打造零碳能源体系，路在何方？

国家统计局数据显示，2022年，我国天然气、水电、核电、风电、太阳能发电等清洁能源消费量占能源消费总量的25.9%，上升了0.4个百分点。《中国能源发展报告2023》指出，2022年，全国非化石能源消费占比达到17.5%，石油和天然气这两种传统的化石能源消费，近20年来首次出现双降。

现有数据表明，我国目前能源结构呈现出“化石能源比重持续走低，可再生能源比重持续增加”的特点。党的二十大报告提出，要“加快规划建设新型能源体系”“确保能源安全”。能源与生态文明建设息息相关、紧密相连，在实现“双碳”目标前，能源转型怎么转、转型过程中要解决什么问题等仍是业内专家关注的焦点。

我国可再生能源丰富，技术开发仍有提升空间

实现能源转型并非一蹴而就。1978年，我国化石能源占比高达96.9％，而以水、核、风、光等在内的一次电力及其他能源仅占3.1％。化石能源由于其经济性、便利性、稳定性，从一开始就迅速成为人类能源的主角。

能源是经济社会发展的重要物质基础和动力源泉，而工业化的进程也不可避免带来了环境问题。自上世纪90年代中期起，我国开始对能源密集型、污染密集型的中小企业进行整治，能源消耗产生的碳排放量有所下降。

相关公报显示，2022年，我国能源消费总量达到54.1亿吨标准煤。其中，我国煤炭消费量占能源消费总量的56.2%，约30.4亿吨。总体来讲，我国化石能源占比有所下降，但下降幅度不大。此外，煤炭占比虽然也有所下降，但存在波动。

另从2022年的数据来看，我国水电、风电、太阳能发电、生物质发电装机均居世界第一。可再生能源发电量达到2.7万亿千瓦时，占全社会用电量的31.6%。由此可见，可再生能源的发电占据了非常重要的位置。

“丰富的可再生能源是我们国家能源资源禀赋的重要组成部分。”中国工程院院士杜祥琬在9月16日召开的2023全球能源转型高层论坛上表示，因为资源丰富的基础，才能把能源低碳转型作为国家战略。但他也指出，我国已经开发的可再生能源不到技术可开发资源量的十分之一。

油和气是碳和氢不同比例的化合物。利用物理和化学的方法，基于氢和二氧化碳两种元素也可以制造不同的化石燃料，例如石油、甲醇、乙醇等。所以这些化石能源不仅是能源，还是原料。整个过程中，技术的采用极其重要。

技术创新的重要性还体现在煤炭上。煤炭的首要用途在于发电。十几年前，发一个千瓦时的电要消耗400克标准煤，但目前已经进步到平均300克标准煤就可以发一度电，而最高效的电厂可以降到248克标准煤就能够发一度电。

针对中国能源转型面临的主要挑战，在此次论坛上，中国工程院院士汤广福也提到，“低成本的负碳技术很关键。”通常意义上，负碳技术指的是捕集、贮存和利用二氧化碳的技术。在实现碳中和目标上，需要应用负排放技术从大气中移除二氧化碳并将其储存起来，以抵消那些难减排的碳排放。

此外，面临的挑战还包括如何提高风电光伏的效率、如何构建新的电网形态、如何解决国产自主可控等。

近年来，我国重视储能和氢能的发展，陆续出台一系列政策来鼓励相关行业发展。华北电力大学国家储能技术产教融合创新平台副主任徐超认为，储能和氢能都会针对不同的应用场景产生不同的作用，比如针对电力削峰填谷和可再生能源消纳等。

“储能技术的发展，从材料、气电，到系统，其实都有很多关键的技术。实际上在产业化和应用过程中，还有很多我们实际遇到的瓶颈问题需要去解决。”徐超说，氢能产业链条比较长，涉及制氢、储氢、输运、用氢多个环节，每个环节要求的技术都很复杂。

汤广福表示，“我们能不能转型成功关键还是要靠创新，我们设定的转型路径依赖于技术预测的突破。”

以可再生能源替代煤炭成为减碳重要一环

提及中国的能源禀赋，总绕不开六个字：富煤、缺油、少气。而在杜祥琬看来，这六个字已经跟不上发展了。

他认为，人们要认识到经济社会可持续发展的需求，实现“双碳”目标的过程也正在牵引着可再生能源快速的增长。同时，自然资源技术能力的发展和其成本的下降，也在支撑着可再生能源快速增长。“可再生能源的可持续性，也就是资源的可再生性。”

在能源转型过程中，以新能源为主的新型电力系统的构建，是不容忽视的一环。国家电投集团科学技术研究院有限公司党委委员、副总经理沈峰接受新京报记者采访时表示，新型电力系统是以承载实现碳达峰碳中和，贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求为前提。

实际上，这意味着能源的生产方式将发生巨大转变。我国目前75%的碳排放来自于煤炭，减碳很重要的一环是以可再生能源替代煤炭。

“所以这些年来我们能看到，比如我国的风电光伏发展走在世界前列，像冀北电网20%用的是清洁能源，南方电网中清洁能源的比例就更高了，这里面主要是风电、光伏做的贡献。可以看到的是，未来煤炭消费的比例还将进一步减少，可再生能源的消费将继续增加。”沈峰说。

中国能源研究会能源政策研究室主任林卫斌认为，新一轮电力体制改革的重点是要适应并推动电力系统“四化”转型，最终建成以新能源为主体的“清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能”的新型电力系统。

随着具有间歇性、波动性、不稳定性的可再生能源，尤其是风电太阳能发电等新能源在电源结构中占比逐步提高，电力供应安全的内涵发生了深刻变化。

“我们需要在整个‘双碳’战略进程的视野下以更长远的眼光来看待如何优化部署煤电机组建设的问题。这其中需要着重考虑几个因素：一是各地区经济社会发展对煤电兜底保障需要的动态变化，二是新型电力系统建设对煤电作为调节性电源和备用容量需求的动态变化，三是区域间电量和电力互济能力的提升，四是现役煤电机组的可服役期限。”林卫斌表示，应该尽快理顺煤电转型发展的体制机制，让合理的价格机制和市场化手段引导煤电建设和资源优化配置，避免“一刀切”和大起大落。

打造碳中和的零碳能源体系成为共识

目前，世界能源转型呈现出一条较为清晰的路径——“煤炭-石油天然气-可再生能源”。化石能源是我国消费的主体能源，这也决定了我国目前仍处在以煤炭为主导的第一阶段。我国2060年实现碳中和的战略决策，使打造碳中和的零碳能源体系成为共识。

根据目前的情况，有专家提出了2060年的能源架构存在4种可能的技术选择：以化石能源为主、可再生能源和核能为辅的能源架构；以可再生能源为主、化石能源和核能为辅的能源架构；以可再生能源为主、核能为辅的能源架构；100%可再生能源的能源架构。

无论是哪种能源结构，在能源转型的过程中，都需要找到目前面临的重点攻关和探索方向。

就此，汤广福列举了目前能源转型需要关注的重点技术。他表示，首先是化石能源高效开发与清洁利用技术。开发煤炭高效燃烧和灵活调峰、煤炭与绿氢耦合转化制油气、非常规和深地油气勘探开发、低成本二氧化碳捕集封存等关键技术，为保障我国能源安全和实现“双碳”目标提供技术支撑。

其次是大规模清洁能源开发技术。开发变革性光伏发电、深远海大容量风力发电机组、先进核能技术、清洁能源广域时空互补等关键技术，支撑清洁能源的大规模开发和高效互补利用。

再次是多能流柔性传输与安全运行技术。开发新型电力系统形态构建、先进输电技术与装备、源传输系统安全防御、油气氢电多能流转换和柔性传输等关键技术，大幅提升系统柔性传输和资源灵活调配能力，实现大规模新能源安全可靠消纳，保障能源传输安全。

最后是多能融合与能效提升技术。开发多元用户大规模供需互动、多能源协同高效利用、能源系统数字化赋能、工业流程再造节能减排等关键技术。例如前沿智能感知、AR人工智能在电力系统的调度，实现源网荷储之间的协调互动，同时大幅度提升终端能效水平。

他在演讲中称，“这四个方面的转型关键技术是决定我们中国能源转型2030年碳达峰之后，特别是2060年能不能实现碳中和的一个重要标志。”