李曉華 劉吉臻 魏琪峰

（華北電力大學(xué)）

2014年，習(xí)近平總書記在中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議上提出了推動能源消費革命、推動能源供給革命、推動能源技術(shù)革命、推動能源體制革命和全方位加強國際合作，為我國新時代能源發(fā)展指引了方向和路徑。2020年9月，習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表重要講話，宣布中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。我國能源消費總量大、化石能源比重高，經(jīng)濟增長對高耗能、高排放產(chǎn)業(yè)依賴程度較高，要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)粗放發(fā)展模式，引領(lǐng)經(jīng)濟發(fā)展走向更高形態(tài)，這是能源高質(zhì)量發(fā)展的基本要求，也是構(gòu)建現(xiàn)代能源體系的基本任務(wù)[1-2]。

1 能源消費總量及結(jié)構(gòu)預(yù)測分析

1.1 國內(nèi)外機構(gòu)對我國能源消費的預(yù)測

筆者選取國內(nèi)外5個權(quán)威機構(gòu)對我國2030—2050年能源消費進行的預(yù)測，這5個機構(gòu)為國際能源署（IEA）、英國石油公司（bp）、國家發(fā)展和改革委員會能源研究所（簡稱能源所）、國家能源投資集團有限責(zé)任公司（簡稱國能）、清華大學(xué)氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院（簡稱清華）[3-7]。根據(jù)5個機構(gòu)的預(yù)測，2030年，我國能源消費總量為（52～60）×108t標(biāo)準煤，均值約為56×108t標(biāo)準煤，將比2020年能源消費總量49.7×108t標(biāo)準煤增長6.3×108t標(biāo)準煤，年均增長超6000×104t標(biāo)準煤。我國煤炭消費占比43%～50%，均值約為45%，將比2020年的56.7%下降11.7%，年均下降約1.2%。我國非化石能源消費占比20%～30%，均值約為26%，與習(xí)近平主席在2020年氣候雄心峰會上宣布的25%基本相當(dāng)，比2019年的15.3%上升10.7%，年均上升約1%（圖1）。

圖1 典型機構(gòu)對中國2030年能源消費總量及結(jié)構(gòu)的預(yù)測[3-7]

除個別極端預(yù)測情景外，5個機構(gòu)預(yù)測中國2040年、2050年能源消費總量為（50～60）×108t標(biāo)準煤（圖2），均值為57×108t標(biāo)準煤，與2030年基本相當(dāng)。不同情景預(yù)測的煤炭及非化石消費占比數(shù)據(jù)差異較大，碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)應(yīng)用是影響結(jié)果的重要因素之一。

圖2 典型機構(gòu)對中國2040年、2050年能源消費總量及結(jié)構(gòu)的預(yù)測[3-7]

1.2 未來能源消費總量與碳排放達峰預(yù)測

bp、IEA、清華大學(xué)和國家電網(wǎng)有限公司（簡稱國家電網(wǎng)）4個機構(gòu)對中國一次能源消費總量達峰預(yù)測結(jié)果見表1。4個機構(gòu)對中國能源相關(guān)碳排放總量達峰預(yù)測存在差異（表2）。

表1 典型機構(gòu)對中國一次能源消費總量達峰的預(yù)測

1.3 能源消費總量及結(jié)構(gòu)分析

分析國內(nèi)外典型機構(gòu)針對中國未來能源發(fā)展與碳排放預(yù)測，得出以下認識：

2025—2030年，中國一次能源消費總量將達到56×108t標(biāo)準煤左右，2030年之后10年將進入峰值平臺期。屆時，一次能源消費總量中，煤炭占比43%～50%，石油占比16%～20%，天然氣占比10%～14%，可再生能源占比18%～25%，核能占比3%～7%。中國能源相關(guān)碳排放將實現(xiàn)達峰，峰值為（100～110）×108t。

2031—2050年，中國一次能源消費總量將變化不大，但能源消費結(jié)構(gòu)變化顯著。到2050年，一次能源消費總量中，煤炭占比10%～35%，石油占比10%～15%，天然氣占比10%～15%，可再生能源占比30%～60%，核能占比7%～14%。我國能源相關(guān)碳排放將實現(xiàn)快速下降，將從峰值（100～110）×108t降至（15～50）×108t。

2051—2060年，中國能源相關(guān)碳排放進一步下降，以滿足碳中和的需求，目前國內(nèi)外相關(guān)機構(gòu)對此的定量研究比較缺乏。

碳達峰、碳中和目標(biāo)實現(xiàn)的重要途徑是大規(guī)模發(fā)展非化石能源，各大機構(gòu)針對中國各時期非化石能源消費量的預(yù)測差異較大，主要涉及對非化石能源資源約束、電力系統(tǒng)安全、能源系統(tǒng)經(jīng)濟成本等因素的評估。

碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標(biāo)的另一重要途徑，也是造成各大機構(gòu)針對化石能源占比差異較大的重要因素，只有實現(xiàn)大規(guī)模低成本CCUS技術(shù)的廣泛應(yīng)用，化石能源才能在2050年、2060年仍有一定用武之地。

2 構(gòu)建現(xiàn)代能源體系的科學(xué)內(nèi)涵

構(gòu)建現(xiàn)代化能源體系是能源革命的目標(biāo)，將使能源生產(chǎn)利用方式變革、供給結(jié)構(gòu)優(yōu)化、利用效率提高，具體包含清潔、低碳、安全、高效4個方面。清潔、低碳、高效分別強調(diào)能源開發(fā)利用的結(jié)果對環(huán)境、氣候變化、資源利用的影響最小化，安全主要強調(diào)能源開發(fā)利用的結(jié)果確保國家和社會安全。4個方面相互疊加，相輔相成。

2.1 “綠電為核心”是現(xiàn)代能源體系的特征

中國終端電氣化率將持續(xù)提升，預(yù)計2025年達到30%左右，電能將超過煤炭成為最主要的終端用能。隨著風(fēng)能、太陽能等可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用，“綠電為核心”的現(xiàn)代能源體系特征愈加明顯。在“綠電為核心”的現(xiàn)代能源體系中，電源、電網(wǎng)、負荷、儲能各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)互動更多，以整體最優(yōu)為目標(biāo)，充分發(fā)揮各類資源特性，以靈活高效的方式共同推動系統(tǒng)優(yōu)化運行，促進新能源高效消納[9-10]。在供給側(cè)，氣電和水電是優(yōu)質(zhì)的靈活性調(diào)節(jié)電源。在需求側(cè)，大力發(fā)展需求響應(yīng)，完善峰谷電價，提高對新能源的消納能力。在儲能側(cè)，抽水蓄能、電化學(xué)儲能，特別是以電制氫為代表的電轉(zhuǎn)其他能源已成為綜合能源系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。電轉(zhuǎn)熱、電轉(zhuǎn)冷方面，熱泵等將有很大發(fā)展?jié)摿?，電制氫處于研發(fā)示范階段，未來應(yīng)用前景廣闊。在電網(wǎng)側(cè)，通過互聯(lián)互濟可以實現(xiàn)不同區(qū)域、不同時間互補，實現(xiàn)供需高效互動與協(xié)調(diào)。

2.2 發(fā)展綜合能源是現(xiàn)代能源體系的路徑

隨著傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)進步，風(fēng)能、太陽能等可再生能源發(fā)展，新能源技術(shù)變革創(chuàng)新，智能電網(wǎng)等能源輸配網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，以及用戶智慧用能新需求的提出，發(fā)展綜合能源成為中國建設(shè)現(xiàn)代能源體系的重要任務(wù)。

綜合能源以電力為核心，涵蓋煤炭、石油、天然氣等多種資源，實施多異質(zhì)能源協(xié)調(diào)規(guī)劃、優(yōu)化運行、協(xié)同管理、交互響應(yīng)和互補互濟，提高能源綜合利用效率和可再生能源利用水平，提升綜合能源服務(wù)。建設(shè)城市能源互聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建面向園區(qū)、工廠、社區(qū)、樓宇等用能對象的綜合能源系統(tǒng)，推進綜合能源服務(wù)，培育虛擬電廠、負荷聚集商等綜合能源新型主體，應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計算、5G等數(shù)字信息技術(shù)，滿足用戶的智慧用能需求，實現(xiàn)多種能源的優(yōu)化配置、優(yōu)勢互補，提升用戶能效，控制能源消費總量，從而推進能源消費革命，形成能源節(jié)約型社會。

發(fā)展綜合能源可統(tǒng)籌集中式與分布式能源類型，推進能源路由器等綜合能源耦合、調(diào)控技術(shù)，以及智慧用能等技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。以電力為核心建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)，可打破能源體制壁壘，形成涵蓋電力市場、碳交易市場、綠色配額交易市場，實現(xiàn)煤電聯(lián)動等多類型市場機制，還原能源的商品屬性；建設(shè)全球能源互聯(lián)網(wǎng)是我國推動“一帶一路”建設(shè)的重要戰(zhàn)略，是推動能源國際合作的重要舉措。

3 構(gòu)建現(xiàn)代能源體系助力碳達峰碳中和

如何在構(gòu)建現(xiàn)代能源體系過程中保證能源安全與經(jīng)濟發(fā)展？在現(xiàn)有技術(shù)條件下，能源體系的低碳性、安全性與經(jīng)濟性存在一定矛盾。一方面，風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)電具有波動性和間歇性的特點，大規(guī)模并網(wǎng)將對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行造成沖擊。另一方面，新能源的發(fā)電成本普遍較高，若完全靠新能源行業(yè)壓縮利潤空間，企業(yè)將面臨巨大經(jīng)營壓力，不利于新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展；若將發(fā)電成本直接傳導(dǎo)至終端用戶，將大幅增加社會生產(chǎn)生活成本，不符合國家關(guān)于降低全社會用能成本的要求。如何協(xié)調(diào)供需雙側(cè)對能源安全性、經(jīng)濟性的要求，解決能源體系低碳性、安全性和經(jīng)濟性之間的矛盾，成為我國實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵[11]。

構(gòu)建現(xiàn)代能源體系涉及能源生產(chǎn)、傳輸、消費和存儲，實現(xiàn)低碳與能源安全性和經(jīng)濟性的協(xié)調(diào)發(fā)展，既需要從源、網(wǎng)、荷、儲各環(huán)節(jié)多管齊下，更需要“全國一盤棋”，對能源體系統(tǒng)籌優(yōu)化布局。

3.1 制定減碳階段目標(biāo)

實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標(biāo)，要貫徹新發(fā)展理念，統(tǒng)籌地區(qū)及重點行業(yè)的碳中和實施路徑，大力調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，提升能源利用效率，推進能源體系清潔低碳發(fā)展，促進經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展、全面綠色轉(zhuǎn)型。具體可分3階段部署。

盡早達峰期（2021—2030年）：力爭2030年前全國碳排放盡早達峰，煤炭、石油梯次達峰，非化石能源發(fā)電裝機快速上升，重點研發(fā)大規(guī)模低成本CCUS技術(shù)。

快速減排期（2031—2050年）：碳排放穩(wěn)中有降到快速減排，天然氣消費量盡快達峰，非化石能源發(fā)電規(guī)模進一步增加，實現(xiàn)低成本CCUS技術(shù)規(guī)?；虡I(yè)推廣。

中和攻堅期（2051—2060年）：深度脫碳實現(xiàn)碳中和目標(biāo)，化石能源消費量進一步下降，非化石能源成為能源消費主體，重點領(lǐng)域CCUS技術(shù)實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

3.2 將節(jié)能減排納入現(xiàn)代化能源體系發(fā)展規(guī)劃

堅定實施“四個革命、一個合作”的國家能源戰(zhàn)略，將節(jié)能減排、碳達峰、碳中和以約束性指標(biāo)的方式納入國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃，使碳中和的長期愿景成為全社會的行動，全面促進低碳轉(zhuǎn)型的個人行為、企業(yè)行動、資金流動、技術(shù)研發(fā)等。鼓勵各地各行業(yè)結(jié)合各自資源稟賦、發(fā)展階段、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等發(fā)展條件，因地制宜地謀劃碳中和發(fā)展規(guī)劃，實質(zhì)性推進碳達峰目標(biāo)實現(xiàn)。大力推動節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)，加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，加強資源綜合利用。倡導(dǎo)綠色低碳生活方式，凝聚全社會共識，形成全民參與的良好局面。建立健全節(jié)能減排工作協(xié)同機制，加強節(jié)能減排指標(biāo)體系研究，建立科學(xué)合理的考核評價體系，不斷完善監(jiān)測評估機制，促進碳達峰、碳中和相關(guān)工作落實。

3.3 能源消費側(cè)多措并舉強化節(jié)能增效

加大引導(dǎo)和監(jiān)督力度，支持節(jié)能技術(shù)裝備創(chuàng)新，鼓勵重點領(lǐng)域節(jié)能新產(chǎn)品的應(yīng)用，推動鋼鐵、石化、化工等傳統(tǒng)高耗能行業(yè)轉(zhuǎn)型升級，持續(xù)提升重點領(lǐng)域新基建能效水平。有效控制能源消費強度，合理控制能源消費總量，建立二氧化碳排放總量控制制度。大幅提升能源利用效率，持續(xù)深化重點領(lǐng)域節(jié)能，把節(jié)能貫穿于經(jīng)濟社會發(fā)展全過程和各領(lǐng)域，提升信息化基礎(chǔ)設(shè)施能效水平。健全能源管理體系，強化重點用能單位節(jié)能管理和目標(biāo)責(zé)任，嚴格把關(guān)高耗能產(chǎn)業(yè)增量部分的入門標(biāo)準。堅決抑制高耗能、高污染和產(chǎn)能過剩行業(yè)盲目擴張，嚴格控制產(chǎn)能過剩和高耗能行業(yè)新建項目，嚴禁投資新建或改建違反國家產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)排放標(biāo)準和缺乏能源、環(huán)境支撐條件的高耗能生產(chǎn)項目。培育壯大低耗能先進制造業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。推廣高效節(jié)能新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)，挖掘跨部門、跨行業(yè)節(jié)能潛力。加快發(fā)展高效節(jié)能產(chǎn)業(yè)、先進環(huán)保產(chǎn)業(yè)，推動水、大氣、土壤污染防治行動計劃，推進先進環(huán)保技術(shù)產(chǎn)品與裝備應(yīng)用。

3.4 能源生產(chǎn)側(cè)建成多元清潔能源供應(yīng)體系

加大落后產(chǎn)能、小煤礦淘汰力度，加快煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型，鼓勵和支持大型企業(yè)跨地區(qū)、跨行業(yè)、跨所有制兼并重組，培育并壯大大型煤基綜合能源企業(yè)集團。統(tǒng)籌考慮水資源、環(huán)境約束，合理制定煤炭產(chǎn)能。集中攻關(guān)并大力推廣保水開采、充填開采、智能開采等綠色安全高效開采與生態(tài)修復(fù)技術(shù)，建設(shè)好關(guān)鍵技術(shù)示范工程，提高煤炭綠色高效安全開采水平。大力發(fā)展風(fēng)電、光伏，因地制宜規(guī)模化配置陸上風(fēng)電，鼓勵有條件的地區(qū)發(fā)展海上風(fēng)電，積極支持分布式風(fēng)電、光伏發(fā)展。安全高效發(fā)展核電，加強核電規(guī)劃、選址、設(shè)計、建造、運行和退役等全生命周期管理與監(jiān)督，完善多層次核安全法規(guī)與標(biāo)準體系，強化核安保與核材料管制。

3.5 保障能源安全推動能源高質(zhì)量發(fā)展

提高石油、天然氣和煤炭等能源儲備能力，完善國家能源儲備體系，健全國家大面積停電事件應(yīng)急機制，全面提升電力供應(yīng)可靠性和應(yīng)急保障能力。提高電源側(cè)靈活性建設(shè)積極性，科學(xué)推進火電靈活性改造，因地制宜布局燃氣調(diào)峰電站、抽水蓄能電站。著力釋放需求響應(yīng)潛力，推動大容量、高安全和可靠性儲能發(fā)展應(yīng)用，推動自備電廠、傳統(tǒng)高載能工業(yè)負荷、工商業(yè)可中斷負荷、電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)、虛擬電廠等參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。不斷完善全國跨省區(qū)骨干能源輸送通道建設(shè)，完善區(qū)域電網(wǎng)主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與內(nèi)部建設(shè)，積極建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)，推動規(guī)模合理、分層分區(qū)、安全可靠的電力系統(tǒng)。重點攻關(guān)交直流混合大電網(wǎng)運行關(guān)鍵技術(shù)，安全高效低成本電化學(xué)儲能關(guān)鍵技術(shù)，加快構(gòu)建柔性、智能的電力輸配網(wǎng)絡(luò)，為靈活、安全、互補、高效的電力生產(chǎn)和消費提供技術(shù)支撐。

3.6 推動多領(lǐng)域電能替代提高電氣化水平

著力推動交通工具實現(xiàn)電動化和清潔化，加快淘汰報廢老舊柴油貨車。指導(dǎo)督促各地做好城市公共交通、民用、貨運等新能源交通工具推廣應(yīng)用，推廣靠港船舶使用岸電和電驅(qū)動貨物裝卸，擴大新能源交通工具應(yīng)用范圍。因地制宜開展城鄉(xiāng)充電設(shè)施建設(shè)，大力發(fā)展電氣化鐵路、城市軌道交通及配套設(shè)施建設(shè)，做好電動汽車配套供電設(shè)施建設(shè)及供電服務(wù)，建立道路運輸領(lǐng)域新能源汽車使用安全和運維保養(yǎng)相關(guān)標(biāo)準規(guī)范，滿足電動汽車發(fā)展需求。鼓勵工業(yè)電氣化技術(shù)向綠色智能方向發(fā)展，并應(yīng)用于各行各業(yè)。持續(xù)縮減工業(yè)部門能源消費煤炭比例，逐步對燃煤（油、氣）工業(yè)鍋爐進行電鍋爐替換改造，推進蓄熱式與直熱式工業(yè)鍋爐應(yīng)用，特別在鋼鐵、建材行業(yè)，大力發(fā)展電爐鋼、電窯爐，在輕工行業(yè)大力發(fā)展蓄熱電鍋爐。

3.7 推廣應(yīng)用CCUS技術(shù)打造負碳經(jīng)濟新引擎

著力布局CCUS技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈，全力培育具有長周期研發(fā)投入能力和基礎(chǔ)研究能力的負碳技術(shù)跨國企業(yè)和龍頭企業(yè)，加快營造具有中國特色的產(chǎn)學(xué)研深度融合體系。做好CCUS技術(shù)應(yīng)用宣傳工作，完善CCUS技術(shù)普及相關(guān)支撐政策，建立配套補貼機制。大力培養(yǎng)CCUS技術(shù)專業(yè)人才，促進高校院所和大型發(fā)電企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，加大對擁有自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)的扶植力度，定期組織專家對應(yīng)用CCUS技術(shù)的企業(yè)進行指導(dǎo)。加強對技術(shù)應(yīng)用企業(yè)生產(chǎn)情況的監(jiān)管，發(fā)揮新聞媒體和民眾的監(jiān)督作用。

3.8 提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力

無論是降低化石能源在使用過程中的碳排放，還是研究非碳能源替代，都屬于從排放端來探討如何減排。實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，還需要在固碳端發(fā)力，通過生態(tài)建設(shè)、土壤固碳、CCUS等工程及技術(shù)，去除不得不排放的二氧化碳。建議制定相關(guān)法律法規(guī)，強化碳匯林的保護及監(jiān)管措施。實施植樹造林、恢復(fù)被毀生態(tài)系統(tǒng)、建立農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)、加強森林可持續(xù)管理等政策，并采取經(jīng)濟措施，鼓勵各地大力培育森林資源，增加森林面積和蓄積量，增強陸地碳吸收量，增加森林碳匯。實施禁牧休牧、草畜平衡等措施，不斷恢復(fù)草原植被，加快生物量積累，減少土壤擾動活動，不斷增強草原固碳能力和土壤蓄積碳能力。全面落實草原生態(tài)保護補助獎勵機制，以基本草原劃定為基礎(chǔ)，確定草原保護紅線，在重點草原區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū)建立自然保護區(qū)，改善草原生態(tài)環(huán)境。