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杜祥琬:碳中和目标引导下的能源转型

   日期:2020-12-17     来源:能源杂志    浏览:9611    评论:0    
2020年9月,中国向世界宣布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标。这不仅是我国积极应对气候变化的国策,也是基于科学论证的国家战略,既是从现实出发的行动目标,也是高瞻远瞩的长期发展战略。它更清晰了“能源革命”的阶段目标,也要求我们为能源低碳转型做出更扎实、积极的努力。

(文 | 杜祥琬中国工程院院士、国家能源专家咨询委员会副主任)

能源转型的世界观

从人类文明形态进步认识能源革命。化石能源(煤、油、气)的发现和利用,极大地提高了生产率,使人类由农耕文明进入了工业文明,这是一次典型的能源革命,给人类带来了很大进步。200多年来,工业文明在带来巨大进步的同时,也产生了严重的环境问题、气候问题和不可持续性。现代非化石能源正在推动人类由工业文明走向生态文明。人类文明形态不断进步是历史的必然,能源革命是其基础和动力。

全球能源结构转型的驱动力:能源技术进步是能源转型的关键驱动力;是破解资源匮乏困局的必由之路;是治理环境污染和应对气候变化的治本之策;是实现经济高效可持续发展的驱动力。

世界能源结构转型的三个阶段:第一阶段以煤炭为主。1913年全球的一次能源中70%是煤炭。经过几十年的发展,全球能源结构进入以油、气为主的第二阶段,此时,油、气占到全球一次能源50%以上;现在正在向非化石能源为主的阶段转型,这也是世界各个国家的发展方向和定位目标。

中国和全球不太一样。中国的能源结构转型也有三个阶段。第一阶段与全球相同,中国能源结构长期以煤炭为主,但分析表明中国不会有一个油、气为主的阶段。中国的第二个阶段,是化石能源和非化石能源多元发展、协调互补、此消彼长、逐步转型的阶段。中国将通过绿色、低碳、安全、高效的能源转型,来实现电气化、智能化、网络化,核心是低碳化。这次习主席宣示的两个目标,都是围绕能源低碳转型的。中国最后也要走向非化石能源为主的阶段,这也是中国能源结构的第三个阶段。

能源革命下“十四五”能源规划的思考

改革开放以来,中国能源的快速增长支撑着我国经济高速增长。但我国能效与世界先进水平相比还有明显差距。我国能源结构也有所改善,但还不具有革命性。粗放的增长(产业偏重、能效偏低、结构高碳)使环境问题日趋尖锐,推动了关于转变发展方式和能源革命的觉醒。

从“能源发展”到“能源革命”:中国经济由平面扩张型向多维立体质量型转变,能源面临“四个革命”。这里就“消费革命”和“生产革命”各说一点。

能源消费革命,概括起来就是由粗放、低效走向节约、高效。能源体系首先追求能效。中国将能源强度列入了考核指标,多年来有所进步,但还不够。我们现在单位GDP消耗的能源还是世界平均水平的1.3倍。如果我们把这个1.3进步到1.0的话,意味着我们可以节约十几亿吨标煤。所以,节能提效是中国能源战略之首,是绿色低碳的第一能源,是国家能源供需安全和环境安全的要素。在以化石能源为主的能源结构下,节能提效也是减排的主力。

能源生产革命,概括起来就是由黑色、高碳逐步转向绿色、低碳。以化石能源为主转向非化石能源为主。可以说,我国“能源革命”任重道远。

要想在2030年前碳达峰、2060年前实现碳中和,“十四五”必须打下坚实基础。我们要以较低的能源弹性系数(≤0.4)满足每年大约2%的能源增长。在碳中和的背景下,“十四五”期间能源的增量主要由非化石能源提供。

能源转型也有风险,转型不力会导致能源系统和技术的落后,社会创新乏力,五大发展理念不落地,低效投资等是主要的方向性风险。

化石能源要尽可能适应能源转型,做出贡献。对于煤炭来说,要更大力度高效清洁利用,技术进步和碳约束将使煤炭消费逐步减少,煤炭消费率先达峰;高效煤电和新能源可以协调互补,逐步转型;控煤不是控制经济发展,而是促进经济和就业的高质量发展和积极转型。对油气来说,要常非并重、陆海并举、加强勘探、增加储备。总的来说,是稳油增气,提高天然气消费的比例。值得强调的是考虑到环境约束、经济约束和碳约束,依靠煤炭实现油、气自给不现实。

大力发展非化石能源,促进低碳转型,是国内推进能源革命、对外构建人类命运共同体的融合点,也是推动“双循环”相互促进新发展格局的抓手。

经济社会可持续发展的需求牵引了可再生能源快速增长。而自然资源、技术能力(包括储能)、成本下降支撑了可再生能源的快速增长。风电、光伏发电成本快速下降,分布式低碳能源网络将培育能源的“产消者”,中东部能源做到高比例自给,可减缓“西电东送”和“北煤南运”的压力。河南省兰考县以前基本依赖外来煤电。经过三年能源革命试点工作,兰考已经是自发自用电为主。到2021年,兰考还要给开封输送电力,靠的就是可再生能源。

到2025年,中国非化石能源在一次能源的占比大约达到20%,电力在终端能源的占比将大于30%,非化石电力装机占比将达到50%,发电量大于40%。这些指标的实现,就涉及到水电、核电和风电、太阳能、生物质能、地热,也涉及到储能、新能源汽车等技术领域以及综合能源服务,电网向智能电网进步,微网、虚拟电厂这样的新业态会快速发展。

非水可再生能源原本微不足道,现在举足轻重,再过若干年必将担当大任。因此要做好自己,不断创新,占领新能源的战略制高点,赢得未来。

从能源转型看碳中和

世界温室气体排放有多种,但主要是二氧化碳,占73%。而二氧化碳的90%来自化石能源(煤、油和气)的燃烧。目前全球一次能源的利用当中,84%来自于化石能源,其二氧化碳排放2019年是342亿吨,其次是甲烷和其它温室气体。

所谓碳中和要看三个公式,第一个公式:能源碳排放=能源消耗量×化石能源的占比×单位化石能源排放(需计及多种温室气体和多种化石能源)。第二个公式:碳汇=林业等碳汇吸收(CCUS等移除)。第三个碳中和就是:碳排放=碳汇。

从2006年以后,中国成了世界第一大排放国。2017年的数据,中国排放98.4亿吨二氧化碳,这个数大于美国、欧盟的总和。

从行业来看,碳排放源从何而来?其中电力行业(主要是火电)占41%,交通行业占28%,而建筑和工业占31%。

由此,可以得出碳中和三要素。第一个要素是节能、提效。在化石能源为主的今天,这是全球和中国降碳的首要措施。第二个要素是能源替代。既能源结构中,降低化石能源(特别是煤炭)占比,高比例发展非化石能源(特别是可再生能源),使成为高质量能源。第三个要素是移除。也就是增加碳汇(及CCUS)。

在“十四五”期间能源的增量主要靠非化石能源,特别是由可再生能源提供,天然气也要有一定的增长。为此,在“十四五”期间必须高度重视调整产业结构,同时加强技术进步来节能提效。煤炭消耗不再增长:“煤达峰”甚至“煤过峰”。

而“十五五”期间,随着非化石能源增长与再电气化的发展,开始部分替代煤和油的存量。煤碳+石油消耗要尽早达峰。中东部地区率先2030年前碳达峰。逐步建立我国的新能源电力体系、能源体系,基于这个能源体系的经济体系将支撑我国的生态文明社会。

碳中和目标对我国是挑战更是机遇,将带来新产业、新增长点、新投资,实现经济、能源、环境、气候共赢。

本文选自杜祥琬在2020能源年会暨第12届中国能源企业高层论坛上的讲话 
 

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