技术革命是打赢碳中和攻坚战的关键因素

技术革命是打赢碳中和攻坚战的关键因素

习近平总书记在中央全面深化改革委员会第二十次会议上强调,加快构建新发展格局,是一场需要保持顽强斗志和战略定力的攻坚战、持久战。中央财经委员会第九次会议强调,我国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策,事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。实现碳中和目标,其中必然伴随着大量的技术进步和创新,人民的生产生活也将因此发生深刻变化。作为构建新发展格局的一项重要内容,推动实现碳中和必将是一场考验我们意志和定力的攻坚战。

技术进步提速碳中和进程

当前,第四次工业革命催生了新能源、新材料、物联网等关键技术,正在重塑世界能源供需格局。完成清洁能源对传统化石能源的替代,是一场新的能源革命,将经历从化石能源为主、清洁能源为辅,到化石能源与清洁能源并重,再到清洁能源为主、化石能源为辅三个阶段,最终由清洁能源取代化石能源。在技术创新驱动下,这次能源革命将从化石能源通过燃烧产生高温高压做功发电的“火药时代”,迈向风、光为主的非化石能源仅通过“捕获”风、光来产生电的“冷兵器时代”。目前,我国在新能源、特高压、智能电网、储能、电动车、5G等领域均已具备世界领先的技术、产业优势,覆盖能源供应、输送、消费、存储、转换、控制的全过程。

传统电力系统有两个显著特点,“就地平衡”和“发输用”同时完成。新能源为主的非化石能源取代化石能源需要解决量价和不稳定性两个主要问题。以新能源为主体的新型电力系统可以通过电的“空间转移”和“时间转移”,根本上破解新能源和传统电力系统的时空矛盾,对传统电力系统实现变革。

我国自然资源十分丰富,随着新能源技术和装备制造能力不断提升,西部、北部地区风、光资源富集区每度电成本已低至0.2元,仅柴达木盆地20万平方公里土地,理论上可装光伏100亿千瓦以上,年发电量20万亿千瓦时。通过特高压送到东部负荷中心,成本与当地火电相比具备竞争优势,可以实现电的大范围“空间转移”。

在供需两侧大力布局储能资源,可以实现电力系统由“发输用”向“发输储用”转变。同时,信息技术进步和数字化进程加速,可以对每个发、用电单元进行精准控制,实时调整用电出力,构建荷随源动、源荷互动的运行机制,实现电的“时间转移”,从而提供新能源间歇性问题的解决路径。在新技术支持下,电动车充放电、热泵+储罐储冷/热等新模式,相较于电池、抽蓄等传统储能方式,将大大降低储能成本,更利于充分发挥我国新能源资源禀赋和技术优势。

随着大容量储能、新能源材料、氢燃料电池、海水淡化等技术不断进步突破,电能将与冷、热、氢等各类能源形式深度联系,与交通、制造、养殖等其他产业跨界融合,孵化出一批新模式新业态。技术进步将和碳中和进程相互促进、相互提升,形成快速的阶跃和突变。

技术创新推动终端用能去碳化

电动车、储能、热泵、储热等技术快速发展,交通、供暖等用能终端再电气化进程加快,是一场效率革命、成本革命。电动车能耗仅为燃油车的1/4,使用低谷电充电时,成本仅为10%。热泵在提供相同的热量情况下,能耗仅为燃气、燃煤锅炉的30%,使用低谷电供热时,成本仅为燃气锅炉的1/3,与燃煤锅炉相当。电力在能源终端需求侧的能效、成本和环保优势日趋明显。

与欧美发达国家相比,我国居民用电增长仍有较大空间,亟须加快推进再电气化进程,实现终端用能去碳化。如民用交通、建筑用能等全部由电动车、热泵等方式实现电能替代,至少需增加3万亿—4万亿千瓦时电量,大约占当前终端消费电量7.5万亿千瓦时的50%。

未来能源体系中,电是核心,储是关键。“储”一定不是简单的储电,而是综合利用储冷/热、电动车、氢能等多元化储能方式,充分挖掘需求侧现有资源和潜力,关键在于发动每家每户推广再电气化,增强需求侧弹性。

家庭中一些用能量较大的电器都可以做到“时间转移”,一天中某些时段集中使用即满足生活需求。如电动车可充可放;热水器、空调等设备可通过数字技术控制使用时间,对冲新能源不稳定性。新能源大发时,家庭用电设备大用或将电能转化“储存”;新能源不足时,用电设备停用,电动车反向放电。热泵配合储热罐实现供冷/热,新能源大发时制冷/热并用储罐存储,这样效率更高,最具有经济性。

为实现碳中和注入不竭动力

传统能源体制下,煤、油、气、电、热、核等各类能源相互割裂,无法做到在“大能源”格局下,全盘谋划,统一调度;省际间资源配置和市场流通困难,市场作用无法充分发挥;福利性、民生性导向的电价体制,无法还原居民用电的商品属性和供求关系,对用电行为引导性不强。

推动碳中和进程除了在理念、行为上引导,更需配套同步推进体制机制改革,组织起全社会力量。一是打破省际间壁垒,让要素、资源在更大范围内自由流动,发挥市场的主体作用。二是破除行业壁垒,重构我国传统能源体系,明确以“电”作为核心,对各行业各领域做好总体规划,统筹推进。三是实施促进新能源消纳的价格政策,研究制定居民用电峰谷电价体系,制定推动电能替代的价格政策。四是实施促进商业模式创新的价格和补贴政策,鼓励V2G、热泵、储冷/热、智慧控制技术应用,推动新技术、新产业、新模式快速发展。

我国幅员辽阔,资源分布和经济社会发展状况不均衡,决定了实现碳中和进程的高度不均衡性,要在考虑全局性和科学性的前提下,让一些资源条件好、发展水平高、转型速度快的地域、城市和行业率先实现碳中和。

实现碳中和,对我国而言是一场攻坚战,是能源革命逐步迈向深入的过程,能源行业必然是主战场。要从发展全局出发,对实现碳中和的复杂性、艰巨性建立充分认识。同时也要看到,我国在资源、技术、市场等各方面均已建立优势。只要深入贯彻落实习近平总书记提出的“四个革命、一个合作”能源安全新战略,找准科学的路径模式,举全社会之力共同推进,就一定能够打赢碳中和这场攻坚战!

责任编辑:刘宇同校对:刘佳星最后修改:
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