劉振亞:建設我國能源互聯網,推進綠色低(dī)碳轉型(上(shàng))
劉振亞,全球能源互聯網發展合作(zuò)組織主席、中國電(diàn)力企業聯合會(huì)理(lǐ)事長、瑞典皇家(jiā)工程科學院院士、英國皇家(jiā)工程院院士、德國國家(jiā)工程院院士。
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化石能源為(wèi)主的發展方式難以為(wèi)繼,建設以智能電(diàn)網為(wèi)基礎、特高(gāo)壓電(diàn)網為(wèi)關鍵、清潔能源為(wèi)根本的我國能源互聯網,将全面促進清潔發展,保障能源安全,對我國轉變經濟發展方式,增強內(nèi)生(shēng)發展動能,應對複雜國際形勢将發揮重要作(zuò)用,是一舉多(duō)得(de)的戰略性舉措,需要在“十四五”加大(dà)力度推進實施。
(文丨劉振亞)
新世紀以來(lái),化石能源資源和(hé)氣候環境約束日益趨緊,以綠色低(dī)碳為(wèi)方向的新一輪能源革命正在全球蓬勃興起。習近平總書(shū)記深刻洞察世界能源發展大(dà)勢,提出“四個(gè)革命、一個(gè)合作(zuò)”能源安全新戰略,在2015年9月聯合國發展峰會(huì)上(shàng)倡議“構建全球能源互聯網,推動以清潔和(hé)綠色方式滿足全球電(diàn)力需求”。習近平總書(shū)記關于全球能源互聯網的重要講話(huà),明(míng)确滿足電(diàn)力需求總體(tǐ)目标,突出清潔和(hé)綠色發展方式,為(wèi)我們深刻把握能源互聯網的本質內(nèi)涵提供了根本遵循。能源互聯網不是現有(yǒu)各類能源系統的組合,而是能源系統發展演進的高(gāo)級形态。随着化石能源退出曆史舞台,以太陽能、風能、水(shuǐ)能為(wèi)代表的清潔能源将成為(wèi)主導。清潔能源資源豐富,且在時(shí)間(jiān)和(hé)空(kōng)間(jiān)分布上(shàng)存在天然不均衡性、随機性、波動性,必須轉化為(wèi)電(diàn)能,依托互聯電(diàn)力系統大(dà)範圍配置,才能實現高(gāo)效開(kāi)發利用。因此,能源互聯網是清潔主導、電(diàn)為(wèi)中心、互聯互通(tōng)的現代新型能源體(tǐ)系,是清潔能源大(dà)規模開(kāi)發、大(dà)範圍配置、高(gāo)效利用的基礎平台,實質就是“智能電(diàn)網+特高(gāo)壓電(diàn)網+清潔能源”。
我國能源互聯網是全球能源互聯網的重要組成,是推動我國能源轉型的根本途徑。當前,新冠疫情在全球蔓延,國際環境發生(shēng)深刻變化。面對經濟下行(xíng)壓力和(hé)複雜國際形勢,能源電(diàn)力行(xíng)業要在保安全、促發展等方面發揮重要作(zuò)用。關鍵要以新發展理(lǐ)念和(hé)能源安全新戰略為(wèi)指引,加快我國能源變革轉型,推動經濟複蘇和(hé)高(gāo)質量發展,于危機中育新機、于變局中開(kāi)新局。“十四五”是我國能源轉型的關鍵期和(hé)窗口期,加快建設我國能源互聯網,将根本扭轉化石能源增長勢頭,全面促進清潔發展,保障能源安全,對我國轉變經濟發展方式,增強內(nèi)生(shēng)發展動能,應對複雜國際形勢将發揮重要作(zuò)用,是利在當下、惠及長遠、一舉多(duō)得(de)的戰略性舉措。
綠色低(dī)碳轉型是世界能源發展大(dà)勢。當今世界,氣候變化、環境污染、資源匮乏、貧困健康等問題日益嚴峻,嚴重威脅人(rén)類生(shēng)存與發展。問題的根源,是長期以來(lái)人(rén)類對化石能源的過度消耗和(hé)依賴,加快綠色低(dī)碳轉型是世界能源發展大(dà)勢所趨。
這是能源系統升級的發展方向。從薪柴到煤炭、石油、天然氣,再到太陽能、風能、水(shuǐ)能等清潔能源,能源碳含量逐漸下降,對環境影(yǐng)響逐漸減小(xiǎo),能源系統總體(tǐ)從高(gāo)碳向低(dī)碳發展。面對全球性挑戰,能源将朝着更清潔、更友(yǒu)好、更高(gāo)品質、可(kě)持續的方向不斷升級。
這是能源技(jì)術(shù)進步的必然結果。技(jì)術(shù)進步是能源轉型的關鍵驅動力。蒸汽機、發電(diàn)機、內(nèi)燃機、電(diàn)動機,每一次技(jì)術(shù)革命都開(kāi)創了能源發展新的時(shí)代,帶來(lái)能源利用形式的重大(dà)變革和(hé)效率的大(dà)幅提升。随着特高(gāo)壓、智能電(diàn)網、清潔能源技(jì)術(shù)的快速發展和(hé)廣泛應用,将推動人(rén)類進入清潔能源時(shí)代。
這是破解資源匮乏困局的必由之路。化石能源占全球一次能源消費比重超過80%,按目前開(kāi)發強度,已探明(míng)煤炭和(hé)油氣儲量隻能分别開(kāi)采100多(duō)年和(hé)50多(duō)年。全球清潔能源資源豐富,太陽能、風能、水(shuǐ)能理(lǐ)論蘊藏量超過100萬億千瓦,僅開(kāi)發萬分之五就能滿足世界各國能源需求。清潔能源将成為(wèi)解決資源匮乏問題、實現能源永續供應的“巨大(dà)寶庫”。
這是應對氣候環境危機的治本之策。氣候變化和(hé)環境污染形勢很(hěn)嚴峻。目前全球地表平均溫度已比工業革命前升高(gāo)1.1℃,按此趨勢,到本世紀中葉左右,全球溫升将超過2℃安全阈值,導緻不可(kě)逆轉的巨大(dà)災難。工業革命以來(lái),化石能源産生(shēng)的二氧化碳累計(jì)達2.2萬億噸,占溫室氣體(tǐ)總量的70%以上(shàng)。必須從源頭減少(shǎo)化石能源消費,加快清潔發展,實現能源系統全面“脫碳”,根本解決全球氣候環境危機。
這是實現能源經濟高(gāo)效發展的重要途徑。技(jì)術(shù)進步和(hé)規模化發展推動清潔能源發電(diàn)成本快速下降,沙特、阿聯酋、智利、葡萄牙等國光伏項目,墨西哥(gē)等國風電(diàn)項目國際中标上(shàng)網電(diàn)價已低(dī)于0.14元/每千瓦時(shí),而煤電(diàn)等化石能源受資源與環境因素制(zhì)約,發電(diàn)成本将持續升高(gāo)。預計(jì)2025年前,光伏和(hé)陸上(shàng)風電(diàn)競争力将全面超過化石能源。推動全球清潔能源大(dà)規模開(kāi)發、大(dà)範圍配置,将發揮清潔能源互補性強、經濟性好的優勢,為(wèi)各國提供充足經濟的綠色能源。
總之,從曆史規律、技(jì)術(shù)創新、現實需求等方面看,清潔能源取代化石能源是世界的潮流、時(shí)代的呼喚,是不以人(rén)的意志(zhì)為(wèi)轉移的必然趨勢。近年來(lái),全球許多(duō)國家(jiā)出台清潔發展和(hé)去煤控油政策,加快清潔能源項目投資建設,能源綠色低(dī)碳轉型呈加速發展态勢。比利時(shí)、瑞典等10多(duō)個(gè)國家(jiā)煤電(diàn)已全部退出,26個(gè)歐盟成員國承諾2020年以後不再新建燃煤電(diàn)站(zhàn),荷蘭、挪威、英國、法國等國已宣布禁售燃油車(chē)時(shí)間(jiān)表。2019年,全球可(kě)再生(shēng)能源裝機達到25.3億千瓦,占總裝機比重34.7%,新增裝機1.8億千瓦,占全球新增發電(diàn)容量的72%;可(kě)再生(shēng)能源投資達到2800億美元,連續5年超過2500億美元,是化石能源發電(diàn)投資的3倍。當前,受疫情影(yǐng)響,化石能源産業遭受嚴重沖擊,這也為(wèi)能源轉型提供了契機。發展清潔能源将成為(wèi)“後疫情時(shí)期”最具效益的綠色投資,為(wèi)促進各國加快經濟轉型升級,實現更高(gāo)質量複蘇發揮重要作(zuò)用。
表1 國家(jiā)/地區(qū)承諾淘汰煤電(diàn)時(shí)間(jiān)
破解我國能源發展困局亟需加快變革轉型
新世紀以來(lái),我國能源需求持續攀升,已成為(wèi)世界最大(dà)的能源生(shēng)産國、消費國和(hé)碳排放國,能源結構以化石能源為(wèi)主,資源環境約束趨緊,供需矛盾突顯,能源安全、可(kě)持續發展面臨嚴峻挑戰。
油氣受制(zhì)于人(rén)。我國石油、天然氣占一次能源消費比重約27%,受資源條件限制(zhì),生(shēng)産與消費缺口持續擴大(dà),對外依存度分别達72%、43%,保障油氣安全壓力巨大(dà)。特别當前逆全球化擡頭、油價巨幅震蕩、中美摩擦加劇(jù),油氣對外依存度過高(gāo)将對國家(jiā)安全帶來(lái)重大(dà)挑戰。
煤電(diàn)問題突出。我國煤炭占一次能源消費比重約58%,一半以上(shàng)用于發電(diàn),探明(míng)儲量隻能開(kāi)采50年。煤電(diàn)裝機超過10.4億千瓦,占全球的一半,機組平均利用小(xiǎo)時(shí)數(shù)僅4400小(xiǎo)時(shí),遠低(dī)于韓國的6200小(xiǎo)時(shí),按5500小(xiǎo)時(shí)的設計(jì)标準,相當于2億千瓦裝機是無效投資,産能明(míng)顯過剩。2019年以來(lái),我國新投産和(hé)在建煤電(diàn)約1.2億千瓦,接近歐盟國家(jiā)現有(yǒu)煤電(diàn)總和(hé)(1.4億千瓦)。在全球30多(duō)個(gè)國家(jiā)都在加快退煤的情況下,我國煤電(diàn)裝機不降反升,面臨的壓力越來(lái)越大(dà)。
圖1 2010~2019年我國與全球其他國家(jiā)淨新增煤電(diàn)裝機情況
清潔發展受限。我國清潔能源豐富,但(dàn)資源與需求逆向分布,發展大(dà)容量、遠距離、低(dī)損耗特高(gāo)壓輸電(diàn)是加快清潔能源開(kāi)發和(hé)大(dà)範圍配置的必然選擇。目前,我國特高(gāo)壓電(diàn)網建設總體(tǐ)滞後,資源配置能力不足,嚴重制(zhì)約清潔能源發展。如清潔能源富集的“三北”地區(qū)(東北、西北、華北),外送能力僅6500萬千瓦,不到清潔能源裝機容量的32%,遠不能滿足送出需要。
碳減排形勢嚴峻。2019年我國碳排放占全球總量的28%,人(rén)均排放比世界平均水(shuǐ)平高(gāo)46%,兌現2030年減排承諾任務非常艱巨。延續當前路徑,我國不僅無法實現減排目标,還(hái)将面臨煤電(diàn)等基礎設施先建後拆、資産擱淺的巨大(dà)損失。研究表明(míng),當前每增加1億千瓦煤電(diàn)裝機,未來(lái)将擠壓3億千瓦清潔能源發展空(kōng)間(jiān),到2050年累計(jì)增加碳排放150億噸,相當于2019年我國碳排放的1.5倍,而且煤電(diàn)機組被迫提前退役還(hái)将造成超過3000億元的資産損失。
總體(tǐ)看,化石能源為(wèi)主的發展方式是導緻我國能源安全和(hé)碳排放問題的根源。破解困局,關鍵要貫徹創新、協調、綠色、開(kāi)放、共享的新發展理(lǐ)念,以統攬全局的思維和(hé)勇于變革的魄力,突破傳統能源發展路徑束縛,深入推進“四個(gè)革命、一個(gè)合作(zuò)”能源安全新戰略,實現能源體(tǐ)系的根本改變。
建設我國能源互聯網是推動能源變革轉型的根本途徑。建設我國能源互聯網是落實習近平總書(shū)記關于推進能源安全新戰略、構建國內(nèi)和(hé)全球能源互聯網等有(yǒu)關要求的重要舉措,是新發展理(lǐ)念在能源領域的創新實踐,将從能源生(shēng)産、消費、市場(chǎng)等環節協同發力,轉變以煤、油、氣為(wèi)主體(tǐ)的能源格局,打造清潔主導、電(diàn)為(wèi)中心、互聯互通(tōng)的新型能源體(tǐ)系,開(kāi)辟綠色、低(dī)碳、可(kě)持續的能源發展新道(dào)路。
生(shēng)産環節,以清潔主導轉變能源生(shēng)産方式。我國太陽能、風能、水(shuǐ)能技(jì)術(shù)可(kě)開(kāi)發量分别超過100億、35億、6億千瓦,完全能夠滿足我國未來(lái)能源需求。發揮清潔能源資源優勢,加快清潔替代,推動以水(shuǐ)、風、光等清潔能源替代化石能源,是實現能源供給革命的必然要求。重點要大(dà)力開(kāi)發西部太陽能發電(diàn)、“三北”風電(diàn)、西南水(shuǐ)電(diàn)等大(dà)型清潔能源基地,因地制(zhì)宜發展分布式能源和(hé)海上(shàng)風電(diàn),安全高(gāo)效發展核電(diàn),配套建設抽水(shuǐ)蓄能和(hé)電(diàn)化學等儲能系統,以風光水(shuǐ)儲協同保障能源供應,打造高(gāo)質量發展的“綠色引擎”。煤電(diàn)要嚴控總量、優化布局、調整定位,加快轉型。壓減東中部低(dī)效煤電(diàn),新增全部布局到西部和(hé)北部地區(qū),煤電(diàn)裝機在2025年前達峰(11億千瓦),并逐步壓減和(hé)退出。煤電(diàn)功能定位由主體(tǐ)電(diàn)源逐步轉變為(wèi)調節電(diàn)源,更好促進清潔能源發展。
消費環節,以電(diàn)為(wèi)中心轉變能源消費方式。電(diàn)能是優質高(gāo)效的二次能源,經濟價值相當于等當量煤炭的17.3倍、石油的3.2倍,電(diàn)能消費占終端能源消費比重每提高(gāo)一個(gè)百分點,能源強度下降3.7%。加快電(diàn)能替代,推動以電(diàn)代煤、以電(diàn)代油、以電(diàn)代氣、以電(diàn)代柴,形成電(diàn)能為(wèi)主的能源消費格局,将大(dà)幅提高(gāo)我國能效水(shuǐ)平,降低(dī)油氣進口依賴度,是實現能源消費革命的根本途徑。應在工業、交通(tōng)、商業、農業、生(shēng)活等各用能領域全面實施電(diàn)能替代,提高(gāo)能源消費品質和(hé)效率,讓煤油氣等資源回歸工業原材料屬性,創造更大(dà)價值。同時(shí),依托充足經濟的清潔能源發電(diàn),推動電(diàn)制(zhì)氫氣、甲烷等燃料和(hé)原材料,培育綠色循環新型産業,為(wèi)經濟高(gāo)質量發展提供有(yǒu)力支撐。2035年前,電(diàn)制(zhì)燃料和(hé)原材料産業實現規模化發展;到2050年,電(diàn)解水(shuǐ)制(zhì)氫年産量達到6500萬噸,電(diàn)制(zhì)甲烷年産量達到500億立方米。
市場(chǎng)環節,以大(dà)電(diàn)網大(dà)市場(chǎng)實現能源大(dà)範圍優化配置。電(diàn)網既是能源輸送的高(gāo)效載體(tǐ),也是市場(chǎng)配置的重要平台。基于完全具有(yǒu)自主知識産權的特高(gāo)壓技(jì)術(shù)創新,我國正在建設世界上(shàng)電(diàn)壓等級最高(gāo)、配置能力最強的特高(gāo)壓交直流混合電(diàn)網,為(wèi)保障能源安全、推動清潔發展發揮了關鍵作(zuò)用。面對更大(dà)規模“西電(diàn)東送、北電(diàn)南供”需要,亟需加快建設以智能電(diàn)網為(wèi)基礎、特高(gāo)壓電(diàn)網為(wèi)骨幹網架的全國能源優化配置平台,形成西部為(wèi)送端、東部為(wèi)受端的兩大(dà)同步電(diàn)網,全面提高(gāo)配置能力和(hé)安全水(shuǐ)平,滿足清潔能源大(dà)規模接入、輸送和(hé)消納需要,根本解決棄水(shuǐ)、棄風、棄光和(hé)“窩電(diàn)”等問題。同時(shí),依托大(dà)電(diàn)網加快建設全國統一電(diàn)力市場(chǎng),充分發揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作(zuò)用,更好促進能源跨區(qū)跨省交易和(hé)經濟高(gāo)效配置。在主要立足國內(nèi)前提下,加強國際能源合作(zuò),積極推動我國與俄羅斯、蒙古、哈薩克斯坦、緬甸、老撾等周邊國家(jiā)電(diàn)力互聯,利用國際資源,豐富能源供應體(tǐ)系,實現開(kāi)放條件下能源安全。
表2 中國特高(gāo)壓工程列表
建設我國能源互聯網将大(dà)幅提升能源自主保障能力,根本解決能源安全問題,總體(tǐ)分三步走。第一步增量替代。2025年前,煤電(diàn)裝機規模達峰,總量控制(zhì)在11億千瓦,新增能源需求主要由清潔能源提供,基本扭轉化石能源增長勢頭。第二步存量替代。2035年前,煤電(diàn)逐步退出,降到9億千瓦以下;油、氣年消費量達峰并穩步降低(dī),減少(shǎo)進口達到1億噸、500億立方米;清潔能源和(hé)電(diàn)能比重加快提升,達到47%、41%;能源自給率達到88%。第三步全面轉型。2050年前,我國能源互聯網全面建成,能源發展方式實現根本轉變。屆時(shí),煤電(diàn)将降到4億千瓦以下,每年減少(shǎo)油、氣進口4億噸、1500億立方米,清潔能源占一次能源比重從目前的22%提高(gāo)到74%,能源自給率從目前的80%提高(gāo)到95%,單位GDP能耗和(hé)碳排放比目前分别降低(dī)60%、68%,跨區(qū)跨省資源配置能力超過7.4億千瓦,為(wèi)我國全面建設社會(huì)主義現代化強國提供安全、清潔、高(gāo)效、可(kě)持續的能源保障。
表3 中國能源變革轉型發展階段性目标
建設我國能源互聯網價值巨大(dà)、意義深遠。我國能源互聯網涉及領域廣、帶動力強,為(wèi)我國應對當前風險挑戰提供了破局之策。能夠推動重大(dà)前沿技(jì)術(shù)突破,培育和(hé)壯大(dà)一批高(gāo)科技(jì)企業,既有(yǒu)利于穩定經濟基本盤,又将有(yǒu)力促進我國高(gāo)質量發展,是振興經濟、留住青山(shān)、赢得(de)未來(lái)的重要舉措。
推動産業升級和(hé)投資就業。能源互聯網聚集了新能源、新材料、特高(gāo)壓、儲能、電(diàn)動汽車(chē)、5G、大(dà)數(shù)據等“新基建”重點領域和(hé)關鍵技(jì)術(shù),是世界科技(jì)競争的前沿陣地。建設我國能源互聯網将有(yǒu)力推動這些(xiē)領域技(jì)術(shù)創新和(hé)高(gāo)端裝備制(zhì)造,促進産業鏈升級、價值鏈提升,打造經濟發展新模式、新業态、新動能,在擴大(dà)有(yǒu)效投資,促進經濟持久穩定增長中發揮“火(huǒ)車(chē)頭”作(zuò)用。預計(jì)“十四五”期間(jiān),我國能源互聯網投資可(kě)達9萬億元,其中電(diàn)源、電(diàn)網投資分别為(wèi)7萬億、2萬億元,增加就業崗位900萬個(gè),帶動相關市場(chǎng)主體(tǐ)發展,穩企業、穩投資、保就業作(zuò)用顯著。
圖2 中國能源互聯網重點攻關技(jì)術(shù)
降低(dī)全社會(huì)用能成本。我國已逐步進入光伏、風電(diàn)平價上(shàng)網時(shí)代,預計(jì)2025年西部和(hé)北部地區(qū)清潔能源發電(diàn)成本将低(dī)于0.3元/千瓦時(shí),通(tōng)過特高(gāo)壓送至東中部地區(qū)經濟性顯著。依托能源互聯網,統籌利用資源差、時(shí)間(jiān)差、價格差,推動清潔能源規模化開(kāi)發和(hé)經濟高(gāo)效配置,到2035年、2050年将使全社會(huì)平均度電(diàn)價格降低(dī)0.06元、0.12元,每年減少(shǎo)用能成本7000億、1.7萬億元,讓企業和(hé)千家(jiā)萬戶用上(shàng)清潔電(diàn)、便宜電(diàn),讓全體(tǐ)人(rén)民共享能源變革的紅利。
大(dà)幅減少(shǎo)碳排放。建設我國能源互聯網,加快清潔替代和(hé)電(diàn)能替代,将推動能源系統與碳脫鈎、經濟發展與碳排放脫鈎,根本解決發展與減排的矛盾,以較低(dī)成本、較小(xiǎo)代價、更快速度實現減排目标。2025年,我國碳排放達峰(97億噸),2035年、2050年減少(shǎo)到67億、30億噸,較峰值下降30%、70%,兌現減排承諾,在全球氣候治理(lǐ)中占據主動。
改善生(shēng)态環境與健康。我國能源互聯網是建設美麗(lì)中國的助推器(qì),在減少(shǎo)環境污染、節約水(shuǐ)資源等方面将發揮重要作(zuò)用。到2035年、2050年,每年可(kě)減少(shǎo)大(dà)氣污染物排放1500萬、2700萬噸;節約淡水(shuǐ)700億、1400億噸。我國生(shēng)态環境的根本改善,将顯著降低(dī)自然災害風險,減少(shǎo)污染引發的各種疾病,提高(gāo)人(rén)民健康水(shuǐ)平和(hé)幸福感。
促進區(qū)域協同發展。通(tōng)過加快西部、北部清潔能源集約化開(kāi)發和(hé)大(dà)規模外送,變資源優勢為(wèi)經濟優勢,将有(yǒu)力帶動西部大(dà)開(kāi)發和(hé)東北全面振興,擴大(dà)投資就業,促進邊遠和(hé)貧困地區(qū)脫貧緻富,縮小(xiǎo)地區(qū)發展差距,實現共同富裕目标。目前,西部地區(qū)每年通(tōng)過特高(gāo)壓電(diàn)網外送電(diàn)力約3000億千瓦時(shí),僅售電(diàn)收入就超過850億元,對于帶動當地經濟發展作(zuò)用顯著。
助力人(rén)類命運共同體(tǐ)建設。全球能源互聯網本質是全球能源命運共同體(tǐ),是人(rén)類命運共同體(tǐ)建設的重要內(nèi)容。曆史上(shàng)煤炭革命、油氣革命、電(diàn)氣革命,都是西方發起和(hé)主導,相關國家(jiā)由此成為(wèi)世界強國。新的曆史條件下,以建設我國能源互聯網為(wèi)契機,引領全球能源互聯網發展,在世界上(shàng)舉起綠色低(dī)碳發展的中國旗幟,将彰顯我國責任擔當,顯著提升國際影(yǐng)響力和(hé)話(huà)語權,有(yǒu)力促進“一帶一路”和(hé)人(rén)類命運共同體(tǐ)建設。
來(lái)源:中國電(diàn)力新聞網