■徐小東(dong)
目前,中國正在大力推動能源轉型與(yu) 非化石能源發展。2020年,中國非化石能源消費量占比預計約16%,較2015年提升近4個(ge) 百分點;非化石能源發電裝機占比超過44.4%,較2015年提高9.6個(ge) 百分點。
今年年初,國家發改委提出六個(ge) 重點工作方向來積極推動實現碳達峰和碳中和目標:一是大力調整能源結構,二是加快推動產(chan) 業(ye) 結構轉型,三是著力提升能源利用效率,四是加速低碳技術研發推廣,五是健全低碳發展體(ti) 製機製,六是努力增加生態碳匯。
筆者認為(wei) ,要實現碳達峰及碳中和目標,在達峰的同時還應盡可能減小峰值,力爭(zheng) 將碳排放控製在105億(yi) 噸以內(nei) ,並於(yu) 2030年後實現快速下降,保守估計2060年下降到20億(yi) ~30億(yi) 噸,進一步考慮生態碳匯和碳捕捉等的減碳效應,實現碳中和。
中國能源轉型概述
中國化石能源消費將會(hui) 陸續達峰,並逐漸下降,煤炭消費預計將會(hui) 在2025年左右達峰,石油和天然氣預計分別在2030年和2035年左右達峰。非化石能源消費比重將會(hui) 持續提高,到2060年非化石能源消費比重將達到80%以上。
踐行碳達峰及碳中和戰略,能源是主戰場,電力是主力軍(jun) 。這要求中國實現更高水平的電氣化,支撐煤炭、石油、天然氣盡早達峰。電力消費將會(hui) 持續增長,到2050年,將達到15萬(wan) 億(yi) 千瓦時,電能占終端能源的消費比重將提高至50%左右。
相關(guan) 戰略將推動綠色能源的快速發展,綠色電源將成為(wei) 我國主體(ti) 電源。到2030年,非化石能源裝機將達到23億(yi) 千瓦,占比超過60%;到2060年,非化石能源裝機將達到65億(yi) 千瓦,占比將超過95%。
為(wei) 實現目標,中國需要推動電網的進一步優(you) 化,構建新一代電力係統,以適應高比例可再生能源的接入,電網形態將更加多元,推進大電網、微電網、分布式電網有機互補,新能源一體(ti) 化開發外送、源網荷儲(chu) 一體(ti) 化就近利用等模式也將成為(wei) 未來發展重點。這也驅動用電模式由單向流動轉變為(wei) 源網荷儲(chu) 雙向互動模式。
“十四五”期間,中國將加強需求側(ce) 響應,加快電動汽車、儲(chu) 能、可中斷負荷規模化發展,持續加大清潔取暖、港口岸電、工業(ye) 電鍋爐等多種形式的電能替代,用電形式將呈現多樣化特征。
主要技術挑戰
加快能源低碳轉型需要對現存的能源消費和利用方式進行重塑,這在消費、供給、輸送、存儲(chu) 、市場機製等環節均麵臨(lin) 一定的技術挑戰,需要開展技術創新,以提供高效的解決(jue) 方案。
在消費環節,交通領域應聚焦長距離大規模運輸設施的去碳化需求,開展氫能交通、交通電氣化等領域的技術創新;工業(ye) 領域需發展碳捕捉和利用、工業(ye) 流程電能和氫能替代等技術;建築領域要研究低碳綠色建築相關(guan) 技術,推動對現存建築物的低碳化改造。
在供給環節,相關(guan) 部門需要開發下一代高效光伏、深海風電、新型分布式風電,繼續提升新能源發電的能源效率,推動可再生能源開發與(yu) 生態環境更高程度融合,發展以碳捕捉和碳存儲(chu) 為(wei) 基礎的負排放技術,將供給側(ce) 打造成實現碳平衡的主要樞紐。
在輸送環節,氫能的遠距離輸送技術研究需持續發力,推動電力輸送、熱力輸送和輸氣網絡綜合優(you) 化,為(wei) 電、熱、氣之間的互轉互濟提供平台。
在存儲(chu) 環節,電儲(chu) 能領域應繼續研發高能量密度、高安全性的新一代電池;儲(chu) 氫領域要研發高效率、高能量密度的新型儲(chu) 氫技術,適應更靈活的氫能運輸;儲(chu) 熱領域需研究基岩、礦井等超大規模的儲(chu) 熱技術,更好應對可再生能源和能源消費的季節性波動。
在市場環節,相關(guan) 機構應發展區塊鏈分布式交易、分布式能源聚合等新興(xing) 交易技術,以人工智能為(wei) 基礎,研發智能交易終端,以適應大量分布式能源接入;研究建立碳排放和能源一體(ti) 化交易的技術支撐體(ti) 係。
中歐能源技術創新合作展望
隨著中國能源轉型速度的加快,中歐能源創新合作不斷深化,雙邊交流與(yu) 企業(ye) 業(ye) 務往來日趨活躍,在以氫能、儲(chu) 能、電動汽車為(wei) 代表的新興(xing) 能源技術領域,持續加大技術研發與(yu) 應用合作,合作模式主要包括技術聯合研發、合作開發項目、技術交流培訓等。
在技術合作方麵,近年來,中歐雙方企業(ye) 與(yu) 科研機構在海上風電、太陽能發電、燃料電池、儲(chu) 能等領域開展了大量技術研發合作,設立或聯合成立了多個(ge) 研發機構。在項目合作方麵,中歐雙方企業(ye) 在燃氣發電、綜合能源、海上風電、電力係統靈活性等領域開展了多個(ge) 合作項目。
目前,受國家能源局委托,電力規劃設計總院收集整理了地方能源主管部門、能源企業(ye) 、行業(ye) 協會(hui) 和研究機構等單位關(guan) 於(yu) 中歐能源技術創新合作的意向和建議。中方對歐合作意向主要集中在氫能、智慧能源、綜合能源係統、儲(chu) 能、可再生能源、低碳零碳技術等領域。
首先,智慧能源係統不僅(jin) 可以實現不同能源品種的協調互補和智慧調度,還能大幅提高供能可靠性和能源利用效率。目前中國很多城市已將智慧城市建設列入未來發展規劃,作為(wei) 核心組成部分,智慧能源係統在未來將大有可為(wei) 。中歐雙方在5G+智慧能源、數字電網、虛擬電廠、儲(chu) 能雲(yun) 、區塊鏈等方麵具備合作潛力。
其次,海上風電是中國“新基建”發展的重要領域之一,多地政府都編製了相應規劃,大力推動海上風電發展,高效光伏也是中國能源轉型的重點發展方向。中歐雙方在海上風電的技術研發與(yu) 裝備製造、光伏電池研發、生物質綜合利用等領域具備較大合作潛力。
第三,近年來,中國氫能產(chan) 業(ye) 發展迅速,投入力度不斷加大。隨著有關(guan) 技術標準的出台和示範項目的開展,未來中國氫能市場發展空間廣闊。中歐雙方在可再生能源製氫等氫氣製備、氫氣儲(chu) 運、加氫站關(guan) 鍵技術,以及燃料電池技術等方麵具備合作潛力。
第四,儲(chu) 能是智能電網、高比例可再生能源係統、“互聯網+”智慧能源的重要組成部分和關(guan) 鍵支撐技術,是提升傳(chuan) 統電力係統靈活性、經濟性和安全性的重要手段。中歐雙方在高安全性、高能量密度的新一代儲(chu) 能電池,跨季長時間尺度的大規模儲(chu) 冷儲(chu) 熱技術等領域具備合作潛力。
最後,為(wei) 了實現碳中和目標,中國需要在電力和工業(ye) 領域推動低碳和零碳技術,緩解化石能源使用帶來的碳排放。中歐雙方在碳捕捉與(yu) 存儲(chu) 、製備液體(ti) 燃料技術、化學鏈燃燒技術、負排放技術等領域具備合作潛力。
(作者係電力規劃設計總院副院長,本報記者唐鳳據其在“促進能源技術創新:中歐合作的機遇”研討會(hui) 上的發言整理)
《中國科學報》 (2021-04-02 第4版 綜合)