目前人类的发展经历了三次能源革命，第一次以蒸汽机的发明和应用为标志，第二次以电的发明和应用为标志。前两次能源革命是以煤炭、石油和天然气等化石能源为主，第三次则是以风光发电为主的新能源的开发和应用，逐步实现“非化石能源对化石能源的替代”。
中国作为全球最大的化石能源消费国，推动第三次能源革命，相比发达国家更具紧迫性和艰巨性。除了生态环保和资源瓶颈问题，预计2020年我国原油和天然气对外依存度将高达70%和50%，在复杂的国际环境下，能源安全不容乐观，实现自给自足、找出一条替代化石能源的路径才是根本。
“新科技”助力第三次能源革命
当前，以新能源、智能化、新材料、物联网等技术为主要驱动力的第四次工业革命正席卷全球，并加速推进第三次能源革命。新能源、智能电网，储能、储热、储冷，以及电动车与氢能产业快速发展，传统能源生产和消费方式将发生革命性变化。
风光电为主的新能源量足价低，是替代煤油气的最佳“一次能源”。我国风光资源丰富，内蒙古、青海等西北地区开发六十分之一，即可满足我国当前全部能源需求。2019年我国新能源装机突破4亿千瓦，位居世界第一。实践证明，大规模开发西北地区新能源，通过特高压输送到东部地区，技术和经济性都是可行的。
电是最清洁、最便利的能源利用方式。相比化石能源高温高压、热能、动能、电能的转化过程，新能源可实现风光能在常温常压下向电能的直接转换，过程简单、无碳，具有较好的经济性。因此，风光电为主的新能源是替代煤油气的最佳“一次能源”，将成为第三次能源革命的主角。
新技术的发展，使“风光电为主的新能源替代煤油气为主的化石能源”的条件越来越成熟。当前燃料电池及电解制氢技术快速发展，主要设备和材料逐步国产化，成本快速下降。随着大规模采用新能源制氢，预计到2025年氢能车成本将低于燃油车。如实现北京市“公交、物流重卡全部氢能化”，预计可减少北京市三分之一的燃油消耗，将为我国规模化制氢，以及利用氢能调峰储能，以氢代油探索出新模式。
电动车储能发电。电动车的运行成本已经大幅低于燃油车，未来将是一个海量的储能系统，可以低谷充电、高峰向电网售电，将对储能产业和能源体系带来深刻的变化。
智能化、互联网、大数据、云计算等新技术的出现，将融通电力网、热力网、交通网，形成能源互联网，助力新能源、储能、储热/冷、氢能、电动车等新产业的快速发展，提升能源配置效率，最终实现能源体系从量变到质变。
“两步走”构建现代能源体系
现阶段我国一年的能源消费总量约35亿吨标煤(扣除原料用煤后)，一次能源消耗煤炭17亿吨，石油6亿吨，天然气2800亿立方米。折合成电能约12万亿千瓦时，其中电力消耗7万亿千瓦时，石油折算约3万亿千瓦时，天然气及散煤折算约2万亿千瓦时。
要实现风光电为主的非化石能源替代煤油气为主的化石能源，必须满足两大条件，一是风光电为主的新能源充裕且有经济性;二是解决新能源的不稳定性问题。目前，通过在西北部风光资源富集地区大规模开发新能源送至东部地区，与化石能源相比有经济性。下一步，关键要解决新能源不稳定的问题，加速非化石能源对化石能源的替代。
传统电力系统是“发输用”同时完成，发电规模按照最大负荷来配置，发电侧随着用电需求的变化而调节，有多少需要就发多少电;且为满足安全运行，需要预留较大的备用容量，导致目前电力系统的运行效率较低，不超过50%。
新能源的不稳定，源于其出力只能随天气和季节引起的风、光大小而定，不能随负荷大小来变化，与现有的电力系统特性相悖。要解决这个问题，不是单一技术突破就可以解决的。要对现有的电力系统进行变革，由“发输用”同时完成的传统模式，转变为“发输储用”的全新电力系统，系统的负荷大小可以随着发电侧新能源的出力而调整。
新型“发输储用”电力系统中，电制氢、电制热/冷、电动车充放电，不仅是替代煤油气为主化石能源的过程，更重要的是起到储能和系统负荷调节的功能。当电力系统处于低谷阶段或风光等新能源充裕时，启动上述“储能”负荷;当系统负荷处于高峰时段或风光等新能源出力较低时，暂停这部分负荷。从代油、代气、代煤的电量看，系统可以满足调节需求，这样完全改变了现有电力系统“即用即发”的特性，可以适应风光等新能源的出力特点，彻底解决其间歇性、不稳定的问题。同时，上述模式的“储能”使得电力系统更加安全，备用容量大幅减少，系统效率大幅提升，持续增加电力在终端消费的比重，促进风光电为主的非化石能源消纳。这个过程可以分两步走。
第一步，推动消费侧储能，提高现有电力系统效率，实现电能代油代气。目前，我国电力装机20亿千瓦，日间最大负荷约12亿千瓦，夜间最低负荷仅有6亿千瓦，电力系统整体效率只有50%。如果把氢、热、冷组织在电网低谷时段生产，可大大提高电力系统效率。当效率从50%提高到80%时，相当于可以增发4万亿千瓦时电能，可以通过挖掘存量潜力、不改变现有电力系统，实现油气化石能源的替代。这样既完成了电能向不同能源形态的转换和储存，实现了电能的“时间转移”，也大幅提高了电力系统的运行效率和新能源的消纳比例。另外，氢能车、电动车也可以在负荷高峰时段或电网特殊需要时，向电网发电，发挥调峰等作用。
第二步，代油、代气、代煤同步推进，实现对化石能源的全面替代。随着储能技术的进步，在上述制氢、制热/冷等储能实施代油代气的基础上，逐步解决成本问题，化学储能将会大规模部署在电力系统，并完全实现对化石能源的替代。
“促合力”保证能源安全
风光为主的非化石能源替代化石能源，不是一蹴而就的，是一个巨大的系统性工程，不仅需要技术的进步，也需要商业模式的创新和政策的扶持。
一是进一步拉大峰谷电价差。现阶段电制氢、制热/冷等代油代气，尚处于替代的“临界点”。当电价在0.2—0.3元/千瓦时内，电能替代油气才有经济性。完善峰谷电价政策，尤其是降低低谷电价，鼓励和支持谷电及新能源制氢、制热、制冷、充电等商业模式;出台政策，推动储电、储氢、储热、储冷等配套产业的发展。
二是鼓励技术创新和商业模式创新。这是一次庞大的能源体系变革，不仅需要新能源、储能、氢能、特高压等能源自身技术的进步，还需要能够支撑新型能源体系的其他技术创新，比如智慧控制技术、区块链技术等。同时，还要创新商业模式，优化电动车分时充放电，提高充电桩布局密度，布局更多加氢站等，充分利用现有的电力系统挖掘潜力，减少投资，提高效率，推动新兴产业的发展。
三是加大西部新能源的开发及政策支持力度。加快西部大规模风光等新能源基地开发及特高压通道建设，充分开发利用我国独特的资源禀赋和优势，统一规划，统一实施，把西、北部的高原、荒漠变成“新能源电气田”，替代传统的“油田、气田、煤田”，把新能源产业打造成我国保增长、扩内需，转型发展的新的增长极。
四是打造“电为核心能源体系”区域示范。鼓励和复制北京宝之谷、延庆冬奥“谷电供热/冷，谷电制氢”的商业模式，推广化石能源替代示范。
现阶段构建这样一个“电为核心的现代能源体系”，技术上是可行的，也是有经济性的。前两次能源革命都是成倍推高能源成本，而这次能源革命可实现不推高成本且持续下降。
我国具有资源优势、市场优势，特别是“集中力量办大事”的体制优势，也有环境保护、能源安全的紧迫压力。在以习近平同志为核心的党中央领导下，我们要发挥中国人的创新力和资源整合力，一定能引领第三次能源革命的进程，加速构建现代能源体系”，加速对化石能源的全面替代，实现国家能源自足、能源安全，为全球应对气候变化和人类文明进步作出更大贡献。
作者系中国大唐党组副书记、董事
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