摘要：進(jìn)入21世紀(jì)，中國能源面臨著五大嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：能源供應(yīng)緊張、液體燃料短缺、環(huán)境污染嚴(yán)重、溫室氣體排放、農(nóng)村和城鎮(zhèn)清潔能源供應(yīng)等，嚴(yán)重制約了我國的可持續(xù)發(fā)展。我國以煤為主的能源格局仍將持續(xù)，發(fā)展模式和用能理念必須從我國的具體國情出發(fā)，走自己的路，嚴(yán)格執(zhí)行能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量控制，從整個產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈節(jié)能減排，從全生命周期角度提高能源的綜合利用效率。本文提出可持續(xù)能源系統(tǒng)的基本原則IDDD+N：轉(zhuǎn)換整合化（Integration）、需求精細(xì)化（Differentiation）、供應(yīng)多樣化（Diversification）、布局分布化（Decentralization）和調(diào)度、控制、管理網(wǎng)絡(luò)化（Network）?？沙掷m(xù)能源系統(tǒng)的核心是“把合適的能源放在合適的地方”。

關(guān)鍵詞：總量控制；節(jié)能；全生命周期；產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈；可持續(xù)能源系統(tǒng)

序

如果按照目前的燃料應(yīng)用趨勢（按照常規(guī)情景），我們將在耗盡化石燃料之前先耗盡“大氣”。恐怖主義不會威脅到高科技生活方式下我們的生存能力，但是能源會。人類活動所引起的氣候變化將抵消我們在防治疾病、減少貧困、防止戰(zhàn)爭和保持生物多樣性等方面所做的所有努力。

一、我國能源面臨的五大挑戰(zhàn)

１、能源需求總量的急劇增加和能源供應(yīng)的巨大壓力

我國能源總量需求大且快速增長，目前是世界上僅次于美國的第二大能源生產(chǎn)國和消費(fèi)國，但人均能耗尚處于較低水平。2007年我國能源消費(fèi)總量為26.56億tce，占全球16.8%；人均能耗約為2tce，低于世界平均水平（2.42tce）。[1]我國工業(yè)已進(jìn)入重化階段，按世界各國發(fā)展的歷史規(guī)律來看，能耗迅速增長階段似不可逾越。能源消費(fèi)總量的急劇增加給我國的能源供應(yīng)帶來了巨大的壓力。這么大的一次能源需求我們是否能夠供應(yīng)，其所引起的污染是否有足夠的環(huán)境容量？怎么解決？

２、 液體燃料短缺

我國2007年進(jìn)口原油及其成品油約1.79億噸，對外依存度達(dá)到49%，[1]今后將繼續(xù)增加，能源安全和石油替代如何考慮？我國的汽車工業(yè)、石化工業(yè)如何用創(chuàng)新的發(fā)展模式來適應(yīng)這個形勢？在車用替代燃料方面我國應(yīng)以此為契機(jī)走出自主創(chuàng)新的道路。

3、環(huán)境污染嚴(yán)重

污染物質(zhì)主要是SO2、NOX、PM2.5-10、Hg和CO2，這些污染物的80%是由于化石能源的利用，尤其是煤的直接燃燒所引起。目前我國有30%-40%的地區(qū)（主要是西南地區(qū)）出現(xiàn)酸雨現(xiàn)象，呼吸系統(tǒng)疾病不斷增加。需要認(rèn)真研究的是我國對這些污染物“可容忍”的環(huán)境容量究竟是多少？

4、溫室氣體排放

目前全球每年排放CO2250多億噸，空氣中的CO2濃度，從工業(yè)化150多年以來，已從280ppm增至380ppm，目前以3ppm/年的速度增長。溫室氣體對地球?qū)⑿纬蔀?zāi)難性的后果，在經(jīng)歷了長期的爭論后，全世界的學(xué)者已有共識。所以，全世界都在采取多種措施減排CO2。目前，我國的CO2排放總量已接近60億噸，實(shí)際上已為世界第一。因而，從戰(zhàn)略高度、從現(xiàn)在開始就應(yīng)該認(rèn)真考慮我國CO2如何分階段減排的有關(guān)戰(zhàn)略技術(shù)和政策問題，否則的話，在今后幾十年我國將會為此付出更多的代價(jià)。

5、8億農(nóng)民及城鎮(zhèn)化所需能源的供應(yīng)

到目前為止，有相當(dāng)數(shù)量的農(nóng)民沒有得到良好的能源服務(wù)，他們?nèi)砸蕾嚠?dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)廢棄物（秸稈、柴草等）作為主要能源，有些地方甚至仍在砍伐森林和破壞生態(tài)。此外，我國城鎮(zhèn)化率以每年1%在增長，每年有將近一千萬人口進(jìn)入新的城鎮(zhèn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，城鎮(zhèn)居民的人均能耗是農(nóng)村的3.5倍。這部分份額巨大的能源應(yīng)來自何處？如何才能結(jié)合社會主義新農(nóng)村的建設(shè)提供給廣大農(nóng)村和新建的中、小城鎮(zhèn)符合中國國情的現(xiàn)代化能源服務(wù)，以減少生態(tài)破壞，減少室內(nèi)污染，提高農(nóng)民生活質(zhì)量等，這是整體能源戰(zhàn)略的重要組成部分。

以上這五點(diǎn)是我國能源面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，能源戰(zhàn)略、能源科技、能源政策都應(yīng)以解決以上五點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。

二、無法改變的事實(shí)

１、根據(jù)對能源需求和能源供應(yīng)的預(yù)測，煤炭現(xiàn)在以至將來（直到2050年或更晚）在我國能源仍將起到主導(dǎo)作用，預(yù)計(jì)到2050年煤炭將占能源消費(fèi)總量的50%-60%（目前為70%），但總量仍會不斷增加。

２、煤炭用于發(fā)電的比例會越來越大，目前為50%，預(yù)計(jì)到2020年，將到70%以上。這意味著燃煤電廠排放的CO2將占CO2 排放總量的60% 以上。

３、煤的開采和直接燃燒已引起嚴(yán)重的生態(tài)和環(huán)境污染問題，70%-80%以上的SO2、NOX、Hg、PM2.5-10、CO2等都是由于煤炭直接燃燒所引起的。

4、煤的直接燃燒難以解決溫室氣體減排問題，從電廠尾氣中捕捉CO2的巨大投資和能耗難以承受。對于60萬kW、100萬kW的大型燃煤電廠，采用超超臨界蒸汽參數(shù)的供電效率可達(dá)43%-45%。采用尾部煙氣脫CO2效率將下降11個百分點(diǎn)，即效率為32%-34%。要得到相同的有用功，需要消耗更多的煤，從而形成惡性循環(huán)。

5、由于我國石油短缺，車用液體燃料還是得從煤基替代燃料上找出路。液體燃料短缺的大規(guī)模緩解只能通過煤基替代燃料（F-T合成燃料、甲醇、二甲醚等）實(shí)現(xiàn)，生物柴油和玉米等纖維素合成的乙醇只能解決一部分液體燃料短缺問題。當(dāng)然，煤炭對我國來說也是稀缺資源，但相對于其它能源資源仍可“忍受”，若每年將煤炭產(chǎn)量的1/8用于車用液體燃料的生產(chǎn)，生產(chǎn)幾千萬噸的替代燃料，從總的能源供應(yīng)角度不會帶來很大的不平衡。煤基醇醚燃料的替代成為我國必然的戰(zhàn)略方向。

6、由于我國能源消費(fèi)總量的急劇增長，可再生能源（主要是風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能）在2020年以前很難在總能源平衡中占有一定分量的比例，因此2020年以前再生能源在份額上不能解決我國能源的主要問題。

三、提高能效和節(jié)能——必由之路

1、總量控制勢在必行

我國正處在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和機(jī)動化并舉時期，從經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段的客觀規(guī)律來說，中國也會經(jīng)歷基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高能源強(qiáng)度時期，目前正處于上升階段。從圖1對我國能源消費(fèi)總量的估算可知，如果2008–2010年能源消費(fèi)總量年均增長率為4%，則到2010年能源消費(fèi)總量約為30億tce（實(shí)際上打不住，最近幾年增長是10%，年增長約2億tce）；當(dāng)年均增長率為8%時，2010年能源消費(fèi)總量約35億tce。如果2011–2020年能源消費(fèi)總量按年均增長率4%和8%分別進(jìn)行估算，比較有可能的是2020年能源消費(fèi)總量達(dá)到52 億tce。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國資源和環(huán)境生態(tài)所能承載的極限。美國2006年的能耗總量為33.3億tce，按照我國目前的勢頭，將在2010年就要超過美國成為世界第一耗能大國。然而，且不說溫室氣體排放所面臨的巨大壓力，從資源供應(yīng)、環(huán)境容量、生態(tài)退化、能源安全來說，這個能耗總量是我國這塊土地所無法承受的。

圖1我國能源消費(fèi)總量預(yù)測

對我國的能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量，必須設(shè)定每一發(fā)展階段的“天花板”，在動態(tài)總量的約束下，通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、科技創(chuàng)新、開發(fā)有自主產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵核心技術(shù)和產(chǎn)品，進(jìn)而在國際市場上提升核心競爭力——這才是可持續(xù)發(fā)展的模式。面對我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)的嚴(yán)峻形勢和挑戰(zhàn)，必須從我國的國情出發(fā)，在當(dāng)前能耗水平較低時，科學(xué)決策和引導(dǎo)人們在能源的生產(chǎn)和消費(fèi)過程中提高能源利用效率和節(jié)能，為我國的長遠(yuǎn)發(fā)展“奠好基、塑好型”——不但可以少用能源，更決定了我國長遠(yuǎn)發(fā)展的路徑和基調(diào)。

2、能源的加工和轉(zhuǎn)化過程節(jié)能

圖2 中國歷年能源消費(fèi)情況1995-2007（按行業(yè)劃分）

從圖2我國歷年能源消費(fèi)情況來看，工業(yè)在總能源消費(fèi)中占有主要地位[1]。2007年工業(yè)能耗占我國總能源消費(fèi)的71.6%；在工業(yè)能耗中，重工業(yè)占工業(yè)能耗的85.8%，其中六大耗能工業(yè)占工業(yè)能耗的72.4%。提高能源的加工和轉(zhuǎn)換效率，應(yīng)當(dāng)盡可能提高每一個環(huán)節(jié)的效率。

截至2007年底，我國總發(fā)電裝機(jī)容量為71329萬kW，其中火電55442萬kW。國內(nèi)最先進(jìn)的火力發(fā)電裝備已達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平。由于目前我國的火電機(jī)組仍以中小型火電機(jī)組為主，單機(jī)容量100MW以下的機(jī)組容量比例占火電裝機(jī)總量的30%，而單機(jī)容量500MW以上的機(jī)組所占容量比例不到20%（圖3），由此導(dǎo)致我國總體發(fā)電水平低下。[2, 3]發(fā)電效率提高1%，可以實(shí)現(xiàn)CO2減排2%-3%。

圖3 2007年中國火電裝機(jī)容量構(gòu)成

各種先進(jìn)車用動力的效率也在不斷提高，柴油機(jī)效率（Tank-To-Wheels）為20%-25%，混合動力效率（TTW）30%–35%，電動車效率85%。我國還有大量低效率和高污染的小型工業(yè)鍋爐（平均運(yùn)行效率65%-70%），這些鍋爐每年用煤量約4億噸煤，如果運(yùn)行效率平均提高20%-25%，則節(jié)煤率達(dá)30%，年節(jié)煤率達(dá)1.3億t，折合9000萬tce，占一次能源消費(fèi)總量3%以上。

3、終端利用節(jié)能

目前我國的單位產(chǎn)品能耗較高，高出世界平均水平20%-30%，通過技術(shù)進(jìn)步降低能耗仍有一定的空間，而節(jié)能最有效的措施是從需求側(cè)減少對鋼鐵、有色、建材、石油加工、化工和電力等高耗能產(chǎn)品的需求。

任何可用能都是從能源開采、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化（主要是發(fā)電）、輸配至終端用戶。以發(fā)電為例（圖4），到達(dá)終端用戶的有效輸出只有原開采能源的1/4-1/5，終端設(shè)備（風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)等）提高1%的相對效率就相當(dāng)于能源源頭提高4%的相對效率，終端設(shè)備節(jié)能具有倍數(shù)很大的“放大”效應(yīng)。因此，除了提高整個產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的效率外，更應(yīng)把終端節(jié)能放在首位。

圖4發(fā)電終端節(jié)能的“放大”效應(yīng)

量大面廣的壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵等通用機(jī)械是我國工業(yè)領(lǐng)域最主要的耗能設(shè)備，泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)三類產(chǎn)品年耗能總量占全國發(fā)電總量的40%以上，其中泵類占20%、風(fēng)機(jī)10%、壓縮機(jī)10%。但這類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率、系統(tǒng)運(yùn)行效率和實(shí)際運(yùn)行效率比發(fā)達(dá)國家約低30%，若通過提高效率，節(jié)約的電能為目前發(fā)電總量的12%。

另一個突出的例子是汽車能效。從石油開采到車輪的推進(jìn)力只剩下小于1/5的能量，再考慮推動有效載荷（乘客），只有近1/50的能量可資利用。所以，對車輛來說，減少各種摩擦、阻力、車身自重（用超輕材料），提高有效載荷比例是節(jié)能的關(guān)鍵，其“放大”效應(yīng)是幾倍到幾十倍。

同理，對建筑能耗不能單從運(yùn)行過程中的照明、采暖、空調(diào)計(jì)算，而必須進(jìn)行全生命周期分析，把建房的耗能折算進(jìn)來。通過建筑能耗的全生命周期分析可知，設(shè)計(jì)規(guī)范化、產(chǎn)品質(zhì)量提高和房屋使用壽命延長，可以大大減少全生命周期的能耗。建筑的設(shè)計(jì)對建筑的全生命周期節(jié)能具有非常重要的作用，如建筑的選址、門窗、屋頂、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、采暖系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、管道布置、照明等一旦設(shè)計(jì)建成，對節(jié)能的技術(shù)路線就基本鎖定。因此，要從全生命周期考慮建筑節(jié)能，在意識、技術(shù)和管理等多方面采取節(jié)能的措施，加強(qiáng)監(jiān)督和管理。

4、廣義節(jié)能

依靠技術(shù)進(jìn)步提高的效率是整個產(chǎn)業(yè)鏈中某一個或幾個環(huán)節(jié)的效率，是狹義上的效率，中國已經(jīng)在這方面花費(fèi)了幾十年的努力。實(shí)際上，一些單項(xiàng)技術(shù)的效率已經(jīng)到了一定的極限（如大型壓縮機(jī)的效率已達(dá)88%-90%、燃?xì)廨啓C(jī)工質(zhì)溫度已達(dá)1400℃-1500℃、天然氣到甲醇的變換效率已達(dá)29GJ NG/t），在此基礎(chǔ)上提高1個百分點(diǎn)已經(jīng)相當(dāng)困難。然而，考慮到我國能源資源現(xiàn)狀、工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、機(jī)動化、人們消費(fèi)行為等多種因素的影響，單純依靠技術(shù)不足以解決能源領(lǐng)域所面臨的所有問題，只能解決其中一部分。從全生命周期的角度審視我國目前的能源系統(tǒng)，存在著很多不合理的地方。

l 當(dāng)超超臨界機(jī)組運(yùn)行在非設(shè)計(jì)工況下，則其發(fā)電效率的優(yōu)勢在整個能源消費(fèi)過程中的效率優(yōu)勢將大大減小。然而，我國的很多大型機(jī)組（300-600MW），甚至于超臨界和超超臨界機(jī)組有時處于調(diào)峰狀態(tài)運(yùn)行，特別是2008年平均年運(yùn)行小時數(shù)不足5000小時。

l 利用化石燃料燃燒（1400℃高溫或更高）、傳熱、發(fā)電、遠(yuǎn)距離輸送，然后用于室內(nèi)空調(diào)，冬天將室溫提高20℃，夏天降低5-10℃（相對于外界溫度）。高溫低用，高品位的高溫?zé)?、電沒有得到合理利用，使整個能源系統(tǒng)的可用能大大減少。

l 利用秸稈發(fā)電。秸稈高度分散、能量密度低、收集半徑大（50-100km），消耗稀缺的液體燃料（如柴油）和人力。且這類電站單位容量投資大（常規(guī)電站一倍以上），熱效率偏低（30%以下），而產(chǎn)生的電量也有限。相反，農(nóng)民不得不將煤用于采暖和炊事，帶來較低的效率和嚴(yán)重的污染。特別是對于我國人均耕地面積?。ㄈ司?/15公頃）的基本國情，秸稈應(yīng)首先滿足農(nóng)民的需求。此外，從能源生產(chǎn)和消費(fèi)的全生命周期來說均是不劃算的。

l 在建筑能耗方面任何一種新技術(shù)的推廣應(yīng)用，必須進(jìn)行全生命周期分析，有不少例子，似乎是新技術(shù)，但最終結(jié)果是耗能更大！如現(xiàn)代化辦公大樓的中央空調(diào)和分體式空調(diào)的使用。中央空調(diào)，對其系統(tǒng)本身的運(yùn)行來說，可以采用最先進(jìn)、最高性能的空調(diào)系統(tǒng)，然而它實(shí)行的是全時間、全空間的運(yùn)行模式。實(shí)際上，樓內(nèi)各房間的使用在時間和空間上均是間歇性的，從整棟大樓的建筑能耗來說，中央空調(diào)反而比分體式空調(diào)高得多。

l 近年來爭論比較多的發(fā)展糧食乙醇，對其要從全生命周期能量轉(zhuǎn)換（與此相關(guān)的是全生命周期CO2排放）、土地利用（單位土地的產(chǎn)出）、水的利用等多角度來衡量是否是真正的可再生能源，不是原料是可再生就是真正的可再生能源。

因而，以全生命周期的分析方法，從整個產(chǎn)業(yè)鏈到產(chǎn)品終端、應(yīng)用終端，提高建立在廣義能源系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的廣義效率則顯得尤為重要，并且更具潛力。因此，應(yīng)當(dāng)著眼于整個能源系統(tǒng)的研究，向系統(tǒng)整合要經(jīng)濟(jì)效益、向系統(tǒng)整合要能源效益、向系統(tǒng)整合要環(huán)境效益。

五、可持續(xù)能源系統(tǒng)：IDDD+N原則

21世紀(jì)是一個多元化時代，能源供應(yīng)多元化，轉(zhuǎn)換多元化，分散、集中多元化，終端應(yīng)用供應(yīng)一體化。對我國而言，能源種類繁多（煤、油、氣、核、風(fēng)能等可再生能源），應(yīng)當(dāng)有一個各種能源相互取長補(bǔ)短、相互配合、發(fā)揮各自優(yōu)勢的戰(zhàn)略布局，而不是“各打各的仗”、“各吹各的號”。一個國家的能源系統(tǒng)是一個有機(jī)整體，是一個各種不同能源的轉(zhuǎn)換、輸送，并且以各種不同形式或產(chǎn)品（交/直流電、高/低溫?zé)?、機(jī)械能、化工產(chǎn)品等）服務(wù)于終端用戶的龐大且復(fù)雜的廣義總能系統(tǒng)。

1、轉(zhuǎn)換整合化（Integration of the processes）

轉(zhuǎn)換整合化就是要打破不同行業(yè)之間的界限，按照系統(tǒng)最優(yōu)原則對如發(fā)電、化工、冶金等生產(chǎn)中的物質(zhì)流和能量流進(jìn)行充分集成與優(yōu)化，改變傳統(tǒng)的工藝過程，達(dá)到系統(tǒng)的能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)（3E）效益最優(yōu)的目的。

廣義總能系統(tǒng)從氫碳比（H2/CO）、壓力、物質(zhì)、溫度等多個梯級利用層次進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)溫度對口，成分合適，物理火用（Physical exergy）和化學(xué)火用（Chemical exergy）的梯級利用。在類似于圖7的多輸入、多輸出系統(tǒng)中，每種能源必須發(fā)揮其特殊長處。若把可再生能源當(dāng)作一種有份額的一次能源“插入”到整個能源系統(tǒng)中，根據(jù)不同可再生能源的特點(diǎn)來確定其在整個能源系統(tǒng)中的戰(zhàn)略地位，使之各得其所，發(fā)揮長處。

轉(zhuǎn)換整合化在能源研究領(lǐng)域已做了大量的研究和探索，特別是以煤氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)電力、液體燃料、化工產(chǎn)品等的聯(lián)合生產(chǎn)。其它系統(tǒng)還有：煤基–化工/電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)；煤基–鋼鐵/電能源系統(tǒng)；煤氣化+天然氣重整系統(tǒng)；煤氣化+焦?fàn)t煤氣（更加合適的H2/CO比，減小水蒸氣變化過程的能量損失）；鐵礦石+煤氣化（消除高污染的煤焦化過程）；冷熱電三聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供（單元容量300MW以上大規(guī)模機(jī)組回收利用去凝汽器乏汽余熱給區(qū)域供熱）等。

可再生能源利用一定要從國情，從各地區(qū)的具體情況出發(fā)，因地制宜，因時制宜，因應(yīng)用制宜，從國家高度一定要把“合適的能源放在合適的地方”。不同可再生能源在整個能源系統(tǒng)中的戰(zhàn)略位置應(yīng)當(dāng)根據(jù)各自的特點(diǎn)進(jìn)行定義。根據(jù)廣義能源系統(tǒng)利用的原理，必須考慮可再生能源與化石能源的集成利用，如生物質(zhì)和煤的混燒發(fā)電、太陽能集熱器+熱泵+天然氣（建筑能源供應(yīng)）、太陽能加熱火力發(fā)電廠的鍋爐給水、大規(guī)模風(fēng)場+燃?xì)廨啓C(jī)或壓縮空氣蓄能、風(fēng)能和煤化工的集成等，均為目前可再生能源的發(fā)展找到較“合適的位置”。

多種能源相互整合，各自發(fā)揮優(yōu)勢、特長。天然氣、煤氣化、焦?fàn)t煤氣、煤層氣、再生能源（風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等），通過不同過程物質(zhì)、壓力、溫度等的耦合效率提高的潛力為15%-20%。

2、需求精細(xì)化（Differentiation of the demand）

根據(jù)終端用戶對用能需求的多樣化，因而要對終端用戶的用能需求進(jìn)行精細(xì)的分解，按不同的用能需求、需求的不同層次和動態(tài)變化，為能源供應(yīng)、規(guī)劃和配置提供指導(dǎo)信息和基礎(chǔ)。

對熱的需求：高溫，作為不同的工業(yè)利用；中、低溫，可用于建筑物冷和熱的供應(yīng)，然而通常利用高溫?zé)嵩磥頋M足此需求。

對電的需求：區(qū)分高/低電壓、交/直流電的不同需求；穩(wěn)定、相對穩(wěn)定（允許一定范圍的波動）的電力需求。

對交通的需求：城市公交、城際客車、市郊客車——有固定的行車路線；出租車——相對較短的行駛距離；家庭轎車——各種動力，如電動、混合動力、“插電（Plug-in）”。

對供給穩(wěn)定性的需求：穩(wěn)定的供給，大多數(shù)的工業(yè)過程，一定要求電網(wǎng)供電；允許一定波動的供應(yīng)，如電解鋁或水、海水淡化，以及其它允許較大的波動化工生產(chǎn)過程，則可以用非并網(wǎng)風(fēng)電或其它不穩(wěn)定的可再生能源電。

只有在終端需求精細(xì)化的基礎(chǔ)上，多樣化的供應(yīng)才能更大程度地滿足能源系統(tǒng)的需求，可再生能源才能在能源系統(tǒng)中起到較大的作用，也為車用替代燃料（甲醇、二甲醚）的生產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃打下基礎(chǔ)。不同的終端用戶應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w的條件使用合適的能源，從而消除能源轉(zhuǎn)化和運(yùn)輸（或傳輸）過程中不必要的環(huán)節(jié)。電從清潔、方便和基礎(chǔ)設(shè)施等方面來說，是能源的最好載體，它可來自于化石能源和可再生能源。

3、供給多樣化（Diversification of the supply）

為滿足精細(xì)化的需求，可以靠一種或多種形式的能源保障供應(yīng)，能源形式具有多樣化：煤、石油、天然氣、核能、水能、太陽能光伏、太陽能熱、風(fēng)能（大、中、小規(guī)模）、生物質(zhì)等可再生能源。各種能源更具有自身的特性，它們應(yīng)當(dāng)在整個能源系統(tǒng)中找到各自的合適“位置”，發(fā)揮長處，各得其所。因此，能源供給系統(tǒng)中，需要重點(diǎn)研究的不是各種能源能做什么，而是它們在我們的能源系統(tǒng)中應(yīng)該做什么，這是兩回事，并盡量用較少的能耗代價(jià)滿足終端用戶精細(xì)化的需求。

如何使多樣化的供應(yīng)滿足精細(xì)化的需求，基本原則如下：

（1）集中且高能量密度的能源應(yīng)當(dāng)集中利用和轉(zhuǎn)化（高效率、低污染），并利用現(xiàn)存的基礎(chǔ)設(shè)施（如電網(wǎng)、天然氣管網(wǎng)等）連接到終端用戶；分散且低能量密度的能源應(yīng)當(dāng)分散利用，如農(nóng)村地區(qū)的能源供應(yīng)。

（2）優(yōu)質(zhì)能源，用于發(fā)電；中、低質(zhì)能源，應(yīng)當(dāng)梯級利用，避免能源轉(zhuǎn)化過程中不必要的環(huán)節(jié)。尤其要全盤規(guī)劃和考慮我國品種各異的煤炭資源如何利用的問題，哪些煤種適合氣化，哪些煤種適合發(fā)電，這些都需做仔細(xì)研究，把合適的煤種用在合適的位置上。如我國各地大量的褐煤（高含水量和高灰分）該怎樣合理利用，需要做大量研究。

（3）可再生能源由于能量密度低和隨機(jī)性，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w的情況，因地制宜。例如生物質(zhì)高度分散性和運(yùn)輸困難，適宜分布式就地利用，所以應(yīng)當(dāng)首先滿足廣大農(nóng)民采暖和炊事的需求，以及中小城鎮(zhèn)的工業(yè)鍋爐。

在供給多樣化中，高品位能源高品位利用；低品位能源低品位利用，并盡量減少能源損失；物理能——合適的溫度進(jìn)行匹配，梯級利用；化學(xué)能——合適的組分，合理配置，多產(chǎn)出，充分利用原材料中的有用物質(zhì)。

4、布局分布化（Decentralization of the grid）

分布式供能系統(tǒng)是中小規(guī)模的終端導(dǎo)向的能源系統(tǒng)，能源在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化和供應(yīng)，進(jìn)而滿足終端用戶多樣化的需求。分布式供能系統(tǒng)的特征有：

（1）能源在距離和形式上與終端用戶密切結(jié)合，能量轉(zhuǎn)化、運(yùn)輸（或傳輸）等環(huán)節(jié)效率高、能量損失小。

（2）中小規(guī)模的能源系統(tǒng)（微型燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、熱泵、風(fēng)電、太陽能光伏、太陽能集熱器等）與不同形式的蓄能系統(tǒng)相結(jié)合。廉價(jià)且方便的大、中、小型蓄能系統(tǒng)（蓄電、蓄熱等）是節(jié)能的關(guān)鍵，且急需技術(shù)上的突破。

（3）多種能源資源（天然氣、液化天然氣、城市煤氣、焦?fàn)t煤氣、煤層氣，包括可再生能源）可資利用。低能量密度且高度隨機(jī)性的可再生能源可以更加方便地利用。

通過布局分布化提高系統(tǒng)能效的潛力可達(dá)到20%-30%。在廣義能源系統(tǒng)中，因地制宜地進(jìn)行分布式布局，集中電網(wǎng)、分散電網(wǎng)和離網(wǎng)運(yùn)行相結(jié)合，不同種類的能源應(yīng)當(dāng)以互補(bǔ)和互相結(jié)合的方式進(jìn)行利用。分布式供能系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域性熱、電、冷結(jié)合，按功率需求的大小采用模塊化布局，機(jī)動靈活，就地滿足用戶要求，減少熱源多次轉(zhuǎn)化和輸送，可以把能源利用效率從40%-50%提升到80%-85%。

5、調(diào)度、控制、管理網(wǎng)絡(luò)化（Network）

在以上提出的轉(zhuǎn)換整合化（Integration of the processes）、需求精細(xì)化（Differentiation of the demand）、供給多樣化（Diversification of the supply）、布局分布化（Decentralization of the grid）的基礎(chǔ)上，再加上快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度、控制和管理的網(wǎng)絡(luò)化（Network），按上述原則對現(xiàn)有的系統(tǒng)逐步進(jìn)行改造轉(zhuǎn)化，并按此原則建設(shè)新的能源系統(tǒng)。

靈活性、可控性、可靠性、在線靜態(tài)和動態(tài)的優(yōu)化都是能源系統(tǒng)面臨的新挑戰(zhàn)?？焖侔l(fā)展的信息技術(shù)可用于促進(jìn)新的可持續(xù)能源系統(tǒng)的建立，如數(shù)據(jù)搜集、網(wǎng)絡(luò)傳感、在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)預(yù)測（特別是可再生能源）；建立起覆蓋面廣的能源信息平臺和多層次優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)（小、中、大、地區(qū)、?。怀浞掷眯畔⒓夹g(shù)，在全國、各省市、各地區(qū)全面搜集、整合、細(xì)分各種需求和供給信息，進(jìn)行多層次協(xié)調(diào)優(yōu)化，達(dá)到動態(tài)總量控制的目標(biāo)。通過調(diào)度、控制和管理的網(wǎng)絡(luò)化的節(jié)能潛力至少有50%以上。

建立可持續(xù)能源系統(tǒng)是一個漸變過程，但目標(biāo)要明確，政策要清晰，措施要果斷。將IDDD+N的原則和要求，分解成各行業(yè)、各地區(qū)的實(shí)施細(xì)則，建立大小不同的可操作的模板和示范工程。弄清現(xiàn)有系統(tǒng)分階段、分層次向IDDD+N靠攏的路線圖（Roadmap）。國家應(yīng)在多方面加以牽引，向這些模板靠攏，如規(guī)章制度、鼓勵政策、價(jià)格政策、各種國家資助（立項(xiàng)與資金投入）、科研和工程中心建立、人才培養(yǎng)、民間投資引導(dǎo)等?？沙掷m(xù)能源系統(tǒng)建立在全生命周期分析方法的基礎(chǔ)之上，其核心思想是“把合適的東西放在合適的地方”（Put the right thing on the right place）。

六、結(jié)論

1、控制能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量勢在必行。能源的生產(chǎn)和消費(fèi)需要有總量“天花板”的約束，必須果斷、迅速地走十分節(jié)約、十分勤儉、并且盡可能與大自然和諧相處的發(fā)展模式。否則大自然的懲罰會越來越凸現(xiàn)，中國人民將付出越來越沉重的代價(jià)。

2、著眼于全產(chǎn)業(yè)鏈和終端消費(fèi)節(jié)能，充分利用終端節(jié)能的“放大”效應(yīng)。通過經(jīng)濟(jì)、道德、制度等“組合”手段，來引導(dǎo)節(jié)儉的生活方式和適中的生活水平。

3、著眼于全生命周期節(jié)能，經(jīng)濟(jì)發(fā)展應(yīng)以財(cái)富的精細(xì)化生產(chǎn)為導(dǎo)向，堅(jiān)決防止基礎(chǔ)設(shè)施的重復(fù)建設(shè)和過度建設(shè)。根據(jù)實(shí)際需求逐步指導(dǎo)生產(chǎn)和建設(shè)，千萬不要一哄而上，受國內(nèi)、外炒作的影響。

4、可持續(xù)能源系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持IDDD+N的原則，目前應(yīng)當(dāng)弄清現(xiàn)有系統(tǒng)分階段、分層次向IDDD+N靠攏的路線圖（Roadmap），建立可操作的模板和示范工程。我國的工業(yè)部門一定要站在整體3E最大效益的高度，打破原來的行業(yè)界限，整體集成。

5、通過動態(tài)的總量控制、全生命周期分析，一定要把合適的能源放在合適的地方。可再生能源的發(fā)展，尤其是大規(guī)模開發(fā)風(fēng)能和太陽能，一定要結(jié)合我國具體情況，探索這些能源在我國整體能源系統(tǒng)中的最佳“位置”，發(fā)揮它們的長處，使它們各得其所。

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