張寧 清華大學(xué)電機(jī)系副教授，北京地區(qū)廣受關(guān)注學(xué)術(shù)成果入選作者，新能源電力系統(tǒng)規(guī)劃工程師。

在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和能源“雙控”目標(biāo)的背景下，我國(guó)作為能源生產(chǎn)、能源消費(fèi)和可再生能源的大國(guó)，該如何實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào) 整？

在21屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)上，全世界包括中國(guó)在內(nèi)的178個(gè)締約方共同簽署了《巴黎協(xié)定》，希望各個(gè)國(guó)家齊心協(xié)力，將全球平均氣溫較前工業(yè)化時(shí)期上升幅度控制在2攝氏度以內(nèi)，并努力將溫度上升幅度限制在1.5攝氏度以內(nèi)。作為能源排放大國(guó)，我國(guó)提出了二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的戰(zhàn)略目標(biāo)。

為了達(dá)成這一目標(biāo)，以可再生能源為主的低碳能源系統(tǒng)，是我國(guó)能源轉(zhuǎn)型的必然方向。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，并不是一蹴而就的，面對(duì)新時(shí)代的能源轉(zhuǎn)型難題，我們?cè)撊绾纹平饽兀?/p>

我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，有什么特點(diǎn)

去年我國(guó)的GDP首次達(dá)到了100萬(wàn)億，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，達(dá)到這個(gè)水平，僅需要我們的一半能源消耗。從這個(gè)角度來(lái)看，我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)有很大的優(yōu)化空間。從生產(chǎn)上來(lái)講，風(fēng)電、光電能源不太穩(wěn)定，受天氣影響因素較大，因而煤炭發(fā)電仍是我國(guó)主要的發(fā)電形式，特別是在工業(yè)領(lǐng)域，目前還存在著許多高能耗的行業(yè)。

據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，煤炭發(fā)電占比約在60%以上，水電占比約為20%，風(fēng)電、光伏發(fā)電比約為10%。在不斷的發(fā)展過(guò)程中，我們形成了以煤炭為主體，以電力為中心，以石油、天然氣和可再生能源全面發(fā)展的能源供應(yīng)格局。國(guó)家能源局公布的《關(guān)于2021年風(fēng)電、光伏發(fā)電開(kāi)發(fā)建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)的通知（征求意見(jiàn)稿）》顯示，到2025年，全國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電發(fā)電量要實(shí)現(xiàn)占全社會(huì)用電量的比重16.5%的目標(biāo)。這要求我們?cè)谖磥?lái)，要通過(guò)多方舉措共同發(fā)力，實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，提高能源利用效率。

我們所發(fā)電能，能儲(chǔ)存起來(lái)嗎

近來(lái)，東北限電的政策引發(fā)了社會(huì)熱議，我們能把發(fā)的電儲(chǔ)存起來(lái)嗎？像熱能和氣能，它們是相對(duì)易于存儲(chǔ)的資源，而由于電的本質(zhì)能量是電磁能，以現(xiàn)有技術(shù)很難大規(guī)模存儲(chǔ)。若要實(shí)現(xiàn)跨季節(jié)的大規(guī)模儲(chǔ)能，只能通過(guò)其他形式存儲(chǔ)。拿電池來(lái)講，它其實(shí)是通過(guò)把電能轉(zhuǎn)化為了化學(xué)能，然后在使用時(shí)，再由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。但相對(duì)于我們?nèi)?chǔ)存煤、儲(chǔ)存油，它的功率密度會(huì)小很 多。

對(duì)此，綜合能源系統(tǒng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。綜合能源系統(tǒng)是指將煤炭、石油、天然氣、電能、熱能等多種能源系統(tǒng)進(jìn)行耦合。在耦合之后，通過(guò)有效地儲(chǔ)熱、儲(chǔ)氣就可以等效存儲(chǔ)風(fēng)電和光伏發(fā)電，實(shí)現(xiàn)提升能源利用效率，促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展，提高可再生能源的消納比例的目的。

據(jù)國(guó)際可再生能源署在2020年發(fā)布的報(bào)告，當(dāng)前全球約有234億瓦時(shí)的儲(chǔ)熱系統(tǒng)正在發(fā)揮著靈活性調(diào)節(jié)作用，預(yù)計(jì)到2030年，全球儲(chǔ)熱市場(chǎng)規(guī)模將擴(kuò)大3倍，儲(chǔ)熱市場(chǎng)發(fā)展的浪潮將不可阻擋。

要實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型，有哪些路徑

以大力發(fā)展可再生能源替代化石能源、降低碳排放為主要內(nèi)容的“能源轉(zhuǎn)型”，已經(jīng)成為很多國(guó)家能源政策的重要內(nèi)容。 然而，可再生能源發(fā)展“必要性”與“經(jīng)濟(jì)可行性”之間存在的反差，傳統(tǒng)能源利益集團(tuán)對(duì)可再生能源發(fā)展的阻撓，都將對(duì)能源轉(zhuǎn)型帶來(lái)阻力。若要實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型，減煤、控油、增氣勢(shì)在必行，大力發(fā)展可再生能源勢(shì)在必行。

能源發(fā)展的首要任務(wù)是保證能源的安全可靠供應(yīng)，綠色低碳轉(zhuǎn)型的具體措施應(yīng)在安全保供的基礎(chǔ)上，考慮可行性和可承受性，留有足夠的政策調(diào)整空間和過(guò)渡期，實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的平穩(wěn)發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo)，在未來(lái)我們首先要繼續(xù)大力推進(jìn)光伏、風(fēng)電等成熟可再生能源開(kāi)發(fā)利用，滿足新增能源的需求;其次，要加快推廣生物質(zhì)能源的利用，在供熱、生活以及交通等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)部分的燃油、燃煤替代;再次，持續(xù)提升能源使用效率，有效控制工業(yè)和建筑領(lǐng)域化石能源的利用總量;然后，推廣多能互補(bǔ)區(qū)域能源的模式，進(jìn)一步提升系統(tǒng)能效和清潔能源利用比例;最后，加快氫能等技術(shù)專(zhuān)業(yè)化探索，逐步面向未來(lái)深度脫碳應(yīng)用場(chǎng)景。

傳統(tǒng)能源已伴隨著時(shí)代走過(guò)高速發(fā)展的階段，高質(zhì)量轉(zhuǎn)型將成為當(dāng)下的主基調(diào)。雖然能源轉(zhuǎn)型之路道阻且長(zhǎng)，但在眾多科技工作者的共同努力下，這一目標(biāo)行則將至。相信在不久的將來(lái)，我們終將建立起低碳化、智能化、電氣化的全新能源生態(tài)體系！