踐行“碳中和”目標：加快構建綠電為核心的現代能源體系

時家林
 

2020年9月22日，習近平主席在第75屆聯合國大會一般性辯論中提出，中國的碳排放要力爭在“2030年前達到峰值”“2060年前實現碳中和”這一目標。2020年12月12日，習近平主席在氣候雄心峰會上進一步明確了實現“碳中和”的2030年階段性目標，在世界范圍內引起了巨大反響。為了實現“碳中和”目標，我國急需加快摒棄原先粗放型、高污染的發展道路，加速推動能源領域深度變革，逐步構建綠電為核心的現代能源體系，走出能源轉型升級的“中國模式”。

提出“碳中和”目標的技術條件已經成熟

技術創新驅動能源領域加速變革。當前，以新能源、新材料、物聯網等技術為主要驅動力的第四次工業革命重塑全球能源供需格局，新能源、智能電網、儲能、電動車和氫能產業的發展和落地加速實現，傳統能源生產和消費方式將發生革命性變革。

從供給側看，風能驅動葉片做功產生電能，光伏通過半導體直接將光能轉化成電能；從需求側看，電動車、電制冷/熱等電氣化技術不斷成熟推廣。這是一個從量變到質變的過程，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”轉向“無碳”、從“黑色”轉向“綠色”，供需兩端的能量轉換都在逐步脫離“高溫高壓”，能源領域即將從“火藥時代”邁入“冷兵器時代”，實現“碳中和”目標的藍圖已呈現在眼前。

能源供給側加速無碳化進程。我國風、光等新能源裝機已突破4億千瓦，相當于英、法兩國電力裝機總和。青海、西藏、內蒙古等西部、北部地區風、光資源豐富。青海柴達木盆地24萬平方公里的土地，理論上光伏裝機可達100億千瓦以上，年發電量可達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，消費總量約10萬億千瓦時）。

目前，新能源裝機年增量約為6000萬千瓦。若增量按10%增速增長，到2030年，新能源總裝機將達到15億千瓦，可以超額完成2030年12億千瓦目標；若隨后30年保持年增量不變，到2060年新能源總裝機約60億千瓦，每年可提供12萬億千瓦時清潔電量。新能源裝機以復利形式增長，“碳中和”戰略目標可以加速實現。

能源消費側加速電氣化進程。電動車、氫能、儲能、熱泵、儲熱等技術快速發展，交通、供暖等用能終端電代油、代氣、代煤的步伐不斷加快。全面電氣化進程將引起能源消費結構的巨大變革，是一場效率革命、成本革命，電力與傳統化石能源相比，能效、成本和環保優勢逐步顯現。

同時，大數據、物聯網、5G等信息與數字技術不斷進步，可以對每個發、用電單元進行精準控制，以數字化手段構建需求側智慧能源管控系統，實現荷隨源動、源荷互動的運行機制，提供了新能源間歇性問題的解決路徑。

堅持系統思維，構建綠電為核心的現代能源體系

傳統能源體系下，煤、油、氣、電、核等各類能源形式相互割裂、各自為戰，行業與行業之間壁壘嚴重，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。實現“碳中和”目標，急需打破行業壁壘，堅持系統思維，立足整個能源系統全局，統一謀劃，全盤考慮，通過電的“空間轉移”和“時間轉移”，構建綠電為核心的“發輸儲用”一體化現代能源系統。

能源供應側，構建清潔化的能源供應系統，以風、光等非化石能源取代油、氣、煤等傳統化石能源，逐步成為電力系統的主導一次電源。特別是在風、光資源優勢突出的西部、北部地區建設清潔能源基地，將廉價清潔能源送出，實現我國清潔能源更大范圍、更大規模的“空間轉移”。

能源消費側，構建高彈性的能源消費系統，加快推進能源消費終端的電氣化進程，從需求側改革做文章，通過合理電價機制引導需求側可中斷、可調節負荷有序調整，統一調度分布化的需求側資源，變散兵游勇為集團軍作戰。加快儲能、儲熱/冷、電動車及氫能的發展，在風、光等新能源出力高峰、電價較低時，將電能轉化各種形式能源“儲存”，在風、光等新能源出力不足、電價較高時，使用儲存的能源供能，從而實現能源的“時間轉移”。

此外，在推動新能源基地建設時，同樣要堅持系統思維，統籌能源、經濟、生態的協同發展。如在內蒙古地區發展新能源，1億千瓦的風電裝機每年可提供3000億千瓦時清潔電量，可替代1.5億噸產能的煤礦，減排二氧化碳2.3億噸。同步開發新能源基地與現代農牧業基地，開展荒漠治理、治沙，可以減輕草原放牧強度，變革農牧民生產生活方式，實現“生態優先、綠色發展”。

以綠電為核心，加速完成電力系統大變革

人類社會發展至今，已經經歷了從薪柴到煤炭、從煤炭到油氣兩次能源革命，其間蒸汽機、內燃機、電氣化等重大技術創新，直接驅動了能源行業發生變革。目前來看，第四次工業革命帶來的新能源、新材料、物聯網、5G等重大技術革新，已經為實現“碳中和”奠定了基礎。歷史經驗告訴我們，重大技術創新給行業帶來的變革往往是漸進過程中的一個突變。我們要充分看到技術進步與創新給新能源、電氣化發展帶來的“加速度”。

綠電為核心的現代能源體系對傳統“發輸用”同時完成的電力系統而言是一次變革，將帶來若干重大轉變。

系統向“發輸儲用”轉變。系統中的電制氫、電制熱/冷、電動車充放電等不僅承擔著替代煤、油、氣等化石能源的作用，更是系統負荷調節的“蓄能器”，使電力系統由“發輸用”向“發輸儲用”模式轉變，需求側的各個用能、儲能單元可以實時響應發電側出力，讓負荷跟隨發電側調節，適應新能源出力特點，徹底解決間歇性問題。預計2030年，我國電動車保有量或超1億輛，可達50億千瓦時以上的儲能規模，相當于北京市半個月的用電量，需求側將擁有海量“儲能”資源。

社會總體用能成本下降。電能替代增量可以通過“時間轉移”實現在低谷時段消納，不會過多新增電網投資成本。新能源的規模化發展帶來供能成本的下降，終端電氣化的推進帶來能源利用效率的提升。這樣，現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。過去能源系統往往更關注能源供應與需求之間量的匹配問題，即發即用，就地平衡。現代能源體系將通過電的“時間轉移”“空間轉移”，打破原有能源供給的時空約束，推動多種能源互補利用，實現更大時間、空間尺度的系統性平衡。

從未來發展路徑看，我國目前以煤為主、貧油少氣的能源結構，決定了能源轉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，而應直接向可再生能源轉變，實現跨越式、創造式發展。為此，應分兩個階段推進“碳中和”目標：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峰，消費側大量布局儲熱/冷、電動車、電制氫等靈活性產業，可再生能源比例和終端電氣化率繼續快速提升，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、氫能技術實現大規模成熟應用，綠電為核心的能源體系成為我國能源優化配置的主要平臺，存量火電替換基本完成。

“碳中和”目標的實現過程就是我國能源革命逐步邁向深入的過程。加速構建“綠電為核心的現代能源體系”，對內而言，是解決我國能源安全和生態環保問題的重要舉措，非化石能源將進入“倍速”發展階段，帶動新能源、儲能、制氫等新技術、新產業發展進入“快車道”，加速完成能源領域新舊動能轉換和產業升級，加快經濟發展方式轉變，逐步淘汰落后產能，拉動內需，擴大消費，為推動構建新發展格局注入新動能。對外而言，可以展示我國對全球生態環境及人類社會可持續發展的責任與擔當，進一步增加在全球治理體系中的話語權，引領全球能源共同體建設。