中國能源轉(zhuǎn)型路線圖的思考

前言：

2019年即將到來之即，我在清華大學(xué)社會科學(xué)學(xué)院開始能源革命的新征程。誠聘博士后，歡迎加入，推動能源轉(zhuǎn)型，促進社會發(fā)展。

10月底在瑞典訪學(xué)期間，為《能源》雜志十周年紀念刊撰寫中國能源轉(zhuǎn)型路線圖的思考一文，對照瑞典作為全球可持續(xù)發(fā)展持續(xù)排名第一國家的繁榮和環(huán)保，對照其可再生能源占比高達54%的事實，中國的能源轉(zhuǎn)型前景十分明朗。今將電子版與讀者們分享，也作為我的2019年新年獻辭。

國際能源轉(zhuǎn)型的愿景

全球能源轉(zhuǎn)型是石油能源、環(huán)境保護、應(yīng)對氣候變化等因素不斷迭加的結(jié)果。70年代兩次石油危機，推動了石油依賴型的經(jīng)濟體思考石油替代的問題。英國、洛杉磯等發(fā)展城市應(yīng)用酸雨、霧霾等環(huán)境問題的探索進一步推動了未來能源體系去煤化去油化的認識。而90年代全球應(yīng)對氣候變化的討論最終明確了從化石能源向可再生能源轉(zhuǎn)型的能源轉(zhuǎn)型主旋律。聯(lián)合國氣候?qū)ｉT委員會于1995年發(fā)布IPCC第二次評估報告，極大地推動了世界人民對氣候變化的關(guān)注，以及對能源轉(zhuǎn)型的支持。1997年的京都議定書正是在這樣的背景下簽定。

能源轉(zhuǎn)型的先鋒則在政策和實踐層面開始行動。瑞典小城韋克舍認為：“我們可以領(lǐng)先一步，不必等全球集體行動。”1996年，在京都議定書尚在醞釀過程中的時候，市政府在議會確定了fossil fuel free的愿景，希望未來成為化石能源零耗地區(qū)，而且能源消耗對城市不會有任何負面影響。具體時間為2030年零化石能源消耗，并隨后實現(xiàn)零碳。這可能是最早提出完全不依賴化石能源目標的城市。到2013年，從1993年人均碳排放已經(jīng)比1993年降低了47%了，為2.4噸。2014年，韋克舍供應(yīng)的能源中有60％來自可再生能源。

這樣的愿景逐漸成為瑞典和更多國家的愿景。如瑞典明確2030年交通能源完全擺脫化石能源，2040年實現(xiàn)100%可再生能源。丹麥和冰島明確2050年實現(xiàn)零化石能源。德國的目標是2050年溫室氣體減排80-95%?？稍偕茉凑?a href="http://msthinker.com/news/article-1860.html" target="_blank">一次能源60%以上，電力系統(tǒng)中可再生能源超過80%。在歐洲之外，有很多政府提出很高的能源轉(zhuǎn)型目標，如美國夏維夷州和加利福尼亞州制訂了2045年電力系統(tǒng)100%可再生能源的目標。

各國在能源轉(zhuǎn)型的總目標有所不同，各國的轉(zhuǎn)型策略的重點也有明確差異。如德國確定了2022年棄核的目標，棄煤的時間表尚未完全確定。法國高度依賴核電，但已經(jīng)明確2021年就完全擺脫核電。英國宣布2025年棄用煤電，北歐國家的電力系統(tǒng)從來沒有高度依賴過煤電。英國和法國宣布2040年禁售燃油車，而挪威則明確在2025年就要禁售燃油車。

能源轉(zhuǎn)型是一次全球的技術(shù)創(chuàng)新競賽

20多年前，fossil fuel free的目標被提出的時候，并沒有成形的技術(shù)和方案來確保這個目標的實現(xiàn)。那時候，除了水電等有限的可再生能源技術(shù)，大多數(shù)可再生能源的技術(shù)很昂貴，很不成熟，或者還沒有被創(chuàng)造出來。圍繞建立可持續(xù)的能源系統(tǒng)的目標，圍繞fossil fuel free的目標，世界各國，各領(lǐng)域的機構(gòu)和人員啟動了一場全球的技術(shù)創(chuàng)新競賽。

80年代末，冷戰(zhàn)的結(jié)束宣告了全球軍備技術(shù)競賽基本告一段落。國與國之間的競爭轉(zhuǎn)向到能源轉(zhuǎn)型技術(shù)創(chuàng)新上，無論如何是人類文明的一件幸事。

二十年來，能源轉(zhuǎn)型的先行國家已經(jīng)在在許多技術(shù)領(lǐng)域取得了許多創(chuàng)新成果，可資世界各國可再生能源借鑒。

冰島的地熱利用技術(shù)的創(chuàng)新：成熟的地熱的開采技術(shù)，地熱發(fā)電技術(shù)，地熱的低溫供熱技術(shù)等技術(shù)使冰島的地熱能源在一次能源系統(tǒng)中達到了66%的比例。

瑞典的垃圾變能源技術(shù)。瑞典建立起了完善的垃圾分類制度，可燃垃圾熱電聯(lián)產(chǎn)，有機垃圾制沼氣供車輛使用?，F(xiàn)在瑞典擁有

丹麥的風電技術(shù)和第四代供熱系統(tǒng)。丹麥的風電設(shè)備技術(shù)也帶動了全球風電技術(shù)的發(fā)展，丹麥的風電已經(jīng)占到電力系統(tǒng)的42%以上。丹麥以及北歐各國推動的第四代供熱系統(tǒng)大幅降低了供熱系統(tǒng)的水溫，提高了

挪威和瑞典的交通電動化技術(shù)。挪威2017年電動汽車（含混合動力）在汽車銷售中的比重已經(jīng)超過36%，雖然挪威自己不怎么生產(chǎn)電動汽車，但其在充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)方面為全世界積累了經(jīng)驗。瑞典由于電和熱的生產(chǎn)中化石能源的比重已經(jīng)很低，在交通能源轉(zhuǎn)型方面正在進行積極探索，其探索的，燃料電池技術(shù)在交通和住宅領(lǐng)域的應(yīng)用具有領(lǐng)先性。

德國的技術(shù)創(chuàng)新涉及面比較多。德國對世界能源轉(zhuǎn)型最突出的貢獻首推光伏，德國不僅生產(chǎn)制造光伏產(chǎn)品，而且在光伏服務(wù)業(yè)、光伏建筑一體化、高比例光伏滲透率的電力系統(tǒng)等方面都做出了前沿的實踐。德國對光伏的度電補貼制度，對全球光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了重要推動作用。德國的E-ENERGY積極探索通信技術(shù)與能源系統(tǒng)的融合，不斷提升了可再生能源在電力系統(tǒng)中的滲透率。德國正在探索的電力系統(tǒng)2.0以高比例消納風電和光伏等可再生能源為目標。2017年，德國電力系統(tǒng)中風電和光伏等可再生能源的比重達到36.1%。德國的被動房技術(shù)、氫能技術(shù)也具有一定引領(lǐng)性。

美國的能源技術(shù)的創(chuàng)新點以加利福尼亞州為標志。以特斯拉為代表的電動汽車引領(lǐng)了車輛能源清潔化的發(fā)展方向。日本的氫燃料電池技術(shù)技術(shù)，加拿大的燃料電池技術(shù)也豐富了全球能源轉(zhuǎn)型技術(shù)庫。

在這二十多年間，能源技術(shù)的創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，許多當年給予寄予厚望的技術(shù)并未取得預(yù)期的成功，如CCS技術(shù)，也有些技術(shù)取得了當初未曾設(shè)想過的成功，比如，風電和光伏。風電光伏并非是20年前的能源轉(zhuǎn)型所設(shè)定的主要技術(shù)，但在實踐中，光伏和風電成為了這次能源創(chuàng)新競賽的勝出者。

中國能源轉(zhuǎn)型路線圖

把世界各地能源轉(zhuǎn)型的先行者的探索匯集起來，并與中國國情相結(jié)合，中國能源轉(zhuǎn)型路線圖基本上浮現(xiàn)出輪廓。

能源轉(zhuǎn)型分為四大模塊：電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型、供熱能源轉(zhuǎn)型、交通能源轉(zhuǎn)型、工業(yè)能源轉(zhuǎn)型。

一、電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。

中國目前以煤電為主的電力系統(tǒng)將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐燥L電、光伏和水電為的電力系統(tǒng)。

青海、四川和云南，可以率先建成無化石能源的電力系統(tǒng)，燃煤電廠盡快退出。

遼寧、浙江、山東、廣東、福建、廣西等省有豐富的沿海風電資源，又有一定的水電資源和抽水蓄能電站資源，可以建成水風光互補的電力系統(tǒng)。

山西、內(nèi)蒙、新疆、甘肅等煤炭資源豐富、煤電裝機規(guī)模很大的省份，要逐步退役老舊電廠，存量煤電逐步從以發(fā)電為主轉(zhuǎn)變?yōu)樽鳛殪`活性資源備用，直至完全退出。

垃圾發(fā)電還有很大的發(fā)展空間，難點倒不是發(fā)電，而是環(huán)保和選址以及垃圾分類等問題。

生物質(zhì)發(fā)電在中國不宜推廣，尤其是規(guī)模較大的電廠。

核電不宜新增。即使不考慮核電的安全性問題，核廢料將給子孫后代造成嚴重環(huán)保問題，是人所共知。而且從電的角度，所有新建核電站，建成之日起其發(fā)電成本就會高于光伏成本，不如搞光伏，而且核電調(diào)峰能力差，在未來以光伏風電為主的電力系統(tǒng)中提供不了靈活性，反而對電力系統(tǒng)造成巨大負擔。

二、供熱能源轉(zhuǎn)型。

中國的供熱能源要從目前的以燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)和燃煤鍋爐為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨I(yè)余熱、可再生能源和電供熱為主。中國目前的工業(yè)余熱資源非常豐富，而且很多資源與大城市并不遠。50-100公里的熱力輸送管線技術(shù)的發(fā)展將能夠?qū)崿F(xiàn)在更大范圍內(nèi)的熱力資源的統(tǒng)籌和調(diào)用，為中國的大中型城市提供供熱。

從熱源的角度，主要可用的可再生能源有太陽能、生物質(zhì)能源、垃圾、地熱等。利用這些資源，輔以多種熱泵，可以建設(shè)分布式供熱系統(tǒng)。配建大型儲熱水池項目的太陽能供熱系統(tǒng)可以實現(xiàn)跨季節(jié)儲熱，把夏季的太陽能儲存到冬季用于供熱。 天然氣屬于化石能源，在中國的供熱系統(tǒng)中只是個過渡角色，不宜大規(guī)模推廣，其它的原因還有天然氣價格高，進口比重過大影響國家能源安全等。

長江流域傳統(tǒng)上不屬于供熱地區(qū)，但隨著經(jīng)濟水平和消費方式的轉(zhuǎn)變，這些地區(qū)也逐步會采用住宅供熱系統(tǒng)。多種類型的熱泵供熱可以在其中扮演關(guān)鍵角色。沿海地區(qū)的一些城市，因為電廠熱電聯(lián)產(chǎn)的緣故，燃煤電廠目前不得不繼續(xù)保留，這些城市可以通過發(fā)展熱水源熱泵技術(shù)，淘汰燃煤電廠。

隨著新型城鎮(zhèn)化的進展，在農(nóng)村，區(qū)域供熱的比重將越來越大。村鎮(zhèn)級的區(qū)域供熱采用生物質(zhì)供熱鍋爐或小微型生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)具有很高的可行性。農(nóng)村，獨立的住宅，采用生物質(zhì)供熱鍋爐、熱泵供熱和太陽能供熱均是可行的解決方案。高檔的獨幢別墅或旅游區(qū)的分散式房屋未來可以采用氫燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)建設(shè)離網(wǎng)的，能源自我平衡型建筑系統(tǒng)。

通過被動房技術(shù)建設(shè)低能耗建筑或近零能耗建筑降低建筑能耗，通過建筑與光伏的一體化提高建筑自身的能源生產(chǎn)能力，將成為未來現(xiàn)代化建筑的標準配置。

中國的南方地區(qū)冬冷夏熱，冬季有供暖需求，夏季有制冷需求，與北歐地區(qū)不供冷需求很少的情況有明顯不同，該地區(qū)的房屋不能簡單套用被動房的技術(shù)路線。中國城市區(qū)域建筑密度大，熱需求強度大，這是中國供熱能源轉(zhuǎn)型的最大矛盾。

三、交通能源轉(zhuǎn)型。

乘用車用電動汽車為主，氫燃料電池為輔的方案可以將內(nèi)燃機汽車基本替代。目前電動汽車使用的電以煤電為主，二氧化碳減排效益不明顯。隨著電源的清潔化，車輛用電的碳排放會越來越低。電動汽車、無人駕駛技術(shù)、汽車共享技術(shù)的協(xié)同推進將重塑交通系統(tǒng)，公路與光伏技術(shù)的結(jié)合也將推動實現(xiàn)交通系統(tǒng)oil-free和零溫室氣體排放。

大貨車有可能采用以氫燃料電池為主，電動汽車為輔的方案。電氣化公路與無軌電動貨車、無線充電等技術(shù)的組合可以使貨車大幅降低對燃油的依賴。

鐵路已經(jīng)全部電動化，鐵路與光伏的結(jié)合有助于鐵路使用更低碳的電力。

內(nèi)河航運將以船用LNG燃料作為過渡燃料，最終方向是氫燃料電池船舶，電動船舶和港口岸電系統(tǒng)的組合。

航空運輸?shù)哪茉崔D(zhuǎn)型是巨大的挑戰(zhàn)。中短期內(nèi)可以考慮的是提高生物燃油的比重，中國大量的地溝量用于制備航空燃油是有必要的引導(dǎo)的方向。長期來看，還需要飛機能源系統(tǒng)的突破性創(chuàng)新，或交通技術(shù)的巨大變革。

四、工業(yè)能源轉(zhuǎn)型。

鋼鐵行業(yè)和水泥行業(yè)等工業(yè)領(lǐng)域的巨大排放對中國是能源轉(zhuǎn)型的巨大挑戰(zhàn)。鋼鐵生產(chǎn)流程可以改用氫而不是煤來做還原劑，可以在根本上擺脫鋼鐵行業(yè)對煤炭的依賴。這些技術(shù)已經(jīng)接近成熟，只是成本問題有待解決。中小型工業(yè)的蒸汽需求可以通過生物質(zhì)成形燃料來解決，太陽能供蒸汽也將是重要的技術(shù)路線之一。

中國能源轉(zhuǎn)型的四項基本原則

1、堅定目標。要在綠色發(fā)展理念下明確能源轉(zhuǎn)型的總目標。目標設(shè)定的最基本原則是不要把環(huán)境問題留給下一代，更不要給下一代增加環(huán)境污染問題。在這個總原則下，要盡快明確2050年中國可再生能源占比目標，以及細化到電力、供熱、交通等分領(lǐng)域的目標。盡快明確100%可再生能源的

2、博彩眾長。中國要充分吸納世界各國在推動能源轉(zhuǎn)型過程中的技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和社會創(chuàng)新。

3、自主創(chuàng)新。中國是世界人口第一大國，能源消費第一大國，中國不可能等待其他國家把能源轉(zhuǎn)型的技術(shù)問題全部解決以后，坐享其成。而且中國除了總量大之外，還有很多問題是歐美國家不具備的情況，比如，中國城市的大規(guī)模高密度和高能源強度。中國必須堅定的走自主創(chuàng)新的道路，加大能源技術(shù)的創(chuàng)新力度，力圖創(chuàng)造能源轉(zhuǎn)型的中國解決方案和中國模式。

4、放眼世界。中國的能源轉(zhuǎn)型不僅要考慮中國的問題，還要考慮世界各國的問題。歐美在推動能源轉(zhuǎn)型，亞非拉國家也都需要能源轉(zhuǎn)型，這是個大市場，是中國發(fā)展的機遇。中國要爭取為世界提供能源轉(zhuǎn)型的中國模式。

中國將為世界的能源轉(zhuǎn)型創(chuàng)造什么

中國為世界能源新技術(shù)貢獻試驗場和龐大的市場。中國的光伏、風電裝機量都是世界第一，中國的電動汽車保有量也是世界第一。中國在很長一段時間內(nèi)將保持新能源投資第一大國的位置，從而為全世界的新能源技術(shù)提供了市場。

中國為世界能源轉(zhuǎn)型提供大規(guī)模低成本的產(chǎn)品。中國通過擴大規(guī)模，工藝改造、集成創(chuàng)新等手段，大幅度降低了光伏產(chǎn)品的價格，全世界光伏產(chǎn)業(yè)70%以上的產(chǎn)品由中國生產(chǎn)。中國持續(xù)增長的光伏產(chǎn)能將為世界能源轉(zhuǎn)型提供堅實的后盾。中國的風電設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也大幅度降低了產(chǎn)品的價格。在電池，電動汽車、氫燃料電池領(lǐng)域，中國也有望通過大規(guī)模制造大幅降低其成本。中國將成為新能源領(lǐng)域的世界工廠為世界能源轉(zhuǎn)型提供廣泛的產(chǎn)品保障。

中國為世界能源轉(zhuǎn)型創(chuàng)新引領(lǐng)性技術(shù)。中國的配電網(wǎng)、電力輸送技術(shù)、電網(wǎng)高鐵技術(shù)、能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，能夠以技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)一體化的方式為發(fā)展中國家提供整體解決方案，推動其能源轉(zhuǎn)型。

中國的共享單車、互聯(lián)網(wǎng)+正在創(chuàng)造新的低碳社會形態(tài)和社會治理模式，并已開始走出國門，為世界所借鑒。中國強大的自主創(chuàng)新能力，還將繼續(xù)創(chuàng)造更多的新技術(shù)，貢獻給世界。

放眼全球，中國能源轉(zhuǎn)型的探索，必將成為人類文明的重要成果，并將為全人類所共享。

中國將通過貢獻新產(chǎn)品、新技術(shù)和新治理模式，推動世界的能源轉(zhuǎn)型，成為“全球生態(tài)文明的參與者、貢獻者和引領(lǐng)者”，為打造人類命運共同體，為人類文明的可持續(xù)發(fā)展做出偉大貢獻。