能源问题：全球共同面对的挑战(2)

能源革命：人类必须正视的课题

      多少年来，我们都把能源当作一件理所当然的事情，觉得我们随时可以以合理的价格获得无穷无尽的能源。但由于近年来对能源供应安全问题的担心以及对气候变化的认识，我们需要新的技术来帮助我们适应新的情况。

　　不加控制的气候变化会导致干旱、气温变化和洪水，破坏全球经济和生态系统。如果我们想避免这些灾难性情景的出现，那我们就需要一个新的能源基础架构，采用可再生的能源，如生物能源、风能、海浪和潮汐能以及太阳能，使用这些能源不会加剧全球变暖。

　　能源网络

　　“现有的基础架构是根据数量很少的大型发电厂而设计的。”伦敦皇家学院的蒂姆•格林教授告诉我们，“不过，无论可再生技术怎么发展，在世界各地都需要增加许多的电厂。”

　　作为“Supergen－未来网络技术联盟”的成员，格林教授解释说，这对如何控制和协调分布在英国各地尤其是偏远地区的更多、更小的装置是一个重大的挑战。

　　另一个挑战是可再生能源所提供的能源的多变性：风能随天气的变化而变化，而潮汐能虽然可以预测，但只能在部分时间满足高峰需求。消费者习惯于随时获得能源，如果他们因为风小了而不能使用吹风机，或因为潮汐状况不佳而不能看电视，他们会感到无法适应。格林教授和其他联盟大学的同事的目标，就是能够消除各种自然变化，为家庭和工作场所提供稳定可靠的能源。

　　能量储存技术的发展，如“Supergen－能源储存联盟”所开发的技术，将为达到这一目标提供帮助，但同时，我们也要密切注意这些技术的进展。这种能源的大规模存储目前在经济上还不可行，格林教授指出：“可以肯定的一点是，对当前系统的管理并没有达到我们所需要的水平。”

　　未来的能源网络可能将会是一个不同技术和方法的组合，以确保其灵活性和可靠性。作为系统的一部分，细小的变化将给整个系统带来全局性的影响。管理这样高度复杂的系统将是一个相当严峻的挑战。来自未来网络技术联盟的研究人员正在开发数学模型，以显示如何控制和协调一系列装置和资源。“模型很快就变得巨大无比。”格林教授说，“我们要做的，是找到一个具有适当的细节程度的模型构建方法，以便获取所有最重要的信息。”

　　由于有如此众多的不同事物需要控制，目前建立包罗万象的中央控制系统可能是不现实的，更多的控制应该下放到地区性系统。对于这些系统到底应该是什么样子，存在着不同的想法。一种选择是非中心化的控制系统。格林教授解释说：“仍然会有一个全英国的网络，但不同的地区可以彼此‘进口’或‘出口’能源，确保满足各自需求。例如，这些地区可能会控制特定区域的电压波动，而不需要进入全国性的中央控制室。”另一个备受关注的办法叫做“微电网”，“与地区系统不同的是，这些微电网是独立的，就像一个全国电网的缩微，为其客户发电和送电。在我们能够确定这是否是一个可行的解决方案之前，还需要进行大量的研究。”“Supergen－高度分布的能源系统联盟”正在这个领域开展工作。

　　能源平衡

　　另一个解决能源问题的办法是从需求或消费者的角度看问题。在一部受欢迎的电视肥皂剧的广告时段，数百万的消费者会在同一时间打开他们的电热水壶使用电能。我们应该设法阻止人们这样的行为习惯吗？例如在高峰时段收取更高的费用，或者未来网络是否应该规定人们可以同时运行多少个消耗能源的设备，比如在打开电热水壶的同时要短时间地关闭冰箱？“这取决于人们愿意接受什么，如果有一个外在的系统控制你的冰箱，你会不会嫌麻烦呢？”格林教授说。

　　其他地方的研究人员正在调查相关趋势，加速开发重要的能源技术，并将相关技术付诸运用。必须考虑能源的可持续性、安全性和用户的承受能力———即使设计出了一种很巧妙的设置，但使用成本太昂贵，也还是不行。

　　对这些研究工作的支持将为我们的能源网络带来不同的前景。“我们研究了未来的电厂以及明天的全国电网应该是什么样子，这有助于我们从工程、经济和社会角度进行综合思考。”格林教授告诉我们。重要的一点是能源市场的设计影响着技术的进展：例如，我们可能会促成一个不鼓励小型发电厂的市场。格林博士说：“在我们努力实现政府所确定的到2050年将二氧化碳排放降低60%%目标的同时，我们还要研究在较传统的系统中如何改进能源生产模式。”

　　英国有大量的海浪和潮汐资源，可以提供安全、无碳排放的能源。在各种可再生能源中，海洋能有很多优势。例如通过跟踪记录今天大西洋的海浪，我们就可以知道明天的海浪气候将会如何，准确地预测潮汐。“Supergen－海洋联盟”会员罗宾•华莱士博士说：“我们所面临的最大挑战是对可以利用的自然资源进行量化，并找出其特征，以便为投资者和开发者预测不同地点的真实潜力。”英国正将大量先进的设备应用到海洋上，海洋联盟正在开展通用性的研究，这些研究要考虑到10年以后的情况，为概念和技术转入应用提供支持。“我们看问题的眼光不局限在某个特定的设备上，主要目的是提高我们对从海洋提取能源的理解。”华莱士博士解释说，“我们的目标是降低应用过程中的不确定性和风险，提高技术的易安装性、易操作性、可靠性和生命力。”

　　乘风破浪

　　你需要什么样的设备组合，很大程度上取决于地点：离海岸近还是离海岸远？深海区域还是浅海区域？潮汐洋流和海浪对海浪/潮汐发电机组的影响需要进行进一步研究。我们既不希望海浪发电机被猛烈的洋流所影响，也不希望潮汐发电装置受到海面海浪的没有预计到的影响。同时还要进一步考虑，当把传输成本因素计算在内时，遥远的地点所发的电在经济上是否具有竞争力。“一开始，我们希望在靠近电力需求的地方找到好的海洋资源，以便降低传输成本。”华莱士博士说。在未来几年里，还有很多事要做，很多东西要学，这一代的海洋能源装置已经为市场和广泛运用做好了准备。   (责任编辑：泉水)

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