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“碳中和”:巨大挑战和无尽可能

   日期:2021-08-19     来源:《三联生活周刊》    浏览:57    评论:0    
穿过费孝通题词的“凤阳县小岗村”牌坊,就进入了著名的小岗村。这里的屋舍鳞次栉比,不远处是绿油油的农田,在夏日的阳光里,呈现出一派欣欣向荣。这个看似和中国万千农村没什么区别的地方,却极有可能成为中国未来能源的应用模板。综合智慧能源利用的零碳、智能、循环“黑科技”,让这里的人们逐渐告别“煤电时代”,营造出新时代美丽乡村的美好场景。

1978年,18个小岗村农民签订了“生死状”,开始实行“包产到户”,中国农村改革开放的序幕就此拉开。而43年后的今天,一场关于中国能源未来格局的实践,也在小岗村悄然发生着。

综合智慧能源的潜力

小岗村美丽乡村综合智慧能源农光互补项目。采用双玻双面光伏组件和平单轴跟踪支架,发电效率提高10%-15%

目前,小岗村正在建设清洁能源光伏发电系统、环保节能供冷供暖系统和光伏农业系统,以生态能源、智慧设施、绿色产业为主要途径,打造“生态小岗、智慧小岗、幸福小岗、实力小岗”。这是由国家电力投资集团有限公司(下称:国家电投集团)牵头的“美丽乡村综合智慧能源示范项目”。其中,生态能源项目包括光伏发电、地源热泵、秸秆生物质综合利用系统。智慧设施项目包含光伏车棚、充电桩、智慧路灯、智慧座椅等。绿色产业项目包含光伏灭虫、光伏水培植物工厂等。最终通过国家电投集团自主研发的“天枢一号”综合智慧能源管控与服务平台,促进能源网、政务网、社群网互融互通,让综合智慧能源走进千家万户。

5月以来的每天清晨,由国家电投集团安徽分公司和综合智慧能源科技有限公司携手组建的项目组,赓续敢为天下先的“小岗精神”,迎着朝阳安装渔光互补项目10千伏升压站高压设备,为6月底之前完成第一阶段建设拼尽全力。在不远的将来,这里的每一间屋舍都会四季如春,通过地源热泵系统供热和制冷;农田里,电能将秸秆转化为清洁肥料,为农作物提供着源源不断的养分;农光互补、水面光伏、光伏车棚、户用光伏发出的绿色电力,可以让人们看电视、吹空调、玩手机……结合物联网、云计算、人工智能等先进技术,太阳能、地热等清洁能源被充分利用,这样一套综合利用体系,让小岗村在未来清洁能源消费占比、农作物秸秆综合利用率、生活污水处理覆盖率、生活垃圾无害化处理均达到100%,村民在过上高品质“零碳”生活的同时,还增加更多的循环经济的收入。

2019年我国农村常住人口达5.5亿人,如果在农村地区实现人均1千瓦光伏装机容量,将形成5.5亿千瓦清洁能源产能,不仅满足当地用能需求,剩余的发电量还能供给城镇使用。“小岗村模式”无疑为我国清洁能源新增产能提供了无限可能。

2020年的美国,特斯拉创始人埃隆·马斯克提出一种构想,用一块光伏板满足每个美国家庭的储能和用能需求。在中国,这个构想正在变成现实。不论是光伏使用率还是技术水平,我们都是这个世界上最先进的国家。而国家能源局在近期提出的“千乡万村驭风计划”和“千乡万村沐光行动”则更进一步将风电和光伏推向千家万户。

国家电投集团在业内率先提出综合智慧能源的概念,并研发掌握了涵盖智慧城镇型、产业园区型、集群楼宇型、能源基地型共24个典型场景的综合智慧能源整体解决方案,正在推进智慧城市、智慧园区、美丽乡村三大示范项目建设,在综合智慧能源方面的项目投资规模已超过千亿。截至去年底,国家电投集团广东横琴综合智慧能源项目、上海浦东前滩天然气分布式能源项目等111个典型应用已在产业园区、集群楼宇、能源基地等不同场景,提供了新型用能方案。尽管目前看来,这似乎并不是个高回报的投资,但却是个着眼未来的尝试,是基于中国和世界的环境和能源发展现状的一步先手。

与此同时,一个更为宏大的计划已经在决策者们的头脑中酝酿多时。

清洁能源替代助推“碳达峰”

在第七十五届联合国代表大会上,习近平总书记宣布了中国将在2030年“碳达峰”,2060年实现“碳中和”的目标。“碳达峰”是指在某一个时点,二氧化碳的排放不再增长达到峰值,之后逐步回落;“碳中和”是指通过节能减排、植树造林等途径,抵消自身所产生的二氧化碳排放,实现二氧化碳“零排放”。这彰显了一个大国的责任感,也树立了一个高瞻远瞩的目标。

由二氧化碳排放引发的全球变暖的危害早已成为科学界的共识。德国在1990年就已宣布“碳达峰”,而他们在2050年才能完成“碳中和”,实现这一跨越将用60年;而我们的目标却是30年,这中间的难度可想而知。

2020年12月8日,国家电投集团党组书记、董事长钱智民在“中国品牌论坛”上宣布他们将在2023年实现国内“碳达峰”。国家电投集团成为第一个宣布“碳达峰”时间表的央企,之后陆续有企业启动碳减排规划。在一些人看来,这一目标有些激进,但是实际上,以清洁能源替代化石能源的革命早已在国家电投内部如火如荼地展开。

在青海省海南藏族自治州,人烟稀少的戈壁滩,终年阳光普照,是名副其实的能源“聚宝盆”,国家电投集团很早前就在这里建成了全球规模最大的光伏发电基地。2020年,国家电投集团黄河公司建成清洁能源特高压外送基地,源源不断地将水、风、光等产生的电能送往1537公里外的河南驻马店。“基地的建成并不容易,无边无垠的戈壁沙洲,风沙滚滚,海拔高,水资源缺乏,有的地方还没有道路。疫情的到来,一度让这里的施工人员严重短缺,而在这样艰苦的条件下,我们建成了足以载入世界清洁能源发展史的七个风电场和七个光伏基地,装机容量405万千瓦,通过特高压电网,将这里丰富的自然资源送出去。”国家电投重大项目总工程师兼发展部主任侯学众这样回忆道。来自青海的风电、光伏替代了一部分火电,有效缓解了中原地区的环保压力。

这不过是国家电投集团众多清洁能源项目中的一个缩影,从内蒙古的光伏治沙,到江苏和广东的海上风电,从在山东半岛落地的第三代自主核电技术“国和一号”,再到集核能供热、海水淡化、核能光综合智慧能源等于一体的“国和一号+”。在这场清洁能源的竞赛中,作为发展中国家的我们,步伐并不比发达国家慢,甚至颇有些后来居上的意味。

2021年1月,以贵州毕节铁匠双坪农业光伏电站投产为标志,国家电投集团清洁能源装机突破1亿千瓦,其中新能源超过6000万千瓦,规模世界第一。国家电投集团中央研究院党委书记、董事长范霁红告诉我们:“目前,国家电投集团清洁能源的装机容量占比已经超过56%,领先于同类型企业,传统的火电装机预估年内可以降到40%。”这也是国家电投集团敢于提出2023年“碳达峰”的信心保障。

能源技术革命推动实现“碳中和”

抵御全球变暖不仅仅是一个环保问题,更是一个涉及大国博弈、地缘政治、科技竞争的复杂问题。环保可能会成为发展中国家自身发展的“紧箍咒”,而掌握下一代技术的国家,无疑将在“气候时代”更有话语权。

国家电投集团自主研发的换电重卡技术,其运行成本只有燃油重卡成本一半,形成了国家电投集团以换电重卡为核心的“电能替代”交通生态圈。

不久前,10台搭载国家电投集团自主研发的“氢腾”燃料电池的氢能大巴,在今年的博鳌论坛上,为八方来客带来了绿色出行的新方式。国家电投集团氢能公司董事长李连荣说:“这是我们完全拥有自主知识产权的技术,不用担心任何人‘卡脖子’。”氢能这一曾经缺乏实际应用场景的能源就这样走进了我们的生活,打开了除电能之外,替代内燃机的另一条通路,为进一步降低石油的消耗,提供了另一种可能。

而在张家口战石沟,一个独特的光伏储能电站正踩着地球自转的节拍,吐纳着太阳的馈赠。这套世界最大容量的铁-铬液流电池储能系统,正是国家电投集团在该领域的最新自主成果。它正以更低的成本、超长的寿命和极高的安全性,为即将到来的冬奥盛会存储并注入能量。该系统自2020年12月23日试运行以来,在5个月内累计进行了百余次充放电循环,在稳定运行的3000余小时内提供了超过40兆瓦的优质电能。当大规模储能技术成熟稳定、成本低廉之时,风电、光伏便得以从“垃圾电”摇身一变,成为清洁能源的“生力军”。

在传统的火电领域,国家电投集团也一直在深度推进超低排放改进,确保2022年底前完成30万千瓦以下小机组和2024年底前完成W火焰锅炉机组的改造、关停、替代、转让目标。5月29日,贵州金元黔西电厂完成脱硝超低排放改造,在国家电投集团今年投入7.69亿元开展超低排放改造的12台机组中,首家完成任务。

这一系列的技术革命让能源变得越来越清洁和智能。

图片全国首个核电抽汽供热商用项目和世界首个水热同产同送科技项目分别于2019年11月和2021年5月在国家电投集团海阳核电建成,标志着核电站从单纯发电向核能综合利用的跨越

能源技术革命,中国同时起步,并已在一些领域国际领先。目前我国的风电、光伏的制造业占全球产能的70%以上,而且绝大部分技术拥有自主知识产权;同时我们还拥有领先世界的智慧能源系统。中国参与联合国气候变化谈判代表柴麒敏在去年年底曾指出:“新能源很可能成为中国继5G之后的又一个领先全球的行业。”

山西垣曲200兆瓦风电场。受限于自然条件,建设者使用“马帮”这种特殊的运输方式驮运砂石水泥、材料配件,每天要驮运200多公斤的重物,往返30多公里

而对于所有企业来说,更严格的标准也将伴随他们的发展进程,国家电投集团战略部主任何勇健表示,今年,“碳交易”已经被提上了日程,“碳关税”和“碳足迹”也将在不久后实施。在何勇健看来,这一目标对于倒逼能源产业转型升级显然是一次机遇。“碳中和”很可能引领技术和产业发展的全球性标准,甚至是贸易和投资进入的“门槛”,并有可能因此形成“基于新规则的国际秩序”。

一场由“碳达峰”“碳中和”引发的巨大变革,已在悄悄酝酿。 
 

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