跳過“油氣時(shí)代” 直接向電氣化時(shí)代轉(zhuǎn)型

　　以可再生能源為主的低碳能源系統(tǒng)，是我國能源轉(zhuǎn)型的必然方向。結(jié)合我國實(shí)際情況，跳過油氣時(shí)代，直接從以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向以可再生能源發(fā)電為主的電氣化時(shí)代，更適合我國目前的社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。

　　《巴黎協(xié)定》提出，未來，因氣候變化導(dǎo)致的大氣升溫將不得超過2攝氏度。根據(jù)測算，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，到2050年，我國二氧化碳排放總量不能超過35億噸，而要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)溫升不超過1.5度的目標(biāo)，2050年要實(shí)現(xiàn)碳中和。

　　然而，自2016年以來，我國每年的碳排放量都在100億噸以上。也就是說，未來30年，我國既要保證社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，又要實(shí)現(xiàn)碳減排三分之二以上。人類未來的能源結(jié)構(gòu)，應(yīng)該是以可再生能源為主的零碳能源，我國也必然會向低碳和零碳能源發(fā)展。

　　能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型將極大帶動能源生產(chǎn)、消費(fèi)和相關(guān)技術(shù)的革命，這也是人類第三次工業(yè)革命的重要內(nèi)容。我國應(yīng)抓住這一機(jī)遇，通過能源低碳轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)、交通、建筑和工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展模式的全面革新。

　　全社會電氣化是能源低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)

　　零碳能源的主要來源為核電、水電、風(fēng)電、光電和生物質(zhì)能，能源的直接產(chǎn)出形式由化石能源時(shí)代的燃料轉(zhuǎn)為以電力為主。能源低碳轉(zhuǎn)型意味著用能側(cè)也要實(shí)現(xiàn)全面電氣化，這將導(dǎo)致終端用能方式的巨大變化。

　　其中，推進(jìn)占全社會能耗總量60%的工業(yè)電氣化轉(zhuǎn)型尤為關(guān)鍵。在冶金領(lǐng)域，要大力發(fā)展短流程電爐煉鋼，未來還可用氫替代焦炭的煉鋼流程；在化工領(lǐng)域，未來的方向則是電解水制氫、由氫化工替代目前的煤、油、氣化工；在建材方面，則應(yīng)發(fā)展低碳建材新技術(shù)，如以電熱+熱回收技術(shù)制玻璃陶瓷；而對于以紡織、印染、皮革、食品、造紙、制藥等為主的輕工產(chǎn)業(yè)，建議用熱泵和電加熱替代當(dāng)前的鍋爐。燃料的改變導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)的革命性變化，同時(shí)也將帶來產(chǎn)品的升級換代和質(zhì)量的顯著提升。

　　預(yù)計(jì)未來，我國工業(yè)生產(chǎn)增加值在目前基礎(chǔ)上翻番的情況下，用電量將由目前的每年3.8萬億千瓦時(shí)增加到每年5.5萬億千瓦時(shí)，與此同時(shí)，化石燃料消耗量將從目前的每年16億噸標(biāo)煤，降至13億噸。

　　這一結(jié)構(gòu)變化在交通運(yùn)輸業(yè)將更加可觀。通過大幅度提高客、貨運(yùn)領(lǐng)域電氣化以及氫能的比例，在未來運(yùn)輸能力增加50%的前提下，交通運(yùn)輸業(yè)年用電量將從目前的0.2萬億千瓦時(shí)提升至3萬億千瓦時(shí)，而燃料用量則從目前每年的5億噸標(biāo)煤降至1.5億噸。

　　與工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)相比，建筑運(yùn)行用能電氣化相對容易。未來，建筑運(yùn)行用電可從每年1.7萬億千瓦時(shí)升至3.5萬億千瓦時(shí)，對應(yīng)燃料用量也將從目前的每年4.9億噸標(biāo)煤，降至1億噸。預(yù)計(jì)到2050年，我國全社會用電量可達(dá)12萬億千瓦時(shí)。

　　能源轉(zhuǎn)型可跳過油氣時(shí)代

　　以可再生能源為主的低碳能源系統(tǒng)，是我國能源轉(zhuǎn)型的必然方向，但這并不意味著中國也要照搬西方國家70年前的“煤—油氣—可再生”轉(zhuǎn)型路線。結(jié)合我國實(shí)際情況，跳過油氣時(shí)代，直接從以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向以可再生能源發(fā)電為主的電氣化時(shí)代，更適合我國目前的社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。

　　如在用能末端實(shí)行“煤改氣”，不僅在研發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面需要非常大的投資，而且這些改造完成后，還得繼續(xù)開展“氣改可再生”或者“氣改電”。

　　但如果將這部分投資和研發(fā)力量直接轉(zhuǎn)至“煤改電”、化石能源電改可再生能源電，就可避免重復(fù)建設(shè)，加快實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，并帶來相關(guān)領(lǐng)域的革命性變化。

　　由煤炭時(shí)代直接向以電為主的低碳時(shí)代過渡，首要任務(wù)就是要加大可再生能源發(fā)電在終端用能中的比例。

　　與此同時(shí)，作為唯一的零碳燃料，生物質(zhì)能源也應(yīng)是未來低碳能源結(jié)構(gòu)中的重要角色。我國農(nóng)業(yè)秸稈、林業(yè)枝條、畜禽業(yè)糞便、城市綠化垃圾、餐廚垃圾等可提供8億噸標(biāo)煤當(dāng)量的燃料，如果得以全部利用，可占未來直接燃料的50%，而目前應(yīng)用率還不到30%。因此，建議將生物質(zhì)能利用作為建設(shè)我國低碳能源的重要內(nèi)容，提高生物質(zhì)材料的能源化利用率。

　　因地制宜打好“組合拳”

　　建議加快布局風(fēng)電、光伏，如在西部地區(qū)重點(diǎn)發(fā)展大規(guī)模風(fēng)電光伏基地，中東部重點(diǎn)發(fā)展分布式風(fēng)電光伏。

　　我國城鄉(xiāng)建筑有約250億平米的屋頂，以及可有效接收太陽輻射的垂直表面，這對發(fā)展光伏來說是寶貴資源。即使僅利用這些表面的50%發(fā)展光伏發(fā)電，也可安裝15億千瓦，每年發(fā)電量將達(dá)到2萬億千瓦時(shí)。

　　然而，要有效接納這些風(fēng)光電力，必須加速改造電網(wǎng)系統(tǒng)，并加快以定價(jià)機(jī)制為代表的運(yùn)行管理機(jī)制革命，大幅提高儲電蓄能容量和提高靈活電源比例，提高用電負(fù)載側(cè)的柔性；加速汽車電動化進(jìn)程，通過智能充電樁使電動汽車的蓄電池參予電網(wǎng)調(diào)節(jié)，推廣直流+光伏+充電樁一體化的新型建筑配電系統(tǒng)，并適度發(fā)展電制氫、可中斷型高耗電工業(yè)生產(chǎn)，通過需求側(cè)響應(yīng)的用電模式實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載的柔性化。

　　圍繞農(nóng)村的低碳能源轉(zhuǎn)型，可發(fā)揮農(nóng)村生物質(zhì)能與風(fēng)光資源優(yōu)勢，建設(shè)農(nóng)村分布式新能源系統(tǒng)。如可利用生物質(zhì)成型燃料、生物質(zhì)制燃?xì)獾确绞绞股镔|(zhì)成為高效、清潔、易儲存、宜運(yùn)輸?shù)膬?yōu)質(zhì)燃料，除滿足農(nóng)村生活用能，還可進(jìn)入能源市場；建設(shè)以光伏、風(fēng)電為主的農(nóng)村直流微網(wǎng)，同時(shí)推廣農(nóng)用車和農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、加工裝備的電氣化和直流化，用風(fēng)光電力滿足農(nóng)民的生活、生產(chǎn)用能，實(shí)現(xiàn)煤改電、油改電，顯著改善農(nóng)村空氣質(zhì)量。并在滿足自身用電需求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多余電量售電上網(wǎng)。

　　“十四五”期間，可先行發(fā)展300—500個(gè)不同地區(qū)的分布式新能源示范村。（■江億　作者系中國工程院院士；本文摘自其在中國綠色創(chuàng)新夏季學(xué)院“綠色創(chuàng)新高端論壇”上的發(fā)言；本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)）