能源轉(zhuǎn)型是推動(dòng)中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)碳中和系統(tǒng)性變革的重大戰(zhàn)略！

在雙碳目標(biāo)下，我國能源如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型，面臨哪些挑戰(zhàn)，針對(duì)我國能源發(fā)展現(xiàn)狀，院士又提出了哪些發(fā)展建議呢？本文將對(duì)以上問題進(jìn)行解答，希望大家通過閱讀今天的文章，能更加全面的了解能源領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向。

在上一篇文章中，我們分享了來自上海交通大學(xué)的PPT《碳中和背景下的能源轉(zhuǎn)型》，并進(jìn)行了解讀。

01

中國能源轉(zhuǎn)型三大挑戰(zhàn)

能源轉(zhuǎn)型是推動(dòng)中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)碳中和系統(tǒng)性變革的重大戰(zhàn)略，在實(shí)現(xiàn)過程中面臨諸多挑戰(zhàn)。目前，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)、能源增長的剛性需求以及碳達(dá)峰至碳中和的時(shí)間緊迫性共同構(gòu)成中國能源系統(tǒng)碳中和迫切需要解決的三大問題。

1、以煤為主的能源結(jié)構(gòu)

煤炭資源相對(duì)豐富是我國化石能源資源稟賦的基本國情，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)決定了實(shí)現(xiàn)碳中和任務(wù)的艱巨性。

按發(fā)電煤耗法折算，中國2022年一次能源消費(fèi)總量約為54億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的56.2%。在世界主要工業(yè)國中，中國煤炭消耗占比最高，因此減少煤炭碳排放是中國能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵所在。

綜合考量技術(shù)-經(jīng)濟(jì)-政治-社會(huì)多維因素，煤炭在短期內(nèi)仍然是中國能源系統(tǒng)中不可缺少的壓艙石，也是解決能源供給不足最“短平快”的選擇，這種短期需求與長期規(guī)劃的矛盾進(jìn)一步增加了制定煤炭相關(guān)能源轉(zhuǎn)型的難度。

2、能源增長的剛性需求

如何在碳排放的約束條件下保障中國經(jīng)濟(jì)增長與人民生活水平持續(xù)提高需要的能源供給，是我國能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)碳中和的另一大挑戰(zhàn)。

我國化石能源以煤炭為主導(dǎo)，油氣資源相對(duì)缺乏，煤炭和水力資源人均擁有量相當(dāng)于世界平均水平的50%,石油和天然氣人均資源量僅為世界平均水平的1/15左右。

相比較而言，我國擁有較豐富的可再生能源資源，截至2021年底，我國可再生能源發(fā)電裝機(jī)達(dá)到10.64億kW，占發(fā)電總裝機(jī)的44.8%，風(fēng)電、光伏發(fā)電、水電和生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)分別達(dá)到3.28億，3.06億，3.91億和0.38億kW,連續(xù)多年穩(wěn)居世界第一。

因此，探索可再生能源在我國能源需求剛性增長中的作用具有重要價(jià)值。

3、碳達(dá)峰至碳中和的時(shí)間緊迫性

英國、法國和德國等歐洲發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)70年代就實(shí)現(xiàn)了碳達(dá)峰，宣布2050年為實(shí)現(xiàn)碳中和的時(shí)間，具有至少70年的時(shí)間間隔；美國2007年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，宣布到2050年實(shí)現(xiàn)碳中和，則爭取到43年的時(shí)間間隔。然而，中國承諾2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰到2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，只有30年的時(shí)間間隔，這就決定了實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的緊迫性。

從當(dāng)前中國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)看，人均能耗和人均GDP仍然處于上升階段，當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)增長在很大程度上依靠擴(kuò)大資源能源密集型產(chǎn)業(yè)，而西方發(fā)達(dá)國家主要產(chǎn)業(yè)多為信息技術(shù)密集型的高附加值產(chǎn)業(yè)，人均能耗與人均GDP已在一定程度上實(shí)現(xiàn)解耦。

因此，與歐美發(fā)達(dá)國家相比，中國碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)意味著在更短的時(shí)間內(nèi)完成更迅速的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型以及經(jīng)濟(jì)增長方式的轉(zhuǎn)變，這種時(shí)間上的緊迫性構(gòu)成中國能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)碳中和的第三大挑戰(zhàn)。

02

中國能源轉(zhuǎn)型路徑

以碳中和為導(dǎo)向的中國能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型主要包括三個(gè)方面：在能源供應(yīng)側(cè)大幅推廣可再生能源；在能源需求側(cè)提高能源效率和實(shí)現(xiàn)燃料轉(zhuǎn)換；大規(guī)模使用負(fù)排放技術(shù)。

1、能源供應(yīng)清潔化

中國能源轉(zhuǎn)型的當(dāng)務(wù)之急是能源供應(yīng)部門的脫碳！

對(duì)于能源結(jié)構(gòu)而言，最明顯的特征就是可再生能源的普及和煤炭的退出。目前，煤炭消費(fèi)的比重正緩慢下降。在2025年以后，煤炭占比將以更快速度降低，這有助于能源消費(fèi)總量和二氧化碳排放達(dá)峰。

相比之下，可再生能源目前占一次能源消費(fèi)的10%，同時(shí)增長緩慢，主要是為了滿足增量能源需求。未來，可再生能源將最有希望填補(bǔ)由煤炭消費(fèi)下降造成的缺口，從而逐步取代化石燃料。

電力部門對(duì)于能源脫碳至關(guān)重要，發(fā)電結(jié)構(gòu)的變化主要是因?yàn)槊弘姀S的退役和風(fēng)能及光伏發(fā)電的增加。可以預(yù)計(jì)，煤電廠將很快進(jìn)入轉(zhuǎn)型最關(guān)鍵的10年。在此期間，煤電廠要么需要提前退役，要么將進(jìn)行靈活性改造以進(jìn)入輔助服務(wù)市場，或者轉(zhuǎn)變?yōu)樯镔|(zhì)-煤混燃電廠甚至純BECCS電廠，從而能夠產(chǎn)生負(fù)排放。研究表明，碳達(dá)峰的時(shí)間在很大程度上取決于燃煤電廠退出發(fā)電序列的速度。

2、能源消費(fèi)清潔化

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源效率提高和清潔燃料替代是能源需求部門能耗和排放下降的三大支柱。

工業(yè)部門作為最大的能源消費(fèi)部門，在能源轉(zhuǎn)型中受到的影響最大。工業(yè)部門終端能源消費(fèi)將在2025年達(dá)峰，并迅速下降，但在2050年仍然占據(jù)中國終端能源消費(fèi)的50%。

2019年，中國的建筑總面積約644億平方米，到2050年還將繼續(xù)增加20%，這無疑會(huì)導(dǎo)致能源服務(wù)需求的增加。提前達(dá)峰能夠降低峰值水平，2050年的碳排放目標(biāo)對(duì)建筑部門2040年以后的轉(zhuǎn)型有較大影響。建筑部門在所有需求部門中電氣化率最高。目前，建筑部門消耗了大量的化石燃料（特別是中國并不充裕的天然氣）來滿足采暖、炊事和熱水相關(guān)的能源服務(wù)。在未來，許多能源需求將由電力來滿足，到2050年化石燃料的份額將下降到20%以下。

中國交通部門目前仍在快速擴(kuò)張，2019年中國私人汽車千人保有量為174輛，預(yù)計(jì)到2050年千人汽車保有量將上升至400輛。此外，到2050年，卡車數(shù)量也會(huì)較當(dāng)前增長超過20%，航空需求將增加150%，這將給交通部門的減排帶來更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在周轉(zhuǎn)量大幅增長的情況下，能源消費(fèi)的最終下降主要源于電動(dòng)汽車和氫燃料電池汽車效率遠(yuǎn)高于當(dāng)前的內(nèi)燃機(jī)汽車。

3. 應(yīng)用生物能源和CCS技術(shù)

生物能源是一種可持續(xù)的零碳能源，而CCS技術(shù)可以捕獲電力、工業(yè)和上游部門產(chǎn)生的二氧化碳并實(shí)現(xiàn)長期儲(chǔ)存。然而由于整體投資成本高昂和公眾認(rèn)知度不足，這些技術(shù)難以得到充分發(fā)展。由于負(fù)排放技術(shù)是實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵，融合了零碳特性的生物能源和CCS的BECCS技術(shù)，因此是一種具有廣闊前景的負(fù)排放來源。2035年以后，低成本的脫碳手段已經(jīng)基本耗盡，為了實(shí)現(xiàn)碳中和，預(yù)計(jì)將開始快速部署B(yǎng)ECCS技術(shù)以抵消剩余的難以解決的排放。

除了BECCS外，2035年后，部分現(xiàn)存的燃煤發(fā)電和供熱機(jī)組將進(jìn)行CCS改造以減少碳鎖定，避免轉(zhuǎn)型帶來的資產(chǎn)擱置風(fēng)險(xiǎn)。未來10年仍會(huì)新建煤電廠，到2050年帶CCS的燃煤電廠的二氧化碳捕集量將達(dá)到4億噸。在工業(yè)部門，CCS也被用于解決鋼鐵、水泥和制氨環(huán)節(jié)產(chǎn)生的排放，在2050年將捕獲3億~4億噸二氧化碳。

03

能源轉(zhuǎn)型發(fā)展建議

黃震院士在中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》中，發(fā)表了深度研究《“雙碳”背景下我國中長期能源需求預(yù)測與轉(zhuǎn)型路徑研究》，對(duì)我國未來能源轉(zhuǎn)型發(fā)展提出了五大建議：

1、強(qiáng)力推進(jìn)節(jié)能戰(zhàn)略，減少能源消耗和碳排放

強(qiáng)力推進(jìn)節(jié)能戰(zhàn)略是減少消耗、降低碳排放的重要手段。我國是能源消費(fèi)大國，能源強(qiáng)度顯著高于世界平均水平。能源、工業(yè)、交通等終端用能領(lǐng)域節(jié)能潛力巨大，在這些領(lǐng)域全面推行節(jié)能戰(zhàn)略可顯著降低全社會(huì)能源消費(fèi)和碳排放。

在電力領(lǐng)域，需大力推進(jìn)發(fā)電效率的提高；在工業(yè)領(lǐng)域特別是高耗能行業(yè)，大力推廣節(jié)能技術(shù)和節(jié)能新工藝，提升工業(yè)能效；在交通領(lǐng)域著力提升交通運(yùn)輸裝備的能效，加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用與推廣。

2、大力發(fā)展可再生能源，建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)向以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的必然之路。

因地制宜大力發(fā)展可再生能源，建設(shè)基于電網(wǎng)安全運(yùn)行的高比例風(fēng)光發(fā)電的源?網(wǎng)?儲(chǔ)?荷新型電力系統(tǒng)，加快煤電靈活性改造，發(fā)展火電CCUS技術(shù)，用于靈活性調(diào)峰和保障電力供應(yīng)安全。

加強(qiáng)跨省、跨區(qū)輸電通道建設(shè)，發(fā)展分布式微電網(wǎng)，提升電網(wǎng)側(cè)的傳輸能力以及需求側(cè)的消納能力，突破新型儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)。

3、發(fā)展可再生燃料替代，推動(dòng)終端用能低碳化，提高終端電氣化水平

以電力的低碳化零碳化為基礎(chǔ)，加快突破制氫、合成燃料等新型燃料技術(shù)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)燃料的零碳化。

在工業(yè)領(lǐng)域加強(qiáng)前沿技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)綠色工藝技術(shù)應(yīng)用，實(shí)施電能替代、氫能、生物質(zhì)能等清潔能源替代，推動(dòng)工業(yè)用能盡早達(dá)峰。

在交通運(yùn)輸領(lǐng)域進(jìn)一步提升交通運(yùn)輸電氣化進(jìn)程，以綠電為基礎(chǔ)推進(jìn)可再生燃料、氫能等替代燃料的研發(fā)以及應(yīng)用。

4、加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)揮技術(shù)創(chuàng)新在能源轉(zhuǎn)型中的支撐作用

“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要發(fā)揮科技創(chuàng)新的支撐引領(lǐng)作用，依靠一系列顛覆性、變革性能源技術(shù)突破作為戰(zhàn)略支撐。在新能源和智能化等技術(shù)進(jìn)步和成本快速下降的推動(dòng)下，全球能源沿著低碳和零碳化、數(shù)字化的方向加速轉(zhuǎn)型，正在進(jìn)入一個(gè)能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的時(shí)代，顛覆性技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用將帶來能源體系發(fā)生結(jié)構(gòu)性的變化。

重點(diǎn)聚焦新型電力系統(tǒng)、氫能、儲(chǔ)能、可再生合成燃料、可控核聚變、CCUS等關(guān)鍵技術(shù)方向，加大“雙碳”前沿技術(shù)的基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的支持力度，設(shè)定短期、中期、長期的技術(shù)開發(fā)目標(biāo)，給予政策鼓勵(lì)以及資金支持，實(shí)現(xiàn)顛覆性、變革性能源系列技術(shù)突破。此外，要建立完善、綠色、低碳的技術(shù)評(píng)估和交易體系，加快創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化與應(yīng)用。

5、統(tǒng)籌法制、技術(shù)和市場，多措并舉推進(jìn)“雙碳”工作

加快“雙碳”法制體系構(gòu)建，加強(qiáng)應(yīng)對(duì)氣候變化的相關(guān)立法，為實(shí)現(xiàn)碳中和提供法律保障。統(tǒng)籌推進(jìn)“雙碳”法律法規(guī)與配套規(guī)章“立改廢”，重點(diǎn)加快面向雙碳目標(biāo)的環(huán)境保護(hù)法體系、能源法體系和相關(guān)法律構(gòu)建。

大力推進(jìn)低碳、零碳、負(fù)碳科技創(chuàng)新與革命。加快能源與碳市場體系建設(shè)，大力推進(jìn)全國電力、石油、天然氣和二氧化碳排放權(quán)交易系統(tǒng)建設(shè)。通過碳配額、碳排放權(quán)交易和碳稅等，推動(dòng)能源“雙控”向碳排放總量和強(qiáng)度“雙控”轉(zhuǎn)變，發(fā)揮市場機(jī)制，形成有效的激勵(lì)約束機(jī)制，讓碳排放成本越來越高，減碳收益越來越大，不斷降低綠色溢價(jià)。

04

結(jié)語

中國能源轉(zhuǎn)型面臨重大挑戰(zhàn)，需要從以煤為主向清潔化、高效化轉(zhuǎn)型。要實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)型，必須采取多元化策略，包括提高能源供應(yīng)側(cè)的可再生能源比例，推動(dòng)能源需求側(cè)的節(jié)能和效率提升，以及發(fā)展負(fù)排放技術(shù)。同時(shí)，政府、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)合作，加速技術(shù)創(chuàng)新和推廣，構(gòu)建完善的法制和市場體系，共同推動(dòng)中國能源系統(tǒng)的根本變革。

來源：搜狐網(wǎng)