能源、文明与未来

01

我们正身处新一轮能源革命之中。 

2022年，中国风电光伏新增装机已占全国新增发电装机的62.6%，新增发电量占全国当年新增发电量55%以上。 

截至2022年，中国风电光伏发电装机总规模占全球风电光伏装机总规模的三分之一以上，连续多年稳居世界首位。 

风电光伏等可再生能源占总体能源消耗占比逐步增加，中国人在实现“双碳”目标的道路上迈出了坚定不移的步伐。 

能源革命必然会带来巨大的财富机会，普通人应该如何参与其中，实现认知和财富的增长？ 

——从完善知识结构入手。

因此“储能的视界”诞生，它借助自媒体的传播便利，分享新能源的知识和见解，与所有关心新能源发展的人共同进步。 

储能是实现能源革命的关键，因此“储能的视界”的内容将从储能知识延伸到新能源的上下游，涉及可再生能源发电、储能知识、碳排放权交易、CCER、碳排放管理等领域。 

由于新能源处于快速发展初期，知识更新速度很快，不足之处还请见谅。

02

人类文明发展的根本动力是什么？

起初，原始人类与地球上的其他生物并没有本质上的不同，茹毛饮血，智力低下，直到人类发现了如何利用储存于植物，例如木头、干草中的太阳能量。

通过燃烧植物，人类成为地球上唯一能够控制，并且充分利用火的物种。利用火所产生的光和热，人类可以驱赶野兽，提升生存率；也可以烤熟原本不容易消化的生冷食物，以提高吸收营养的效率。 

火的利用不仅使得人类数量增加，也促进了人类智力的增长。由此，人类得以生存繁衍，并发展出了文明，进而支配了整个生物圈。 

除了火，人类还掌握了储存在人类自身和动物肌肉中的太阳能，比如我们驱使牛耕地、马拉车和驴推磨。

然而，不论是火还是动物的肌肉力量，人类所能够掌握的能量都非常有限，不足以大规模改造自然。因此，在工业革命前的几千年里，人类社会的发展总在天花板下循环，难以突破。

十八世纪中叶蒸汽机的发明改变了这一切。蒸汽机以及后来出现的内燃机，可以将积聚于煤炭、石油等化石燃料内，由远古生物存储太阳能量释放出来，驱动机器运转，帮助人类改造世界。

由于在地下高温高压环境中经历了数亿年的转化，化石燃料具有较高的能量密度。因此，人类获得了比燃烧木材和驱使动物更有效地利用太阳能的方法，从而创造出现代文明。

从利用火，到利用动物的肌肉力量，再到利用数亿年积累的生物质能，人类通过掌握越来越多的能量来提高生产力，从而创造了更好的生活，发展出越来越辉煌的文明。

可以说，人类文明发展的根本动力源于人类利用太阳能量的能力。

03

然而，事物都有两面性，随着现代文明的不断发展，矛盾也日益凸显。

一方面，人口的增长以及人类对于物质的无尽追求使得人类对能源的需求与日俱增。与此同时，由于核聚变还不成熟，核裂变风险较大，人类只能不断增加化石燃料的消耗，以满足日益增长的能源需求。 

另一方面，化石燃料是有限的，并非取之不尽用之不竭，并且大量消耗化石燃料还引发了气候变暖和环境污染问题。 

虽然人类在提升化石燃料的利用效率方面已做出了诸多努力，例如在火电厂应用大量保温节能材料以提升煤-电转化效率等。但这些手段都只能解决阶段性问题，无法从根本上应对能源挑战。

如果我们无法找到比燃烧化石燃料更加清洁高效的方法来获取能源，人类文明的发展将陷入内卷。 

因此，世界主要工业国家纷纷提出了自己的碳达峰碳中和目标，开始大力发展风力、光伏等可再生能源，以改变能源结构，获得可持续发展的动力。

04

储能技术是发展新能源的关键。

第一台现代风电机组原型于1897年诞生于丹麦，距今已有126年。1954年，第一块具有实用价值的单晶硅太阳能电池在美国诞生，距今69年。

为什么人类在几十上百年前就有能力获取清洁能源，但却至今仍然大量使用化石能源呢？ 

因为想要有效利用清洁的太阳能量还需要具备两种能力。 

一种是收集太阳能量的能力。

当第一块单晶硅太阳能电池诞生时，它的光电转换效率仅有6%，只能说是勉强具有实用价值，如果真采用这种太阳能板进行发电，则投资回报率就太低了，因此，早期的太阳能电池板难以获得大规模应用。 

而目前，由中国企业在2022年11月自主研发的硅异质结太阳能电池，其转换效率已经达到26.81%（超过日本在2017年创造的26.7%的世界纪录）。 

若在中国西部地区采用这种太阳能电池发电，其理论投资回收周期大约在4-5年，具有很好的商业价值。 

另一种是储存太阳能量的能力。 

为了使发电厂发出的电能够输送到人们家中供人使用，我们建设了大规模的电网来连接能源的生产端和消费端。由于电能在电网中以光速传播，只有让生产出来的电能被实时消耗掉，才能保障电网的安全运行。

但是，在能源消费端，人们对电能的使用天然具有随机性，所以就只能让能源生产端去匹配能源消费端的变化。 

当使用煤、天然气等化石燃料发电时，可以通过各种手段调节发电机组的输出功率来匹配能源消费端的实时变化，即“源随荷动”。 

但是，当以新能源作为能源生产端时，由于风能和太阳能也具有随机性的特点，无法匹配能源消费端的实时变化。 

因此，当新能源发电功率大于消费端需求时，多出来的电能就只能被白白浪费掉。反之，在新能源发电功率不足时又得再求助于传统化石能源顶上去。 

这不仅浪费，还又走回了老路。

怎么办？ 

——把电能存储起来。

储能的作用是在新能源的生产端和消费端之间建立一个“能量的蓄水池”，当新能源发电超过消费能力时将多余电能存储起来，转移到电能不足的时候使用，实现能源的时空转换，克服新能源的随机性问题，提升新能源的利用率。 

那为什么说储能是发展新能源的关键呢？

从某种意义上说，许多人类基本生产活动干的就是储能的事情。

散落在荒野中的小麦对人类毫无意义。只有当人类把小麦集中种植在麦田里，以便于收获、运输和交易时，它们才能产生价值。

同样，分散在地表或地下的石油和煤对人类也没有意义。只有当人们开采、运输、储存并随时随地交易和使用它们时，它们才具有价值。

所以，对于人类来说，地球上一切形态的太阳能量具有价值的基础是可控性。

而储能使得风电光伏等新能源具备了可控性。

因此，储能技术是发展新能源的关键。

05

未来，会是什么样？

除了减少化石燃料消耗，保护地球环境外，大力发展新能源的根本目的是以尽可能低的成本获得尽可能多的能源，改善人类的生存状况，促进人类文明的发展。 

随着新能源发电技术、储能技术和能源互联网技术的广泛应用，其成本将大幅下降，这意味着人类可以以低成本获得大量的清洁能源。 

能源成本的降低将引发新一轮工业革命。

以农业为例。我们目前的农业是二维的，为了获得更多食物，我们只能扩大地球表面的播种面积，以增加收获。播种面积的扩大增加了管理难度，造成农药化肥过度使用、土壤沙化、森林减少等问题。

但是，在低能源成本的情况下，农业也可以是三维的。

当前，无人垂直农业生产系统已经在蔬菜和花卉种植领域得到了商业应用。它利用光代替阳光，为植物创造光合作用条件，实现从种子到成熟的自动化管理。

这其实就是在大楼房间里种菜种花，不晒太阳，全程靠电，用工业化的方法生产农产品，实现单位产量的大幅提升。

蔬菜和鲜花是经济作物，在目前电价下其利润可以支撑用灯光替代阳光的成本。而一旦实现了清洁能源的低成本，我们也完全可以将小麦、水稻搬进大楼里实现自动化种植。

如果农产品都实现了自动化生产，更不用说工业品了。

因此，在低能源成本的支持下，社会整体生产力将大大提高，分配给人们的物质产品平均数量增加，食品、服装、住房、交通，幸福感增加。

有人会说，在自动化生产下，人不是失业了吗？幸福怎么来？

是的，有些人会暂时失业。

然而，在社会整体生产力上升的背景下，一些工作消失了，会有更多的工作机会，支付相同的工作时间将获得比以前更多的物质产品。

毕竟，人们的幸福并不取决于他是否有工作，而是取决于工作给他带来了多少物质产品。

最后，引用百度百科对于能量块（Energon）的描述作为结尾——一段关于文明、能源、储能的描写 

“赛博坦星球的机械生命体变形金刚有两个重要系统，一个是情感芯片，一个就是能量系统。变形金刚的能量来源为能量块（Energon），能量块在赛博坦星球的文化中是无处不在的，它除了可以作为首选的能量来源，也作为变形金刚们的食物和饮料，因为能量块极容易发生爆炸，有时也可作为他们的武器，甚至被用来作为一种货币”。