跳过“油气时代” 直接向电气化时代转型

　　以可再生能源为主的低碳能源系统，是我国能源转型的必然方向。结合我国实际情况，跳过油气时代，直接从以燃煤为主的能源结构转向以可再生能源发电为主的电气化时代，更适合我国目前的社会和经济发展状况。

　　《巴黎协定》提出，未来，因气候变化导致的大气升温将不得超过2摄氏度。根据测算，要实现这一目标，到2050年，我国二氧化碳排放总量不能超过35亿吨，而要进一步实现温升不超过1.5度的目标，2050年要实现碳中和。

　　然而，自2016年以来，我国每年的碳排放量都在100亿吨以上。也就是说，未来30年，我国既要保证社会经济发展，又要实现碳减排三分之二以上。人类未来的能源结构，应该是以可再生能源为主的零碳能源，我国也必然会向低碳和零碳能源发展。

　　能源结构转型将极大带动能源生产、消费和相关技术的革命，这也是人类第三次工业革命的重要内容。我国应抓住这一机遇，通过能源低碳转型，实现电力系统、交通、建筑和工业领域发展模式的全面革新。

　　全社会电气化是能源低碳转型目标

　　零碳能源的主要来源为核电、水电、风电、光电和生物质能，能源的直接产出形式由化石能源时代的燃料转为以电力为主。能源低碳转型意味着用能侧也要实现全面电气化，这将导致终端用能方式的巨大变化。

　　其中，推进占全社会能耗总量60%的工业电气化转型尤为关键。在冶金领域，要大力发展短流程电炉炼钢，未来还可用氢替代焦炭的炼钢流程；在化工领域，未来的方向则是电解水制氢、由氢化工替代目前的煤、油、气化工；在建材方面，则应发展低碳建材新技术，如以电热+热回收技术制玻璃陶瓷；而对于以纺织、印染、皮革、食品、造纸、制药等为主的轻工产业，建议用热泵和电加热替代当前的锅炉。燃料的改变导致工业生产的革命性变化，同时也将带来产品的升级换代和质量的显著提升。

　　预计未来，我国工业生产增加值在目前基础上翻番的情况下，用电量将由目前的每年3.8万亿千瓦时增加到每年5.5万亿千瓦时，与此同时，化石燃料消耗量将从目前的每年16亿吨标煤，降至13亿吨。

　　这一结构变化在交通运输业将更加可观。通过大幅度提高客、货运领域电气化以及氢能的比例，在未来运输能力增加50%的前提下，交通运输业年用电量将从目前的0.2万亿千瓦时提升至3万亿千瓦时，而燃料用量则从目前每年的5亿吨标煤降至1.5亿吨。

　　与工业、交通运输业相比，建筑运行用能电气化相对容易。未来，建筑运行用电可从每年1.7万亿千瓦时升至3.5万亿千瓦时，对应燃料用量也将从目前的每年4.9亿吨标煤，降至1亿吨。预计到2050年，我国全社会用电量可达12万亿千瓦时。

　　能源转型可跳过油气时代

　　以可再生能源为主的低碳能源系统，是我国能源转型的必然方向，但这并不意味着中国也要照搬西方国家70年前的“煤—油气—可再生”转型路线。结合我国实际情况，跳过油气时代，直接从以燃煤为主的能源结构转向以可再生能源发电为主的电气化时代，更适合我国目前的社会和经济发展状况。

　　如在用能末端实行“煤改气”，不仅在研发和基础设施建设方面需要非常大的投资，而且这些改造完成后，还得继续开展“气改可再生”或者“气改电”。

　　但如果将这部分投资和研发力量直接转至“煤改电”、化石能源电改可再生能源电，就可避免重复建设，加快实现能源结构调整，并带来相关领域的革命性变化。

　　由煤炭时代直接向以电为主的低碳时代过渡，首要任务就是要加大可再生能源发电在终端用能中的比例。

　　与此同时，作为唯一的零碳燃料，生物质能源也应是未来低碳能源结构中的重要角色。我国农业秸秆、林业枝条、畜禽业粪便、城市绿化垃圾、餐厨垃圾等可提供8亿吨标煤当量的燃料，如果得以全部利用，可占未来直接燃料的50%，而目前应用率还不到30%。因此，建议将生物质能利用作为建设我国低碳能源的重要内容，提高生物质材料的能源化利用率。

　　因地制宜打好“组合拳”

　　建议加快布局风电、光伏，如在西部地区重点发展大规模风电光伏基地，中东部重点发展分布式风电光伏。

　　我国城乡建筑有约250亿平米的屋顶，以及可有效接收太阳辐射的垂直表面，这对发展光伏来说是宝贵资源。即使仅利用这些表面的50%发展光伏发电，也可安装15亿千瓦，每年发电量将达到2万亿千瓦时。

　　然而，要有效接纳这些风光电力，必须加速改造电网系统，并加快以定价机制为代表的运行管理机制革命，大幅提高储电蓄能容量和提高灵活电源比例，提高用电负载侧的柔性；加速汽车电动化进程，通过智能充电桩使电动汽车的蓄电池参予电网调节，推广直流+光伏+充电桩一体化的新型建筑配电系统，并适度发展电制氢、可中断型高耗电工业生产，通过需求侧响应的用电模式实现用电负载的柔性化。

　　围绕农村的低碳能源转型，可发挥农村生物质能与风光资源优势，建设农村分布式新能源系统。如可利用生物质成型燃料、生物质制燃气等方式使生物质成为高效、清洁、易储存、宜运输的优质燃料，除满足农村生活用能，还可进入能源市场；建设以光伏、风电为主的农村直流微网，同时推广农用车和农牧业生产、加工装备的电气化和直流化，用风光电力满足农民的生活、生产用能，实现煤改电、油改电，显著改善农村空气质量。并在满足自身用电需求的基础上，实现多余电量售电上网。

　　“十四五”期间，可先行发展300—500个不同地区的分布式新能源示范村。（■江亿　作者系中国工程院院士；本文摘自其在中国绿色创新夏季学院“绿色创新高端论坛”上的发言；本文仅代表作者个人观点）