智能电网激励和促进用户参与。在智能电网中，用户将是电力系统不可分割的一部分。鼓励和促进用户参与电力系统的运行和管理是智能电网的另一重要特征。从智能电网的角度来看，用户的需求完全是另一种可管理的资源，它将有助于平衡供求关系，确保系统的可靠性；从用户的角度来看，电力消费是一种经济的选择，通过参与电网的运行和管理，修正其使用和购买电力的方式，从而获得实实在在的好处。在智能电网中，“需求响应计划”将满足用户在能源购买中有更多选择的基本需求，减少或转移高峰电力需求的能力，使电力公司尽量减少资本开支和营运开支，通过降低线损和减少效率低下的调峰电厂的运营，同时也提供了大量的环境效益。
智能电网提供满足21世纪用户需求的电能质量。由于用电设备的数字化，对电能质量越来越敏感，电能质量问题可以导致生产线的停产，会造成社会经济发展的重大损失。因此，提供能满足21世纪用户需求的电能质量是智能电网的又一重要特征。电能质量的分级可以从“标准”到 “优质”，这取决于消费者的需求，它将在一个合理的价格水平上平衡负载的敏感度与供电的电能质量。智能电网将以不同的价格水平提供不同等级的电能质量，以满足用户对不同电能质量水平的需求。
智能电网将容许各种不同类型发电和储能系统的接入。智能电网将安全、无缝地容许各种不同类型的发电和储能系统接入系统，简化联网的过程，这类似于“即插即用”特征。改进的互联标准将使各种各样的发电和储能系统容易接入。从小到大各种不同容量的发电和储能在所有的电压等级上都可以互联，包括分布式电源，例如，光伏发电、风电、先进的电池系统、即插式混合动力汽车和燃料电池。商业用户可以安装自己的发电设备（包括高效热电联产装置）和电力储能设施，将更加容易和更加有利可图。在智能电网中，大型集中式发电厂包括环境友好型电源，如风电和大型太阳能电厂及先进的核电厂，将继续发挥重要的作用。加强输电系统的建设使这些大型电厂仍然能够远距离输送电力。
智能电网优化其资产应用，使运行更加高效。智能电网优化调整其电网资产的管理和运行，以实现用最低的成本提供所期望的功能。这并不意味着资产将被连续不断地用到其极限，而是有效地管理需要什么资产及何时需要，每个资产与和所有其他资产进行很好的整合，以最大限度地发挥其功能，同时降低成本。智能电网将应用最新技术以优化其资产的应用。
智能电网通过高速通信网络实现对运行设备的在线状态监测，以实时获取设备的运行状态，在最恰当的时间给出需要维修设备的信号，实现设备的状态检修，同时使设备运行在最佳状态。系统的控制装置可以调整到降低损耗和消除阻塞的状态。通过对系统控制装置的这些调整，选择最小成本的能源输送系统，提高运行效率。最佳的容量、最佳的状态和最佳的运行将大大降低电网运行的费用。此外，先进的信息技术将提供大量的数据和资料，并将集成到现有的企业范围的系统中，大大加强其能力，以便优化运行和维修过程。这些信息将为设计人员提供更好的工具，创造出最佳的设计；也为规划人员提供所需的数据，从而提高其电网规划的能力和水平。这样，运行和维护费用及电网建设投资将得到更为有效的管理。
低碳、高效、安全、可靠的智能电网是21世纪电网发展的方向，也是世界低碳经济发展的必然选择。
5 低碳交通：新能源汽车
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。80新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别的产品。
（1）电动汽车
电动汽车是指主要采用电力驱动的汽车。大部分车辆直接采用电机驱动．由于电动汽车在行驶中的碳排放为零，所以成为未来汽车的发展方向。目前，世界上搭载高性能锂电池的轻型车及小型电动汽车已经开始实现产业化和实用化。
电池是电动汽车发展的主要关键，汽车动力电池的困难在于“低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”三个要求上。要想在较大范围内应用电动汽车，必须依靠先进的蓄电池技术。经过10多年的筛选，现在普遍看好的有氢镍电池、铁电池、锂离子和锂聚合物电池等。氢镍电池单位质量储存能量比铅酸电池多1倍，其他性能也都优于铅酸电池，但其目前价格是铅酸电池的4~5倍，正在大力进行研发以使价格降下来。铁电池采用的是资源丰富、价格低廉的铁元素材料，成本得到大幅度降低，已有厂家采用。锂是最轻、化学特性十分活泼的金属，锂离子电池单位质量储能量为铅酸电池的3倍，锂聚合物电池为4倍，而且锂资源较丰富，价格也不很贵，是很有广阔前景的电池。
然而，电动汽车的难点还有电力储存技术，而且主要依赖于搭载大容量电池，成本高昂，一次充电后续航能力有限，不能和燃油汽车相比。除此之外，电动汽车（特别是插入式电动汽车）需要充电设备，目前能够家用或商用的充电设施、充电站等基础建设，都还远不足以支持电动汽车的大规模推广。
（2）混合动力汽车
混合动力汽车是指采用传统燃料，同时配以电动机或发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同，又可分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。
电动汽车几乎可以实现零污染，并可利用煤炭、水力等其他非石油资源，因此，它是解决碳污染问题最理想的途径。但是，由于作为电动汽车的关键部件之一的电池，其能量密度、寿命、价格等方面的问题，使得电动汽车的动力性无法与传统的内燃机汽车相抗衡。尽管目前具有世界先进水平的电动汽车的性能与内燃机汽车不相上下，但过高的成本又使其难以商品化。在这种情况下，混合动力电动汽车应运而生，在世界范围内成为新型汽车开发的热点。混合动力电动汽车融合了传统内燃机汽车和电动汽车两者的优点，使“能源”、“环保”、及“汽车动力性”等方面的问题得到了和谐统一的解决。因此，解决汽车能源与环保问题的最具有实际意义的途径是采用混合动力技术81。
混合动力电动汽车的结构形式主要体现在驱动能源方面，该驱动能源一般是由电动机与内燃机共同构成的，汽车在行驶过程中可以根据不同的路况科学地选择不同的驱动方式，既保证动力的输出需求，又保证具有显著的节能降排的环保效果。
与传统燃油汽车相比，混合动力汽车技术的应用具有以下优点。
①尾气排放明显降低。混合动力汽车的驱动系统由电动机与内燃机共同输出动力，在很多情况下使用的是电力驱动，而电力驱动时，几乎实现了零排放。只有在路况较差时，才使用内燃机驱动以保证大功率的需求。因此，整体混合动力汽车的尾气排放性能得到了大幅度的改善。
②噪声污染小。相对于燃油汽车而言，混合动力汽车还有一个明显的优势，就是产生的噪声污染比较小，完全燃油汽车的发动机与复杂的机械传动装置会对环境产生严重的噪声污染，而混合动力汽车中的电动机驱动部分工作时噪声却很小，使整体汽车的噪声显著下降。
（3）燃料电池汽车
车用代用燃料是指除汽油和柴油之外的各种燃料，就目前而言，这类车用代用燃料包括液化石油气、天然气、甲醇、乙醇、醚类、生物质燃料、燃料电池等。纵观上述种种车用代用燃料，除燃料电池外，其他的车代用燃料，都存在着各种不同的局限性或弊端，从而制约着它们的应用前景。因此，燃料电池以其绝对优势将会在未来汽车代用燃料的发展中异军突起82。
燃料电池是一种将储存在燃料（氢）和氧化剂（氧）中的化学能，通过电化学反应直接转化为电能的装置，其过程不涉及燃烧，无机械损耗，能量转化率可高达80％，反应产物为水，无污染排放，而且具有低运行温度、高功率密度、快速响应、快速启动能力、稳定性好的特点，所以被认为是21世纪的绿色能源。同时，相对于电动汽车而言，燃料电池汽车在能量耗尽后不需要长时间的充电，只需要补充氢气和氧气这两种原料即可。
但是目前燃料电池汽车产业化和普及化至少有三大困难要克服。
①成本问题。由于要用到贵金属铂（Pt），因此成本居高不下。现在石油比氢便宜得多，但随着石油的减少、价格上升，再加上污染环境治理的成本，氢就显得更经济些。此外，批量生产燃料电池，研制新的电池材料，可以进一步降低成本。
②氢源问题，包括氢的制备、储存与运输。地球上的氢虽然蕴藏丰富，但不易直接获得。氢通常通过电解水获取，也可从石油、天然气和煤等化石燃料中转化而得。但是从长远考虑，氢必须通过可再生能源获得，如生物能、水电、太阳能、风能或地热能。对于燃料电池汽车来说，提取氢燃料固然重要，但更重要的是如何安全、有效地将氢储存在汽车上。原则上讲，氢的储存方式有3种：高压气态、低温液态和固态。固态氢是用金属及合金的氢化物吸附氢，就像海绵吸水一样，储氢效率很高、安全性好，是目前最理想的储氢方式。
③加氢站等基础设施缺乏，这是困扰燃料电池汽车产业化的最大障碍。如果没有大量方便的加氢站，燃料电池汽车将不可能正式走上高速公路；如果没有大量对燃料电池购买的需求，大量的加氢站又不可能出现。要解决这一矛盾，需要政府、社会、能源公司的各方面的参与。政府部门要从政策上、资金上给予大力支持，鼓励社会融资和企业投资，就有可能办好基础设施建设。
（4）生物质燃料汽车
生物质燃料汽车是以生物质液体或气体燃料为能源的汽车，其技术制约不强，主要依靠资源量取胜的。美国、巴西、中国等生物质燃料资源丰富的国家，发展生物质燃料汽车具有一定的优势。
表4.1 新能源汽车技术阶段划分表
序号
产品类别
储能装置种类
技术阶段
1
混合动力乘用车
锂离子动力蓄电池
发展期
2
金属氢化物镍动力蓄电池
成熟期
?? 3
铅酸蓄电池
成熟期
4
锌空气蓄电池
起步期
???5
超级电容器
发展期
?? 6
液压/气压储能装置
发展期
? 7??????
混合动力商用车
锂离子动力蓄电池
发展期
???8
金属氢化物镍动力蓄电池
发展期
???9
铅酸蓄电池
发展期
? 10????
锌空气蓄电池
起步期
? 11????
超级电容器
发展期
? 12????
液压/气压储能装置
发展期
13
纯电动乘用车
锂离子动力蓄电池
发展期
? 14????
金属氢化物镍动力蓄电池
起步期
? 15????
铅酸蓄电池
成熟期
? 16????
锌空气蓄电池
起步期
? 17????
超级电容器
起步期
18????
纯电动商用车
锂离子动力蓄电池
起步期
? 19????
金属氢化物镍动力蓄电池
起步期
? 20????
铅酸蓄电池
成熟期
? 21????
锌空气蓄电池
起步期
? 22????
超级电容器
起步期
23????
燃料电池乘用车/商用车
燃料电池
起步期
24????
氢发动机汽车
起步期
25????
二甲醚汽车
起步期
三、二氧化碳俘获、封存和利用技术（CCS）
碳捕集和碳封存就是从点碳源（如化石燃料的发电厂）中捕集CO2，并将其永久储存（矿井或海底），使其脱离大气层。这项技术能够保证在满足经济发展所需能源供应的同时减少化石能源所带来的碳排放，从而减缓气候变暖。在未来一段时期，石油、煤炭和天然气等化石能源仍然将是主要能源，在近几十年内，煤炭的消费年增长幅度将达到2.2%，成为未来增长速度最快的能源，在世界一次能源消费结构中的比重呈增长趋势，2004年的25.6%将增加到2030年的34.1%。天然气的消费比重也将进一步提高，巨大的化石能源消费量也将产生巨大的碳排放量，到2030年二氧化碳排放量将比2004年增长65%，达到430亿吨。
因此，世界各国都在积极研究和发展减碳技术。二氧化碳俘获和封存技术就是减碳技术中前景广阔的新兴技术，它能够实现排碳量的负增长，减排能力巨大。
CCS技术主要应用于碳排放比较集中的大型排放点，如火电站、钢铁厂、炼油厂等。CCS技术主要包括俘获、运输和封存三部分。
俘获
俘获是指将二氧化碳从其他气体中分离出来。俘获分离系统主要有4种技术：燃烧后脱碳技术、燃烧前脱碳技术、富氧燃烧技术和化学链燃烧技术。从目前来看，燃烧前脱碳技术应用最为成熟；燃烧后脱碳技术只在一定条件下才具有经济可行性；富氧燃烧技术系统会导致能源和成本增加，尚处于示范阶段。为了便于运输和封存，通常俘获设备还对二氧化碳进行高浓度压缩。
运输
运输就是把俘获的二氧化碳运送到封存地点，最经济最快速的方式是通过管道运输。
封存和利用
碳封存，就是将俘获的二氧化碳注入地下的地质构造中、深海里，或者通过工业流程将其凝固在无机碳酸盐中的过程。碳封存主要包括在废弃油田和气田中的封存、煤层中的封存、盐水中的封存及注入海洋深层封存等方式，其中，用些技术已经可以商业化或部分商业化应用了83。除了埋存外，收集的二氧化碳也能够被我们所利用，例如，食品工业和化工工业在很多方面都要利用到二氧化碳。
尽管CCS的成本还比较高，但是由于CCS技术与很多能源基础设施能够兼容，因此，与其他减排技术相比，仍具有一定的竞争力。如果CCS技术与其他先进发电技术相结合（如与IGCC和NGCC相结合），其成本增加也会相对较小，同时，CCS成本的降低在很大程度上还依赖于技术的成熟和法律政策的扶持。
从整体上看，CCS技术是减少碳排放，实现低碳经济的重要技术，虽然目前在技术上可行，但成本较高，未来还需要近一步发展，以降低成本，实现大规模应用，从而在减少全球二氧化碳排放、减缓气候变化中发挥关键作用。
从世界实现低碳经济的实践中，人们已经认识到，建设低碳城市、实现低碳社会在很大程度上依赖于低碳技术的创新。因此必须高度重视低碳技术的研发工作，重点着眼于中长期战略技术的储备；整合市场现有的低碳技术，迅速推广和应用；理顺企业风险投融资体制，鼓励企业开发低碳先进技术；加强国际间的交流与合作，促进发达国家对中国的技术转让。通过以上手段，实现低碳技术发展的跨越式进步。
