“世界各國能源消費結構往往與能源資源稟賦和技術的發展水平等密切相關。從2021年世界各國一次能源消費結構對比圖中可以看到，中國、美國、英國、日本等主要經濟體還嚴重依賴化石能源，消費占比均超過75%。同時，可以看到，過去40年世界主要國家的能源低碳轉型還遠不能滿足碳中和目標要求。因此，我們迫切需要推動能源低碳轉型，在這個過程中，還需要充分考慮能源安全的挑戰。”

 

4月13日，第二十一屆中國國際環保展覽會（CIEPEC2023）在北京開幕。在同期舉辦的“第五屆生態環保產業創新發展大會”主論壇上，浙江大學碳中和研究院院長、中國工程院院士高翔教授分享了他對電力碳減排科技創新與產業發展的思考。

 

要實現“雙碳”目標，能源是主戰場，電力是主力軍

 

據國際能源署IEA統計，2022年，全球能源相關溫室氣體總排放量達到413億噸CO2當量，其中CO2排放量達368億噸以上，約占能源相關溫室氣體總排放量的89%。而全球電力熱力行業CO2排放量約146.5億噸，約占能源相關CO2總排放量的40%。

 

氣候變化給可持續發展帶來了嚴峻挑戰，也加速了全球能源轉型。

 

高翔說：“我國能源供應體系世界最大，已基本形成了煤、油、氣、電、核、新能源和可再生能源多輪驅動的能源供應體系，特別是在新能源與可再生能源開發利用、化石能源高效清潔利用等方面已取得了世界矚目的成就。”

 

據悉，我國水電、風電、光伏發電以及在建核電機組規模等多項指標連續多年穩居世界第一，2022年底非化石能源裝機容量約12.7億千瓦，約占電力總裝機容量的49.6%。同時，我國建成了全球最清潔的煤電供應體系，截至2022年底，超低排放機組達10.6億千瓦，約占煤電裝機容量的94.6%，為我國打贏藍天保衛戰、推動空氣質量持續改善提供了關鍵支撐。

 

高翔說：“要實現‘雙碳’目標，能源是主戰場，電力是主力軍。因此，能源尤其是電力行業的綠色低碳科技創新與產業發展對于推進我國生態文明建設和經濟社會高質量發展具有極其重要意義。從全球能源轉型看，受能源資源、極端天氣、地緣沖突、技術水平等因素影響，許多國家和地區已出現化石能源供應不足、可再生能源不穩定等重大能源安全問題，由此引起的能源供應短缺、用能成本大幅攀升等問題嚴重影響了社會經濟發展。因此，我國的能源低碳轉型過程需要充分考慮能源安全的挑戰。”

 

構建多能互補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、浙江大學、西湖大學共建的白馬湖實驗室（能源與碳中和浙江省實驗室）成立，研究對象包括太陽能、風能等可再生能源高效利用，儲能與氫能，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一系列綠色低碳科技創新，來構建多能互補融合的清潔低碳高效智慧能源體系，進而推動綠色低碳轉型，實現減污降碳協同增效。”高翔說。

 

比如，在光伏發電方面，國際上正在研發光伏新材料和系統關鍵部件，以不斷提高光伏發電系統轉換效率。近年來太陽能光伏材料光電轉化效率不斷取得了突破。這些材料和技術的進步，大大降低了光伏發電成本。當然，我們仍需加強對光伏電池新材料、新技術的研發，持續降本增效，提升光伏發電產業的競爭力，推動其大規模應用。

 

在這種背景下，白馬湖實驗室研發了全印刷制備大面積鈣鈦礦太陽能電池技術，并研制了高效鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池。同時，還開發了基于無人機的光伏組件缺陷智能識別技術，實現光伏組件缺陷類型的高精度識別及厘米級定位，在江浙、西北等10余個光伏電站應用，識別重要缺陷數量超1000余處。

 

高翔說：“據統計，2020年全國煤電發電量4.63萬億kWh，平均供電煤耗305g/kWh；若全國煤電平均供電煤耗值都達到目前最先進煤電機組的水平，則全國每年可減少約2.5億噸的標煤消耗，可實現年減排CO2約7.2億噸。另外，煤炭分級轉化利用、富氧燃燒及超臨界CO2發電等技術也是正在發展的碳減排關鍵技術。因此，在化石能源清潔低碳利用方面，我們主要是要構建涵蓋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體系。發展高參數大容量發電技術是推動煤電碳減排的有效途徑。”

 

據悉，浙江大學在煤炭分級轉化利用技術，燃煤耦合生物質、氫、氨等低碳/零碳燃料發電技術，二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）技術，高效低能耗CO2吸收劑開發，煙氣污染物與CO2協同減排技術等方面，不斷加強研究和實際應用。