黃震:碳中和目標(biāo)下能源轉(zhuǎn)型的五大趨勢

文章來源:中國社會科學(xué)網(wǎng)黃震2022-05-31 11:16

“雙碳”目標(biāo)下能源轉(zhuǎn)型的五大趨勢

 
  2014年6月13日,在中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議上,習(xí)近平總書記提出了能源的四個革命,指出“能源安全是關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問題,對國家繁榮發(fā)展、人民生活改善、社會長治久安至關(guān)重要”。能源的轉(zhuǎn)型問題首先要關(guān)注整個人類能源的利用歷史。歷史上每一次能源轉(zhuǎn)型都是人類文明發(fā)展和進(jìn)步的重要驅(qū)動力。從草木時代走向自然動力,用水車、牛來耕地,從自然動力再到煤炭為主,到現(xiàn)在以油氣為主的時代,我們可以看到能源的轉(zhuǎn)型過程推動了人類從舊石器時代到農(nóng)業(yè)時代、到工業(yè)時代,也產(chǎn)生了農(nóng)耕文明、工業(yè)文明,包括第一次工業(yè)革命、第二次工業(yè)革命、第三次工業(yè)革命。關(guān)于未來能源轉(zhuǎn)型,實(shí)際上大家已經(jīng)有了一個共識,那就是未來要走向以新能源為主體的時代,即零碳時代,要實(shí)現(xiàn)零碳和碳中和。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,包括新能源技術(shù)、新材料、人工智能、大數(shù)據(jù)等等的發(fā)展,人類正在逐步走向生態(tài)文明的時代,由此我們認(rèn)為會引發(fā)第四次工業(yè)革命,第一次工業(yè)革命造就了大英帝國,第二、第三次造就了美國讓其稱霸世界,將來我們要走向零碳時代,而且會引發(fā)第四次工業(yè)革命,這將對中國、中華民族帶來什么機(jī)遇值得我們深思。
 
  面向“雙碳”特別是碳中和,可以說我們正面臨著又一次新的能源轉(zhuǎn)型,這樣的能源轉(zhuǎn)型我把它歸納為五個大的發(fā)展趨勢:
 
  第一,新能源從補(bǔ)充能源走向新主體能源。目前我國主要還是以化石能源為主,現(xiàn)在人類發(fā)電用的最大的形式是百萬機(jī)組的大發(fā)電,未來新能源會走向歷史的舞臺、變化主體的舞臺,實(shí)現(xiàn)脫碳的過程,未來會變化可再生能源,雖然可再生能源的波動性、隨機(jī)性、間歇性比較強(qiáng),我國要走向主體能源除了建更多的光伏和風(fēng)電廠之外,非常重要的是要重構(gòu)能源體系,要建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。首先,要大力發(fā)展可再生能源發(fā)電。這方面我國非常有底氣,我國可再生能源發(fā)展規(guī)模一直穩(wěn)居世界第一,去年可再生能源發(fā)電量占全社會用電量的30%,而且有非常好的科技和裝備業(yè)的優(yōu)勢,現(xiàn)在全球排名前十的光伏發(fā)電組件的企業(yè)有八家在中國。其次,要降低新能源成本。實(shí)際上可再生能源,特別是光伏和風(fēng)能這些年發(fā)電成本下降非常大,在2021年國家電投報出了一個最低的上網(wǎng)價格——目前國內(nèi)光伏電廠最低價是0.118元,以前光伏界有一個目標(biāo),希望盡早進(jìn)入一美分的時代,現(xiàn)在看起來也是值得期待的,為時不遠(yuǎn)。再次,要構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。從源、網(wǎng)、儲、荷生動協(xié)同的未來技術(shù)發(fā)展方向來構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。光伏發(fā)電有波動性和隨機(jī)性,要對光、風(fēng)進(jìn)行精確的預(yù)測使它成為主體性的發(fā)電系統(tǒng);同時由于它的間歇性和波動性,儲能就變得很重要,不僅要中長期儲能,還要長期的儲能和能源轉(zhuǎn)換,在用戶處要建更多的可終端負(fù)荷和虛擬電廠,從網(wǎng)端來說需要更多的智能電網(wǎng),同時要進(jìn)一步發(fā)展電力交易市場和進(jìn)行電力體制的改革。因此,使電力成為新能源主體是未來的發(fā)展方向,未來應(yīng)該從現(xiàn)在的集中大發(fā)電的百萬機(jī)組的特高壓電網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展到微電網(wǎng)分布式的發(fā)電系統(tǒng),當(dāng)然集中式還是必須要有的,但是更多的是需要分布式的能源系統(tǒng)。另外發(fā)展趨勢是會從原來生產(chǎn)和消費(fèi)者相對獨(dú)立,以前能源生產(chǎn)和消費(fèi)是各自獨(dú)立的,而未來是變化一個產(chǎn)銷者的概念,既是能源的生產(chǎn)者又是消費(fèi)者,更多的是從原來的源隨荷動進(jìn)一步發(fā)展到源網(wǎng)儲荷深度互動。
 
  第二,化石能源從主體能源走向保障性能源。未來會有大量的可再生能源,形成更多的零碳電力,不僅是風(fēng)電、光伏、水源,實(shí)際上除了可再生能源以外燃煤發(fā)電、天然氣發(fā)電也應(yīng)該要走向零碳化。未來我們可以看到,比如說化石能源發(fā)電,包括燃煤發(fā)電和風(fēng)電加上CCUS等技術(shù)會成為一種標(biāo)配,由此實(shí)現(xiàn)大規(guī)?;茉窗l(fā)電的零碳排放。但是化石能源依然非常重要,因?yàn)樗梢匝a(bǔ)償獲得平衡可再生能源發(fā)電的波動性,具備靈活調(diào)整氣電、煤電的能力,是提高電網(wǎng)靈活性的重要手段,是保障性能源和保障性電力。將來新能源發(fā)電將作為主體能源,而化石能源將會從主體能源逐漸走向保障性能源,為保障能源供給,發(fā)揮重要作用。
 
  第三,儲能將成為零碳電力不可或缺的技術(shù)組合。通過可再生能源獲得大量的零碳電力,但是零碳電力又有一定的波動性、隨機(jī)性,因此未來儲能變成了一個非常重要的技術(shù)組合。目前講到儲能,大家想到最多的是抽水蓄能,由于地理位置限制不是所有地方都能建,跟水庫資源、水利資源是相對的。實(shí)際上講到儲能就會講到鋰電池儲能等等,是電化學(xué)儲能的一種,但是對我們未來的發(fā)展,非常重要的一種儲能就是化學(xué)儲能,即可再生燃料的概念,儲能除了電化儲能以外,未來化學(xué)儲能、燃料儲能也是非常重要的,主要是利用這些儲能能夠轉(zhuǎn)化,克服風(fēng)、光資源的波動性大的缺陷。關(guān)于化學(xué)儲能,目前我國出臺了氫能、燃料電池的產(chǎn)業(yè)政策,也在發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì),氫作為化學(xué)儲能的一個方面,最重要的價值所在是儲能,它可以把可再生能源發(fā)的電存儲為電能。除了生產(chǎn)氫以外,由于氫的外在條件極低溫或者高壓,在輸運(yùn)、儲放、安全性方面需要突破。近幾年,氨和二氧化碳制作合成的燃料受到關(guān)注,這些都是現(xiàn)在化學(xué)儲能用可再生綠電來做儲能的非常重要的方式,有了這些燃料我們可以驅(qū)動用到車、船、航空器上,變成儲能的重要形式,特別是對于未來電氣化行業(yè)的去碳化會發(fā)生重要的作用,所以我認(rèn)為第三個發(fā)展趨勢就是儲能包括化學(xué)儲能會和零碳電力合在一起變成不可或缺的技術(shù)組合。關(guān)于化學(xué)儲能目前有一種源、網(wǎng)、荷、儲的強(qiáng)關(guān)聯(lián),未來如果可以把燃料作為儲能的重要形式,就改變了源儲和離線可再生能源利用的全新形式,這種可再生燃料也包括了氫、氨和合成染料,可以就地消納富裕的綠電,可以把它做成合成燃料,大大提高消納水平,而且便于運(yùn)輸和分享。
 
  第四,電力逐漸走向零碳化。零碳的電力非常重要,有了大量的零碳電力以后,再電氣化就成為碳中和的極為重要的路徑。第二次工業(yè)革命、第三次工業(yè)革命中人類發(fā)明了電燈、電話、電動機(jī)、發(fā)動機(jī)等等,當(dāng)時說第二次工業(yè)革命人類進(jìn)入了電氣化時代,但是從數(shù)據(jù)來看,目前從終端能源消費(fèi)的水平來說電氣化的水平不高,全球19%,我國是25%—26%之間,將來我們逐漸能走向電力脫碳以后,再電氣化就成為了碳中和的極為重要的路徑,前提是零碳電力的再電氣化,因此預(yù)計到2050年全球電氣化水平會提高到50%—70%。根據(jù)IEA的結(jié)果,2060年1/4的減碳主要是在電氣化的貢獻(xiàn),未來一個非常大的趨勢就是進(jìn)一步加大對電力供應(yīng)、建筑交通再電氣化,提高能源效率。
 
  第五,從基于自然稟賦的開發(fā)利用進(jìn)一步走向基于技術(shù)創(chuàng)新的新能源開發(fā)。能源開發(fā)基于化石能源的開發(fā)和利用,而這些資源全球總量占前5位的國家占全球煤炭資源總量的75%,這些資源是全球少數(shù)國家所富有的,而未來會走向基于技術(shù)創(chuàng)新的新能源開發(fā)利用,因?yàn)樗械膰液偷貐^(qū)雖然資源利用量有所不同,但是大家都有風(fēng)、都有光,利用技術(shù)進(jìn)步把太陽能、光和風(fēng)轉(zhuǎn)換成新能源的電力是未來的重要發(fā)展方向,即從基于自然稟賦的資源開發(fā)走向基于技術(shù)創(chuàng)新的新能源的開發(fā)利用。
 
  未來我們會構(gòu)建一個發(fā)展趨勢就是零碳能源體系,它是以高比例可再生能源為主體,化學(xué)能源、核能為保障能源,構(gòu)成以綠電為基礎(chǔ)的高效、清潔、安全的能源體系。我有一個愿景,太陽每天可以為我們提供無窮無盡的能源,過去的世界是依賴于上億年以前的陽光照耀的產(chǎn)物就是化石能源,我們想今后的世界每天的陽光都會為我們提供取之不盡、用之不竭的熱、電、可再生能源,通過技術(shù)的進(jìn)步,通過光伏、風(fēng)電把它轉(zhuǎn)化成電能,來提供熱、電和可再生的燃料。

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