储能推动城市碳中和的意义和对策建议——以湖州市为例

文/丁伟伟

全球生态环境恶化和气候变暖成为影响全人类生存发展的严峻挑战，各国必须拿出更大的决心和魄力应对气候变化，加强协作，推动减排，实现更安全、更清洁、更具韧性的可持续发展。作为全球二氧化碳排放总量最大的国家，中国也已经庄严承诺，力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，将以经济社会发展全面绿色转型为引领，坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展道路。

在相对较低的发展水平下，中国承诺实现从碳达峰到碳中和的时间远短于发达国家所用时间，要顺利实现“双碳”目标面临着前所未有的多重挑战[1]。储能具备成为国家层面和城市层面实现“双碳”目标的关键抓手的潜力，通过国家层面做好顶层设计和战略规划，城市层面结合实际情况因地制宜、科学落实，形成自上而下和自下而上的双向贯通路径。储能具体是指通过介质或设备把能量存储起来，在需要时再释放的过程，通常是指电力储能。储能装置能够适时吸收或释放功率，低储高发，有效减少系统输电网损耗，实现削峰填谷，获取经济效益[2]，是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备，对构建清洁低碳、安全高效的能源体系，应对气候变化，促进高质量发展具有重要意义。2021年7月，国家发展改革委、国家能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，储能的市场地位、商业模式和经济价值不断得到承认、明确和重视。本文以国家生态文明建设示范市湖州（属浙江省）为例，探索储能推动城市碳中和的现实意义，并对以储能为抓手加快实现碳中和提出对策建议。

一、湖州市碳中和战略落实情况和突出问题

湖州市是习近平生态文明思想的萌发地，安吉县是“绿水青山就是金山银山”理念的诞生地。湖州市具有突出的自然资源和生态环境比较优势，探索率先实现碳中和战略目标既是对深入贯彻“两山”理念工作的延续和深化，也对加快推动全市高质量赶超发展具有重要意义。

（一）湖州市碳中和战略落实情况

2019年，全市碳排放总量为3442.48万吨，约占全省排放总量的8.19%，碳排放强度为0.93吨/万元，单位工业增加值碳排放强度为1.9吨/万元。2020年，全市能源消费总量为1375.2万吨标准煤，约占全省能源消费总量的5.5%，能耗强度为0.43吨标准煤/万元，规模以上工业单位增加值能耗为0.9吨标准煤/万元。湖州市已经全面启动“碳达峰、碳中和”前期研究工作，对全市碳排放形势、碳减排潜力等进行了专题研究，谋划了高碳行业率先达峰、光伏发电、新能源汽车推广、碳汇提升、碳排放监测平台建设等方面的突破性事项。

（二）突出问题

1.城市经济发展和加快实现碳中和形成表面矛盾

“十三五”期间，湖州地区生产总值从2223.1亿元增加到3201.4亿元，年均增长7.1%，比全省平均快0.6个百分点。“十四五”是湖州市实现高质量赶超发展的关键时期，按照2025年全市GDP达到5000亿元测算，“十四五”期间，全市每年能源消费总量将达到1800万吨标准煤，每年新增碳排放825万吨左右。但是，预计省里下达湖州市“十四五”能源消费总量控制目标为每年1520万吨左右标准煤，碳排放增量控制目标为每年684万吨，分别只达到全市需求总量的 84.4%、82.9%。未来，湖州市既要保持平稳较快的发展势头，又要积极配合国家战略，减少碳排放，尽快实现“双碳”目标，两者形成了表面矛盾，要尽快寻找破解矛盾的根本方法。

2.能源结构优化难度增大，能源转型受限

能源领域是湖州市碳排放的主要领域，也是实现城市碳中和的重要攻坚点。近年来，湖州市积极发展风电、光伏、生物质能等可再生能源，“十三五”期间，新增可再生能源装机186万千瓦，年均增长56%，2020年发电量较2015年增加近18亿千瓦时，非化石能源占一次能源消费比重达到18.5%。目前，受土地、政策、补贴等因素制约，湖州市风电、光伏、生物质能等可再生能源发展受到较大阻碍，如果不尽快解决制约新能源发展和全市能源转型的根本问题，要确保“十四五”时期全市的能源安全、稳定，仍然要重点依靠煤电机组、气电机组保障热力和电力供应，能源消费仍将主要以煤炭、天然气等化石能源为主，碳中和战略目标的实现将被严重滞缓。

（三）问题破解：以碳中和战略实施为契机实现城市经济高质量发展

城市经济发展和“碳中和”战略推进存在矛盾是一个伪命题。随着我国城市经济持续发展，尤其是工业化的纵深推进，能源、环境和气候之间的关系逐渐紧张、尖锐，突出表现就是随着高碳能源的大量开采利用，自然生态环境的恶化和气候问题频发。进入高质量发展新阶段，我国经济发展和能源、环境、气候问题之间需要系统性的协调治理。“生态本身就是经济”“绿水青山就是金山银山”，“碳中和”战略的提出是环境和气候问题倒逼的自然结果，是对“两山”理论贯彻落实的延续和深化，“碳中和”战略推进有利于推动减排，促进经济结构优化升级，最终实现城市经济更清洁、更具韧性、更可持续的发展。另外，能源是城市碳排放的主要领域，加快低碳能源、零碳能源代替高碳能源，促进能源转型是实现城市碳中和的战略关键。

二、储能推动城市碳中和的现实意义

城市碳中和可以理解为，在一定时期内，城市直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量，与通过减排、造林或碳捕获等完成的二氧化碳或温室气体吸收（清除）量处于相对平衡状态。庞大的城市人口活动伴随着巨量的能源消费和温室气体排放，城市最终成为生态治理和“碳中和”战略推进的主阵地，而以能源转型为重点推进减排是实现城市碳中和的重要手段之一。

（一）生态环境恶化和气候变化呼唤城市加快实现能源转型

能源和环境、气候的关系处在一个不断演进的动态过程，特别是进入工业文明时代以来，人类严重依赖以消耗化石能源为代价的发展模式，也进入了对地球生态和气候环境破坏最严重的时期，生态和气候环境持续恶化的结果最终成为人类生存发展的最大挑战之一。目前，世界各国正通过多方面的政治共识和重大行动，竭力避免全球生态和气候环境继续恶化将导致的极端危害，其中加快能源转型是实现这一目标的重要途径。人类先后经历了两次能源转型，分别是从煤炭向石油、天然气的第一次转型，以及从化石能源向非化石能源的第二次转型，尤其是第二次能源转型，标志着人类的能源系统从资源依赖转向技术依赖[3]，具有更高的独立性、安全性、环境友好性。

在中国，能源和生态环境、气候的关系同样表现出动态演化特征，从因为经济体量小、人口物质消费少，能源消费对生态环境和气候的影响较小，发展到因为工业化、城市化快速推进，能源消费总量迅速膨胀，能源和生态环境、气候的关系迅速变得十分尖锐、严峻。中国对能源、环境和气候问题也从认识有限、不够重视，发展到坚持经济社会发展和生态保护并重，不断丰富完善和大力执行生态环境保护政策及应对气候变化的举措，包括调整能源结构、减少煤炭消费、增加清洁能源供应，积极推动能源转型，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。由于城市是日夜不停运转的庞大机器，工业、建筑、交通和居民生活无时无刻不消耗着巨量的煤炭、油气、电力，我国城市能源消费占到全国能源消费总量的绝大部分，城市也是生态环境问题和气候变化问题的集中爆发地，因此应该将系统处理好能源、生态环境和气候问题，加快能源转型的重点和主要精力放在城市。

（二）储能是支撑能源转型的重要技术和基础装备

在我国以“碳中和”为目标导向的能源转型背景下，有序退出传统能源，大力发展新能源、清洁能源是大势所趋。根据测算，中国要顺利实现“2060年碳中和”目标，则2050-2055年，非化石能源在一次能源消费中的比重需提高到70%～80%，甚至更高，年均应提高2个百分点左右[4]，与此同时，可再生能源发电也将成为主要的电力来源，但以风电、光伏等为代表的可再生能源具有间歇性、波动性、不稳定性等特征，可再生能源大规模并网将给电力系统带来巨大压力。原因在于，目前电力系统是发输配用的单向平衡，通过发电端的调节达到与用户端的负荷平衡，且通过电网的调度来实现该功能。随着可再生能源的大规模发展，可再生能源将在发电端和用户端大规模装机，这将打破整个电力系统的平衡。因此，需要寻找实现能源转型和以可再生能源为主体的电力系统负荷平衡的破解办法。

储能装置和技术能够实现能源的“时空转移”，是调和新能源终端普及与电力负荷波动之间矛盾的重要解决方案，将成为电力生产、消纳循环体系的重要一环，以“源-网-荷-储”各环节协调互动，有效提高电力系统的安全性、灵活性以及整体运营效率，是构建以新能源为主体的新型电力系统的重要技术和基础装备。可以说，在我国能源转型和新型电力系统构建过程中对储能提出了重大需求，而储能本身也具有很大的发展潜力和战略价值[5]。《关于加快推动新型储能发展的指导意见》明确提出，到2030年，实现新型储能全面市场化发展，新型储能成为能源领域碳达峰碳中和的关键支撑之一。

（三）能源转型加速实现城市碳中和战略目标

城市是人民生活、经济发展、能源消耗、碳排放的主要区域，自然成为“碳中和”战略贯彻执行的主战场。城市碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，需要坚持系统思维，协调推进能源“双控”、产业结构优化、工业、建筑、交通等重点领域节能降耗、碳市场建设等关键举措，而能源转型是实现城市碳中和的主要路径。能源转型主要是指从化石能源利用转型到光伏、风能、水能等可再生能源利用上来，实现零碳、低碳能源对高碳能源的逐步替代，这是我国城市“碳中和”战略顺利推进的必由之路。具体来看，加大节能、持续提高非化石能源比重、增加能源系统的“储”“调”能力、加快终端电气化应用、大力发展氢能、做好碳捕集、利用和封存（CCUS）技术产业积累等都是实现能源转型，加速实现城市“碳中和”战略目标的关键举措。

三、对策建议

（一）加快推进储能关键核心技术研究创新

围绕高安全、低成本、高可靠、长寿命的总体目标，调动超威集团、天能集团两大绿色能源系统方案提供商以及高校、科研院所等多方面力量，开展储能理论和关键材料、单元、模块、系统以及回收等关键技术研究。针对新能源发电、智能电网、分布式能源和电动汽车等领域需求，开发应用先进的储能系统集成、能源管理系统与智能控制技术，实现储能系统与电力系统的深度融合、协调优化运行，提高综合效益。将人才培养、实验室建设、成果转化、产业集群建设等相结合，推动储能先进技术创新中心、储能技术产教融合创新平台等创新载体建设，鼓励湖州市争取建设国家级储能重点实验室、工程研发中心等，形成良好的协同创新和技术转化机制。

（二）壮大储能产业，打造湖州市实现碳中和的中坚力量

制定湖州市储能发展专项规划，进一步明确“十四五”时期及中长期的全市储能发展总体思路、主要目标和重点任务。持续推动天荒坪抽水蓄能电站高质量发展，支撑湖州市新能源发展和城市碳中和。鼓励政府公共部门、金融机构、技术机构联合超威集团、天能集团等龙头企业组建储能发展联盟，促进储能领域跨行业的信息共享和业务融合，培育数据中心、虚拟电厂、智慧能源、共享储能等新型商业模式。依托超威集团、天能集团等骨干企业，推动从生产、建设、运营到回收的储能全产业链发展，争取把湖州市建设成为国家储能高新技术产业化基地，尽快培育一批储能行业的“专精特深”和“小巨人”企业，实现湖州市储能产业的集群化、高端化、品牌化发展。在储能产业推广建设“产业大脑”多跨场景应用，培育“未来工厂”，提升储能行业高质量发展水平，促进湖州市提前实现碳中和，成为全国碳中和先行示范城市。

（三）加强全市储能发展的组织领导和监督保障

构建全市储能高质量发展体制机制，出台相关改革举措、开展改革试点，协调有关部门共同解决关键问题，及时总结成功做法和典型经验。选择超威集团、天能集团为试点，在深入探索储能技术路线和创新商业模式的基础上，研究建立合理的储能成本分摊和疏导机制。安全管理方面，重视电化学储能电站安全管理，加强行业监管，针对电化学储能的特点，明确安全管理各方职责，加强安全顶层设计，完备储能电站建设手续。加强储能电站安全运行和维护管理，建立安全防护及预警机制。顺应全省数字化改革趋势，结合湖州市储能事业发展，探索建设湖州市储能发展多跨场景应用，推进大数据、云计算、人工智能等信息技术在储能领域深度应用，推动数字技术与储能技术深度融合，提升储能行业管理数字化、智慧化水平。

四、结束语

世界主要国家和地区都已经制定了“碳中和”战略目标和路线图，“碳中和”已经成为大国竞争的重点领域，将深刻影响全球环境和气候治理。中国庄重提出“3060”战略目标，向世界展示了负责任的大国形象，而城市是中国“碳中和”战略推进的主阵地和战略成功的关键所在。以湖州市为例，城市经济发展和“碳中和”战略推进存在矛盾是一个伪命题，“碳中和”不应以牺牲经济发展和人民生活福祉为代价，而要以系统观念推进碳中和工作，继续坚持以“生态本身就是经济”“绿水青山就是金山银山”等辩证的发展思想为指导，处理好减污降碳和生态安全、能源安全、经济发展等的关系，以“碳中和”战略实施为契机实现城市经济高质量发展。储能具备成为推进城市“碳中和”战略的关键抓手的潜力，具体是指生态环境恶化和气候变化呼唤城市加快实现能源转型，储能是支撑能源转型的重要技术和基础装备，能源转型最终加速实现城市碳中和战略目标。因此，以湖州市为代表的中国地方城市要因地制宜、综合施策，通过储能技术和储能产业创新突破，推进城市能源转型，加速城市碳中和，为全国碳中和大局做出贡献。