冰島從歐洲最貧窮的國家之一，以依靠煤泥和進口煤炭的能源，轉(zhuǎn)移到生活水平較高的國家，幾乎所有的固定能源都來源于可再生資源。冰島是國際能源署所統(tǒng)計的國家中可再生能源占比最高的國家，2015年，冰島一次能源使用量的85％來自本地可再生能源，其中66% 是地?zé)帷１鶏u的目標(biāo)是到2050年完全擺脫對化石能源的依賴。
早在1933年冰島首都雷克雅未克污染很嚴(yán)重，被黑色的煙霧籠罩。冰島的各種化石能源都是匱乏的，這恰恰使冰島人民的科技創(chuàng)新愿望得到激發(fā)。通過在地?zé)犷I(lǐng)域持續(xù)的科技創(chuàng)新，該國在地?zé)峁┡?、地?zé)岚l(fā)電、地?zé)峋趸疾都酥辆G色甲醇領(lǐng)域創(chuàng)造了世界領(lǐng)先的科技水平，并進而創(chuàng)造了能源轉(zhuǎn)型的奇跡。如今不用煤炭，美麗如畫的藍(lán)天白云。現(xiàn)在冰島99％的房屋是用可再生能源加熱的，主要是地?zé)帷?/span>
冰島能源轉(zhuǎn)型歷程
冰島作為一座火山島，本地沒有石油、煤炭和天然氣的資源。但該國也經(jīng)歷過以煤炭、石油等化石能源作為主體能源的時代，經(jīng)過漫長的轉(zhuǎn)型，才形成目前可再生能源占絕對主導(dǎo)的局面。
19 世紀(jì)末，冰島大量進口煤炭用于供暖。1918 年冬季，冰島出現(xiàn)極端寒冷的氣候條件，煤炭供應(yīng)不足導(dǎo)致供暖得不到保障，冰島人民開始探索地?zé)峒泄┡?，這成為冰島能源轉(zhuǎn)型的最初嘗試。二十世紀(jì)二三十年代，地?zé)峁┡辛顺醪降陌l(fā)展。1940 年時，該國的能源結(jié)構(gòu)中煤炭占比達(dá)到70% 以上。二戰(zhàn)時期進口煤炭的緊張形勢再次激發(fā)了地?zé)岷退姷目焖侔l(fā)展，1960 年左右，用煤供暖被淘汰。
1973 年的石油危機重創(chuàng)冰島經(jīng)濟促進能源加速轉(zhuǎn)型，石油消費比重迅速下降，并逐步退出電力和供熱領(lǐng)域。20 世紀(jì)90 年代，氣候變化成為推動冰島能源轉(zhuǎn)型的另一個重要因素，減少碳排放的追求使得可再生能源對煤炭和石油的替代進一步加速。
1914 年至2014 年的一百年間，冰島通過可再生能源替代化石能源實現(xiàn)的二氧化碳減排量總計達(dá)到3.5 億噸。由于冰島的供熱和發(fā)電已經(jīng)幾乎完全來自可再生能源，所以，能源轉(zhuǎn)型的任務(wù)焦點目前已經(jīng)轉(zhuǎn)移到交通能源轉(zhuǎn)型，關(guān)鍵是如何用可再生能源替代汽柴油。
冰島的目標(biāo)是到2050 年完全擺脫對石油能源的依賴。主要的途徑有生物燃料、電動汽車、綠色甲醇汽車和氫燃料電池。經(jīng)過一些年的探索，該國目前最主導(dǎo)的發(fā)展方向是電動汽車。在冰島而言，是減排效益最好的，因為所有的電力都是可再生資源生產(chǎn)的，幾乎是二氧化碳零排放的。
冰島能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀
冰島位于北大西洋靠近北極圈的海域，是歐洲第二大島國。全國面積為10.3 萬平方公里， 人口約33 萬，擁有豐富的水能資源和地?zé)豳Y源。冰島是一座火山島，位于美洲板塊和亞歐板塊的邊界地帶，兩大板塊的交界線從西南向東北斜穿全島?；钴S的地殼運動、復(fù)雜的地形地貌造就了冰島豐富的地?zé)豳Y源。
冰島首都——雷克雅未克的緯度是64度，中國哈爾濱的緯度才48度。在寒冷的冬季，水電行嗎？冬季水電是否會結(jié)冰而大幅減少發(fā)電量呢？冰島國家能源局局長約翰內(nèi)松表示不會，一方面由于北大西洋暖流的影響，冰島的冬季并不是特別冷，另一方面，很多冰川融水是地?zé)崛诨?，冬季不會結(jié)冰。
冰島的足球場幾乎都是有地?zé)峁┡?，四季都可以練?/span>
冰島的電力系統(tǒng)已經(jīng)完全是可再生能源發(fā)電，主要是水電和地?zé)岚l(fā)電。是世界上人均用電量最高的國家。2015年冰島的發(fā)電數(shù)據(jù)，地?zé)岚l(fā)電裝機量665兆瓦，發(fā)電總量50億度千瓦時，占26.6%，水電裝機1986兆瓦，發(fā)電總量138億千瓦時。風(fēng)電剛剛起步，只占到1%。2015 年，冰島的水電裝機量為199 萬千瓦，占總量的73.3%。燃油發(fā)電的裝機量僅有11.7萬千瓦，但極少開機可以忽略不計。
冰島的供熱能源也幾乎全部來自可再生能源。全國的終端用熱中，地?zé)徇_(dá)到96%。就建筑等空間供熱而言，2014 年，地?zé)峁嵴急冗_(dá)90%，電供熱約占9%，主要指熱泵和電鍋爐用電，石油供暖僅為1%。
冰島各領(lǐng)域應(yīng)用地?zé)崮?/span>
在冰島，地?zé)岬膽?yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。除了供暖和發(fā)電，地?zé)崮苓€廣泛用于溫室種植養(yǎng)殖業(yè)、工廠烘干、雪融化、洗浴與旅游服務(wù)等諸多產(chǎn)業(yè)。2015年，終端用熱46.1% 用于居民供暖，40.9% 是商業(yè)服務(wù)，包括熱水游泳池和融雪，此外還有7.1%用于漁業(yè)、3.6% 用于工業(yè)，溫室大棚使用了2.4% 的熱。
冰島的供熱價格很低，僅僅2.3 歐分/千瓦時（約合人民幣0.18 元/ 千瓦時），遠(yuǎn)低于丹麥的9.01 歐分/ 千瓦時、德國的7.04歐分/ 千瓦時。
在冰島首都雷克雅未克，1930年第一個以地?zé)釣榛A(chǔ)的社區(qū)集中供暖系統(tǒng)建成，共鉆探14 眼井， 最大井深246 米， 水溫87℃，自流量14 升/ 秒。從地?zé)崽镏罫augarveitan 集中供暖系統(tǒng)的供熱主管道長3 千米，將熱水送到兩個小學(xué)、一個游泳館、醫(yī)院主樓、公共建筑以及首都城區(qū)60 個家庭的房屋。當(dāng)時，冰島全國主要是農(nóng)場，供暖問題是個大問題。雷克雅未克有了地?zé)峁?yīng)，吸引全國的人搬到這里。大家支持在其它一些人少一些的地方搞區(qū)域供熱，于是在全國探尋地?zé)豳Y源。
冰島地?zé)徇€用于發(fā)電。冰島的電力70% 以上是水電，該國的水能資源豐富，但出于對能源安全的考慮，特別是氣候變化加劇冰川融化將對水能資源造成較大的影響，冰島很早就開始著手利用地?zé)徇M行發(fā)電。并在實踐中不斷克服地?zé)峋l(fā)電所遇到的高溫、酸腐蝕、有毒的硫化氫氣體等技術(shù)問題，地?zé)岚l(fā)電規(guī)模不斷擴大。目前全國有7 個地?zé)岚l(fā)電廠，裝機容量超過60 萬千瓦。
冰島的水電和地?zé)岚l(fā)電成本都很低，換算成人民幣，工業(yè)平均電價不到0.2 元/ 千瓦時。便宜的電力生產(chǎn)帶動了以鋁業(yè)為龍頭的高耗能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前全國總電力的73% 左右用于工業(yè)。該國可用于建設(shè)地?zé)岚l(fā)電站的資源還有很多，只是限于本地電力負(fù)荷，沒有得到充分開發(fā)。冰島還考慮進一步擴大鋁業(yè)規(guī)模，或者建設(shè)冰島至英國的海上特高壓輸電線路，以進一步拉動島內(nèi)地?zé)岚l(fā)電業(yè)務(wù)。
冰島地?zé)岽笈?/span>
冰島地?zé)嵊糜跍厥掖笈?。調(diào)查顯示，冰島每年溫室種植消耗的總地?zé)崮芗s為940 太焦（約2.6 億千瓦時，相當(dāng)于3.6 萬噸標(biāo)煤）。溫室加熱是冰島最古老和最主要的地?zé)崮軕?yīng)用之一。冰島氣候寒冷，可耕地面積僅占國土總面積的1%，糧食、蔬菜、水果曾嚴(yán)重依賴進口。1924 年起，該國開始嘗試建設(shè)地?zé)峋G色溫室，發(fā)展生態(tài)農(nóng)副業(yè)，獲得成功。溫室生產(chǎn)的西紅柿、黃瓜可滿足國內(nèi)70% 的市場需求。依靠地?zé)釡厥曳N植，冰島已成為歐洲最大的香蕉種植出口國。
據(jù)介紹，從2002年到2011年，黃瓜、西紅柿和辣椒的生產(chǎn)率翻了一番。冰島用地?zé)峤o大棚供暖，用清潔電力給大棚供電，采用智能系統(tǒng)對熱、光、水、營養(yǎng)進行調(diào)控，這種現(xiàn)代化的綠色農(nóng)業(yè)模式值得中國借鑒。中國北方地區(qū)特別是京津冀地區(qū)有大量的農(nóng)業(yè)大棚，部分大棚目前還采用燃煤供暖，成為霧霾的不可忽視的污染源，我國需要盡快著手解決溫室大棚的清潔供暖問題。
游泳池池水加熱是冰島重要的地?zé)崮芾弥?。在該國約有160 個游泳池，其中，130 個游泳池利用地?zé)崮芗訜帷１鶏u依賴獨特的地貌和眾多溫泉療養(yǎng)保健區(qū)，每年吸引著大量外國游客。藍(lán)湖溫泉是著名的旅游勝地，但它并不是天然溫泉，而是Svartsengi 地?zé)岚l(fā)電廠的地?zé)嵛菜纬傻奶烊粸a湖。1999 年，發(fā)電廠將尾水池正式改造為售票洗浴的藍(lán)湖（Blue Lagoon）。改造后的藍(lán)湖采用自動化設(shè)備調(diào)配熱水與冷泉水比例，溫度恒定，并由多個出口排出，保證整個湖的水溫均勻?，F(xiàn)在Blue Lagoon 是冰島最有名的旅游區(qū)，每年的旅游人數(shù)不斷增加。
冰島西部地區(qū)的海藻制造廠直接利用地?zé)豳Y源進行烘干。當(dāng)?shù)仄髽I(yè)通過使用專用的船只，收割西北部河底的海藻，再利用107℃的地?zé)崴畬Ｔ暹M行烘干。該公司于1976 年建成烘干工廠，每年生產(chǎn)約2000 噸至4000 噸的墨角藻和海藻粉。在冰島，還有企業(yè)利用地?zé)崮苌a(chǎn)魚干產(chǎn)品，烘干的鱈魚頭年出口量達(dá)1.5 萬噸。寵物食品烘干是一個新興起的行業(yè)，每年產(chǎn)量約為500 噸。
為了探索深層地?zé)崮艿拈_發(fā)技術(shù)，冰島還發(fā)起了“冰島深度鉆孔計劃（IDDP）”。這個項目的核心目的是，計劃使鉆井深度達(dá)到4000 米—5000 米，以了解“超臨界含水液體”在400℃—600℃時的性狀。
冰島深度鉆孔計劃（IDDP）項目啟動于2000 年， 由3 家冰島能源公司和冰島國家能源局共同發(fā)起。2005 年，能源聯(lián)盟與國際科學(xué)基金會和美國國家科學(xué)基金會（NSF） 加入IDDP 計劃。2007年—2008 年，又有一家國際鋁業(yè)公司Alcoa Inc 和挪威石油公司加入。
在開發(fā)第一個全尺寸的IDDP-1井時，曾計劃使鉆井深度達(dá)到4500 米。然而，由于意外鉆至熔巖，鉆井作業(yè)被迫終止。2010 年，對這口井進行的流量測試顯示，它產(chǎn)生了約30 千克/秒的330℃過熱蒸汽，壓力為165 巴，大約相當(dāng)于2 萬千瓦的發(fā)電能力。
第二口深鉆井—— 雷克雅日IDDP-2 井的鉆井作業(yè)于2017 年2 月1 日圓滿完成，深度為4659 米，完成了所有初步目標(biāo)。井底溫度為427℃，流體壓力為340 巴，達(dá)到超臨界狀態(tài)。以此建設(shè)地?zé)岚l(fā)電廠，單井的發(fā)電規(guī)模可達(dá)5 萬千瓦，是目前普通地?zé)峋l(fā)電能力的約10 倍。通過IDDP 計劃，人類正在掌握更多深地科技，深層地?zé)釋拥拈_發(fā)利用很有可能引起一場能源變革。
冰島交通能源轉(zhuǎn)型的探索
冰島的地?zé)徇€有一個特殊的供熱領(lǐng)域——加熱路面和融化積雪。這項工作是從20 世紀(jì)80 年代開始的。冰島首都雷克雅未克市中心地區(qū)的人行道和街道地下安裝了雪融化系統(tǒng)，該系統(tǒng)所消耗的能量主要來自地?zé)峁嵯到y(tǒng)的回流水。雷克雅未克地區(qū)雪融化系統(tǒng)的總面積約為55 萬平方米，全國雪融化系統(tǒng)的總面積約為74 萬平方米。冰島凱夫拉維克機場的融雪跑道則是世界上利用地?zé)崛谘┑牡浞丁?br />
冰島首都雷克雅未克主干街道的地?zé)崛谘┦┕D
冰島曾計劃在2050 年之前把整個交通系統(tǒng)改造成依靠氫動力。2008年，該國曾投運氫燃料電池汽車，并投運第一艘氫動力商船。然而，2008年的金融危機對冰島的氫燃料電池汽車發(fā)展造成很大影響。金融危機過后，其將零排放汽車的發(fā)展重點放在電動汽車方面。
冰島具備電動車普及的兩大基礎(chǔ)條件：75% 的人口居住在離首都雷克雅未克不到37 英里的范圍內(nèi)，其鄉(xiāng)村地區(qū)由一條長為840 英里的環(huán)形公路串接，按電動車單次充電行駛里程數(shù)為40 英里計算，約用20 個充電站即可相連；此外，85% 的能源為可再生能源，主要為地?zé)崤c水力。
2009 年10 月，首都雷克雅未克城市環(huán)境和交通委員會成立一個特別小組，負(fù)責(zé)推廣電動汽車在首都地區(qū)的使用和充電站的建立。該委員會主席Gísli Marteinn Baldursson 稱，基于冰島的綠色和可持續(xù)能源的發(fā)展，雷克雅未克有成為世界主要電動車市場的特定條件。特別小組的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)制定電動車在該市得以廣泛使用的時間表及付諸實施的具體辦法。
冰島政府對燃油征收很高的稅收，這使得電動汽車等零排放汽車產(chǎn)生巨大的優(yōu)勢。2016 年，在電動汽車銷量（插電式混合動力汽車）占本國汽車銷量比重的全球排行榜中，冰島以6.3% 的比例僅次于挪威，排名世界第二。
用綠色甲醇替代汽、柴油燃料也是冰島探索交通系統(tǒng)去碳化的嘗試方向。地?zé)犭姀S的熱水伴生二氧化碳，形成一定的碳排放，于是冰島的地?zé)峁九μ剿鞫趸嫉牟都?。?chuàng)立于2007 年的Carbon RecyclingInternational（碳循環(huán)國際）公司將地?zé)岚l(fā)電過程中伴生的二氧化碳進行捕集和再利用，用可再生能源制的氫氣或化工行業(yè)副產(chǎn)的氫氣與二氧化碳進行作用，制成甲醇，替代汽、柴油燃料，實現(xiàn)交通能源的近零碳。2014年，冰島的甲醇年產(chǎn)能達(dá)到4000 噸，碳捕集量約6000 噸。這也為其他國家能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型起到示范作用 。
學(xué)習(xí)借鑒冰島的成功經(jīng)驗
冰島在環(huán)保意識和零碳理念的推動下持續(xù)推進能源轉(zhuǎn)型，向世界展示了100% 可再生能源的可信情景，向世界提供了一個電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型、供熱能源轉(zhuǎn)型和交通能源轉(zhuǎn)型協(xié)同推進的系統(tǒng)性樣本。中國的能源結(jié)構(gòu)目前是以煤炭、石油和天然氣等化石能源為主，但有著豐富的可再生能源資源，如風(fēng)能、太陽能、水能、生物質(zhì)能，以及海洋能。中國借鑒冰島的經(jīng)驗，能夠更加堅定能源轉(zhuǎn)型的信心，可以考慮勇敢地設(shè)定100% 可再生能源的目標(biāo)，加速能源轉(zhuǎn)型。
2016 年12 月，中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組要求推進北方地區(qū)冬季清潔取暖。在治理霧霾的共同愿景下，供熱能源的去煤炭化正在加速。地?zé)崾且环N可以快速、大規(guī)模替代煤炭的清潔能源。在河北省雄縣、陜西省武功縣等地區(qū)，中深層地?zé)嵋呀?jīng)取代燃煤成為供熱主體能源。雄縣地?zé)峁┡娣e已經(jīng)達(dá)到450 萬平方米，覆蓋率超過95%。可以預(yù)測，在地?zé)豳Y源豐富地區(qū)，地?zé)嵊锌赡艹蔀楣岬闹黧w能源。
今年4 月，中央提出建設(shè)雄安新區(qū)，已經(jīng)采用地?zé)峁┡男劭h和容城縣都在雄安新區(qū)內(nèi)。以地?zé)嶙鳛橹黧w能源，實現(xiàn)雄安新區(qū)的清潔供熱已經(jīng)成為各方共識。雄縣地?zé)崽锩娣e300 余平方公里，是中國東部平原中地?zé)崴Y源埋藏淺、溫度高、水質(zhì)優(yōu)、資源豐富、開發(fā)利用條件好的地?zé)崽镏弧Ｐ郯残聟^(qū)的地?zé)衢_發(fā)將為中國供熱能源轉(zhuǎn)型和地?zé)崛谌氤鞘心茉大w系樹立典范。
今年6月1日上午，國家能源局副局長李凡榮在北京會見冰島國家能源局局長約翰內(nèi)松一行，雙方就兩國能源發(fā)展情況，地?zé)崮茴I(lǐng)域合作現(xiàn)狀、合作前景及下一步計劃等深入交換了意見。當(dāng)天下午，冰島能源局局長約翰內(nèi)松在清華大學(xué)做了題為“地?zé)崞脚_上的可再生能源體系”的主題報告。
對地?zé)峒夹g(shù)的再思考
保護自然與改造自然的平衡。冰島著名的溫泉——藍(lán)湖并不是天然溫泉，而是地?zé)岚l(fā)電廠的地?zé)嵛菜诺交鹕饺蹘r形成的天然瀉湖，它是一種人類技術(shù)改造后的自然，能否將其看作是人與自然關(guān)系的一種創(chuàng)新？在地?zé)衢_發(fā)利用的過程中，如何處理保護自然與改造自然的平衡？
冰島溫泉
地?zé)豳Y源的可再生性。冰島全國人口數(shù)只有33 萬，面積為10 萬平方公里。單位面積上的用能負(fù)荷很低。但在中國，人口密度大，用能密度高出冰島許多倍。中國有很多縣，人口總量超過百萬，但面積卻只有1000 多平方公里，相當(dāng)于冰島的百分之一，更不要說人口高度密集的北京、天津這樣的超大型城市了。在這些城市和鄉(xiāng)村，清潔供暖如果采用地?zé)?，在地?zé)豳Y源的可持續(xù)性方面將面臨巨大挑戰(zhàn)，需要在地?zé)衢_發(fā)時進行特別謹(jǐn)慎的考慮。
回灌問題。冰島最初開發(fā)地?zé)釙r，并不考慮地?zé)崴幕毓鄦栴}。但在中國，必須考慮回灌，現(xiàn)在冰島也把回灌列入監(jiān)管體系。應(yīng)當(dāng)說，回灌的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管體系還遠(yuǎn)未完善，這在中國的地?zé)衢_發(fā)中，是必須要著力解決的。
地?zé)衢_采誘發(fā)地震問題。石油開發(fā)的鉆井工程會影響地下的地質(zhì)條件，進而會誘發(fā)地震。地?zé)峋蜚@井深度超過2000 米，也對地層造成明顯的擾動，已有的研究表明，地?zé)峋畷T發(fā)地震。但目前這方面的研究尚不足，也缺乏相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。雄安新區(qū)的地?zé)衢_發(fā)將需要建設(shè)大量的地?zé)峋谝?guī)劃建設(shè)階段就必須考慮誘發(fā)地震因素，提前準(zhǔn)備地層變化監(jiān)測和地震監(jiān)測體系，以備開展科學(xué)研究，制定相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)，最大程度減少地?zé)衢_發(fā)誘發(fā)地震造成的不良后果。
我國的地域、人口、能源規(guī)模都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于冰島，能源轉(zhuǎn)型的復(fù)雜程度肯定也遠(yuǎn)超后者。但制約中國能源轉(zhuǎn)型的并不是資源，而是有效利用可再生能源的科學(xué)技術(shù)。中國在放眼全球，學(xué)習(xí)冰島等國能源轉(zhuǎn)型經(jīng)驗的同時，更要持續(xù)開展各領(lǐng)域的科技創(chuàng)新。中國這樣的大國，應(yīng)當(dāng)為世界承擔(dān)起能源轉(zhuǎn)型技術(shù)研發(fā)者和引領(lǐng)者的角色。（文/何繼江，整理/朱曉宇）
注：本文根據(jù)何繼江博士公開發(fā)表的文章、演講報告綜合整理而成。何繼江簡介：男，博士，副研究員，清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院政策發(fā)展研究室主任。中國能源研究會能源互聯(lián)網(wǎng)專委會副秘書長、中國電動汽車充電技術(shù)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長、電能替代產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進聯(lián)盟專家委員會委員、中國電機工程學(xué)會用電與節(jié)電專業(yè)委員會第五屆專業(yè)委員會委員。
責(zé)編：dhl
Email: direjia@126.com（投稿），direjia@163.com（合作）,
直線電話：18515158288（同微信）
