实现中国零碳能源系统的九点建议

周大地

我国包括决策层对气候变化问题的认识也在不断深化。过去在气候变化谈判中，刚开始中国的确不太懂如何做气候变化影响风险分析，当时中国排放量低，能源消费水平也很低，发展中国家要争取更多排放空间和发展空间，所以我们主要花了大部分时间来争取“共同但有区别的责任”的原则。因此长期以来形成争取更大排放空间的惯性思维，总认为积极应对气候变化是一种发展制约。

我认为，这种约束不是对某一个国家的约束，而是对整个地球发展模式的要求，要求各国都要改变发展方式的重要外部条件。现在的情况是，谁低碳转型干得快、干得好就能占得先机，因为技术进步是全球性的，中国好不容易走到全球经济前列，从主要依靠技术引进，发展到要和其他国家一起创新引领技术的新阶段。如果在低碳转型技术领域不努力，可能重新出现重大的技术落后。

另一方面，根据化石能源时代的能源资源理论，一提就是“富煤贫油少气”。但中国从可用的能源资源来讲，可再生能源是最丰富的，我们疆域辽阔，跟日本等国相比，发展可再生能源潜力巨大。

中国光伏组件的产能占世界的80%

解放后30年，能源是从无到有，刚解放时全国只有100多万千瓦的电力，这个阶段是建立能源工业基础建设阶段，解决的是有没有的问题。

改革开放后的30年，解决全面工业化、城市化能源供应不足的矛盾，解决的是够不够的问题。这一阶段开始大规模引进世界先进能源技术，形成世界最大能源先进技术市场，包括油气煤炭勘探开发技术、电力技术（水电、火电、核电，输变电）、节能技术，都大规模引进，在中国实现规模化应用，而且迅速走到世界前列。

近10年，开始解决好不好的问题。目前，电力和其他能源的供应能力是比较富裕的，终端能源的优质化（城市能源燃气化，电气化）、化石能源清洁化、启动低碳能源规模化发展，开始往好不好的方向走。只有最好的能源技术才能到中国的能源市场来。中国开始成为先进能源技术的最大实验场地，一批国内技术走上世界领先水平。

在此过程中，中国也成为世界最大的能源消费国，也是最大的能源生产国。以煤为主，煤炭产量和消费量约占世界总量一半，同时也是世界第二大石油消费国，第三大天然气消费国，成为石油、天然气以及煤炭的最大进口国。中国建成世界最大的电力生产和供应系统，能源供应装备和运行技术已经全面进入国际先进行列，有一批重大技术装备和工程技术已经国际领先；水核风光（水电、核电、风电、光伏发电）的技术和装备能力也进入世界前列，甚至形成垄断优势。比如说，中国光伏组件的产能占世界的80%，如果中国说没条件搞可再生能源，那全世界也没有国家能搞了。

实现中国零碳能源系统的九点建议

第一，煤炭、石油、天然气按顺序先后退出。主要因为其能源使用效率，三者依次排序，越往前能源使用效率越低，污染越重，碳排放量越高。我个人认为，核电将成为中国重要的低碳能源，如果完全依靠可再生能源打天下，以后电力系统稳定运行困难会更多，同时成本也可能很高。

水电系统要充分开发，中国可能还有近2亿千瓦的水电资源，包括雅鲁藏布江水电有待开发，所谓高难度的，技术上也是可以攻克的。风电从2亿千瓦到20亿千瓦以上，太阳能发电至少要20亿千瓦，甚至30亿千瓦。生物质能源要充分利用，各种储能技术都有巨大发展空间。可再生能源电解和核能高温制氢，以及燃料电池都有特定的实用空间，但是能占多少比例，和电池系统有多大的交互，有待研究。

第二，能源电力布局和结构面临重大调整。中国电力总装机超过21亿千瓦，美国12亿千瓦，其他的国家都不到3亿千瓦。我国利用几十年时间建设了一大批煤炭、煤电，以及油气水电基地。在以煤为主的化石能源结构上，我国建立形成能源开采、转换、输运的大型化、集中化、资源开采和消费中心分离，电力系统也向特高压，跨区域统一电网方向不断升级。

未来的高比例可再生能源零碳能源系统，究竟会形成哪些新的能源网架和布局体系，能源输运和运行系统需要进行哪些重大调整变化，还需要做认真研究和开拓实践。

第三，未来能源消费需求预测需要重新思考。中国应该认真考虑经济社会发展和能源消费增量脱钩，低碳转型的第一要务是全面提高能源经济效益，降低单位GDP能源消耗。技术进步可以长期持续提高各能源消费领域的节能潜力，可以明显减少终端能源需求。虽然过去中国的节能工作做得不错，但工业上的先进节能技术的普及率仍然很低，平均不到30%。

还有一个如何计算能源消费量的方法问题，以往在主要是煤发电的条件下，各种一次电力都按煤炭的煤耗折合成一次能源。但随着可再生能源在一次能源中比例大幅度增加，再换算成煤耗量就不科学了。可再生能源发电中不存在类似煤电转换过程中的开采、运输等经济活动和相应的能源消耗，因此我建议要尽快改变用火电能耗折算非化石能源，特别是可再生能源的一次能源当量计算方法。

第四，要認真实践节能优先战略。要充分体现节能优先，能源消费革命要有新进展。提高能效曾经主要是解决能源短缺的手段，现在是高质量发展的重要内容，是创新发展的推动力，是体现能源整体经济效益的关键。中国2019年能源消费占全球总量的24.3%，电力消费是全球总量的27.8%，GDP只有全球总量的14.34%。在能源消费量上，中国是美国的1.5倍，是德国的10.5倍，是日本的7.6倍，是英国的18.7倍；在发电量上，中国是美国的1.7倍，是德国的12倍，是日本的7.3倍，是英国23倍；中国2019年单位GDP能耗是美国的2.2倍，是德国的2.8倍，是日本2.7倍，是英国3.68倍；单位GDP电耗是美国2.53倍，是德国的3.22倍，是日本的2.59倍，英国4.55倍。我们提高能效的空间还很大。

另外，能源低碳化和环境污染治理高度融合具有非常重要的意义。大气污染治理刚取得初步改善，距离较高质量要求还相差甚远。在我国长远的绿色发展中，要持续解决大气污染问题，低碳化也是非常重要的因素和前提。终端污染治理的潜力已经不大，更多的是要从源头消除污染源。2035年，全国要达到PM2.5小于35微克的目标，已经要求明显减少煤炭消费总量了。世界卫生组织推荐的小于15微克的标准，在现有的能源结构下根本不可能达到，何况空气清洁标准还在继续提高。必须解决民用散煤，包括小锅炉、工业窑炉，包括冶金建材化工用煤等，从源头消除污染问题，大幅度减少煤炭消费量不可避免。同时，石油消费总量也必须大幅度减少。只有完成能源低碳转型，实现碳中和，才可能实现15微克以下的大气质量目标。

第五，能源生产布局和结构需要调整。这种调整是很困难的，特别是中西部煤炭产能集中地区，能源基地的转型是非常困难的，例如内蒙古、新疆等与化石能源经济挂钩几乎一半或以上的地区，它们要转型的话，首先面临的就是传统产业GDP下降。我个人认为，国家要建立能源低碳转型基金，这个基金可以用来补贴和鼓励化石能源产业和地区的低碳化转型，减少阻力，防止出现低碳转型贫困化等社会问题。如果不从全国层面考虑能源低碳转型，那么中西部和东部地区的差距会进一步拉大。

能源布局要从传统依靠化石能源，集中布局大型化石能源基地，集中能源转化基地、大型发电中心、集中化电网等单方面解决能源和电力供给的模式，逐步转向以非化石能源增量为中心，充分利用需求方响应和参与能源平衡调节的能源系统模式转化。以煤炭生产和煤电为基础，在中西部搞煤电基地外送的原有布局需要尽快调整。中西部煤炭产能集中地区，要充分考虑煤炭消费总量持续下降的影响，应该考虑集约使用优质煤炭资源，加大优质资源集中开发强度，而不要继续铺摊子扩大新产能。西部外送电力将转向以风电、光电储能为主要增长内容，并逐步替代煤电外送。

第六，中东部地区要大幅度提高能源自给比率。中东部下一步的能源发展，首先要实现本地的可再生能源用到极致。根据很多分析可知，中东部可开发的太阳能、风能，以及生物质能源远远超过化石能源。非化石能源的开发利用技术已经具备大规模经济开发能力，经济性还在继续提高。各地都要先充分利用本地本区域的非化石能源资源，提高能源自给比例。

第七，要严格限制化石能源的增量。“十四五”期间的电力增量尽可能全部运用非化石能源发电，化石能源上冲得越高，以后下降的压力越大。因此，能源石油消费量也要尽快达峰，要严格控制石油进口，限制加工能力盲目扩大。“十四五”期间要限量达峰，要防止一边大量进口石油，另一边国内加工能力还过剩，大量出口成品油和初级石化产品。我国2019年的钢铁出口量是6400万吨，还在扩张。天然气消费增量要和替代煤炭挂钩，民用采暖要鼓励电力和地源热泵结合方案，限制天然气低效替代；天然气也要在2030年前达峰，防止出现新的基础设施锁定效果。

第八，建立高度电气化能源系统。目前，终端能源的电气化水平只有25%左右，今后将大幅度提高。除了少数必须使用液体、气体燃料的场合或工业工艺过程，其他用能将基本用电。当前的锅炉、窑炉将系统转变，化石燃料直接燃烧过程基本消失；目前，石油化工产品，冶金还原过程，都要开发低碳化新工艺新过程；信息化、自动化、数字化、数据互联将成为能源系统低碳化的重要内容和巨大市场。

第九，用技術进步推动能源低碳转型。能源消费方低碳化将系统改变当前的主流能源消费模式，包括许多系统性基础设施的改变，例如：超低能耗建筑，将基本消除现有采暖方式，以被动式保温为基础，结合分布式可再生能源，以及先进热泵，将使建筑物用能降低85%以上。目前，国家已经公布超低能耗建筑标准。

在交通系统的低碳方案上，核心应是交通工具大范围电动化，纯电动车和氢燃料电池汽车将有所竞争。航空工具如何实现低碳化，还有待进一步开发技术方案（燃料电池、生物燃料、零碳合成燃料等等）。在地面交通系统的自动化方面，例如无人驾驶、汽车公用服务系统、大数据控制自动公路运输系统等等，将彻底改变目前以燃油汽车和个人驾驶为基础的交通系统。

实际上，低碳转型将成为新技术创新和发展的新动力，需要我们做的工作还有很多。