踐行“碳中和”目標(biāo)：加快構(gòu)建綠電為核心的現(xiàn)代能源體系

時家林
 

2020年9月22日，習(xí)近平主席在第75屆聯(lián)合國大會一般性辯論中提出，中國的碳排放要力爭在“2030年前達(dá)到峰值”“2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”這一目標(biāo)。2020年12月12日，習(xí)近平主席在氣候雄心峰會上進(jìn)一步明確了實(shí)現(xiàn)“碳中和”的2030年階段性目標(biāo)，在世界范圍內(nèi)引起了巨大反響。為了實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)，我國急需加快摒棄原先粗放型、高污染的發(fā)展道路，加速推動能源領(lǐng)域深度變革，逐步構(gòu)建綠電為核心的現(xiàn)代能源體系，走出能源轉(zhuǎn)型升級的“中國模式”。

提出“碳中和”目標(biāo)的技術(shù)條件已經(jīng)成熟

技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動能源領(lǐng)域加速變革。當(dāng)前，以新能源、新材料、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為主要驅(qū)動力的第四次工業(yè)革命重塑全球能源供需格局，新能源、智能電網(wǎng)、儲能、電動車和氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和落地加速實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式將發(fā)生革命性變革。

從供給側(cè)看，風(fēng)能驅(qū)動葉片做功產(chǎn)生電能，光伏通過半導(dǎo)體直接將光能轉(zhuǎn)化成電能；從需求側(cè)看，電動車、電制冷/熱等電氣化技術(shù)不斷成熟推廣。這是一個從量變到質(zhì)變的過程，新能源替代化石能源，終端電氣化水平不斷提升，能源利用從“高碳”轉(zhuǎn)向“無碳”、從“黑色”轉(zhuǎn)向“綠色”，供需兩端的能量轉(zhuǎn)換都在逐步脫離“高溫高壓”，能源領(lǐng)域即將從“火藥時代”邁入“冷兵器時代”，實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)的藍(lán)圖已呈現(xiàn)在眼前。

能源供給側(cè)加速無碳化進(jìn)程。我國風(fēng)、光等新能源裝機(jī)已突破4億千瓦，相當(dāng)于英、法兩國電力裝機(jī)總和。青海、西藏、內(nèi)蒙古等西部、北部地區(qū)風(fēng)、光資源豐富。青海柴達(dá)木盆地24萬平方公里的土地，理論上光伏裝機(jī)可達(dá)100億千瓦以上，年發(fā)電量可達(dá)20萬億千瓦時以上，完全可以滿足全國終端能源需求（目前終端消費(fèi)電量約7萬億千瓦時，若交通、建筑用能等全部由電能替代，消費(fèi)總量約10萬億千瓦時）。

目前，新能源裝機(jī)年增量約為6000萬千瓦。若增量按10%增速增長，到2030年，新能源總裝機(jī)將達(dá)到15億千瓦，可以超額完成2030年12億千瓦目標(biāo)；若隨后30年保持年增量不變，到2060年新能源總裝機(jī)約60億千瓦，每年可提供12萬億千瓦時清潔電量。新能源裝機(jī)以復(fù)利形式增長，“碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)可以加速實(shí)現(xiàn)。

能源消費(fèi)側(cè)加速電氣化進(jìn)程。電動車、氫能、儲能、熱泵、儲熱等技術(shù)快速發(fā)展，交通、供暖等用能終端電代油、代氣、代煤的步伐不斷加快。全面電氣化進(jìn)程將引起能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的巨大變革，是一場效率革命、成本革命，電力與傳統(tǒng)化石能源相比，能效、成本和環(huán)保優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)。

同時，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G等信息與數(shù)字技術(shù)不斷進(jìn)步，可以對每個發(fā)、用電單元進(jìn)行精準(zhǔn)控制，以數(shù)字化手段構(gòu)建需求側(cè)智慧能源管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)荷隨源動、源荷互動的運(yùn)行機(jī)制，提供了新能源間歇性問題的解決路徑。

堅(jiān)持系統(tǒng)思維，構(gòu)建綠電為核心的現(xiàn)代能源體系

傳統(tǒng)能源體系下，煤、油、氣、電、核等各類能源形式相互割裂、各自為戰(zhàn)，行業(yè)與行業(yè)之間壁壘嚴(yán)重，能源體系的整體布局還是脫離不了缺煤找煤、缺油找油、缺氣找氣的思維模式，造成了綜合效率的低下。實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)，急需打破行業(yè)壁壘，堅(jiān)持系統(tǒng)思維，立足整個能源系統(tǒng)全局，統(tǒng)一謀劃，全盤考慮，通過電的“空間轉(zhuǎn)移”和“時間轉(zhuǎn)移”，構(gòu)建綠電為核心的“發(fā)輸儲用”一體化現(xiàn)代能源系統(tǒng)。

能源供應(yīng)側(cè)，構(gòu)建清潔化的能源供應(yīng)系統(tǒng)，以風(fēng)、光等非化石能源取代油、氣、煤等傳統(tǒng)化石能源，逐步成為電力系統(tǒng)的主導(dǎo)一次電源。特別是在風(fēng)、光資源優(yōu)勢突出的西部、北部地區(qū)建設(shè)清潔能源基地，將廉價清潔能源送出，實(shí)現(xiàn)我國清潔能源更大范圍、更大規(guī)模的“空間轉(zhuǎn)移”。

能源消費(fèi)側(cè)，構(gòu)建高彈性的能源消費(fèi)系統(tǒng)，加快推進(jìn)能源消費(fèi)終端的電氣化進(jìn)程，從需求側(cè)改革做文章，通過合理電價機(jī)制引導(dǎo)需求側(cè)可中斷、可調(diào)節(jié)負(fù)荷有序調(diào)整，統(tǒng)一調(diào)度分布化的需求側(cè)資源，變散兵游勇為集團(tuán)軍作戰(zhàn)。加快儲能、儲熱/冷、電動車及氫能的發(fā)展，在風(fēng)、光等新能源出力高峰、電價較低時，將電能轉(zhuǎn)化各種形式能源“儲存”，在風(fēng)、光等新能源出力不足、電價較高時，使用儲存的能源供能，從而實(shí)現(xiàn)能源的“時間轉(zhuǎn)移”。

此外，在推動新能源基地建設(shè)時，同樣要堅(jiān)持系統(tǒng)思維，統(tǒng)籌能源、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的協(xié)同發(fā)展。如在內(nèi)蒙古地區(qū)發(fā)展新能源，1億千瓦的風(fēng)電裝機(jī)每年可提供3000億千瓦時清潔電量，可替代1.5億噸產(chǎn)能的煤礦，減排二氧化碳2.3億噸。同步開發(fā)新能源基地與現(xiàn)代農(nóng)牧業(yè)基地，開展荒漠治理、治沙，可以減輕草原放牧強(qiáng)度，變革農(nóng)牧民生產(chǎn)生活方式，實(shí)現(xiàn)“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”。

以綠電為核心，加速完成電力系統(tǒng)大變革

人類社會發(fā)展至今，已經(jīng)經(jīng)歷了從薪柴到煤炭、從煤炭到油氣兩次能源革命，其間蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、電氣化等重大技術(shù)創(chuàng)新，直接驅(qū)動了能源行業(yè)發(fā)生變革。目前來看，第四次工業(yè)革命帶來的新能源、新材料、物聯(lián)網(wǎng)、5G等重大技術(shù)革新，已經(jīng)為實(shí)現(xiàn)“碳中和”奠定了基礎(chǔ)。歷史經(jīng)驗(yàn)告訴我們，重大技術(shù)創(chuàng)新給行業(yè)帶來的變革往往是漸進(jìn)過程中的一個突變。我們要充分看到技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新給新能源、電氣化發(fā)展帶來的“加速度”。

綠電為核心的現(xiàn)代能源體系對傳統(tǒng)“發(fā)輸用”同時完成的電力系統(tǒng)而言是一次變革，將帶來若干重大轉(zhuǎn)變。

系統(tǒng)向“發(fā)輸儲用”轉(zhuǎn)變。系統(tǒng)中的電制氫、電制熱/冷、電動車充放電等不僅承擔(dān)著替代煤、油、氣等化石能源的作用，更是系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)節(jié)的“蓄能器”，使電力系統(tǒng)由“發(fā)輸用”向“發(fā)輸儲用”模式轉(zhuǎn)變，需求側(cè)的各個用能、儲能單元可以實(shí)時響應(yīng)發(fā)電側(cè)出力，讓負(fù)荷跟隨發(fā)電側(cè)調(diào)節(jié)，適應(yīng)新能源出力特點(diǎn)，徹底解決間歇性問題。預(yù)計(jì)2030年，我國電動車保有量或超1億輛，可達(dá)50億千瓦時以上的儲能規(guī)模，相當(dāng)于北京市半個月的用電量，需求側(cè)將擁有海量“儲能”資源。

社會總體用能成本下降。電能替代增量可以通過“時間轉(zhuǎn)移”實(shí)現(xiàn)在低谷時段消納，不會過多新增電網(wǎng)投資成本。新能源的規(guī)?；l(fā)展帶來供能成本的下降，終端電氣化的推進(jìn)帶來能源利用效率的提升。這樣，現(xiàn)代能源體系不會推高能源利用成本，社會總體用能成本會呈下降趨勢。

變總量平衡為時空平衡。過去能源系統(tǒng)往往更關(guān)注能源供應(yīng)與需求之間量的匹配問題，即發(fā)即用，就地平衡?，F(xiàn)代能源體系將通過電的“時間轉(zhuǎn)移”“空間轉(zhuǎn)移”，打破原有能源供給的時空約束，推動多種能源互補(bǔ)利用，實(shí)現(xiàn)更大時間、空間尺度的系統(tǒng)性平衡。

從未來發(fā)展路徑看，我國目前以煤為主、貧油少氣的能源結(jié)構(gòu)，決定了能源轉(zhuǎn)型不可能像西方國家那樣，依次完成由煤炭到油氣，再到可再生能源的兩次更迭，而應(yīng)直接向可再生能源轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)跨越式、創(chuàng)造式發(fā)展。為此，應(yīng)分兩個階段推進(jìn)“碳中和”目標(biāo)：第一階段：到2030年，著力推動綠電對油、氣等化石能源的替代，存量火電全面參與調(diào)峰，消費(fèi)側(cè)大量布局儲熱/冷、電動車、電制氫等靈活性產(chǎn)業(yè)，可再生能源比例和終端電氣化率繼續(xù)快速提升，大幅減少對國際油、氣資源依賴。第二階段：到2060年，著力推動綠電對煤炭的替代，儲能、氫能技術(shù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模成熟應(yīng)用，綠電為核心的能源體系成為我國能源優(yōu)化配置的主要平臺，存量火電替換基本完成。

“碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過程就是我國能源革命逐步邁向深入的過程。加速構(gòu)建“綠電為核心的現(xiàn)代能源體系”，對內(nèi)而言，是解決我國能源安全和生態(tài)環(huán)保問題的重要舉措，非化石能源將進(jìn)入“倍速”發(fā)展階段，帶動新能源、儲能、制氫等新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入“快車道”，加速完成能源領(lǐng)域新舊動能轉(zhuǎn)換和產(chǎn)業(yè)升級，加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，逐步淘汰落后產(chǎn)能，拉動內(nèi)需，擴(kuò)大消費(fèi)，為推動構(gòu)建新發(fā)展格局注入新動能。對外而言，可以展示我國對全球生態(tài)環(huán)境及人類社會可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，進(jìn)一步增加在全球治理體系中的話語權(quán)，引領(lǐng)全球能源共同體建設(shè)。