“世界各國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)往往與能源資源稟賦和技術(shù)的發(fā)展水平等密切相關(guān)。從2021年世界各國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)比圖中可以看到，中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、日本等主要經(jīng)濟(jì)體還嚴(yán)重依賴化石能源，消費(fèi)占比均超過(guò)75%。同時(shí)，可以看到，過(guò)去40年世界主要國(guó)家的能源低碳轉(zhuǎn)型還遠(yuǎn)不能滿足碳中和目標(biāo)要求。因此，我們迫切需要推動(dòng)能源低碳轉(zhuǎn)型，在這個(gè)過(guò)程中，還需要充分考慮能源安全的挑戰(zhàn)。”

 

4月13日，第二十一屆中國(guó)國(guó)際環(huán)保展覽會(huì)（CIEPEC2023）在北京開(kāi)幕。在同期舉辦的“第五屆生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展大會(huì)”主論壇上，浙江大學(xué)碳中和研究院院長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士高翔教授分享了他對(duì)電力碳減排科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思考。

 

要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，能源是主戰(zhàn)場(chǎng)，電力是主力軍

 

據(jù)國(guó)際能源署IEA統(tǒng)計(jì)，2022年，全球能源相關(guān)溫室氣體總排放量達(dá)到413億噸CO2當(dāng)量，其中CO2排放量達(dá)368億噸以上，約占能源相關(guān)溫室氣體總排放量的89%。而全球電力熱力行業(yè)CO2排放量約146.5億噸，約占能源相關(guān)CO2總排放量的40%。

 

氣候變化給可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，也加速了全球能源轉(zhuǎn)型。

 

高翔說(shuō)：“我國(guó)能源供應(yīng)體系世界最大，已基本形成了煤、油、氣、電、核、新能源和可再生能源多輪驅(qū)動(dòng)的能源供應(yīng)體系，特別是在新能源與可再生能源開(kāi)發(fā)利用、化石能源高效清潔利用等方面已取得了世界矚目的成就。”

 

據(jù)悉，我國(guó)水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電以及在建核電機(jī)組規(guī)模等多項(xiàng)指標(biāo)連續(xù)多年穩(wěn)居世界第一，2022年底非化石能源裝機(jī)容量約12.7億千瓦，約占電力總裝機(jī)容量的49.6%。同時(shí)，我國(guó)建成了全球最清潔的煤電供應(yīng)體系，截至2022年底，超低排放機(jī)組達(dá)10.6億千瓦，約占煤電裝機(jī)容量的94.6%，為我國(guó)打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)、推動(dòng)空氣質(zhì)量持續(xù)改善提供了關(guān)鍵支撐。

 

高翔說(shuō)：“要實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)，能源是主戰(zhàn)場(chǎng)，電力是主力軍。因此，能源尤其是電力行業(yè)的綠色低碳科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)于推進(jìn)我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展具有極其重要意義。從全球能源轉(zhuǎn)型看，受能源資源、極端天氣、地緣沖突、技術(shù)水平等因素影響，許多國(guó)家和地區(qū)已出現(xiàn)化石能源供應(yīng)不足、可再生能源不穩(wěn)定等重大能源安全問(wèn)題，由此引起的能源供應(yīng)短缺、用能成本大幅攀升等問(wèn)題嚴(yán)重影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，我國(guó)的能源低碳轉(zhuǎn)型過(guò)程需要充分考慮能源安全的挑戰(zhàn)。”

 

構(gòu)建多能互補(bǔ)融合的清潔低碳高效智慧能源體系

 

2022年6月7日，由浙江省能源集團(tuán)、浙江大學(xué)、西湖大學(xué)共建的白馬湖實(shí)驗(yàn)室（能源與碳中和浙江省實(shí)驗(yàn)室）成立，研究對(duì)象包括太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源高效利用，儲(chǔ)能與氫能，化石能源清潔低碳利用以及智慧能源等方面。

 

“我們的思路是要通過(guò)一系列綠色低碳科技創(chuàng)新，來(lái)構(gòu)建多能互補(bǔ)融合的清潔低碳高效智慧能源體系，進(jìn)而推動(dòng)綠色低碳轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)減污降碳協(xié)同增效。”高翔說(shuō)。

 

比如，在光伏發(fā)電方面，國(guó)際上正在研發(fā)光伏新材料和系統(tǒng)關(guān)鍵部件，以不斷提高光伏發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率。近年來(lái)太陽(yáng)能光伏材料光電轉(zhuǎn)化效率不斷取得了突破。這些材料和技術(shù)的進(jìn)步，大大降低了光伏發(fā)電成本。當(dāng)然，我們?nèi)孕杓訌?qiáng)對(duì)光伏電池新材料、新技術(shù)的研發(fā)，持續(xù)降本增效，提升光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)其大規(guī)模應(yīng)用。

 

在這種背景下，白馬湖實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了全印刷制備大面積鈣鈦礦太陽(yáng)能電池技術(shù)，并研制了高效鈣鈦礦/晶硅疊層太陽(yáng)能電池。同時(shí)，還開(kāi)發(fā)了基于無(wú)人機(jī)的光伏組件缺陷智能識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光伏組件缺陷類型的高精度識(shí)別及厘米級(jí)定位，在江浙、西北等10余個(gè)光伏電站應(yīng)用，識(shí)別重要缺陷數(shù)量超1000余處。

 

高翔說(shuō)：“據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年全國(guó)煤電發(fā)電量4.63萬(wàn)億kWh，平均供電煤耗305g/kWh；若全國(guó)煤電平均供電煤耗值都達(dá)到目前最先進(jìn)煤電機(jī)組的水平，則全國(guó)每年可減少約2.5億噸的標(biāo)煤消耗，可實(shí)現(xiàn)年減排CO2約7.2億噸。另外，煤炭分級(jí)轉(zhuǎn)化利用、富氧燃燒及超臨界CO2發(fā)電等技術(shù)也是正在發(fā)展的碳減排關(guān)鍵技術(shù)。因此，在化石能源清潔低碳利用方面，我們主要是要構(gòu)建涵蓋CO2源頭減排、末端捕集與資源化利用等高效、低成本的化石能源利用碳減排技術(shù)體系。發(fā)展高參數(shù)大容量發(fā)電技術(shù)是推動(dòng)煤電碳減排的有效途徑。”

 

據(jù)悉，浙江大學(xué)在煤炭分級(jí)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)，燃煤耦合生物質(zhì)、氫、氨等低碳/零碳燃料發(fā)電技術(shù)，二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)，高效低能耗CO2吸收劑開(kāi)發(fā)，煙氣污染物與CO2協(xié)同減排技術(shù)等方面，不斷加強(qiáng)研究和實(shí)際應(yīng)用。