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    杜祥琬院士:能源安全與能源轉(zhuǎn)型
    點擊次數(shù):691次 更新時間:2024/5/11 【關(guān)閉】
    在4月20日至21日舉行的第二屆中原“雙碳”會議上,中國工程院院士、國家氣候變化專家委員會顧問杜祥琬在報告中指出,要著重認(rèn)識中國的能源資源稟賦,要根據(jù)最新的實踐和研究來認(rèn)識,這是我國能源轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)性認(rèn)識。中東部的能源利用要確立“身邊取”加“遠(yuǎn)方來”的思想,東部的能源完全依靠“西電東送”的想法需要調(diào)整。長遠(yuǎn)的能源安全就是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),是國家的目標(biāo)也是全球大勢。以下為報告整理(有刪減)



    「重新認(rèn)識中國的資源稟賦」

    我國向世界宣布了“雙碳”目標(biāo),宣告了中國綠色低碳轉(zhuǎn)型的決心和雄心,也為中國和世界帶來可持續(xù)的綠色繁榮。在黨的二十大報告里,習(xí)總書記有一句很重要的話:“立足我國能源資源稟賦,堅持先立后破”。一直以來,提到中國的能源資源稟賦就是“富煤缺油少氣”,如果中國的能源資源稟賦是這樣理解,那我們立什么呢?習(xí)總書記講得就非常清楚,能源資源稟賦“先立后破”,那就是能源資源稟賦里有可“立”的。我們要著重認(rèn)識中國的能源資源稟賦,要根據(jù)最新的實踐和研究來認(rèn)識,這是我國能源轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)性認(rèn)知。

    長時間以來,一提起中國的能源資源稟賦就是“富煤缺油少氣”。如果視野中的能源只是化石能源,這一認(rèn)識也許并不出錯。但是,這一認(rèn)識已經(jīng)跟不上形勢的發(fā)展——隨著經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展,要求可再生能源也要實現(xiàn)快速增長。河南省的情況也是如此,可再生能源已經(jīng)從本世紀(jì)初的“微不足道”走到現(xiàn)在的“舉足輕重”,并且正在走向“擔(dān)當(dāng)大任”。這種變化實際上是可再生能源的歷史地位在中國的變化。值得一提的是,可再生能源的可持續(xù)性即資源的可再生性是伴隨著太陽的存在而自然存在的,而它的量值大小與技術(shù)開發(fā)能力有關(guān)。

    目前,中國的水、風(fēng)、光、生物質(zhì)發(fā)電量的裝機規(guī)模居世界第一。2023年的數(shù)據(jù)顯示,我國可再生能源發(fā)電裝機達(dá)到15億千瓦,占全國發(fā)電總裝機的51.9%,可再生能源的發(fā)電量已接近3萬億千瓦時,接近全社會用電量的三分之一,這些數(shù)據(jù)說明我國可再生能源的發(fā)展如何迅速。豐富的可再生能源是我國能源資源稟賦的重要組成部分,所以提及能源資源稟賦就是“富煤缺油少氣”,顯然是不準(zhǔn)確的。

    我國已開發(fā)的可再生能源不到技術(shù)可開發(fā)資源量的十分之一,能源低碳轉(zhuǎn)型的資源基礎(chǔ)是豐厚的,這是我國能源轉(zhuǎn)型的前提。太陽能、風(fēng)能等可再生能源本身是可再生的,但并不能直接使用太陽能和風(fēng)能,而是將它們通過太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等方式變成電能,這就需要相應(yīng)的裝備如太陽能電池、風(fēng)機等。這些裝備必需的材料包括礦物質(zhì),而這些材料并不是可再生的。所以,要實現(xiàn)風(fēng)電、光電可持續(xù)地被利用,要做好風(fēng)電和光電設(shè)備的綠色退役和循環(huán)利用,這樣才能使它們真正成為可再生能源。

    由于對中國能源資源稟賦認(rèn)識的局限性,有一些地區(qū)的電力能源負(fù)荷很重,認(rèn)為自己沒有能源,比如沿海的部分省份。認(rèn)為負(fù)荷很重、資源很缺。所謂資源缺即當(dāng)?shù)貨]有煤、油、氣,那么有沒有太陽能呢?有太陽能,但是并沒有把太陽能當(dāng)成身邊的能源資源,這種認(rèn)識就形成了對外來電、外來煤的依賴,這種對能源資源稟賦的認(rèn)識就是影響能源政策和能源戰(zhàn)略的實際問題。

    「打造高質(zhì)量的中國能源系統(tǒng)」

    當(dāng)前能源的利用還是以化石能源為主,中國以煤為主,而歐美等國家地區(qū)以油氣為主。化石能源從發(fā)現(xiàn)之時起就迅速地成為人類能源的主角,推動了城市化的進程,并且使人類由農(nóng)耕文明進入了工業(yè)文明。

    在化石能源被發(fā)現(xiàn)之前,人們以森林而居、以水域而居,并不需要集中地使用能源,那時是沒有城市的。城市的誕生與化石能源是相伴的,它的經(jīng)濟性、便利性、穩(wěn)定性促進了人類工業(yè)化的進程。但是200多年來的使用也使人們逐漸認(rèn)識到,大量使用化石能源帶來的環(huán)境問題和氣候變化問題。其中核心的一個問題就是二氧化碳分子物理特性的研究,這成為現(xiàn)代氣候變化科學(xué)的核心——即二氧化碳在大氣里面的濃度應(yīng)該受到限制,這一認(rèn)知是低碳經(jīng)濟學(xué)概念的核心。本世紀(jì)初提出了低碳經(jīng)濟學(xué)的概念,對氣候變化的深入評估和研究產(chǎn)生了全球意義上的“碳中和”這 一概念。而有了碳中和這個概念,才有了2015年在巴黎會議上達(dá)成的《巴黎協(xié)定》,這是一套非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)過程,也是人類共同的利益攸關(guān)的科學(xué)問題。

    我國的煤炭儲量比較豐富,在中國的一次能源結(jié)構(gòu)當(dāng)中是第一貢獻者,但是對于“富煤”要有清醒的認(rèn)識。專家們的研究給了我一個定量的認(rèn)識,就是中國煤炭的儲采比大約是40年。煤炭資源是有限的,是富含碳元素的寶貴資源、是長期的財富,但又是不可再生的。所以當(dāng)代人首先要用好煤,但同時也要為未來早做準(zhǔn)備。為什么能源要轉(zhuǎn)型呢?就是這個原因。

    煤炭有多方面的用途,首先是發(fā)電。在全世界的燃煤電廠中,能源利用率最高的電廠在中國。十幾年前發(fā)1千瓦時的電大約需要消耗400克標(biāo)準(zhǔn)煤,但是現(xiàn)在全國的燃煤發(fā)電廠平均只需300克標(biāo)準(zhǔn)煤就可發(fā)1度電,而能源使用率最高的廠只需248克標(biāo)準(zhǔn)煤就能夠發(fā)1度電——如果全國的煤電廠都能進步到這一水平,那么用于發(fā)電的煤炭消耗量就可以減少10%以上。所以,我們可以歸納出來這么一句話“煤炭是功臣,但是減煤是進步”。國際能源署也預(yù)測到2030年,全球電力行業(yè)的煤炭消耗和二氧化碳排放都會比基準(zhǔn)情景降低15%。

    各種化石能源都是碳和氫的不同比例的化合物,利用物理和化學(xué)的方法、基于對氫和二氧化碳的認(rèn)識,化石能源既可以做化石燃料,又可以用于化工的各種原料。其中不斷出現(xiàn)許多清潔、高效利用的創(chuàng)新發(fā)展,比如煤炭的分質(zhì)利用等。而豐富的可再生能源資源才使我們有底氣在中央和國務(wù)院“1+N”文件里面寫了這么一句話“2060年……非化石能源消費比重達(dá)到80%以上”,幾十年以后的事情能這樣寫,說明我們是有底氣的,而且有可能使我國的非化石能源消費比重從20%~30%達(dá)到80%以上。

    針對風(fēng)、光等能源的間歇性、波動性特點,中央及時提出了“構(gòu)建新能源占比逐漸增加的新型電力系統(tǒng)”。大自然的間歇性,有沒有辦法把它解決好呢?我們把它利用好的關(guān)鍵是什么?是靈活用電和靈活發(fā)電,要將風(fēng)和光的間歇性變成靈活性在,使得風(fēng)和光不僅能成為綠色低碳能源,而且是智慧能源。“智慧”不只是好聽的形容詞而是一種能力,在發(fā)電中要成為靈活發(fā)電的“電源”,依靠智慧能源可以讓間歇性變?yōu)殪`活性。


    「能源利用“身邊取”加“遠(yuǎn)方來”」

    中國的能源也好、電力也好,主要被用于中部和東部包括河南。中東部的能源利用要確立“身邊取”加“遠(yuǎn)方來”的思想,這是針對“西電東送”這一老的提法。我們并不完全否定“西電東送”,但是東部的能源完全依靠“西電東送”的想法需要調(diào)整。

    首先要“身邊取”,不夠的地方再“遠(yuǎn)方來”。“身邊取”也就是使用非化石能源,河南省已經(jīng)做出榜樣,比如過去河南蘭考基本上依靠外來的燃煤發(fā)電廠送電,但是現(xiàn)在發(fā)電完全依靠當(dāng)?shù)氐目稍偕茉窗l(fā)電,每年發(fā)的電量已經(jīng)超過自身的需求,能源的自給率得到提升。實在“身邊取”不夠的地方,比如蘇州、上海等地可以“西電東送”來補充。

    “遠(yuǎn)方來”做補充、“身邊取”做主流,應(yīng)當(dāng)是中東部能源的主要思路。這么做的首要(考慮因素)是經(jīng)濟性,具有經(jīng)濟性才能夠推廣。我們在做這個課題時,天津大學(xué)和華北電力大學(xué)不同的專家組分別計算得出同樣的結(jié)論,即一個千瓦時的電力,東部自發(fā)電的成本比“西電東送”的成本低。這一結(jié)論非常重要,如果東部自發(fā)電成本比“西電東送”成本低就可以推廣,能源生產(chǎn)消費的方式在我國將出現(xiàn)變革,會產(chǎn)生一大批能源的產(chǎn)消者。一個家庭、一個企業(yè)或者一個學(xué)校,它們的屋頂光伏(都可以利用起來),不僅將成為能源的消費者,而且是能源的生產(chǎn)者,這樣就形成了能源產(chǎn)消者。這樣的產(chǎn)消者在中國推廣起來,自發(fā)自用、寓電與民,也可以和集中式的電網(wǎng)來互動,這是非常重要的一個思路。

    河南省蘭考是能源規(guī)模的試點,從2017年啟動試點至今做了八件事,使得能源來源完全變成自身的可再生能源。從當(dāng)年7月開展農(nóng)村能源革命試點至今,蘭考全面淘汰了薪柴和散燒煤,把清潔取暖普及率從14%提高到99%。農(nóng)村人居環(huán)境明顯改善,收入也顯著增加,這樣農(nóng)民才有積極性來參與能源革命。

    中東部能源這一發(fā)展思路符合電力轉(zhuǎn)型和能源革命的方向,它利于電力發(fā)展趨于平衡、充分,利于電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性、安全性和靈活性,也符合綠色、低碳、高效、智慧,體現(xiàn)從“政府辦電、大企業(yè)辦電”轉(zhuǎn)向“政府+大企業(yè)+人民辦電”,利于社會進步。對于中國能源的供需安全和環(huán)境氣候安全,也具有重要意義。同時,西北部有豐富的可再生能源,通過政策的引導(dǎo)可以把東部沿海的產(chǎn)業(yè)逐步遷移到西北地區(qū),這可能是未來發(fā)展的主要方向。

    成就我國能源的新常態(tài)、高質(zhì)量、新體系

    碳達(dá)峰是經(jīng)濟增長和碳排放增長曲線脫鉤的進步拐點,高碳不是走向發(fā)達(dá)國家的必由之路。碳中和是一個兼具成本效益、經(jīng)濟效益和社會效益,和我國第二個百年目標(biāo)同步的經(jīng)濟社會轉(zhuǎn)型的里程碑。

    能源轉(zhuǎn)型同時要保證能源的安全,我主要強調(diào)一下供給安全。保供目前以化石能源為主,但同時必須研究非化石能源包括可再生能源加上核能。可再生能源技術(shù)可開發(fā)量包括水、風(fēng)、光、生物質(zhì)、地?zé)帷⑻柲艿龋貏e是其中的生物質(zhì)能源。河南省是生物質(zhì)能源非常豐富的一個省份,每年大約有34億噸的生物質(zhì)產(chǎn)量。逐步、穩(wěn)步地由以煤為主轉(zhuǎn)向以可再生能源為主,是長遠(yuǎn)的能源安全之策,也是走向碳中和的必由之路。

    實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,是一個長達(dá)幾十年科學(xué)的轉(zhuǎn)型過程,它呼喚深度的管理創(chuàng)新、科技創(chuàng)新、金融支持和企業(yè)的參與。從未來能源的角度回頭看,我們能夠更好地理解“雙碳”目標(biāo)的意義和歷史地位,到那時候人們會理解當(dāng)年實現(xiàn)這個目標(biāo)是完全必要的,而且也是人類歷史上要完成的事。

    來源:高科技與產(chǎn)業(yè)化(本文未經(jīng)報告人審核)

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