低碳中国（2010—2050）清洁发展战略报告--中国低碳软着陆
2010/3/19 11:53:06 新闻来源：中国水力发电工程学会
《低碳中国（2010—2050）清洁发展战略报告》
“幸福中国”之“低碳软着陆”
（第一部）
武汉百湖之友清洁发展环境组织（NGO） 护湖少侠总干事
一、“低碳逼考”
“低碳教父”、诺贝尔和平奖获得者、美国前副总统戈尔先生，在田纳西州近千平方米的豪宅中拥有20个房间、8个浴室和电加热游泳池等，每月电费高达1200美元，全年用电20万余度，是一般美国家庭的20倍，是一般中国家庭的166倍。2009年中美两国共占了全球二氧化碳总排放量的近一半。
中国2009年的GDP为33.5万亿人民币，如果继续保持7.5%的平均增速，到2020年的GDP将超过74.3万亿人民币。而按照中国政府在2009年底哥本哈根世界气候大会的承诺——单位GDP要比2005年降低45%的二氧化碳排放量，每万元GDP能耗从2005年的1.222吨标准煤降至2020年的0.672吨，届时中国每年仍将需50亿吨标准煤，每年可能会产生120亿吨的二氧化碳。
目前美国人均用能为11吨标煤/年，英法德是6吨标煤/年，而“中国内陆”为2吨多标煤/年（煤占2/3），预计到2025年可能达到5吨标煤/年，按照16亿人口计算将达到80亿吨标煤，继续沿袭75%为煤、12%为石油的格局、3%为燃气则将排放超过190亿吨的二氧化碳。而2030年全球届时的目标是300亿吨，美欧日一共加起来的二氧化碳排放量为80亿吨，加上中国就已经突破270亿吨了，全球另外的三四十亿人口就有30亿吨了。中国将如何面对世界？所面临的艰巨环境想而知。
“低碳逼考”将会是“高碳中国”面前一盘很难下的棋。
二、“微排先锋”新能源电动交通前来“进京赶考”
汽车动力，从（油田）“油井”到（汽车）“油箱”的效率是15%，从油箱到车轮的效率是10%到20%，能源效率十分低下，只有百分之一二三上下。目前全世界的汽车保有量以每年3000万辆的速度增长，到2010年底全球私家轿车数量将增至10亿辆。其实，汽车、火车、轮船、飞机都在超高速发展着。
2010年全球交通能源需求旺盛，如采用“燃油放任不减排的拉风模式”，“高歌猛进”每年二三百亿吨的二氧化碳排放是轻而易举的：巴士、客车与出租车等公共交通年保守排放20亿吨、大物流年保守排放20亿吨、私家车年保守排放100亿吨，产业内人员与物流交通年保守排放10亿吨、水运（海运12亿吨与河运3亿吨）与航空（7亿吨）年保守排放22亿吨、铁路年保守排放20亿吨、军用年保守排放10亿吨、还有各类游艇与豪华游轮高能耗产业的持续升温、汽车旅游的潮起、飙车一族的涌现、、、、、
大量采用划时代的新技术，石油峰值将达到每日1.6亿桶（每年开采90亿吨原油）的新时代正在到来，按燃油化比例为2/3，仅仅只计入石油能源，年二氧化碳排放将达到200亿吨。
到2030年全球届时的二氧化碳排放控制目标是300亿吨（2015年预计排放340亿吨），其中交通能源顶多只能占到三分之一，汽车业只有60亿吨的排放空间。
新能源动力迎风而上，新型发动机和环保汽车节能增效方兴未艾，天然气—汽油、二甲醚—柴油等替代路线一显身手。最值得一提的是，“微排先锋”新能源电动交通前来“进京赶考”：
到2015年，全球大客车与大巴士年产100万辆，保有量估计在750万辆。按照每辆车200千瓦，则总装机15亿千瓦；加上中巴车、出租车、工勤车等将达到50亿千瓦。到2025年全球将有约20亿辆私家车，按照每辆车50千瓦，则总装机1000亿千瓦。再加上其他工程机械，估计在1250亿千瓦。如果到2025年20%实现电动化（考虑效率成倍上升），总功率在125亿千瓦之多。如每年运行1600小时，则年用电量将达到20万亿度电。而2008年全球总发电量刚好约在20万亿度。
到2015年，中国巴士客车保有量估计在250万辆，按照每辆车200千瓦，则总装机5亿千瓦。到2020年中国将至少有约5亿辆私家车，按照每辆车50千瓦，则总装机150亿千瓦。再加上其他工程机械，估计在200亿千瓦。如果到2025年25%实现电动化（考虑效率成倍上升），总功率在25亿千瓦之多。全国6亿辆电动自行车，每辆350瓦，合计2亿千瓦。以及新能源电动船3亿千瓦，移动式新能源电动抗旱6亿千瓦。合计就是36亿千瓦之多。如每年运行1667小时，则年用电量将达到6万亿度电。而2009年中国总上网电量约在3.6万亿度。
可见汽车业从“燃油”转变为“耗电”，至少将促使全球电力工业再次翻番，将全盘颠覆全球电力工业格局。
专家预测，世界电力工业原本就每5年新增发电量5万亿度：从2003年的15万亿度，2008年的20万亿度，增加到2013年的25万亿度，到2018年为30万亿度，到2023年为35万亿度，2028年为40万亿度，2033年为45万亿度。由于全球新能源电动交通的强力导入，到2025年还得额外新增20万亿度的可再生交通电量；预计到2030年，全球发电量将达到60万亿度。
以上这些数据今后都有可能是过时的陈词老调：新一轮电气化革命正在加速，由于全球新能源电动交通快速成熟的车用燃料电池、高能电池和超级电容等多电储能的飞速发展，未来的飞机轮船电气化，甚至微波电动推进的宇宙飞船，都有可能调峰填谷入网和脱网运行。因此，新能源电动交通的全面发展，将会构成全球电气化新时代“智能电网”的半壁江山。
在近期，由于城市电动交通低碳减排的需要，各国将大力发展电动公交；而未来城乡居民的新能源电动交通的年用电量，是居民传统年用电量所无法比拟的，将成为最重要的用电量增长点之一。
随着全球航运业电气化时代和航空业微波电动推进的迅速到来，高级电气化与后信息化的“地球村”到2050年甚至可能会突破100万亿度。
三、“2030中美G2竞赛”之一：年电量10万亿度大关
中国大陆地区年发电量自1990年的6200亿度增长到2009年的3.6万亿度，。20年间增长了6倍。这代表着未来发展中国家的电气化高速度，也意味着新能源电动交通未来全面“暴涨”可能性，“无限可能”是新时代的最好概括。
2009年“中国内陆”（中国大陆地区）入网电力总装机8.74万亿千瓦(人均不到700瓦)；各类电网销售电量达3.65万亿度；考虑到香港—澳门电力联网（0.132亿千瓦/0.05万亿度）、台湾（0.54亿千瓦/0.25万亿度）三个特别行政区年用电量在0.30万亿度，以及一些没有进入统计口的孤网系统和自备电系统，中国全社会用电量将接近4万亿度，按照时下估计的13.5亿人口计算，人均耗电接近打平3000度电。
实际上，考虑到中国大陆地区社会上为数众多的自备电站等因素（专家估计自备电站占某些地方电网装机总容量的三成），以及无法上网的风电、弃水的水电、光伏发电、小沼气发电等装机，估计2010年全中国电力装机大约在12亿千瓦左右，潜在的年发电能力可突破4.5万亿度。如能解决分布式电力的入网难问题，允许建立开放的现代化低碳微电网，未来几年将很快可以突破15万亿千瓦，笔者预计到2015年大中华地区全社会用电量将超过5万亿度，将成为全球用电量最大且增长最快的热点地区。
2007年底美国装机容量108779万千瓦，按计划2008年投产装机容量2122万千瓦。由于受金融危机影响，部分电厂投产进度推迟，初步统计2008年新投产装机容量约1570万千瓦，考虑部分机组退役因素后，美国2008年底装机容量将超过11亿千瓦。2009年美国新增风力发电1000万千瓦。美国2008年净发电量（不含厂用电，下同）4.115万亿度，全社会用电量约为4.37万亿度。
2008年美国电力总装机超过11亿千瓦，人均3700瓦，是“中国内陆”人均装机的5倍多；2008年全社会用电量达4.37万亿度，人均耗电14600度电，是2009年“中国内陆”人均用电量的近5倍之多。——由于美国金融危机的因素，2009年净发电量则降为接近4万亿度,因此2009年中美两国年发电量大致上相当。
美国2008年全社会用电量达4.37万亿度，考虑到近期“奥巴马总统新能源新政”的刺激因素，估计到2025年美国用电量为5.5到6万亿度电。再考虑到美国新能源电动交通的全面发展，全社会用电量将迅速翻番，预计到2030年以美国为主的“北美国际电力联网”每年用电量接近十万亿度电左右。
到2025年之后，“中国内陆”将使总人口保持在十五六亿左右。乐观估计，按照中国目前的电气化“拉风”般的神速进度，大可引领“大中华地区”和全球新一轮电气化时代：按照高级电气化时代人均能源需求折合四吨标准煤、3000瓦电力（含可再生交通电力1000瓦）的惯例来计算，预计到2025年“大中华地区”能源消费将接近60亿吨的标准煤（如全部燃煤则排放160亿吨二氧化碳/应力求控制在60亿吨二氧化碳排放量之内），电力装机50亿千瓦（含电动交通装备的发—用电容量15亿千瓦以及电网抽水储能2亿千瓦以上），每年用电量15万亿度电到20万亿度。再考虑到中国周边地区国际电网的互济、新能源电动交通（电气化铁路、电动公交、电动桥车、电动自行车和其他电动车）的全面发展，可并网的智慧能源电力装机容量，到2050年将超过60亿千瓦，“大中华与周边地区”对于动力电能的每年总需求为二三十万亿度电，约占全球总用电量的35%以上，甚至于过半也不是没有可能。
四、“2030中美G2竞赛”之二：“智能电网”大对决
中美G2竞赛，将创造电气化时代新的神话。从量上看，美国2009年底电力装机容量超过11亿千瓦(人均电力装机3.7千瓦)，全社会年用电量潜力接近4.5万亿度；中国内陆地区并网电力装机容量截至2009年底为8.74亿千瓦，台湾地区为0.545亿千瓦，香港澳门为0.135亿千瓦，三者合计的并网装机9.42亿千瓦(人均电力大约打平700瓦)。考虑到“中国内陆”相当多的自备电站—即分布式发电机组无法并网，估计中美两国在2009年发电装机规模和全社会用电量规模大体相当。即使考虑了非并网因素，全中国人均电力装机也还没到0.9千瓦，只相当于美国人均电力装机的四分之一，因此能源电力发展潜力还很大。笔者预计至迟到2015年，随着分布式能源入网管制的放松，中国总发电装机将轻轻松松地超过12亿千瓦，人均电力装机达到1千瓦，甚至达到震撼世界新纪录的15亿千瓦，年用电量将在5.6万亿度以上（人均用电量达到4000度）,超过美国成为全球最大的“电力王国”。
在全球新的一个千年里，首当其冲的是新能源产业革命，这其实是一场“全球性的低碳革命”，如按照二氧化碳排放量来统计（所谓的“碳足迹”），“低碳社会”的能源搞效率将是传统能源体系的五到十倍，我们称之为“智慧能源时代”—以“地区性低碳微电网”为基础的，以其“全国性智能联网”为核心的且以周边国际电网为外延，并在各个“低碳微电网”之间通过“高温超导”实现全国性智能化联网以及在未来打造出“洲际大联网”的种种无限可能性，甚至有可能在整个北半球实现超导化联网的可能性；这一系统将充分利用各种能源资源，特别是利用低碳的天然气、风光水等可再生能源、煤资源的清洁化利用、核能、以及各种废弃的资源等，靠分布式能源系统，能源梯级利用系统（循环能源经济产业链）、蓄能系统和蓄电交通系统等组合优化配置，实现精确供能，对应供能、互助供能和互补供能，将能源利用效率和能源供应安全提高到一个全新的水平，污染与温室气体排放降低到一个环境可以接受的程度，使用户成本和投资效益到达到一种合理而有利的状态。这个全球智能电气化新时代将在2050年前完成，在2025年前得到阶段性实惠成果——迈过政府资金扶持阶段，迈过高价格门槛而让普通用户买得起用的起，从而全面地被乐意采用。
美国在经历过互联网革命之后，业已处在“后信息化时代”，其能源格局是智能化——将能源资源开发、输送、库存、转换（发电）、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其他用能设施，通过数字化信息网络系统连接在一起，通过智能化控制使整个系统得以优化。美国智能电网的核心技术是数字化电网、低碳微电网与分布式能源系统、信息化家电和蓄能式混合动力交通工具，美国在此已经进行了大量技术准备，其分布式能源的电力联网，其实就是智能电网的前奏，已经历时至少几十年了。
美国奥巴马总统的“能源新政”，其战略意图将是——使从西亚（中东）到俄罗斯和南美的石油国家利益联合体遭遇釜底抽薪式的打击，被迫放弃高油价的利益，自动转换到比美国低得多的全球经济的等级结构之中，从而完成世界能源政治力量的快速重组，加速实现其“石油霸权”的华丽转身——“低碳霸权”。
美国新一轮“低碳霸权”其战略的核心是先期突破智能化低碳微电网与全国智能电网，嗣后营建可再生能源和分布式系统集成(RDSI)与电力储能技术，最终集成发展洲际高温超导电网，形成全球新标准继而掌控他国经济社会的电网命脉，成为一个手舞“低碳大棒”的“2025智慧地球征服者”。尾随其后的是自视为“国际低碳道德先生”的欧日等国，他们妄图联合主宰“国际低碳政治俱乐部”，并以“低碳为纲”来制约发展中国家的崛起。
美国由于其联邦特色的政治体制，目前电网管制受控于各州，各州的电网相对独立。出于未来的“全国性智能电网”的通盘考虑，美国正在加速实现以“高温超导输电”为特色的全国性电力联网。
从质来看，“中国内陆”的全国性电网和电源建设快速发展，其中电网规模超过美国跃居世界第一位，且向特高压、智能化等高端输电网络发展；电源结构正逐步趋向合理，核电、风电等清洁能源发展迅速。截至2009年底风电装机总量将达2000万千瓦，位于世界前列。中国大陆地区，其大型煤电、水电（径流式电站居多）、风电、核电均具有鲜明的地域分布特性，客观上需要也“坚强智能电网”的存在，不过其技术路线是“特高压输电网络”。笔者认为，大型煤电的“高碳排放”依旧，这四大发电主力军灵敏输出都比较差，电网内极为有限的蓄能水力机组对于城市电网的“调峰调频调相”等动态服务贡献十分有限，“拉闸限电”仍然十分突出，跟电网多年来的巨大财力投入极不相称。今后还得接纳几个亿千瓦的风能、核能、以及上十亿千瓦的电动交通储能设施的随机用能问题，以及上十亿千瓦的全国城市冬暖夏凉的民生用能尖峰挑战问题，这些随机负荷随时可以将电网“摧枯拉朽”——金字塔型的“特高压中国坚强智能电网”将面临很多棘手问题。因此需要发展成千上万个“柔性自治型智能微电网”来配合“中国特高压坚强智能电网”，才能实现“中国特高压坚强智能电网”安全运行和城市电力的可靠供应，才能多赢。光靠投入电网升级改造只是解决了问题的三成！
五、全球智能微电网将引爆未来“低碳革命”
——“中国坚强低碳智能微电网与全国性联网”将与“特高压中国坚强智能电网”战略携手，视野盲点的“低谷电能”与城市低碳微电网将首先引爆新一轮“低碳”革命！
“特高压中国坚强智能电网”，目前是10亿千瓦级的，未来很有可能是50亿千瓦级的，其面对很多方面的“最头疼的问题”，比如：如何接纳10亿千瓦级的风能与核能、以及十亿千瓦级的新能源电动交通储能设施的随机用能问题，以及十亿千瓦级的全国城市冬暖夏凉民生用能需求带来的尖峰挑战问题。因此，其管理机构无论如何是不可能去思考“如何接纳几十瓦几百瓦的家庭光伏发电的低碳电力入网问题”这么细小的问题的。
低碳智能微电网的定义是：直接能够灵敏接纳微型化可再生分布式低碳电力入网的智能电网。可见，微电网并不算小，并不亚于城市电网；如全国性联网加起来，电力总容量将大于“特高压中国坚强智能电网”的特高压输电网络总容量。这就好比如说，几万台“超级微电脑”科学连接起来，运算能力将远超于“单台大的超级计算机”。整个互联网总的信息量，远远超出某某“超人”、“怪才”的大脑信息量。
目前电力行业已经很清楚地认识到，制约智能电网、并网可再生能源、可再生交通能源包括电动汽车等发展瓶颈，恰恰就在于夜间低谷电能与储能电力资源的合理开发，必须让城市电网充满“伸缩自如的柔性”，这才是所有问题的关键核心。城市内大规模的可再生电动交通、以及远距离的大规模可再生电力入网的需求，要求全电网最优良的动态服务，国网公司对此一愁莫展！“中国坚强低碳智能微电网与全国性联网”，是“特高压中国坚强智能电网”的战略依托，两者只有战略携手，才能全面构筑“低碳化”的坚强长城。
到2015年全球用电量将达到25万亿度，其中至少有5万亿度属于夜间低谷电能，这个电量届时仍将是全球新能源各类发电方式（不包括核能）总的发电量遥不可及的，也将成为跨区域大电网和城市微电网自身力量再生修复的核心资源。城市电网的低谷电能，其实是新能源与电力开发的最重要平台，“全球低碳电力科技”面临清洁发展战略新的思路大变革。
在当前全球电力科技装备水平下，城市低碳智能微电网中的“清洁燃料热冷电三联产分布式储能电力”灵敏机组（含压缩空气蓄能）和“特高压中国坚强智能电网”中——跨区域大电网中的大容量水力蓄能机组，是最成熟也最合理的储能电力资源开发方式，也是各类新能源电力开发的最重要创新方向。
目前夜间低谷电能的创新开发方式，在发达国家很盛行，某些国家比如瑞士的（抽水）蓄能水电机组甚至达到电网总装机的30%。“调峰填谷、调频调相、事故备用”是电力行业内对于抽水蓄能电站在电网中所起功能的高度概括，对于世界电力工业的发展而言，抽水蓄能已然不是一个新鲜词汇。作为一种特殊的电源，各类抽水蓄能电站所具有的运行方式灵活和反应快速的特点，使其承担起对电网调节的重要任务。各类抽水蓄能电站所具备的特性就成了解决智能电网上述问题的有效手段之一。
目前，“中国内陆”对于“抽水蓄能”争论的焦点并不集中于建设与否，而是集中于如何对其进行建设和运行管理。目前，“中国内陆”在整个电网系统中如何更加有效地使用各类抽水蓄能机组，充分发挥各类抽水蓄能机组的技术和经济作用还缺乏专门的研究，相关政策也尚需完善，尤其是在经济利益的协调方面各方还存有分歧。
“中国内陆”的国家电网新能源公司虽然也很重视抽水蓄能，但还没有从“低碳社会与低成本的智能电网”崭新角度来全盘打造这个现代服务业。全国性电网（分为国家电网公司与南方电网公司）对电能质量的管理很粗放，种种努力到头来还是在作秀！
“中国内陆”目前的电网，呈现的是“高碳、高价、高损耗、低可靠性”的“三高一低”。如果要做到“低碳、低价、低损耗、高可靠性、高品质电能、高品质服务”的“三低三高”，依靠目前“中国内陆”能源电力垄断机构的整体科技水平和发展模式，在短时间内还是难以做到的！其实这个任务，本就不应该由电网来背。各地政府应该按照“低碳社会”的总需求，以城市智慧能源为核心，全盘打造“自治型柔性化的低碳智能微电网”。电网的任务应该是全国性互济，实现“安全与低碳”的总体目标，为各地的“自治型柔性化的低碳智能微电网”提供“各个智能微电网之间的公共走廊”。与高温超导输电网络相比，特高压输电网络目前不失为一个可行的技术手段。
“中国内陆”电网投资是全球最高的，电价也是国际上高水平的，但对用户的供电可靠性、供电服务条款和电能质量还是相对较低的水准，“电力法”是偏向于垄断行业的。电网产业尚属于国有垄断，还没有进入现代服务业：供电机制尚属于“计划经济时代遗留的后霸王条款”阶段，对提供给用户的可靠性、电能质量不良没有合同制约。电网科技关心的，主要核心还是全网的安全运行，电网还没有进入到“低碳智能社会”的历史新时代，管理也还比较粗放。
同时，全局战略性的、柔性化的蓄能设施极为缺乏，阻力还来自于电价政策——电价机制历史沉疴过深、分时电价执行的不彻底、电价级差拉得不够大。因此，电网管理机构对各类电站只是按照发电量指标进行经济分析，却对各种优质电源为电网提供的种种动态服务置之不理——没有采取精确的分析工具去计算其经济价值，这些都是背离现代电力产业发展方向的。
目前“中国内陆”能源供应最终的包袱，还是地方政府在扛着！只有让地方政府直接管辖“自治型柔性化的低碳智能微电网”以及其电源建设，才能真正有利于“低碳社会”的构建。要想实现“低碳社会”，构筑“两型社会”，实现“绿色GDP”，各级地方政府必须取得这个“关键权力”——必须让地方电网和能源供应彻底摆脱国有央企电网垄断机构的不合理掌控。
“中国内陆”的地方电网，应推动自身和电源投资者共同发展“低成本低碳电网”，尤其应从源头抓起。等到电力上网之后，再来谈“低碳”是没有意义的！或者等高昂补贴的可再生电力上网之后，再来谈降低“低碳化的”度电成本也是没有意义的。目前世界上的光伏、生物质、风能等“可再生低碳电力”的电源建设环节的发电成本本身就很高昂，加上国有垄断机构的低效率管理，最终到用户的总成本是发电环节成本的若干倍，全社会真实成本实在是太高了，且对电网安全运行构成冲击，因此作为大规模开发的电源建设，暂时还不很经济！
未来的清洁燃料（如氢能源），通过高温燃料电池与间接式燃气蒸汽联合循环，可以做到百分之七八十的发电效率，是目前大型煤电机组发电效率的几乎两倍。目前大中型生物质直燃发电项目，按照最终获得的优质电能来计算，“优质尖峰电能”最真实的发电效率可能只有大约6%（本文有专门分析），未来是不是可以通过上述生物质清洁燃料的新途径来重新发展呢？生物质能源今后一定会有革命性的新技术出现。
国内目前对天然气，主要作为民生炊事燃料，且大量做为直燃取暖用途，这并不是“低碳社会”的可取选择。某些发达国家则规定天然气总量的40%，必须发展分布式能源，实现“冷热电三联供”。装设有金属陶瓷叶轮的微型燃气轮机，可以达到40%的（天然气或各类清洁燃料）发电效率，相当于大型煤电机组的发电效率，还可以实现热电冷三联产，与空气源热泵或者地源热泵联用，可以达到供能效率500%以上，是目前民用天然气取暖的能源效率的五倍，或者说碳排放只是后者的20%。这些“低碳”分布式能源科技，并不是高不可攀，技术上已很成熟，只要合适的低碳分布式能源政策和低碳智能微电网政策的出台，就可能迅速全面推开。
ABB公司已经研制出的城市燃气-低谷电分布式能源电力系统——以燃气热值计算，可达70%的发电效率（优质电能），以及高达300%到500%的供能效率。笔者所创新的低碳发电方式，可以结合公用燃气、夜间低谷电和当地的可再生能源资源状况，如仅仅按照燃气热值来计算节能减排效益，也可以顺利实现高达70%以上的发电效率（优质电能）和450%到750%的总能效率，可以媲美目前发达国家近万座“城市燃气能源岛”低碳分布式能源电力设施。
再比如，以国内标准的24MWe生物质直燃发电方式，只有约18%到25%的发电效率，目前每吨农林干生物质发出700到1000度电；但如考虑从收集能耗（半径在75公里范围内成品油的大量消耗）到发电供热的各个环节的能耗，扣除所投入的优质能源的消耗，估计真实的发电效率至少要减过半，电力净产出可能勉强只有三五百度电；如果除去夜间低谷低值电能，估计也就是大约250度电的优质电能，这个效率只有6%，是多么的效率低下啊，效率这么底下还谈什么“清洁能源”啊！
目前大中型生物质直燃发电项目的上网收益是每度电0.80元，其中0.35元是生物质电价补贴，0.38元是脱硫标杆电价，还有CDM收益大约是0.07元，那么按照每吨农林生物质生产250度优质电力净产出来计算，生物质直燃发电“优质电能”的真实代价可能高达每度电电价2.4元到3元，这个代价比太阳能光伏发电上网电价还高。中国政府计划计划到2020年发展3000万千瓦的生物质直燃发电，每年需要收集约2亿吨农林生物质，按照年发电量1800亿度计算，全面考虑各种政策激励措施，国民每年需要买单支付1400亿元到2000亿元，最终能得到的优质电能可能只有约五百亿度，是多么的不划算啊！生物质直燃发电供热项目，也许其好处在于城镇供热替代了燃煤，是其真正的益处所在。可见，生物质直燃发电供热项目其清洁能源投资效果还不如向全体国民全面派发太阳能热水器来得划算。
如笔者所创新的农林生物质低碳发电供热方式，可以结合当地农林生物质、城乡夜间低谷电和当地的可再生能源资源状况，如仅仅按照燃料热值来计算节能减排效益，则有可能顺利实现高达45%的发电效率（优质电能净产出），这比国家电网中的百万千瓦超超临界燃煤机组最高发电效率相当。再合理考虑“热冷电三联产”，可实现350%到550%的总能效率，相当于发达国家蓬勃发展中的近万座“城市燃气能源岛”低碳分布式能源电力设施。采用这个创新发展模式，2亿吨农林生物质每年能提供优质电能3600亿度计算，如继续按照国民每年买单支付1400亿元，最终优质电能的额外成本只有可能每度电4毛钱，这是国力和国民，包括智能电网持续发展所能承受得起的。
本节笔者要说明的是，夜间低谷电能、农林生物质、当地可再生能源（风、光、浅层地能与空气能等），可以合并成一套低碳分布式能源电力设施，可以获得双重优势：既能达到“中国煤电并网模式”——煤电百万千瓦超超临界机组的45%发电效率，又能媲美“美国燃气能源岛—低碳微电网模式”——能源效率高达75%以上，发电效率在35%到60%之间，“热冷电三联产”再加上浅层地能和空气能等地生能源的开采利用，总能效率高达300%到500%。从而实现“低碳化电网”发展战略的衔接过渡与“软着陆”。采用这个创新发展模式，10亿吨农林生物质每年能提供优质电能18000亿度，而且是电网中最宝贵的储能电力资源，可开发出6亿千瓦的调峰机组。加上天然气、沼气、煤层气、石油驰放气、二甲醚、醇类燃料等清洁能源，总计可以开发出10亿千瓦到15亿千瓦的调峰机组，从而一举解决各地电网中——“城市低碳智能微电网”格局中的的灵敏调度问题。
全国智能电网是不能孤立存在的，其战略依托是各地智能化的低碳微电网，特别是在城市。只有全面实现智能化的城市低碳微电网，才能在远距离可再生电力的切入、可再生交通能源的电气化、城市能源安全、低碳的“中国特高压坚强智能电网”等领域取得成功。
在政策方面，国家能源总局应成立地区低碳微电网司，地方能源局应相应成立本地的智能低碳微电网协调机构，全国性的大电网公司致需要对口各个省级的“和谐低碳”微电网管理部门即可。在各级地方国资委应成立“低碳智能微电网”电监会，来监督微电网运营机构，依法行政；国家应该将全国可再生能源发展基金全面升级为“中国低碳智慧能源基金”，其中的三分之一，给予清洁能源投资商大规模发展“跨区大电网型”可再生电力并入全国性的特高压坚强智能电网；三分之一，应结合“地区微电网可再生能源配额制和储能机制”，分头拨付给地区微电网的运营机构来统筹，补助给微电网低碳可再生电力、可再生电动交通、与低碳清洁储能开发商，真正让可再生电力等低碳能源产业的开发成为各地“自治型柔性化的低碳智能微电网” 的“可用之才”，既能“阳春白雪”又能“下里巴人”，并为城市低碳微电网的自治与稳健运营打下坚实的基础！另外的三分之一，给予全国性大电网的大规模储能电力项目，作为电网动态服务和“低碳”贡献的专项补贴。
有了这个“中国低碳智慧能源基金”，清洁能源、可再生电力的各类“低碳型”综合开发利用，就有了普惠工具的强力支撑，发电供能就可选择提高若干个科学等级的“低碳”技术，从而革新发电端。并进而促使各地“自治型柔性化的低碳智能微电网” 实现“低碳、低价、低损耗、高可靠性、高品质电能、高品质服务”。这个“三低三高”的任务，应该留给各级能源主管部门来主导实施。这样，留给“中国特高压坚强智能电网”的关键任务就很简单了——让各地的“自治型柔性化的低碳智能微电网”在全国联网中发挥各自的优势，弥补其不足，从而高水平构建智慧能源电气化新时代的“和谐社会”。
目前从全球范围来看，可再生电力的开发技术，其实很难说都是科学的！比如生物质直燃发电技术就很不科学，“好电”的发电效率实际上只有大约6%，效率十分低下。光伏发电本质上属于低压直流——只是符合“弱电”的科学体系。大规模光伏发电则很不稳定，又不能推行大规模热电联产，降低了其科学合理性：目前单晶硅按照18%的转换效率，由于难以避免各类损失（对光损失、防护损失、线路损失和管理者自用电等因素），整体光伏项目到入网接口实际上的的发电效率低于光能的10%，有待提高。即使未来的光伏电池达到30%的发电效率，由于难以避免各类损失，整体光伏项目到入网接口也只有光能的20%左右，对其余热却还是难以加以利用。
实际上聚光光热技术与天然气互补热电联产项目，科学合理性远远大于大规模光伏发电项目，发电效率可以高达30%，未来甚至可以达到50%，热电联产效率高达75%以上，发电成本可以跟传统的大型煤电大致相当，但电能质量显著提高，还可以调峰等动态服务，这个系统可平衡微小型风能发电系统的间歇出力，甚至可将“小风电”和小型生物质能源设施一并纳入同一个发电供能体系。
所以说，从“自治型柔性化的低碳智能微电网”的角度来看，现有的很多可再生电力技术，需要重新评判其科学性。
六、分布式能源对于电力储能与支撑电网智能化运行所以的巨大作用
按照人均3000瓦，中国智能电网内的各类电力装机将达到50亿千瓦的总容量，年用电量达到15万亿度到20亿度。考虑到我国周边地区与国家联网的种种可能性—“泛中国际智能电网”总规模可以按照60亿千瓦来考虑，年用电量在20万亿度到25万亿度。若按照现代智能电网对储能电力资源的需求在30%左右，约需要18亿千瓦的储能电力资源，大致上相当于“中国内陆”经济可开发水能（2003年普查结果）的4.5倍。专家预计微电网分布式储能、大电网集中式储能、可再生交通的电力储能各占三分之一，各自大约为6亿千瓦。
据媒体透露，某电网专家对中国新的电源建设的构想是：风电7亿千瓦、核能3亿千瓦、太阳能与地热0.5亿千瓦、常规水能3亿千瓦、抽水蓄能1亿千瓦、传统燃煤热电联产0.5亿千瓦、生物质热电联产（直燃、沼气等）0.5亿千瓦、分布式天然气热电联产1亿千瓦、工业余热发电0.5亿千瓦，以及若干清洁煤电。可见，电网中的集中式储能电力资源非常有限，可利用的水力蓄能容量大约只有二亿千瓦，只能满足总需求的九分之一。这样的电源结构，电网运行太僵硬了，缺乏必要的柔性，不利于可再生电力的大规模开发！
某煤电专家估计中国电力的顶峰时段可能需要发展20亿千瓦清洁煤电项目，年发电量是12万亿度（废热排放相当于24.4万亿度的电热能量），需要约40亿吨标准煤，光大型煤电行业就将排放近100亿吨二氧化碳，将严重挤占其他行业的排放指标。而此时美欧日本的所有产业一共加起来的二氧化碳排放量为80亿吨，这在国际低碳政治方面也是行不通的。无论如何，“中国内陆”电力与能源行业总的二氧化碳排放量，应力求控制在60亿吨之内，其中大型煤电行业的二氧化碳总排放量应控制在30亿吨之内。
某核电专家建议发展3亿千瓦核电项目，年发电量是2.4万亿度（废热排放相当于14.6万亿度的电热能量）。以大型煤电和核电为主的电力工业，总计将产生相当于近四五十万亿度的废热排放，很难加以妥善利用。若按城市低谷电的最低热价0.25元（度电热价），热量浪费的经济价值高达10万亿元；若按城市民生保障热价0.50元（度电热价），热量浪费的经济价值高达20万亿元；若按城市商业热价0.75元（度电热价），热量浪费的经济价值高达30万亿元；可见从“冷热电三联供”的城市热力开发角度，这不是最优的低碳选择。如果考虑未来的高额碳税、能源税、污染排放与环境治理税和热污染防治税，这2个领域的附加开发成本很快就会增加到难以承受的地步，发电成本将随之攀升。
“中国内陆”主要以煤为主要能源，过于热衷发展所谓的“现代化”大型煤电，清洁燃料比重较小，而“清洁燃料热冷电三联产分布式储能电力”恰恰却是极为重要的储能电力资源，也是城市“冷热电三联供”节能减排的主力军，也恰好是“自治型柔性化的低碳智能微电网”的主力军。
“中国内陆”在保障民生用电方面成就突出，其最短的产业链模式是“坑口劣质煤—33%发电效率（67%的余热排放到大气层）—上网下网—供电—生活用电以电热与电力热泵空调为主的负荷模式”；由于中国的季风气候，电热与电力热泵空调能耗极大，估计以煤为主的电力体系的总效率在25%到20%，考虑电热为0.8和电热泵空调的COP为3，各地区民生能源的全过程总能效率约在30%到60%之间。全球目前已经发展了七八千座“城市燃气能源岛”，属于分布式能源开发方式，能源效率高达75%以上，发电效率在35%到60%之间，“热冷电三联产”再加上浅层地能和空气能等地生能源的开采利用，总能效率高达300%到500%。
可见，在民生能源方面，发达国家“城市燃气热冷电三联产分布式能源开发的低碳模式”，其“碳足迹”只是“中国内陆”“大型燃煤电网高碳模式”的七八分之一。一旦征收二氧化碳排放税，中国各地城市将迅速推动“清洁燃料热冷电三联产分布式能源电力设施”的开发进程，从而迅速推进低碳化进程。
目前，在“清洁燃料热冷电三联产分布式储能电力”方面，虽然有许多学者在奋力呼吁，却还没有得到“国家新型能源规划”应有的重视。目前国内只有在上海地区，要求全市天然气总量的10%，用来发展“城市燃气热冷电三联产分布式能源开发模式”，并且给予每千瓦1000元的分布式电力设备补助。在有的发达国家，甚至立法要求全社会消费天然气总量的40%，用来发展“城市燃气热冷电三联产分布式能源开发模式”。
美国在分布式能源这个方面做得也不错。各类热电联产装机容量在1980年～1995年的15年间增加了2倍，2000年已占总装机容量的7%；计划2010年占总装机容量的14%，接近1.5亿千瓦（2010年美国总计10.8亿千瓦装机容量/6万亿度电）；2020年预计占总装机容量的30%；2030年预计占总装机容量的40%，接近6亿千瓦（预计2030年美国15亿千瓦装机容量/6万亿度电）。预计2030年美国6亿千瓦的热电联产，大致上略低于2009年中国大陆地区大型燃煤火电站（6.52亿千瓦）的产业总规模。
到2025年，“中国内陆”的机动车将达到2亿辆，按照每辆平均50千瓦计算，总装机就是100亿千瓦，如果电气化程度按照三分之一考虑计算，就是33亿千瓦，今后都是需要做调峰填谷入网与脱网运行的，将对各地的电网造成很大的冲击。如果不改善“电网柔性”，一切都将只是奢谈。
到2050年，全球机动车将超过30亿辆，现在还很难知晓新能源交通的电气化新时代何时能够全面降临，对于未来全球“低碳微电网”电力装机的任何预计，这将是一个很大的变数。
笔者理想中的“泛中国际智能电网”60亿千瓦电力结构组成如下：新能源交通交互式储能电力容量20亿千瓦到30亿千瓦（车用的燃料电池、高能电池和超级电容（含特高压））、微电网型“农林生物质能源岛”分布式新能源热电联产占6亿千瓦；微电网型“生态沼气能源岛”分布式新能源热电联产1亿千瓦；微电网型“城市燃气能源岛”分布式新能源热电联产3亿千瓦；清洁化石燃料（天然气、可燃冰、煤层气、焦化气、石油驰放气、现代煤化工清洁燃料等）热电联产5亿千瓦到10亿千瓦；纯风电5亿千瓦、核能2亿千瓦以上、无碳源化为主的光与地热（含风能、清洁燃料辅助）发电3亿千瓦、常规水能3亿千瓦、各类水力蓄能5亿千瓦、工业余热发电2亿千瓦。可以看出，这个电网的电源格局充满了柔性。
笔者认为，全球现有的所有大型煤电项目，被不合理地冠以“现代化能源”，实质上碳排放强度只是上一轮全球电气化化初期的燃煤小机组的“减半”罢了，只是“五十步”与“一百步”的差别。当前要求的是，让煤基清洁燃料进入城市，发展“冷热电三联供”，结合其他智慧能源手段，解决同等规模的城市能源供应，其碳排放强度将只是大型煤电当前开发模式碳排放的大约五分之一。
当前全球应通过采取现代清洁煤化工模式来全面改造，应拆除所有全部的大型燃煤蒸汽锅炉，并大力推进现代煤化工项目的余热发电和余热利用，由传统大型煤电被“边缘化”的城市之外推进到城市之内——由煤基清洁燃料和其他各类清洁燃料共同担纲各地城市“自治型柔性化的低碳智能微电网”的“主角”，并实现“冷热电三联供”！
全球智慧能源工业的出路在于“总体歼灭大型煤电”，一个不剩！而代之以现代煤化工生产清洁燃料。煤基清洁燃料，可创造五至十倍于传统大型煤电的低碳高效能源供应体系，可建造数万座类似于发达国家“城市燃气能源岛”的分布式能源电力设施，并实现所有城市的“热冷电三联供”。而且煤基清洁燃料可以通过油气管道来输送，这将使现代化高效管理的新能源电气化铁路系统更为优良。
为什么会有“总体歼灭全球大型煤电”这样的新想法？一、大型煤电由于不能调峰填谷，惹出抽水蓄能与电网储能的海量需求和海量投资；而现代煤化工清洁燃料的能源电力开发方式，可以参与电网调峰甚至填谷，大型煤电却在这方面很弱；二、大型煤电由于不在城市负荷中心，其排放的废热不能为城市供热供冷，白白浪费数十万亿元的高品位热能资源，不能为城市节能减排做出“天然气能源岛”那样的贡献，而令人发指！直接导致了城市社区的高能耗特性、高碳特性。现代煤化工清洁燃料可以实现“热冷电三联产”，而大型煤电在这方面很弱；三、现代煤化工清洁燃料可以支撑起城市低碳智能微电网，而大型煤电在这方面很弱——只能做跨区域（特）高压联网，导致电网系统虚胖无比，且（特）高压输电联网发展无序，导致电磁辐射污染严重；同时来自宇宙空间的高能粒子流能量场不请自来、陨石、飞机失事、特强雷电、强风、强冰冻、地震、泥石流等因素，真可谓是“无坚不摧”，都可能导致跨区域大电网的全局崩溃。从自然科学角度讲，客观上根本就不存在“特高压坚强智能电网”的无事故可能性，“坚强智能电网”存在的客观价值是地理互济；有限发展和最优发展，才真正构成了“特高压坚强智能电网”的科学体系；四、现代煤化工清洁燃料可以结合“地生新能源资源”的合理开发，可灵活布置智慧能源产业的整体布局；而大型煤电在这方面很弱，导致智慧能源产业的整体布局非常不合理；五、现代煤化工清洁燃料可以结合电网中广泛存在的夜间低谷电能二次开发，实现压缩空气蓄能热电厂的创新方式，这对于大型煤电是不可能的；六、现代煤化工清洁燃料的智慧能源产业体系，其碳排放，可降低到大型煤电的七八分之一，甚至于更低；完全可以实现中国能源电力工业每年二氧化碳排放总量60亿吨的总量控制目标，为“低碳智能电网”做出贡献。七、现代煤化工清洁燃料，还可以推动汽油和柴油的替代，从而为全球可再生交通能源做出卓越的贡献。八、现代煤化工清洁燃料，可以轻松实现能源安全与战略储备。
现代煤化工——煤基清洁燃料，应该说是大型煤电和石油进口的现实替代者，而越发显得格外重要，将促成全球清洁能源工业的华丽转身。这一点，对于“中国内陆”更是越发显得重要。20世纪初，即有能源专家陈言，全世界的传统煤电将在二三十年内被终结，这一天离我们越来越近了。
中国人均石油消费不到美国人均水平的十分之一。2009年美国总人口超过3亿，人均消费石油3.3吨，石油消费总量接近10亿吨，占全球的四分之一，进口近7亿吨原油。专家预计，到2020年中国总人口15亿，人均消费石油0.33吨，石油消费总量接近5亿吨，占全球的十分之一，将进口3亿吨原油。
新能源电动交通电气化时代，也要求采用清洁燃料实现“城市热电冷三联供项目”，产生电力和车用储冰与蒸发制冷超大容量环保空调（30万大卡以上）， 在电网“拉闸限电”之后能保障新能源电动交通的运营。
综上所述，可再生电力、新能源交通电气化、城市冬暖夏凉，是构筑“低碳社会”的三大支柱项目，未来都是十亿千瓦级的大项目，城市智能微电网是其最后“一公里”的基础设施，这个特性是“特高压中国坚强智能电网”所不具备的。
建议国家发改委制定分布式能源与智能微电网战略储能激励政策，要求作为清洁能源用途的煤基清洁燃料、生物质清洁燃料、燃气的40%以上，必须作为分布式能源来开发，将全国所有的热电项目总排放二氧化碳规模控制在二三十亿吨之内。到2025年，预计实现6亿千瓦的热电联产，占总装机容量的30%，生产出二万亿度电和 4万亿度电级的热能。到2050年，预计实现15亿千瓦的清洁燃料热电联产，占总装机容量的30%，生产出5万亿度电和 10万亿度电级的热能。在电价上给予调峰调频调相等动态服务电价优惠上网，并实施每千瓦1000元的设备补贴，以及税收优惠等激励措施。大体上讲，此类“城市热电冷三联供项目”的灵敏机组，结合当地智能微电网的合理调度，至少可以实现接纳相应等量的可再生低碳电力的入网问题，从而实现本地的可再生低碳电力的合理开发。同时还可以实现新能源交通电气化、城市冬暖夏凉的低碳化。
有了强大的水力蓄能这个更为现代化的“坚强低碳储能电力”基础设施，中国国家电网公司的“中国特高压坚强智能电网”，其特高压输电网络才算有了真正坚固的“低碳”堡垒。同样，面对十亿千瓦级的新能源交通电气化、十亿千瓦级的“城市冬暖夏凉工程”，只有在全国兴建数千个甚至数万个的城镇低碳微电网，以及数十万座“分布式生态能源岛”调峰调频调相灵敏机组电力设施和数亿计的新能源电动交通的充放电设施，一张张“自治型柔性化设计的低碳智能微电网”将全面体现智慧能源电气化新时代的到来，预计中国未来几十年会出现成千上万个“自治型柔性化设计的低碳智能微电网”地区级联盟。
总结：自2009年哥本哈根气候大会之后，全球开始了新一轮“全球低碳政治化大冷战”，对“中国内陆”冲击最大的是大型煤电，将不得不进行现代煤化工清洁燃料的全盘技术改造，这反而将使中国煤资源获得“浴火重生”，对“低碳社会”新增的贡献每年将以数十万亿元为计。新型能源单项技术的开发周期一般在三四十年，从这个意义上讲，“低碳大战”新上阵的“新式装备”——几乎可以肯定大多是“常规能源装备”的新一轮整体创新。中国“低碳战略”的制胜法宝是集成创新“低碳智能微电网”——以从容应对十亿千瓦级的新能源交通电气化、十亿千瓦级的城市冬暖夏凉民生需求、十亿千瓦级的可再生低碳电力入网，在高温超导输电网络降临之前，国家电网公司着力发展的“特高压中国坚强智能电网”只是一个重要的辅助实施平台。“自治型柔性化设计的低碳智能微电网”——低谷电能与电网储能、220/380VAC终端扁平化低压电力互联网、与特高压输电网络之间的全国联网、国际联网，以及水能、核能、清洁化石能源、生物质、太阳能、风能、浅层地能、空气能、工业余能、新能源交通电气化、、、、，都需要以整体创新的思路来统一谋划。各地“自治型柔性化的低碳智能微电网” 应着力于实现“低碳、低价、低损耗、高可靠性、高品质电能、高品质服务”。
在政策方面，国家能源总局应成立地区低碳智能微电网司，地方能源局应相应成立本地的低碳智能微电网协调机构，全国性的大电网公司致需要对口各个省级的“和谐低碳”智能微电网管理部门即可。在各级地方国资委应成立“低碳智能微电网”电监会，来监督微电网运营机构，依法行政；国家应该将全国可再生能源发展基金全面升级为“中国低碳智慧能源基金”。建议国网新能源公司、南方电网公司和国家水利部战略联手，将水能的创新开发方式摆在比常规水能最为重要的战略地位。
有了这个“中国低碳智慧能源基金”，清洁能源、可再生电力的各类“低碳型”综合开发利用，就有了普惠工具的强力支撑，发电供能就可选择提高若干个科学等级的“低碳”技术，从而革新发电端。并进而促使各地“自治型柔性化的低碳智能微电网” 实现“低碳、低价、低损耗、高可靠性、高品质电能、高品质服务”。这个“三低三高”的任务，应该留给各级能源主管部门来主导实施。这样，留给“特高压中国坚强智能电网”的关键任务就很简单了——无需应对十亿千瓦级的新能源交通电气化、十亿千瓦级的城市冬暖夏凉民生需求、十亿千瓦级的本地化可再生低碳电力入网这三大世纪性的难题。而是让各地的“自治型柔性化的低碳智能微电网”在全国联网中发挥各自的本土优势，弥补“特高压中国坚强智能电网”的种种不足，从而高水平构建智慧能源电气化新时代的“和谐社会”。“中国坚强低碳智能微电网”的智慧能源之路，应切忌中招“敌军诱惑”而孤军深入，切忌“全盘西化”，应杀出”低碳霸权“的重重包围，走出一条中国特色的低碳之路，早日实现”高碳煤电“的软着陆。
“幸福中国”之“低碳软着陆”
（第一部）
武汉百湖之友清洁发展环境组织（NGO） 护湖少侠总干事
一、“低碳逼考”
“低碳教父”、诺贝尔和平奖获得者、美国前副总统戈尔先生，在田纳西州近千平方米的豪宅中拥有20个房间、8个浴室和电加热游泳池等，每月电费高达1200美元，全年用电20万余度，是一般美国家庭的20倍，是一般中国家庭的166倍。2009年中美两国共占了全球二氧化碳总排放量的近一半。
中国2009年的GDP为33.5万亿人民币，如果继续保持7.5%的平均增速，到2020年的GDP将超过74.3万亿人民币。而按照中国政府在2009年底哥本哈根世界气候大会的承诺——单位GDP要比2005年降低45%的二氧化碳排放量，每万元GDP能耗从2005年的1.222吨标准煤降至2020年的0.672吨，届时中国每年仍将需50亿吨标准煤，每年可能会产生120亿吨的二氧化碳。
目前美国人均用能为11吨标煤/年，英法德是6吨标煤/年，而“中国内陆”为2吨多标煤/年（煤占2/3），预计到2025年可能达到5吨标煤/年，按照16亿人口计算将达到80亿吨标煤，继续沿袭75%为煤、12%为石油的格局、3%为燃气则将排放超过190亿吨的二氧化碳。而2030年全球届时的目标是300亿吨，美欧日一共加起来的二氧化碳排放量为80亿吨，加上中国就已经突破270亿吨了，全球另外的三四十亿人口就有30亿吨了。中国将如何面对世界？所面临的艰巨环境想而知。
“低碳逼考”将会是“高碳中国”面前一盘很难下的棋。
二、“微排先锋”新能源电动交通前来“进京赶考”
汽车动力，从（油田）“油井”到（汽车）“油箱”的效率是15%，从油箱到车轮的效率是10%到20%，能源效率十分低下，只有百分之一二三上下。目前全世界的汽车保有量以每年3000万辆的速度增长，到2010年底全球私家轿车数量将增至10亿辆。其实，汽车、火车、轮船、飞机都在超高速发展着。
2010年全球交通能源需求旺盛，如采用“燃油放任不减排的拉风模式”，“高歌猛进”每年二三百亿吨的二氧化碳排放是轻而易举的：巴士、客车与出租车等公共交通年保守排放20亿吨、大物流年保守排放20亿吨、私家车年保守排放100亿吨，产业内人员与物流交通年保守排放10亿吨、水运（海运12亿吨与河运3亿吨）与航空（7亿吨）年保守排放22亿吨、铁路年保守排放20亿吨、军用年保守排放10亿吨、还有各类游艇与豪华游轮高能耗产业的持续升温、汽车旅游的潮起、飙车一族的涌现、、、、、
大量采用划时代的新技术，石油峰值将达到每日1.6亿桶（每年开采90亿吨原油）的新时代正在到来，按燃油化比例为2/3，仅仅只计入石油能源，年二氧化碳排放将达到200亿吨。
到2030年全球届时的二氧化碳排放控制目标是300亿吨（2015年预计排放340亿吨），其中交通能源顶多只能占到三分之一，汽车业只有60亿吨的排放空间。
新能源动力迎风而上，新型发动机和环保汽车节能增效方兴未艾，天然气—汽油、二甲醚—柴油等替代路线一显身手。最值得一提的是，“微排先锋”新能源电动交通前来“进京赶考”：
到2015年，全球大客车与大巴士年产100万辆，保有量估计在750万辆。按照每辆车200千瓦，则总装机15亿千瓦；加上中巴车、出租车、工勤车等将达到50亿千瓦。到2025年全球将有约20亿辆私家车，按照每辆车50千瓦，则总装机1000亿千瓦。再加上其他工程机械，估计在1250亿千瓦。如果到2025年20%实现电动化（考虑效率成倍上升），总功率在125亿千瓦之多。如每年运行1600小时，则年用电量将达到20万亿度电。而2008年全球总发电量刚好约在20万亿度。
到2015年，中国巴士客车保有量估计在250万辆，按照每辆车200千瓦，则总装机5亿千瓦。到2020年中国将至少有约5亿辆私家车，按照每辆车50千瓦，则总装机150亿千瓦。再加上其他工程机械，估计在200亿千瓦。如果到2025年25%实现电动化（考虑效率成倍上升），总功率在25亿千瓦之多。全国6亿辆电动自行车，每辆350瓦，合计2亿千瓦。以及新能源电动船3亿千瓦，移动式新能源电动抗旱6亿千瓦。合计就是36亿千瓦之多。如每年运行1667小时，则年用电量将达到6万亿度电。而2009年中国总上网电量约在3.6万亿度。
可见汽车业从“燃油”转变为“耗电”，至少将促使全球电力工业再次翻番，将全盘颠覆全球电力工业格局。
专家预测，世界电力工业原本就每5年新增发电量5万亿度：从2003年的15万亿度，2008年的20万亿度，增加到2013年的25万亿度，到2018年为30万亿度，到2023年为35万亿度，2028年为40万亿度，2033年为45万亿度。由于全球新能源电动交通的强力导入，到2025年还得额外新增20万亿度的可再生交通电量；预计到2030年，全球发电量将达到60万亿度。
以上这些数据今后都有可能是过时的陈词老调：新一轮电气化革命正在加速，由于全球新能源电动交通快速成熟的车用燃料电池、高能电池和超级电容等多电储能的飞速发展，未来的飞机轮船电气化，甚至微波电动推进的宇宙飞船，都有可能调峰填谷入网和脱网运行。因此，新能源电动交通的全面发展，将会构成全球电气化新时代“智能电网”的半壁江山。
在近期，由于城市电动交通低碳减排的需要，各国将大力发展电动公交；而未来城乡居民的新能源电动交通的年用电量，是居民传统年用电量所无法比拟的，将成为最重要的用电量增长点之一。
随着全球航运业电气化时代和航空业微波电动推进的迅速到来，高级电气化与后信息化的“地球村”到2050年甚至可能会突破100万亿度。
三、“2030中美G2竞赛”之一：年电量10万亿度大关
中国大陆地区年发电量自1990年的6200亿度增长到2009年的3.6万亿度，。20年间增长了6倍。这代表着未来发展中国家的电气化高速度，也意味着新能源电动交通未来全面“暴涨”可能性，“无限可能”是新时代的最好概括。
2009年“中国内陆”（中国大陆地区）入网电力总装机8.74万亿千瓦(人均不到700瓦)；各类电网销售电量达3.65万亿度；考虑到香港—澳门电力联网（0.132亿千瓦/0.05万亿度）、台湾（0.54亿千瓦/0.25万亿度）三个特别行政区年用电量在0.30万亿度，以及一些没有进入统计口的孤网系统和自备电系统，中国全社会用电量将接近4万亿度，按照时下估计的13.5亿人口计算，人均耗电接近打平3000度电。
实际上，考虑到中国大陆地区社会上为数众多的自备电站等因素（专家估计自备电站占某些地方电网装机总容量的三成），以及无法上网的风电、弃水的水电、光伏发电、小沼气发电等装机，估计2010年全中国电力装机大约在12亿千瓦左右，潜在的年发电能力可突破4.5万亿度。如能解决分布式电力的入网难问题，允许建立开放的现代化低碳微电网，未来几年将很快可以突破15万亿千瓦，笔者预计到2015年大中华地区全社会用电量将超过5万亿度，将成为全球用电量最大且增长最快的热点地区。
2007年底美国装机容量108779万千瓦，按计划2008年投产装机容量2122万千瓦。由于受金融危机影响，部分电厂投产进度推迟，初步统计2008年新投产装机容量约1570万千瓦，考虑部分机组退役因素后，美国2008年底装机容量将超过11亿千瓦。2009年美国新增风力发电1000万千瓦。美国2008年净发电量（不含厂用电，下同）4.115万亿度，全社会用电量约为4.37万亿度。
2008年美国电力总装机超过11亿千瓦，人均3700瓦，是“中国内陆”人均装机的5倍多；2008年全社会用电量达4.37万亿度，人均耗电14600度电，是2009年“中国内陆”人均用电量的近5倍之多。——由于美国金融危机的因素，2009年净发电量则降为接近4万亿度,因此2009年中美两国年发电量大致上相当。
美国2008年全社会用电量达4.37万亿度，考虑到近期“奥巴马总统新能源新政”的刺激因素，估计到2025年美国用电量为5.5到6万亿度电。再考虑到美国新能源电动交通的全面发展，全社会用电量将迅速翻番，预计到2030年以美国为主的“北美国际电力联网”每年用电量接近十万亿度电左右。
到2025年之后，“中国内陆”将使总人口保持在十五六亿左右。乐观估计，按照中国目前的电气化“拉风”般的神速进度，大可引领“大中华地区”和全球新一轮电气化时代：按照高级电气化时代人均能源需求折合四吨标准煤、3000瓦电力（含可再生交通电力1000瓦）的惯例来计算，预计到2025年“大中华地区”能源消费将接近60亿吨的标准煤（如全部燃煤则排放160亿吨二氧化碳/应力求控制在60亿吨二氧化碳排放量之内），电力装机50亿千瓦（含电动交通装备的发—用电容量15亿千瓦以及电网抽水储能2亿千瓦以上），每年用电量15万亿度电到20万亿度。再考虑到中国周边地区国际电网的互济、新能源电动交通（电气化铁路、电动公交、电动桥车、电动自行车和其他电动车）的全面发展，可并网的智慧能源电力装机容量，到2050年将超过60亿千瓦，“大中华与周边地区”对于动力电能的每年总需求为二三十万亿度电，约占全球总用电量的35%以上，甚至于过半也不是没有可能。
四、“2030中美G2竞赛”之二：“智能电网”大对决
中美G2竞赛，将创造电气化时代新的神话。从量上看，美国2009年底电力装机容量超过11亿千瓦(人均电力装机3.7千瓦)，全社会年用电量潜力接近4.5万亿度；中国内陆地区并网电力装机容量截至2009年底为8.74亿千瓦，台湾地区为0.545亿千瓦，香港澳门为0.135亿千瓦，三者合计的并网装机9.42亿千瓦(人均电力大约打平700瓦)。考虑到“中国内陆”相当多的自备电站—即分布式发电机组无法并网，估计中美两国在2009年发电装机规模和全社会用电量规模大体相当。即使考虑了非并网因素，全中国人均电力装机也还没到0.9千瓦，只相当于美国人均电力装机的四分之一，因此能源电力发展潜力还很大。笔者预计至迟到2015年，随着分布式能源入网管制的放松，中国总发电装机将轻轻松松地超过12亿千瓦，人均电力装机达到1千瓦，甚至达到震撼世界新纪录的15亿千瓦，年用电量将在5.6万亿度以上（人均用电量达到4000度）,超过美国成为全球最大的“电力王国”。
在全球新的一个千年里，首当其冲的是新能源产业革命，这其实是一场“全球性的低碳革命”，如按照二氧化碳排放量来统计（所谓的“碳足迹”），“低碳社会”的能源搞效率将是传统能源体系的五到十倍，我们称之为“智慧能源时代”—以“地区性低碳微电网”为基础的，以其“全国性智能联网”为核心的且以周边国际电网为外延，并在各个“低碳微电网”之间通过“高温超导”实现全国性智能化联网以及在未来打造出“洲际大联网”的种种无限可能性，甚至有可能在整个北半球实现超导化联网的可能性；这一系统将充分利用各种能源资源，特别是利用低碳的天然气、风光水等可再生能源、煤资源的清洁化利用、核能、以及各种废弃的资源等，靠分布式能源系统，能源梯级利用系统（循环能源经济产业链）、蓄能系统和蓄电交通系统等组合优化配置，实现精确供能，对应供能、互助供能和互补供能，将能源利用效率和能源供应安全提高到一个全新的水平，污染与温室气体排放降低到一个环境可以接受的程度，使用户成本和投资效益到达到一种合理而有利的状态。这个全球智能电气化新时代将在2050年前完成，在2025年前得到阶段性实惠成果——迈过政府资金扶持阶段，迈过高价格门槛而让普通用户买得起用的起，从而全面地被乐意采用。
美国在经历过互联网革命之后，业已处在“后信息化时代”，其能源格局是智能化——将能源资源开发、输送、库存、转换（发电）、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其他用能设施，通过数字化信息网络系统连接在一起，通过智能化控制使整个系统得以优化。美国智能电网的核心技术是数字化电网、低碳微电网与分布式能源系统、信息化家电和蓄能式混合动力交通工具，美国在此已经进行了大量技术准备，其分布式能源的电力联网，其实就是智能电网的前奏，已经历时至少几十年了。
美国奥巴马总统的“能源新政”，其战略意图将是——使从西亚（中东）到俄罗斯和南美的石油国家利益联合体遭遇釜底抽薪式的打击，被迫放弃高油价的利益，自动转换到比美国低得多的全球经济的等级结构之中，从而完成世界能源政治力量的快速重组，加速实现其“石油霸权”的华丽转身——“低碳霸权”。
美国新一轮“低碳霸权”其战略的核心是先期突破智能化低碳微电网与全国智能电网，嗣后营建可再生能源和分布式系统集成(RDSI)与电力储能技术，最终集成发展洲际高温超导电网，形成全球新标准继而掌控他国经济社会的电网命脉，成为一个手舞“低碳大棒”的“2025智慧地球征服者”。尾随其后的是自视为“国际低碳道德先生”的欧日等国，他们妄图联合主宰“国际低碳政治俱乐部”，并以“低碳为纲”来制约发展中国家的崛起。
美国由于其联邦特色的政治体制，目前电网管制受控于各州，各州的电网相对独立。出于未来的“全国性智能电网”的通盘考虑，美国正在加速实现以“高温超导输电”为特色的全国性电力联网。
从质来看，“中国内陆”的全国性电网和电源建设快速发展，其中电网规模超过美国跃居世界第一位，且向特高压、智能化等高端输电网络发展；电源结构正逐步趋向合理，核电、风电等清洁能源发展迅速。截至2009年底风电装机总量将达2000万千瓦，位于世界前列。中国大陆地区，其大型煤电、水电（径流式电站居多）、风电、核电均具有鲜明的地域分布特性，客观上需要也“坚强智能电网”的存在，不过其技术路线是“特高压输电网络”。笔者认为，大型煤电的“高碳排放”依旧，这四大发电主力军灵敏输出都比较差，电网内极为有限的蓄能水力机组对于城市电网的“调峰调频调相”等动态服务贡献十分有限，“拉闸限电”仍然十分突出，跟电网多年来的巨大财力投入极不相称。今后还得接纳几个亿千瓦的风能、核能、以及上十亿千瓦的电动交通储能设施的随机用能问题，以及上十亿千瓦的全国城市冬暖夏凉的民生用能尖峰挑战问题，这些随机负荷随时可以将电网“摧枯拉朽”——金字塔型的“特高压中国坚强智能电网”将面临很多棘手问题。因此需要发展成千上万个“柔性自治型智能微电网”来配合“中国特高压坚强智能电网”，才能实现“中国特高压坚强智能电网”安全运行和城市电力的可靠供应，才能多赢。光靠投入电网升级改造只是解决了问题的三成！
五、全球智能微电网将引爆未来“低碳革命”
——“中国坚强低碳智能微电网与全国性联网”将与“特高压中国坚强智能电网”战略携手，视野盲点的“低谷电能”与城市低碳微电网将首先引爆新一轮“低碳”革命！
“特高压中国坚强智能电网”，目前是10亿千瓦级的，未来很有可能是50亿千瓦级的，其面对很多方面的“最头疼的问题”，比如：如何接纳10亿千瓦级的风能与核能、以及十亿千瓦级的新能源电动交通储能设施的随机用能问题，以及十亿千瓦级的全国城市冬暖夏凉民生用能需求带来的尖峰挑战问题。因此，其管理机构无论如何是不可能去思考“如何接纳几十瓦几百瓦的家庭光伏发电的低碳电力入网问题”这么细小的问题的。
低碳智能微电网的定义是：直接能够灵敏接纳微型化可再生分布式低碳电力入网的智能电网。可见，微电网并不算小，并不亚于城市电网；如全国性联网加起来，电力总容量将大于“特高压中国坚强智能电网”的特高压输电网络总容量。这就好比如说，几万台“超级微电脑”科学连接起来，运算能力将远超于“单台大的超级计算机”。整个互联网总的信息量，远远超出某某“超人”、“怪才”的大脑信息量。
目前电力行业已经很清楚地认识到，制约智能电网、并网可再生能源、可再生交通能源包括电动汽车等发展瓶颈，恰恰就在于夜间低谷电能与储能电力资源的合理开发，必须让城市电网充满“伸缩自如的柔性”，这才是所有问题的关键核心。城市内大规模的可再生电动交通、以及远距离的大规模可再生电力入网的需求，要求全电网最优良的动态服务，国网公司对此一愁莫展！“中国坚强低碳智能微电网与全国性联网”，是“特高压中国坚强智能电网”的战略依托，两者只有战略携手，才能全面构筑“低碳化”的坚强长城。
到2015年全球用电量将达到25万亿度，其中至少有5万亿度属于夜间低谷电能，这个电量届时仍将是全球新能源各类发电方式（不包括核能）总的发电量遥不可及的，也将成为跨区域大电网和城市微电网自身力量再生修复的核心资源。城市电网的低谷电能，其实是新能源与电力开发的最重要平台，“全球低碳电力科技”面临清洁发展战略新的思路大变革。
在当前全球电力科技装备水平下，城市低碳智能微电网中的“清洁燃料热冷电三联产分布式储能电力”灵敏机组（含压缩空气蓄能）和“特高压中国坚强智能电网”中——跨区域大电网中的大容量水力蓄能机组，是最成熟也最合理的储能电力资源开发方式，也是各类新能源电力开发的最重要创新方向。
目前夜间低谷电能的创新开发方式，在发达国家很盛行，某些国家比如瑞士的（抽水）蓄能水电机组甚至达到电网总装机的30%。“调峰填谷、调频调相、事故备用”是电力行业内对于抽水蓄能电站在电网中所起功能的高度概括，对于世界电力工业的发展而言，抽水蓄能已然不是一个新鲜词汇。作为一种特殊的电源，各类抽水蓄能电站所具有的运行方式灵活和反应快速的特点，使其承担起对电网调节的重要任务。各类抽水蓄能电站所具备的特性就成了解决智能电网上述问题的有效手段之一。
目前，“中国内陆”对于“抽水蓄能”争论的焦点并不集中于建设与否，而是集中于如何对其进行建设和运行管理。目前，“中国内陆”在整个电网系统中如何更加有效地使用各类抽水蓄能机组，充分发挥各类抽水蓄能机组的技术和经济作用还缺乏专门的研究，相关政策也尚需完善，尤其是在经济利益的协调方面各方还存有分歧。
“中国内陆”的国家电网新能源公司虽然也很重视抽水蓄能，但还没有从“低碳社会与低成本的智能电网”崭新角度来全盘打造这个现代服务业。全国性电网（分为国家电网公司与南方电网公司）对电能质量的管理很粗放，种种努力到头来还是在作秀！
“中国内陆”目前的电网，呈现的是“高碳、高价、高损耗、低可靠性”的“三高一低”。如果要做到“低碳、低价、低损耗、高可靠性、高品质电能、高品质服务”的“三低三高”，依靠目前“中国内陆”能源电力垄断机构的整体科技水平和发展模式，在短时间内还是难以做到的！其实这个任务，本就不应该由电网来背。各地政府应该按照“低碳社会”的总需求，以城市智慧能源为核心，全盘打造“自治型柔性化的低碳智能微电网”。电网的任务应该是全国性互济，实现“安全与低碳”的总体目标，为各地的“自治型柔性化的低碳智能微电网”提供“各个智能微电网之间的公共走廊”。与高温超导输电网络相比，特高压输电网络目前不失为一个可行的技术手段。
“中国内陆”电网投资是全球最高的，电价也是国际上高水平的，但对用户的供电可靠性、供电服务条款和电能质量还是相对较低的水准，“电力法”是偏向于垄断行业的。电网产业尚属于国有垄断，还没有进入现代服务业：供电机制尚属于“计划经济时代遗留的后霸王条款”阶段，对提供给用户的可靠性、电能质量不良没有合同制约。电网科技关心的，主要核心还是全网的安全运行，电网还没有进入到“低碳智能社会”的历史新时代，管理也还比较粗放。
同时，全局战略性的、柔性化的蓄能设施极为缺乏，阻力还来自于电价政策——电价机制历史沉疴过深、分时电价执行的不彻底、电价级差拉得不够大。因此，电网管理机构对各类电站只是按照发电量指标进行经济分析，却对各种优质电源为电网提供的种种动态服务置之不理——没有采取精确的分析工具去计算其经济价值，这些都是背离现代电力产业发展方向的。
目前“中国内陆”能源供应最终的包袱，还是地方政府在扛着！只有让地方政府直接管辖“自治型柔性化的低碳智能微电网”以及其电源建设，才能真正有利于“低碳社会”的构建。要想实现“低碳社会”，构筑“两型社会”，实现“绿色GDP”，各级地方政府必须取得这个“关键权力”——必须让地方电网和能源供应彻底摆脱国有央企电网垄断机构的不合理掌控。
“中国内陆”的地方电网，应推动自身和电源投资者共同发展“低成本低碳电网”，尤其应从源头抓起。等到电力上网之后，再来谈“低碳”是没有意义的！或者等高昂补贴的可再生电力上网之后，再来谈降低“低碳化的”度电成本也是没有意义的。目前世界上的光伏、生物质、风能等“可再生低碳电力”的电源建设环节的发电成本本身就很高昂，加上国有垄断机构的低效率管理，最终到用户的总成本是发电环节成本的若干倍，全社会真实成本实在是太高了，且对电网安全运行构成冲击，因此作为大规模开发的电源建设，暂时还不很经济！
未来的清洁燃料（如氢能源），通过高温燃料电池与间接式燃气蒸汽联合循环，可以做到百分之七八十的发电效率，是目前大型煤电机组发电效率的几乎两倍。目前大中型生物质直燃发电项目，按照最终获得的优质电能来计算，“优质尖峰电能”最真实的发电效率可能只有大约6%（本文有专门分析），未来是不是可以通过上述生物质清洁燃料的新途径来重新发展呢？生物质能源今后一定会有革命性的新技术出现。
国内目前对天然气，主要作为民生炊事燃料，且大量做为直燃取暖用途，这并不是“低碳社会”的可取选择。某些发达国家则规定天然气总量的40%，必须发展分布式能源，实现“冷热电三联供”。装设有金属陶瓷叶轮的微型燃气轮机，可以达到40%的（天然气或各类清洁燃料）发电效率，相当于大型煤电机组的发电效率，还可以实现热电冷三联产，与空气源热泵或者地源热泵联用，可以达到供能效率500%以上，是目前民用天然气取暖的能源效率的五倍，或者说碳排放只是后者的20%。这些“低碳”分布式能源科技，并不是高不可攀，技术上已很成熟，只要合适的低碳分布式能源政策和低碳智能微电网政策的出台，就可能迅速全面推开。
ABB公司已经研制出的城市燃气-低谷电分布式能源电力系统——以燃气热值计算，可达70%的发电效率（优质电能），以及高达300%到500%的供能效率。笔者所创新的低碳发电方式，可以结合公用燃气、夜间低谷电和当地的可再生能源资源状况，如仅仅按照燃气热值来计算节能减排效益，也可以顺利实现高达70%以上的发电效率（优质电能）和450%到750%的总能效率，可以媲美目前发达国家近万座“城市燃气能源岛”低碳分布式能源电力设施。
再比如，以国内标准的24MWe生物质直燃发电方式，只有约18%到25%的发电效率，目前每吨农林干生物质发出700到1000度电；但如考虑从收集能耗（半径在75公里范围内成品油的大量消耗）到发电供热的各个环节的能耗，扣除所投入的优质能源的消耗，估计真实的发电效率至少要减过半，电力净产出可能勉强只有三五百度电；如果除去夜间低谷低值电能，估计也就是大约250度电的优质电能，这个效率只有6%，是多么的效率低下啊，效率这么底下还谈什么“清洁能源”啊！
目前大中型生物质直燃发电项目的上网收益是每度电0.80元，其中0.35元是生物质电价补贴，0.38元是脱硫标杆电价，还有CDM收益大约是0.07元，那么按照每吨农林生物质生产250度优质电力净产出来计算，生物质直燃发电“优质电能”的真实代价可能高达每度电电价2.4元到3元，这个代价比太阳能光伏发电上网电价还高。中国政府计划计划到2020年发展3000万千瓦的生物质直燃发电，每年需要收集约2亿吨农林生物质，按照年发电量1800亿度计算，全面考虑各种政策激励措施，国民每年需要买单支付1400亿元到2000亿元，最终能得到的优质电能可能只有约五百亿度，是多么的不划算啊！生物质直燃发电供热项目，也许其好处在于城镇供热替代了燃煤，是其真正的益处所在。可见，生物质直燃发电供热项目其清洁能源投资效果还不如向全体国民全面派发太阳能热水器来得划算。
如笔者所创新的农林生物质低碳发电供热方式，可以结合当地农林生物质、城乡夜间低谷电和当地的可再生能源资源状况，如仅仅按照燃料热值来计算节能减排效益，则有可能顺利实现高达45%的发电效率（优质电能净产出），这比国家电网中的百万千瓦超超临界燃煤机组最高发电效率相当。再合理考虑“热冷电三联产”，可实现350%到550%的总能效率，相当于发达国家蓬勃发展中的近万座“城市燃气能源岛”低碳分布式能源电力设施。采用这个创新发展模式，2亿吨农林生物质每年能提供优质电能3600亿度计算，如继续按照国民每年买单支付1400亿元，最终优质电能的额外成本只有可能每度电4毛钱，这是国力和国民，包括智能电网持续发展所能承受得起的。
本节笔者要说明的是，夜间低谷电能、农林生物质、当地可再生能源（风、光、浅层地能与空气能等），可以合并成一套低碳分布式能源电力设施，可以获得双重优势：既能达到“中国煤电并网模式”——煤电百万千瓦超超临界机组的45%发电效率，又能媲美“美国燃气能源岛—低碳微电网模式”——能源效率高达75%以上，发电效率在35%到60%之间，“热冷电三联产”再加上浅层地能和空气能等地生能源的开采利用，总能效率高达300%到500%。从而实现“低碳化电网”发展战略的衔接过渡与“软着陆”。采用这个创新发展模式，10亿吨农林生物质每年能提供优质电能18000亿度，而且是电网中最宝贵的储能电力资源，可开发出6亿千瓦的调峰机组。加上天然气、沼气、煤层气、石油驰放气、二甲醚、醇类燃料等清洁能源，总计可以开发出10亿千瓦到15亿千瓦的调峰机组，从而一举解决各地电网中——“城市低碳智能微电网”格局中的的灵敏调度问题。
全国智能电网是不能孤立存在的，其战略依托是各地智能化的低碳微电网，特别是在城市。只有全面实现智能化的城市低碳微电网，才能在远距离可再生电力的切入、可再生交通能源的电气化、城市能源安全、低碳的“中国特高压坚强智能电网”等领域取得成功。
在政策方面，国家能源总局应成立地区低碳微电网司，地方能源局应相应成立本地的智能低碳微电网协调机构，全国性的大电网公司致需要对口各个省级的“和谐低碳”微电网管理部门即可。在各级地方国资委应成立“低碳智能微电网”电监会，来监督微电网运营机构，依法行政；国家应该将全国可再生能源发展基金全面升级为“中国低碳智慧能源基金”，其中的三分之一，给予清洁能源投资商大规模发展“跨区大电网型”可再生电力并入全国性的特高压坚强智能电网；三分之一，应结合“地区微电网可再生能源配额制和储能机制”，分头拨付给地区微电网的运营机构来统筹，补助给微电网低碳可再生电力、可再生电动交通、与低碳清洁储能开发商，真正让可再生电力等低碳能源产业的开发成为各地“自治型柔性化的低碳智能微电网” 的“可用之才”，既能“阳春白雪”又能“下里巴人”，并为城市低碳微电网的自治与稳健运营打下坚实的基础！另外的三分之一，给予全国性大电网的大规模储能电力项目，作为电网动态服务和“低碳”贡献的专项补贴。
有了这个“中国低碳智慧能源基金”，清洁能源、可再生电力的各类“低碳型”综合开发利用，就有了普惠工具的强力支撑，发电供能就可选择提高若干个科学等级的“低碳”技术，从而革新发电端。并进而促使各地“自治型柔性化的低碳智能微电网” 实现“低碳、低价、低损耗、高可靠性、高品质电能、高品质服务”。这个“三低三高”的任务，应该留给各级能源主管部门来主导实施。这样，留给“中国特高压坚强智能电网”的关键任务就很简单了——让各地的“自治型柔性化的低碳智能微电网”在全国联网中发挥各自的优势，弥补其不足，从而高水平构建智慧能源电气化新时代的“和谐社会”。
目前从全球范围来看，可再生电力的开发技术，其实很难说都是科学的！比如生物质直燃发电技术就很不科学，“好电”的发电效率实际上只有大约6%，效率十分低下。光伏发电本质上属于低压直流——只是符合“弱电”的科学体系。大规模光伏发电则很不稳定，又不能推行大规模热电联产，降低了其科学合理性：目前单晶硅按照18%的转换效率，由于难以避免各类损失（对光损失、防护损失、线路损失和管理者自用电等因素），整体光伏项目到入网接口实际上的的发电效率低于光能的10%，有待提高。即使未来的光伏电池达到30%的发电效率，由于难以避免各类损失，整体光伏项目到入网接口也只有光能的20%左右，对其余热却还是难以加以利用。
实际上聚光光热技术与天然气互补热电联产项目，科学合理性远远大于大规模光伏发电项目，发电效率可以高达30%，未来甚至可以达到50%，热电联产效率高达75%以上，发电成本可以跟传统的大型煤电大致相当，但电能质量显著提高，还可以调峰等动态服务，这个系统可平衡微小型风能发电系统的间歇出力，甚至可将“小风电”和小型生物质能源设施一并纳入同一个发电供能体系。
所以说，从“自治型柔性化的低碳智能微电网”的角度来看，现有的很多可再生电力技术，需要重新评判其科学性。
六、分布式能源对于电力储能与支撑电网智能化运行所以的巨大作用
按照人均3000瓦，中国智能电网内的各类电力装机将达到50亿千瓦的总容量，年用电量达到15万亿度到20亿度。考虑到我国周边地区与国家联网的种种可能性—“泛中国际智能电网”总规模可以按照60亿千瓦来考虑，年用电量在20万亿度到25万亿度。若按照现代智能电网对储能电力资源的需求在30%左右，约需要18亿千瓦的储能电力资源，大致上相当于“中国内陆”经济可开发水能（2003年普查结果）的4.5倍。专家预计微电网分布式储能、大电网集中式储能、可再生交通的电力储能各占三分之一，各自大约为6亿千瓦。
据媒体透露，某电网专家对中国新的电源建设的构想是：风电7亿千瓦、核能3亿千瓦、太阳能与地热0.5亿千瓦、常规水能3亿千瓦、抽水蓄能1亿千瓦、传统燃煤热电联产0.5亿千瓦、生物质热电联产（直燃、沼气等）0.5亿千瓦、分布式天然气热电联产1亿千瓦、工业余热发电0.5亿千瓦，以及若干清洁煤电。可见，电网中的集中式储能电力资源非常有限，可利用的水力蓄能容量大约只有二亿千瓦，只能满足总需求的九分之一。这样的电源结构，电网运行太僵硬了，缺乏必要的柔性，不利于可再生电力的大规模开发！
某煤电专家估计中国电力的顶峰时段可能需要发展20亿千瓦清洁煤电项目，年发电量是12万亿度（废热排放相当于24.4万亿度的电热能量），需要约40亿吨标准煤，光大型煤电行业就将排放近100亿吨二氧化碳，将严重挤占其他行业的排放指标。而此时美欧日本的所有产业一共加起来的二氧化碳排放量为80亿吨，这在国际低碳政治方面也是行不通的。无论如何，“中国内陆”电力与能源行业总的二氧化碳排放量，应力求控制在60亿吨之内，其中大型煤电行业的二氧化碳总排放量应控制在30亿吨之内。
某核电专家建议发展3亿千瓦核电项目，年发电量是2.4万亿度（废热排放相当于14.6万亿度的电热能量）。以大型煤电和核电为主的电力工业，总计将产生相当于近四五十万亿度的废热排放，很难加以妥善利用。若按城市低谷电的最低热价0.25元（度电热价），热量浪费的经济价值高达10万亿元；若按城市民生保障热价0.50元（度电热价），热量浪费的经济价值高达20万亿元；若按城市商业热价0.75元（度电热价），热量浪费的经济价值高达30万亿元；可见从“冷热电三联供”的城市热力开发角度，这不是最优的低碳选择。如果考虑未来的高额碳税、能源税、污染排放与环境治理税和热污染防治税，这2个领域的附加开发成本很快就会增加到难以承受的地步，发电成本将随之攀升。
“中国内陆”主要以煤为主要能源，过于热衷发展所谓的“现代化”大型煤电，清洁燃料比重较小，而“清洁燃料热冷电三联产分布式储能电力”恰恰却是极为重要的储能电力资源，也是城市“冷热电三联供”节能减排的主力军，也恰好是“自治型柔性化的低碳智能微电网”的主力军。
“中国内陆”在保障民生用电方面成就突出，其最短的产业链模式是“坑口劣质煤—33%发电效率（67%的余热排放到大气层）—上网下网—供电—生活用电以电热与电力热泵空调为主的负荷模式”；由于中国的季风气候，电热与电力热泵空调能耗极大，估计以煤为主的电力体系的总效率在25%到20%，考虑电热为0.8和电热泵空调的COP为3，各地区民生能源的全过程总能效率约在30%到60%之间。全球目前已经发展了七八千座“城市燃气能源岛”，属于分布式能源开发方式，能源效率高达75%以上，发电效率在35%到60%之间，“热冷电三联产”再加上浅层地能和空气能等地生能源的开采利用，总能效率高达300%到500%。
可见，在民生能源方面，发达国家“城市燃气热冷电三联产分布式能源开发的低碳模式”，其“碳足迹”只是“中国内陆”“大型燃煤电网高碳模式”的七八分之一。一旦征收二氧化碳排放税，中国各地城市将迅速推动“清洁燃料热冷电三联产分布式能源电力设施”的开发进程，从而迅速推进低碳化进程。
目前，在“清洁燃料热冷电三联产分布式储能电力”方面，虽然有许多学者在奋力呼吁，却还没有得到“国家新型能源规划”应有的重视。目前国内只有在上海地区，要求全市天然气总量的10%，用来发展“城市燃气热冷电三联产分布式能源开发模式”，并且给予每千瓦1000元的分布式电力设备补助。在有的发达国家，甚至立法要求全社会消费天然气总量的40%，用来发展“城市燃气热冷电三联产分布式能源开发模式”。
美国在分布式能源这个方面做得也不错。各类热电联产装机容量在1980年～1995年的15年间增加了2倍，2000年已占总装机容量的7%；计划2010年占总装机容量的14%，接近1.5亿千瓦（2010年美国总计10.8亿千瓦装机容量/6万亿度电）；2020年预计占总装机容量的30%；2030年预计占总装机容量的40%，接近6亿千瓦（预计2030年美国15亿千瓦装机容量/6万亿度电）。预计2030年美国6亿千瓦的热电联产，大致上略低于2009年中国大陆地区大型燃煤火电站（6.52亿千瓦）的产业总规模。
到2025年，“中国内陆”的机动车将达到2亿辆，按照每辆平均50千瓦计算，总装机就是100亿千瓦，如果电气化程度按照三分之一考虑计算，就是33亿千瓦，今后都是需要做调峰填谷入网与脱网运行的，将对各地的电网造成很大的冲击。如果不改善“电网柔性”，一切都将只是奢谈。
到2050年，全球机动车将超过30亿辆，现在还很难知晓新能源交通的电气化新时代何时能够全面降临，对于未来全球“低碳微电网”电力装机的任何预计，这将是一个很大的变数。
笔者理想中的“泛中国际智能电网”60亿千瓦电力结构组成如下：新能源交通交互式储能电力容量20亿千瓦到30亿千瓦（车用的燃料电池、高能电池和超级电容（含特高压））、微电网型“农林生物质能源岛”分布式新能源热电联产占6亿千瓦；微电网型“生态沼气能源岛”分布式新能源热电联产1亿千瓦；微电网型“城市燃气能源岛”分布式新能源热电联产3亿千瓦；清洁化石燃料（天然气、可燃冰、煤层气、焦化气、石油驰放气、现代煤化工清洁燃料等）热电联产5亿千瓦到10亿千瓦；纯风电5亿千瓦、核能2亿千瓦以上、无碳源化为主的光与地热（含风能、清洁燃料辅助）发电3亿千瓦、常规水能3亿千瓦、各类水力蓄能5亿千瓦、工业余热发电2亿千瓦。可以看出，这个电网的电源格局充满了柔性。
笔者认为，全球现有的所有大型煤电项目，被不合理地冠以“现代化能源”，实质上碳排放强度只是上一轮全球电气化化初期的燃煤小机组的“减半”罢了，只是“五十步”与“一百步”的差别。当前要求的是，让煤基清洁燃料进入城市，发展“冷热电三联供”，结合其他智慧能源手段，解决同等规模的城市能源供应，其碳排放强度将只是大型煤电当前开发模式碳排放的大约五分之一。
当前全球应通过采取现代清洁煤化工模式来全面改造，应拆除所有全部的大型燃煤蒸汽锅炉，并大力推进现代煤化工项目的余热发电和余热利用，由传统大型煤电被“边缘化”的城市之外推进到城市之内——由煤基清洁燃料和其他各类清洁燃料共同担纲各地城市“自治型柔性化的低碳智能微电网”的“主角”，并实现“冷热电三联供”！
全球智慧能源工业的出路在于“总体歼灭大型煤电”，一个不剩！而代之以现代煤化工生产清洁燃料。煤基清洁燃料，可创造五至十倍于传统大型煤电的低碳高效能源供应体系，可建造数万座类似于发达国家“城市燃气能源岛”的分布式能源电力设施，并实现所有城市的“热冷电三联供”。而且煤基清洁燃料可以通过油气管道来输送，这将使现代化高效管理的新能源电气化铁路系统更为优良。
为什么会有“总体歼灭全球大型煤电”这样的新想法？一、大型煤电由于不能调峰填谷，惹出抽水蓄能与电网储能的海量需求和海量投资；而现代煤化工清洁燃料的能源电力开发方式，可以参与电网调峰甚至填谷，大型煤电却在这方面很弱；二、大型煤电由于不在城市负荷中心，其排放的废热不能为城市供热供冷，白白浪费数十万亿元的高品位热能资源，不能为城市节能减排做出“天然气能源岛”那样的贡献，而令人发指！直接导致了城市社区的高能耗特性、高碳特性。现代煤化工清洁燃料可以实现“热冷电三联产”，而大型煤电在这方面很弱；三、现代煤化工清洁燃料可以支撑起城市低碳智能微电网，而大型煤电在这方面很弱——只能做跨区域（特）高压联网，导致电网系统虚胖无比，且（特）高压输电联网发展无序，导致电磁辐射污染严重；同时来自宇宙空间的高能粒子流能量场不请自来、陨石、飞机失事、特强雷电、强风、强冰冻、地震、泥石流等因素，真可谓是“无坚不摧”，都可能导致跨区域大电网的全局崩溃。从自然科学角度讲，客观上根本就不存在“特高压坚强智能电网”的无事故可能性，“坚强智能电网”存在的客观价值是地理互济；有限发展和最优发展，才真正构成了“特高压坚强智能电网”的科学体系；四、现代煤化工清洁燃料可以结合“地生新能源资源”的合理开发，可灵活布置智慧能源产业的整体布局；而大型煤电在这方面很弱，导致智慧能源产业的整体布局非常不合理；五、现代煤化工清洁燃料可以结合电网中广泛存在的夜间低谷电能二次开发，实现压缩空气蓄能热电厂的创新方式，这对于大型煤电是不可能的；六、现代煤化工清洁燃料的智慧能源产业体系，其碳排放，可降低到大型煤电的七八分之一，甚至于更低；完全可以实现中国能源电力工业每年二氧化碳排放总量60亿吨的总量控制目标，为“低碳智能电网”做出贡献。七、现代煤化工清洁燃料，还可以推动汽油和柴油的替代，从而为全球可再生交通能源做出卓越的贡献。八、现代煤化工清洁燃料，可以轻松实现能源安全与战略储备。
现代煤化工——煤基清洁燃料，应该说是大型煤电和石油进口的现实替代者，而越发显得格外重要，将促成全球清洁能源工业的华丽转身。这一点，对于“中国内陆”更是越发显得重要。20世纪初，即有能源专家陈言，全世界的传统煤电将在二三十年内被终结，这一天离我们越来越近了。
中国人均石油消费不到美国人均水平的十分之一。2009年美国总人口超过3亿，人均消费石油3.3吨，石油消费总量接近10亿吨，占全球的四分之一，进口近7亿吨原油。专家预计，到2020年中国总人口15亿，人均消费石油0.33吨，石油消费总量接近5亿吨，占全球的十分之一，将进口3亿吨原油。
新能源电动交通电气化时代，也要求采用清洁燃料实现“城市热电冷三联供项目”，产生电力和车用储冰与蒸发制冷超大容量环保空调（30万大卡以上）， 在电网“拉闸限电”之后能保障新能源电动交通的运营。
综上所述，可再生电力、新能源交通电气化、城市冬暖夏凉，是构筑“低碳社会”的三大支柱项目，未来都是十亿千瓦级的大项目，城市智能微电网是其最后“一公里”的基础设施，这个特性是“特高压中国坚强智能电网”所不具备的。
建议国家发改委制定分布式能源与智能微电网战略储能激励政策，要求作为清洁能源用途的煤基清洁燃料、生物质清洁燃料、燃气的40%以上，必须作为分布式能源来开发，将全国所有的热电项目总排放二氧化碳规模控制在二三十亿吨之内。到2025年，预计实现6亿千瓦的热电联产，占总装机容量的30%，生产出二万亿度电和 4万亿度电级的热能。到2050年，预计实现15亿千瓦的清洁燃料热电联产，占总装机容量的30%，生产出5万亿度电和 10万亿度电级的热能。在电价上给予调峰调频调相等动态服务电价优惠上网，并实施每千瓦1000元的设备补贴，以及税收优惠等激励措施。大体上讲，此类“城市热电冷三联供项目”的灵敏机组，结合当地智能微电网的合理调度，至少可以实现接纳相应等量的可再生低碳电力的入网问题，从而实现本地的可再生低碳电力的合理开发。同时还可以实现新能源交通电气化、城市冬暖夏凉的低碳化。
有了强大的水力蓄能这个更为现代化的“坚强低碳储能电力”基础设施，中国国家电网公司的“中国特高压坚强智能电网”，其特高压输电网络才算有了真正坚固的“低碳”堡垒。同样，面对十亿千瓦级的新能源交通电气化、十亿千瓦级的“城市冬暖夏凉工程”，只有在全国兴建数千个甚至数万个的城镇低碳微电网，以及数十万座“分布式生态能源岛”调峰调频调相灵敏机组电力设施和数亿计的新能源电动交通的充放电设施，一张张“自治型柔性化设计的低碳智能微电网”将全面体现智慧能源电气化新时代的到来，预计中国未来几十年会出现成千上万个“自治型柔性化设计的低碳智能微电网”地区级联盟。
总结：自2009年哥本哈根气候大会之后，全球开始了新一轮“全球低碳政治化大冷战”，对“中国内陆”冲击最大的是大型煤电，将不得不进行现代煤化工清洁燃料的全盘技术改造，这反而将使中国煤资源获得“浴火重生”，对“低碳社会”新增的贡献每年将以数十万亿元为计。新型能源单项技术的开发周期一般在三四十年，从这个意义上讲，“低碳大战”新上阵的“新式装备”——几乎可以肯定大多是“常规能源装备”的新一轮整体创新。中国“低碳战略”的制胜法宝是集成创新“低碳智能微电网”——以从容应对十亿千瓦级的新能源交通电气化、十亿千瓦级的城市冬暖夏凉民生需求、十亿千瓦级的可再生低碳电力入网，在高温超导输电网络降临之前，国家电网公司着力发展的“特高压中国坚强智能电网”只是一个重要的辅助实施平台。“自治型柔性化设计的低碳智能微电网”——低谷电能与电网储能、220/380VAC终端扁平化低压电力互联网、与特高压输电网络之间的全国联网、国际联网，以及水能、核能、清洁化石能源、生物质、太阳能、风能、浅层地能、空气能、工业余能、新能源交通电气化、、、、，都需要以整体创新的思路来统一谋划。各地“自治型柔性化的低碳智能微电网” 应着力于实现“低碳、低价、低损耗、高可靠性、高品质电能、高品质服务”。
在政策方面，国家能源总局应成立地区低碳智能微电网司，地方能源局应相应成立本地的低碳智能微电网协调机构，全国性的大电网公司致需要对口各个省级的“和谐低碳”智能微电网管理部门即可。在各级地方国资委应成立“低碳智能微电网”电监会，来监督微电网运营机构，依法行政；国家应该将全国可再生能源发展基金全面升级为“中国低碳智慧能源基金”。建议国网新能源公司、南方电网公司和国家水利部战略联手，将水能的创新开发方式摆在比常规水能最为重要的战略地位。
有了这个“中国低碳智慧能源基金”，清洁能源、可再生电力的各类“低碳型”综合开发利用，就有了普惠工具的强力支撑，发电供能就可选择提高若干个科学等级的“低碳”技术，从而革新发电端。并进而促使各地“自治型柔性化的低碳智能微电网” 实现“低碳、低价、低损耗、高可靠性、高品质电能、高品质服务”。这个“三低三高”的任务，应该留给各级能源主管部门来主导实施。这样，留给“特高压中国坚强智能电网”的关键任务就很简单了——无需应对十亿千瓦级的新能源交通电气化、十亿千瓦级的城市冬暖夏凉民生需求、十亿千瓦级的本地化可再生低碳电力入网这三大世纪性的难题。而是让各地的“自治型柔性化的低碳智能微电网”在全国联网中发挥各自的本土优势，弥补“特高压中国坚强智能电网”的种种不足，从而高水平构建智慧能源电气化新时代的“和谐社会”。“中国坚强低碳智能微电网”的智慧能源之路，应切忌中招“敌军诱惑”而孤军深入，切忌“全盘西化”，应杀出”低碳霸权“的重重包围，走出一条中国特色的低碳之路，早日实现”高碳煤电“的软着陆。
