杜祥琬：推動能源轉型，需在六大觀念上創(chuàng)新

文 | 杜祥琬

作者系中國工程院院士

可再生能源是本國可以掌控的、不受國際地緣政治變化影響的能源。隨著非化石能源比例的增大，它對能源供給安全和能源獨立將起到舉足輕重的作用。

改革開放40年來，我國能源的發(fā)展成就舉世矚目。目前，國家進入高質量發(fā)展階段，我國能源也面臨著歷史性的轉型和創(chuàng)新。創(chuàng)新始于思維改變，進步首先來自觀念轉換。以下6個方面能源觀的創(chuàng)新正在推動中國的能源轉型。

“能源革命”的提出引領能源新戰(zhàn)略

2014年，習近平總書記提出了“能源革命”的思想。這意味著，我國能源的發(fā)展必須有質的變革、質的轉型，需要革命性的新戰(zhàn)略。“四個革命”中，能源消費革命意味著由粗放、低效走向節(jié)約、高效；能源供給革命意味著由黑色、高碳走向綠色、低碳；能源技術革命是消費革命和供給革命的支撐；能源體制革命則是成功的保障?！澳茉锤锩钡乃枷胧窃诳偨Y國內外發(fā)展經驗的基礎上提出的，是我國高質量發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的內在需求。

以能源消費革命為例，我國在發(fā)展初期，注重能源發(fā)展的量，并未強調能效問題。改革開放至本世紀初，我國能源消費彈性系數(shù)在0.4～0.6區(qū)間波動。2000年后，隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程，一次能源消費曾呈現(xiàn)不尋常的高速增長態(tài)勢，特別是2003年、2004年能源消費彈性系數(shù)超過1.5。

近年來，以能源強度、碳強度列入考核指標為標志，從消費端將能源效能列入國家五年計劃指標和地方考核指標。近十年，我國能源消費彈性系數(shù)逐步下降?！笆晃濉逼陂g，能源消費彈性系數(shù)年平均為0.57，“十二五”時期，能源消費彈性系數(shù)年平均為0.43。這是明顯進步。但至今，我國的能源強度仍是世界平均水平的1.5倍，比世界先進水平相差更多，節(jié)能潛力巨大。節(jié)能提效是中國能源戰(zhàn)略之首。我國的“能源革命”任重道遠。

能源安全觀的再思考

1. 能源供需安全觀

長期以來，我們理解的能源安全就是供需安全，即供應跟不上需求，就是不安全。以至造成了以粗放的供給滿足增長過快需求的局面。

隨著對經濟發(fā)展方式理解的加深，我們對能源供需安全的理解有了更多新的思考：能源需求也有不合理的需求，如各種形式的能源浪費，比比皆是，由此提出了“抑制不合理需求”。同時，供給側也要改變粗放供給，以高質量的科學供給滿足需求，因此，新的能源供需安全觀應表述為：“以科學供給滿足合理需求”。

說到能源的供需安全，人們首先會想到煤、油、氣，這是很自然的，目前仍然是現(xiàn)實的問題，特別是我國油、氣的對外依存度高，其供應安全是需要高度重視的問題。

現(xiàn)在，我國能源進入了多元發(fā)展階段，需要做好煤炭的科學開采和利用、穩(wěn)油增氣，加強勘探、增加儲備、發(fā)展國際合作。也要做好化石能源與非化石能源的協(xié)調互補。

值得強調的是，可再生能源是本國可以掌控的、不受國際地緣政治變化影響的能源。隨著非化石能源比例的增大，它對能源供給安全和能源獨立將起到舉足輕重的作用。

2. 能源環(huán)境安全觀

能源安全已不僅限于供需安全了。

20世紀60年代以來，世界范圍內的環(huán)境污染與生態(tài)破壞問題日益嚴重。生態(tài)環(huán)境安全和能源結構密不可分，中國已經把能源引起的生態(tài)環(huán)境不安全列入能源安全觀。

2013年1月，4次霧霾過程籠罩中國30個?。▍^(qū)、市），大氣環(huán)境的惡化影響百姓基本生活條件，已經成為不能再忍受的環(huán)境問題。大氣環(huán)境污染與以煤炭為主的能源結構和粗放的能源消費方式有直接關系。

2013年9月10日，國務院印發(fā)《大氣污染防治行動計劃》，要求加快調整能源結構，增加清潔能源供應。2015—2016年，《中華人民共和國大氣污染防治法》《水污染防治行動計劃》《土壤污染防治行動計劃》相繼出臺，對能源領域污染物排放提出更加嚴格要求。將煤炭的清潔高效利用視作國家戰(zhàn)略，大力發(fā)展新能源及可再生能源，環(huán)境可持續(xù)發(fā)展要靠能源革命來保障。能源的環(huán)境安全觀已成為能源安全觀的重要組成部分。

3. 能源氣候安全觀

由于人類活動的加強，環(huán)境容量問題已經延伸到氣候容量，氣候變化對化石能源活動的約束性明顯加大。全球既面臨人類活動造成的氣候變化的強度和規(guī)模激增，又面臨氣候變暖造成的氣候容量空間的明顯萎縮。

目前全球許多地區(qū)氣候容量空間正在趨于飽和，有些地區(qū)還出現(xiàn)了超載，氣候風險總體正在不斷升高?！吨袊鴩易灾髫暙I》在充分考慮了我國的發(fā)展階段和實際能力后提出，將于2030年左右使碳排放達到峰值并爭取早日實現(xiàn)。實現(xiàn)這一目標首先是我國自身可持續(xù)發(fā)展的需要。

氣候變化主要原因在于化石能源燃燒排放溫室氣體。為了應對氣候變化，中國必須進行碳約束下能源安全管理。2018年，我國單位國內生產總值二氧化碳排放較2005年降低45.8%，提前達到2020年的目標。我國非化石能源消費占一次能源消費比重從2010年的9.4%，提高至2018年的14.3%。

盡管如此，必須注意到，從2006年以來，我國已是全球排放二氧化碳最多的國家，節(jié)能減排、改變能源偏煤尚需作出艱巨努力。重要的是，應對氣候變化推動能源的低碳轉型，不僅助推新能源的發(fā)展，而且能推動新型的經濟增長，促進經濟和環(huán)境的雙贏。

以國際視野和長遠戰(zhàn)略眼光審視我國的能源安全，需要看到能源科技蓬勃發(fā)展，技術正在取代資源成為能源安全的保障，必須立足于增強能源現(xiàn)代化的核心競爭力，占領未來能源科技的戰(zhàn)略制高點，靠能源科技創(chuàng)新保證能源安全。

能源資源觀向非化石能源開拓

在傳統(tǒng)觀念中，能源資源是指煤、油、氣、水。2007年中國工程院開展中國可再生能源研究。當時能源界認可水電，但對非水可再生能源普遍的認定是“微不足道”。經過研究后，中國工程院2009年提出，“舉足輕重”將代替“微不足道”，并認為非化石能源可以讓我們擁有未來。

說起中國的能源資源稟賦，只說“富煤、缺油、少氣”，已經跟不上發(fā)展了。豐富的可再生能源資源，是中國重要的能源資源稟賦。

進一步拓寬到非化石能源，則應包括核能和可再生能源。2019年，在我國電力裝機中，非化石電力裝機占41%，在發(fā)電量中，非化石電力已占32.6%。2019年，我國風電裝機達2.1億千瓦，光伏裝機也達到2.04億千瓦，都不到技術可開發(fā)資源量的十分之一。

高成本曾經是非水可再生能源的障礙，近二十年來，光伏和風電的成本已下降了幾十倍。另一方面，儲能技術也在快速發(fā)展，從物理儲能（抽水蓄能、壓縮空氣儲能），到多種類型電池的化學儲能。獲益于材料科學的進步，化學儲能技術進步迅速而且持續(xù)降價。儲能技術不僅可以解決太陽能、風能的間歇性，還能推動新能源汽車及小區(qū)微網發(fā)展，因而儲能被賦予多重意義。

與此同時，中國目前核電技術與世界先進水平保持同步，成熟的三代技術、四代核電技術、模塊化小型堆、先進核燃料與循環(huán)技術在穩(wěn)步發(fā)展，受控聚變技術（人造太陽）正在取得進展。未來，地面上的核聚變（輕核聚變）和太陽內的核聚變（太陽能）很可能會成為人類長期可以依靠的能源。

由于對能源資源稟賦認識的局限性，一些能源負荷很重的地區(qū)，長期以來認為自己“負荷重、資源缺”，卻沒有認識到自己身邊就有豐富的可再生能源資源可以開發(fā)，形成了對外來電、外來煤的依賴。這是一個影響能源政策和能源戰(zhàn)略的實際問題。

重新認識我國的能源資源稟賦，是正確認識本國國情的要素。對于確保國家長遠的能源安全、引導能源轉型具有方向性、戰(zhàn)略性的意義。

能源轉型既有能源自身結構的優(yōu)化又有空間格局的轉型

世界能源低碳化進程進一步加快，天然氣（含非常規(guī)天然氣）和非化石能源成為世界能源增長的主要方向。

能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃明確建設清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系。在各方努力下，煤炭在我國一次能源消費總量中所占比例逐年下降，從1990年的76.2%，下降至2019年的57.7%。

與此同時，我國非化石能源發(fā)電量占比不斷提高，1978年我國非化石能源發(fā)電量即水電發(fā)電量比重為17.4%，2019年我國非化石能源發(fā)電量占總發(fā)電量的32.6%。

國家發(fā)布的《能源生產和消費革命戰(zhàn)略（2016—2030）》提出，到2050年非化石能源在一次能源中占比將達到50%，煤炭在一次能源中占比將降至30%以下。

黨的“十九大”提出我國發(fā)展不平衡不充分，也體現(xiàn)在我國能源空間格局上。中國的東部是用能大戶，西部是產能大戶。通過西部發(fā)展經濟來提升消納能力，東部增加產能的能力，可緩解發(fā)展的不平衡、不充分。東部地區(qū)可以將“遠方來（如西電東送）”的能源與“身邊來”的能源相結合，高度重視發(fā)展和調動身邊的能源。

我國中東部地區(qū)技術可開發(fā)的海上和陸上風能資源量有11億千瓦，集中加分布式太陽能可開發(fā)量有9億千瓦。而中東部已經開發(fā)的占比不到技術可開發(fā)量的10%。倘若中東部省份把身邊能源調動起來，結合遠方來的能源，不僅使發(fā)展更平衡和充分，而且自控水平和安全性更高。

經濟性方面，經過天津大學和華北電力大學研究組測算，與西部發(fā)運送電的每度電成本相比較東部自發(fā)電更便宜。再考慮到生物質能、地熱、水電、核電和天然氣，東部能源高比例自給是完全可能的?？紤]到東部的儲能、節(jié)能技術和信息化技術較為先進，煤電在提供電力的同時，以靈活性改造起到調峰作用。我國東部由能源“消費者”變成能源的“產消者”不僅是必要的，也是可能的。

能源結構優(yōu)化和能源空間格局轉型相互促進，將增強我國能源的獨立性和韌性，促進經濟與環(huán)境的雙贏。

集中式與分布式結合將改變能源系統(tǒng)的模式

過去長期習慣集中式概念。近些年，發(fā)展光伏、天然氣、風電、生物質能、地熱能等分布式能源，已經成為我國應對氣候變化、保障能源安全的重要內容，分布式的重要性日益受到人們重視。

分布式能源是能源發(fā)展的重要方向，分布式能源的技術進步和應用推廣將極大改變傳統(tǒng)的能源生產和消費方式、消費模式。這不僅是能源、電力的重大變化，而且有助于城鄉(xiāng)一體化能源轉型。低碳能源網絡（太陽能、風能、生物質能、地熱、天然氣），不論是農村還是城市，都可以由集中式的大電網和分散的微網進行互動。

微網可以通過大數(shù)據(jù)等信息化手段，把星羅棋布的自發(fā)電小產能和儲能進行管理，虛擬電廠（VPP）的概念應運而生。

未來，一系列低碳能源網絡概念和大電網、大能源基地結合起來，配電網中的分散發(fā)電和有源負荷將呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢，更多電力用戶將由單一的消費者（Consumer）轉變?yōu)槟茉瓷a型消費者，即產消者（Prosumer），寓電于民可培育大面積產消者。

產消者依托互聯(lián)網和現(xiàn)代信息通訊技術，把分布式電源、儲能、負荷等分散在電網的各類資源聚合，進行協(xié)同化運行控制和市場交易，對電網提供輔助服務。

另外，走向現(xiàn)代化和美麗中國所面臨的垃圾圍城、垃圾圍村難題，可以通過固廢資源化利用解決。垃圾、固體廢棄物，通過分布式利用，如堆肥、沼氣、焚燒發(fā)電等進行能源化利用，成為可再生能源之一。如果我國有了高比例的產消者，中國能源的局面將會發(fā)生革命性的變化。

能源與信息技術的結合改變能源業(yè)態(tài)

近年來，移動互聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網等數(shù)字信息技術得到迅猛發(fā)展，全球經濟社會正在形成新的發(fā)展圖景，數(shù)字經濟作為新生業(yè)態(tài)正在成為經濟社會發(fā)展的新動力，世界各國和企業(yè)紛紛開啟數(shù)字化轉型。

在此浪潮下，“大云物智移”等數(shù)字化技術日益融入能源產業(yè)，重塑能源業(yè)態(tài)。能源、電力、互聯(lián)網技術相結合，構成能源物聯(lián)網（IoT），實現(xiàn)橫向多能互補、電熱協(xié)同，縱向源、網、荷、儲、用協(xié)調優(yōu)化，具有全面互聯(lián)、全面感知、全面智能、全面協(xié)調特征的新型能源生態(tài)體系（智慧能源）。

人工智能AI技術與能源領域也在結合。這個結合就是一個多能能源服務業(yè)，提高能效和高質量個性化服務是其特征。

能源業(yè)要成為能源業(yè)+能源服務業(yè)，不僅提供能源，還有服務，而且服務的功能會越來越強，這是需求側推動的供給側能源革命。

能源轉型是產業(yè)革命的一部分。能源轉型具有長期性、艱巨性，但方向是清晰的，需要立足現(xiàn)實，放眼未來。上述六個方面能源觀的創(chuàng)新將引領能源革命，共同成就能源的新常態(tài)、高質量、新體系。