让蓝天白云依然为子孙后代所爱

周洁

官方报告显示，2019年中国能源消费总量48.6亿吨标准煤，同比增长3.3%。其中，煤炭消费量约40亿吨，石油消费6.5亿吨，天然气消费3067亿立方米，是世界上最大的能源消费国。

不过，这些数字并不能完整呈现中国的能源现状——中国同样是全球最大的风能生产国，产能比位居第二的美国高出一倍。中国还贡献了全世界太阳能发电量的约三分之一，去年建设的太阳能系统数量领先其他任何国家。

能源问题关系中国国家安全和经济社会稳定。为了解决国内能源需求问题，国家一直致力于能源结构变革，绿色低碳是中国能源发展的战略方向——大力推进化石能源清洁高效利用的同时，中国在可再生能源领域的投入巨大。

逐渐洁净的非可再生能源

我国五大能源结构中，煤电一直是传统能源的主要方式。这是由我国资源“富煤少油少气”的禀赋特点所决定的，然而，大规模、高强度的煤炭开发利用，一方面造成了我国一些重要产煤区水资源与地表生态破坏;另一方面也引发了诸多地区大范围煤烟型空气污染等环境问题。还记得2013年，部分城市的颗粒物水平是世界卫生组织认为的安全值的30倍，有媒体将当时称之为“空气末日”，这种程度的污染迫使国家不得不采取进一步行动。

2000-2030年中国发电能源结构2000年～2030年，我国电力结构将实现从以煤电为主向新一代清洁非化石能源发电为主的转换。

与此同时，我国是全球最大的二氧化碳排放国，其中燃煤引起的二氧化碳排放占我国化石燃料排放总量的80%左右。尽管这些年来，随着我国能源结构调整，煤炭消费比重呈下降趋势，但是未来较长一段时期内，煤炭仍是我国基础性能源。因此，华东理工大学化学与分子工程学院王艳芹教授介绍，洁净煤技术的发展对于促进我国煤基能源的可持续发展、治理大气污染及应对气候变化都具有重要的战略意义。

在火、水、風、光、核五大清洁能源中，风、光两种清洁的新能源发展最快，我们的技术也达到了国际先进水平。

洁净煤技术，指的是煤炭清洁利用过程中减少污染排放与提高利用效率的燃烧、转化合成、污染控制、废物综合利用等先进技术。随着洁净煤技术的发展，我国已建成世界上规模最大的清洁高效煤电系统，排放标准世界领先，煤炭清洁利用产业也已被确定为“绿色产业”。目前，中国正在严格控制煤电产能扩张，避免未来煤电产能过剩。计划到本世纪中叶建成以新能源和可再生能源为主体的近零排放体系，从根本上结束对石油天然气进口的依赖，保障国家能源供应安全。

王艳芹向记者表示，除了洁净煤技术在煤炭中的应用，目前我国的石化油品也一直越来越清洁化。“煤和石油的硫含量不低，因此研究机构包括高校和企业等一直致力于脱硫降烯烃。经过这些年的发展，在这方面已经取得了一定的成绩。”

就在最近，上海石化油品清洁化项目40万吨/年清洁汽油组分装置产出烷基化油合格产品，是航空汽油和车用汽油的理想调和组分，具有辛烷值高、不含烯烃及芳烃、敏感性小、调和性好、挥发性好和燃烧清洁等优点，是当前绿色环保的汽油产品，将对优化调整炼油产品结构和油品质量升级具有促进作用。

在化石能源中，和煤炭、石油相比，天然气无疑是最清洁的，王艳芹表示，作为一种重要的清洁能源，天然气在全球能源体系中扮演着越来越重要的角色。随着液化天然气基础设施的不断完善，中国现已成为全球最具活力的天然气和液化天然气市场之一。

发展中的清洁能源

如果你自驾去过西北，一定会对途中路旁一台台巨大的风力发电机印象深刻。巨大的发电机叶片必须足够宽阔，才能发挥作用，它们足够轻盈，又足够坚固，叶片得以承受结构荷载效应、抵抗大风、悬浮颗粒侵蚀和结冰等恶劣天气，保证长期维持稳定运行。“清洁能源，一般指的是环保、污染程度小的能源。在火、水、风、光、核五大清洁能源中，风、光两种清洁的新能源发展最快，我们的技术也达到了国际先进水平。”王艳芹介绍。

就在上个月，全国清洁能源装机占比最高的省份——青海，再次刷新了一项世界纪录——自5月9日0时至8月16日24时，青海省连续100天对“三江源”地区16个县和1个镇全部使用清洁能源供电。这些地区所有用电均来自水、太阳能、风力发电产生的清洁能源，实现用电“0”排放。此外，这100天里，“三江源”地区减少燃煤6.1万吨，减少二氧化碳排放16.6万吨，共计让利1500万元。

“发展廉价的太阳能和风能，用来替代化石能源已经成为中国治理空气污染的核心能源策略。”但风能和太阳能都是大自然给的，不像燃煤电厂的发电量那样稳定。以风电为例，由于春冬风大、夏秋风小的气候特点，春冬二季的发电量能占到全年的60%～70%。

2018年VS2040年全球发电结构据国际能源署预估，到2026年，可再生能源发电量将超过煤电，直至2040年，清洁能源发电量将达到21524TWh，其中可再生能源发电量占比83.9%。

2019年全球新增可再生能源及新增风电、太阳能发电装机情况

光伏发电就更加不确定了，用业内人士的话来说：“突然飘来的一片云都能让光伏设备停止运作”。但我们用电，基本是即发即用，从电厂经过电网再到用户端，中间没有存储的环节。因此，在电网中并入太阳能和风能是存在难度的，“电网要求输入稳定平滑，而风电和光伏发电由于其随机间歇性，接入后便会对电网产生强烈冲击。如果没有先进的控制系统，可能会导致电网不稳定”。

为了解决这些困难，青海的新能源基地自多年前开始尝试“多能互补”。2013年，世界最大的水光互补光伏电站——黄河龙羊峡水光互补320兆瓦并网光伏电站启动并网，水光互补，即将水力发电和光伏发电结合起来，更具体地说，就是将波动性、随机性、间歇性强的光伏发电输送到水电站，用水电进行调节之后组合成一个稳定电源再输入电网。

在这一模式下，发电站白天基本上让给光伏来发電，水电以低负荷运行，一旦突然出现阴天或者是多云天气，光伏的发电量会迅速下降。在几秒钟之内，水电站那边的互补水轮发电机就快速响应调整，将光伏所损失的负荷迅速补上去。通过这个办法，龙羊峡水电站西侧的光伏基地基本解决了间歇性的问题。

水光互补之外，光伏发电还可以和风电、气电（天然气）互补。2020年8月，张北可再生能源柔性直流工程完成建设。电网充分利用张家口的大规模风、光互补特性与抽蓄电站的灵活调节能力，为京津冀提供稳定可靠的清洁电力。

为了提升可再生能源的利用效率，减少弃水、弃风、弃光的问题（因为电网必须实时平衡，因电网消纳能力不足而被迫放弃的水能、风能、光能，被称为弃水、弃风、弃光），国家在高压线上投入巨资，截至2019年底，国家电网已累计建成 22 条特高压线路，项目累计投资超过 4300 亿元。

5月31日，±800千伏青海—河南特高压直流输电工程全线贯通，这条造价226亿元人民币，起于青海省海南州、止于河南省驻马店市的全长1600公里的高压线成为世界上首个以输送新能源为主的特高压输电大通道。自此，来自青海的“绿电”通过1500多公里的“电力天路”源源不断送往中原大地，每年可向河南省输送清洁电能400亿千瓦时，约占河南全省全社会用电量的十分之一，有力地促进了西北可再生能源开发与外送，同时也将有效地改善中原地区的空气与环境质量。

清洁能源的更多可能

据国际能源署预估，到2026年，可再生能源发电量将超过煤电，直至2040年，清洁能源发电量将达到21524亿千瓦时，其中可再生能源发电量占比83.9%。从细分领域看，其间清洁能源中增长最高的领域是太阳能光伏，涨幅高达695%，其次是风电，涨幅313%，以生物质能和海洋能为代表的其他可再生能源涨幅173%，水电和核电涨幅相对较低，分别为45%和28%。

在这些清洁能源逐渐成熟并开始应用于市场的同时，王艳芹观察到，氢能也在迅速发展，这或将成为未来十年新能源一股不可忽视的能量——2019年，氢能首次写入中国政府工作报告;2020年5月，财政部等四部委就《关于开展燃料电池汽车示范推广》发布征求意见稿，表明了氢能及燃料电池即将成为国家产业发展战略。科技部也表示将持续加大国家资金投入，加快关键核心技术取得实质性突破，为我国在该技术领域追赶世界先进水平提供强有力技术支撑。

对此，国家电投集团党组书记、董事长钱智民的态度更为明确，他表示：“随着氢能和储能技术全面突破，在大规模可再生能源并网、分布式能源储备，以及实现低碳交通甚至零碳交通、低碳工业、低碳建筑方面将发挥重要作用。新能源发展的态势，其势已成，其时已至。”

相信随着技术的发展，未来的人类社会一定会逐渐用清洁能源替代化石能源，唯有如此，我们此刻的蓝天白云才能依然为子孙后代所爱，人和自然才能真正和谐相处。