)、水、氫生產(chǎn)得來。這樣的情況下，STS會是多少呢？沒有具體的工程實(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)了太陽能儲能發(fā)電的同時，生產(chǎn)了甲醇。而甲醇的化學(xué)反應(yīng)吸熱效率很高。理論上扣除太陽能光熱發(fā)電的效率及損耗。太陽能到甲醇的能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)100%?？蓪?shí)際能達(dá)到40%就已經(jīng)很不錯了。按照這樣的折算。LY混動車長途增程模式下，太陽能的STS效率仍有可以超過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混動車的增程模式凈STS效率會很低。

2：能量載體有效密度。

太陽能的能源載體系統(tǒng)的密度、以及后端能源利用轉(zhuǎn)換效率。綜合起來稱為太陽能載體的有效能量密度。此外還要考慮能量存儲期間的損耗率。LY混動車的有效能量密度高于續(xù)航相同純電動、傳統(tǒng)燃油車。關(guān)于這方面的討論詳見本自媒體相關(guān)文章。詳見《氫能不是未來能源方向！》，《電池車、燃油車、混動車誰將勝出？交通能源的能量密度認(rèn)識誤區(qū)》和《走出車輛設(shè)計(jì)的誤區(qū)，降低對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。不考慮電力傳輸成本，電動車充電價格可以為0.32元/度，考慮輸配電成本（全國輸配電成本平均超過售電價格28%以上），約0.45元/度?？紤]快速充電樁標(biāo)桿電價為1.2~1.8元/度。這是電動車用太陽能光伏所發(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)價值并沒有廣泛鋪開。而LY混動車作為這個系統(tǒng)中最重要的一環(huán)，其投入成本為零，只是利用了LY混動車的閑置時間。例如，生物質(zhì)沼氣發(fā)電在沒有補(bǔ)貼的情況下，當(dāng)前不具備大規(guī)模推廣。而引入LY混動車閑置時間作為發(fā)電平臺，并且因LY混動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)價值。

5：如何有效適應(yīng)需求。

能源需求里有超過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。太陽能利用LY系統(tǒng)是以交通需求為中心的能源系統(tǒng)，太陽能將會完全取代化石能源。滿足了超過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。更重要的是在當(dāng)LY混動車向電網(wǎng)供電的動力供給具備經(jīng)濟(jì)競爭力的時候，以平均每輛車發(fā)電能力15KW，其發(fā)電裝機(jī)容量由全國3億輛車輛匯總起來可高達(dá)45億KW，數(shù)倍于2018年全國發(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)電時間達(dá)到3000小時。其帶來的發(fā)電量提升則為2018年6.5萬億度的15%~30%。

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

因生物質(zhì)、太陽能分布的廣泛性、普遍性。所有人都均等地、低成本獲取。有陽光、有土地就有能源，每個人都可以通過技術(shù)手段獲取自己生存所需能源。太陽能利用LY系統(tǒng)所構(gòu)建的社會結(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：能否解決太陽能間斷性、能量密度低等缺點(diǎn)。

圖 4 LY混動車與光伏發(fā)電、電網(wǎng)的互動

太陽能利用LY系統(tǒng)中，LY混動車假設(shè)平均有30度車載電池容量，全國3億輛車，總儲能有90億度。2018年全國日均電能消耗為約180億度。如果全部光伏發(fā)電，在白天時段，太陽能光伏發(fā)電直供電能消耗能夠達(dá)到135億度。，LY混動車儲能90億度。那么夜晚的時候LY混動車逆向向電網(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年耗電6.5萬億度10%以上。而全國年均生物質(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)對太陽能間斷性的最佳補(bǔ)充。

LY混動車電池儲能、生物質(zhì)發(fā)電可以完美解決了太陽能的儲能難題。

太陽能的能量密度低，則是通過LY混動分散的布置，降低了太陽能光伏發(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混動車的存在，使得太陽能低成本富集提高了太陽能利用的能量密度。

8：太陽能能源載體的有效位移、傳遞環(huán)節(jié)。

STS的提出，也提出了一個更重要的原則，能量轉(zhuǎn)換傳遞的環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)的效率不同。盡可能選擇最高效率的環(huán)節(jié)，還有一個是減少傳遞環(huán)節(jié)。減少太陽能能源載體的有效位移。太陽能利用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：太陽能利用對環(huán)境的影響。

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

太陽能利用的各種方式中，大部分是環(huán)保、可持續(xù)。相對來說，太陽能利用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。并且完全沒有污染。相比較其他化學(xué)儲能、物理儲能這是一個非常大的優(yōu)勢。

作者：lightyear

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

太陽能利用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，如何及時敏銳地找到自己在能源革命里扮演的最佳角色。要做一個革命潮流的反對者、跟隨者還是領(lǐng)導(dǎo)者？這事關(guān)個人的生活、發(fā)展。

能源革命尚且開始、同志們需更努力。

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