能源转型,中国引领世界走向碳中和

能源转型,中国引领世界走向碳中和

发布时间:2022-05-12

全球变暖是一个长时期气候状态变化的过程,在这个过程中,我们体表的感觉或许不明显,但有些现象已经显现。

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比如:珠穆朗玛峰在30余年间山顶积雪不断融化,高度已下降了1.3米左右;南极在近50年来升温约2.5℃,使得阿德里亚企鹅赖以产卵孵化幼崽的冰山逐渐融化塌陷,导致企鹅数量减少了40%;甚至诸多海拔较低的岛国,比如图瓦卢,因海平面升高面临着消亡危险。与此同时,台风、暴雨、海啸、地震等自然灾害,近几年也开始蔓延到内陆国家和地区……

导致这些现象的原因,便是温室气体浓度的持续升高,而背后的根源则是人类对森林的破坏,以及工业生产中化石能源的大规模使用。

能源转型的迫切性

世界气象组织2015年11月9日发布的《温室气体公报》显示,大气中的温室气体浓度持续上升,这将使地球的未来变得危险,而且不适宜生存。在同年12月的第21届联合国气候变化大会上,178个缔约方共同签署了《巴黎协定》,并设立了“将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2℃以内,并努力将温度上升幅度限制在1.5℃以内。”这一长期目标。

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控温的关键在于,改变人类排放温室气体的行为,一是对森林植被的保护与重塑,二便是对传统能源结构的改变。因此,能源转型便成为当下解决气候问题的首要任务!

能源转型是能量系统中的重大结构变化,与系统结构、规模、经济和能源政策中的一个或多个因素有关。从历史上看,这些变化是由对不同能源的需求和可获得性驱动的。当前,全球正从化石能源向可再生能源过渡,这种系统性的能源替代可以有效减少温室气体的排放,并最终实现碳中和。

对我国来说,近十年来,能源转型的指导思想在不断完善。比如,2013年的《能源发展“十二五”规划》提出,构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系。《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》表述为,安全为本、节约优先、绿色低碳、主动创新。《能源发展战略行动计划(2014-2020)》提出,加快构建清洁、高效、安全、可持续的现代能源体系。《能源发展“十三五”规划》提出,努力构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系。最近的“十四五”规划中再次强调,推进能源革命,建设清洁低碳、安全高效的能源体系,提高能源供给保障能力。

从上述表述可以看出,能源安全一直是我国的战略目标。从近两年国际能源形势和国内能源市场来看,能源供给短缺是我国乃至全球最大的不安全因素!而实现能源转型,从化石能源转向可再生能源,则是获得安全感的必经之路!

能源转型的必要性

能源的背后关联着一个国家的经济命脉,尤其是化石能源。为什么这样说?因为大部分国家仍处于工业化时代,能源的消费与社会经济发展呈正相关的关系。即使是发达国家,已经跨越了工业巅峰时期,但传统化石能源仍然是驱动国家发展的刚需。

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在化石能源枯竭、气候协议、新冠疫情等多重压力下,近两年世界经济的复苏,使能源供需矛盾日益加剧。欧美国家的煤炭、石油、天然气价格出现大幅波动,在政治冲突与贸易壁垒等因素的激化下屡创高点。作为全球第二大经济体,我国也因此出现能源供需问题。

在能源危机面前,大力推进可再生能源发展、加快能源转型,成为解决能源供需问题的关键。能源转型可以使能源供应多样化,从而减少对进口能源的依赖,使经济免受化石能源价格波动的影响。除此之外,能源转型还可以创造就业机会、带动城镇建设、推动脱贫工作,从而促成经济的包容性和环境友好型社会建设。另一个关键点是,能源转型所依托的新能源产业,将成为未来经济的支撑点。抓住新能源,抢占新能源市场优势,就占据了未来经济的主导地位。

我国的能源转型部署

2020年9月,我国正式提出2030年碳达峰、2060年碳中和的目标。而“十四五”时期,是我国能源高质量发展的新阶段,能源安全保障能力将进一步增强,绿色低碳发展水平将进一步提高,新型电力系统将加快构建,能源产业链现代化水平也将显著提升。预计到2025年,我国非化石能源消费比重将提高到20%左右,非化石能源发电量比重将达到39%左右。

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近几年来,随着经济的快速发展,能源消费总量在不断上升。虽然化石能源仍占据主导地位,但增速在逐年放缓,清洁能源的消费比重在稳步提升。数据显示,2021年,我国天然气、水电、核电、风电、太阳能发电等清洁能源消费量已经占到能源消费总量的25.5%。可再生能源发电累计装机容量已超过10亿千瓦,占全部电力装机的44.8%。其中,水电装机3.91亿千瓦、风电装机3.28亿千瓦、太阳能发电装机3.06亿千瓦、生物质发电装机3798万千瓦。

虽然我国的可再生能源发电装机在国际上多年名列前茅,但距离将非化石能源消费从2020年占比15.9%提升至2060年的80%以上的目标还很远。这就需要除大力发展可再生能源外,整个电力系统、产业结构、财政制度、技术支持等方方面面的突破。

我国的能源转型方向

能源转型的目的是为了降碳,路径是利用清洁能源及相关技术,措施可以归结为几点:一是提高非化石能源占比,二是提升能源利用效率,三是实现终端用能电气化,四是由可再生能源支撑的绿氢及衍生技术,五是CCUS以及BECCS技术。

首先,中国地大物博,拥有得天独厚的自然资源和地理优势,因此进一步提高非化石能源占比,是能源转型的第一步。同时,非化石能源的大规模开发利用需要突破传统的电力系统形态,从集中式、中心化的开发利用模式,更多地转向分布式、去中心化的开发利用模式。因此,将发展非化石能源的主战场转移到城市、乡镇中去,让非化石能源拓展到更多领域,有更广泛的用武之地。

据统计,城市中二氧化碳的排放量约占全球总排放量的75%。人类的生产生活行为几乎都产生于城市中,这里自然成为碳排放的聚集地。将能源直接作用于城市,实现就近开发、就地利用,一方面可以最大程度提升能源的利用效率,另一方面可以直接为城市生产、建设降碳增效。

从目前城市能源发展来看,短期内“一刀切”式的阻断化石能源消费,是不切实际的,违背了能源安全的战略宗旨。从长远来看,不断进行产业结构调整,合理清洁地利用火电,并持续提升工业、交通、建筑等领域的可再生能源发电,先立后破、多能互补、融合发展,才是降低用能成本,使城市可持续发展的最优路径。

当可再生能源大规模应用于城市各个领域,并实现终端电气化,这是能源转型的必然趋势。所谓终端电气化,即包括各种移动和非移动设备终端,能够使用电能的都使用电能。最典型的例子就是,随着新能源汽车的发展,传统燃油车最终被淘汰。

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数据显示,我国新能源汽车产销量已连续6年位居世界第一。一方面归功于国家政策利好,另一方面则基于我国人口及需求量,还有一个关键因素是技术!技术创新是我国制造业的核心竞争力,尤其是能源相关企业。燃料电池、储能电池的高效、低成本发展,是新能源车企的核心动力,为可再生能源的储存与消纳利用提供了有效途径,也将助力我国的能源转型。

与此同时,可再生能源制氢成为新能源存储与利用的另一个途径。作为完全零碳的二次能源,绿氢在交通、化工、供电取暖等领域有着广阔的应用前景。因此,氢能产业吸引着越来越多的能源企业跨界涌入。“可再生能源+绿氢”的模式,有效解决了波动性、间歇性的发电问题,从而减少弃光弃风,在为企业带来可观经济效益的同时,直接推动能源转型与技术革新。

最后,上述措施都是以中和的方式去抑制碳排放,那么直接作用于碳排放的技术有吗?这就是CCUS与BECCS,即碳捕获、利用与封存,以及更进一步与生物质能结合的碳捕集存储技术。前者是对化石能源燃烧后释放的二氧化碳进行捕集,后者则可利用生物质原料的光合作用,吸收大气中的二氧化碳,从而实现负碳。这些将是支撑我国电力行业碳中和的关键技术之一。

纵观我国近几年在能源领域的技术发展,我们有理由相信,在碳中和的愿景下,“构建清洁低碳、安全高效的能源体系”将最终实现。而致力于能源转型的中国,将引领世界走向碳中和时代。


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