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實現碳達峰碳中和:能源是主戰場 電力是主力軍

目前,中國正在大力推動能源轉型與非化石能源發展。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個百分點;非化石能源發電裝機占比超過44.4%,較2015年提高了9.6個百分點。

2020年9月22日,國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上的講話中指出,中國將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和。  

2020年12月12日,國家主席習近平在氣候雄心峰會上進一步宣布:到2030年,中國單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右,森林蓄積量將比2005年增加60億立方米,風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上。

2021年1月19日,國家發改委提出六個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,二是加快推動產業結構轉型,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制機制,六是努力增加生態碳匯。

中國能源轉型概述

筆者認為,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,力爭將碳排放控制在105億噸以內,并2030年后實現快速下降,保守估計2060年下降到20億~30億噸,進一步考慮生態碳匯和碳捕捉等的減碳效應,實現碳中和。

為此,中國化石能源消費將會陸續達峰,并逐漸下降,煤炭消費預計將會在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。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。電力消費將會持續增長,到2050年,將達到15萬億千瓦時,電能占終端能源的消費比重將提高至50%左右。

相關戰略將推動綠色能源的快速發展,綠色電源將成為我國主體電源。到2030年,非化石能源裝機將達到23億千瓦,占比超過60%;到2060年,非化石能源裝機將達到65億千瓦,占比將超過95%。

為實現目標,中國需要推動電網的進一步優化,構建新一代電力系統,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,新能源一體化開發外送、源網荷儲一體化就近利用等模式也將成為未來發展重點。這也驅動用電模式由單向流動轉變為源網荷儲雙向互動模式。

“十四五”期間,中國將加強需求側響應,加快電動汽車、儲能、可中斷負荷規?;l展,持續加大清潔取暖、港口岸電、工業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、市場機制等環節均面臨著一定的技術挑戰,需要開展技術創新,以提供高效的解決方案。

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;工業領域需發展碳捕捉和利用、工業流程電能和氫能替代等技術;建筑領域要研究低碳綠色建筑相關技術,推動對現存的建筑物的低碳化改造。

在供給環節,相關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生態環境更高程度融合,發展以碳捕捉和碳存儲為基礎的負排放技術,將供給側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化,為電、熱、氣之間的互轉互濟提供平臺。

在存儲環節,電儲能領域應繼續研發高能量密度、高安全性的新一代電池;儲氫領域要研發高效率、高能量密度的新型儲氫技術,適應更靈活的氫能運輸;儲熱領域需研究基巖、礦井等超大規模的儲熱技術,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,相關機構應開展區塊鏈分布式交易、分布式能源聚合等新興的交易技術,以人工智能為基礎,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化交易的技術支撐體系。

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,雙邊交流與企業業務往來日趨活躍,在以氫能、儲能、電動汽車為代表的新興能源技術領域,持續加大技術研發與應用合作,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。

在技術合作方面,近年來,中歐雙方企業與科研機構在海上風電、太陽能發電、燃料電池、儲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研發機構進行合作。在項目合作方面,中歐雙方企業在燃氣發電、綜合能源、海上風電、電力系統靈活性等領域開展了多個合作項目。

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、行業協會和研究機構等單位關于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包括氫能、智慧能源、綜合能源系統、儲能、可再生能源、低碳零碳技術等領域。

首先,智慧能源系統不僅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,作為核心組成部分,智慧能源系統在未來將大有可為。中歐雙方在5G+智慧能源、數字電網、虛擬電廠、儲能云、區塊鏈等方面具備合作潛力。

其次,海上風電是中國“新基建”發展的重要領域之一,多地政府都編制了相應規劃,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裝備制造,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,中國氫能產業發展迅速,投入力度不斷加大。隨著有關技術標準的出臺和示范項目的開展,未來中國氫能市場發展空間廣闊。中歐雙方在可再生能源制氫等氫氣制備、氫氣儲運、加氫站等關鍵技術、燃料電池技術等方面具備合作潛力。

第四,儲能是智能電網、高比例可再生能源系統、“互聯網+”智慧能源的重要組成部分和關鍵支撐技術,是提升傳統電力系統靈活性、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能電池,跨季長時間尺度的大規模儲冷儲熱技術等領域具備合作潛力。

最后,為了實現碳中和目標,中國需要在電力和工業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存儲、制備液體燃料技術、化學鏈燃燒技術、負排放技術等領域具備合作潛力。

(作者系電力規劃設計總院副院長徐小東,《中國科學報》記者唐鳳據其在“促進能源技術創新:中歐合作的機遇”研討會發言采訪整理)

來源:中國科學報 閱讀量:8428 |   收藏
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