周潔

官方報(bào)告顯示，2019年中國(guó)能源消費(fèi)總量48.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，同比增長(zhǎng)3.3%。其中，煤炭消費(fèi)量約40億噸，石油消費(fèi)6.5億噸，天然氣消費(fèi)3067億立方米，是世界上最大的能源消費(fèi)國(guó)。

不過(guò)，這些數(shù)字并不能完整呈現(xiàn)中國(guó)的能源現(xiàn)狀——中國(guó)同樣是全球最大的風(fēng)能生產(chǎn)國(guó)，產(chǎn)能比位居第二的美國(guó)高出一倍。中國(guó)還貢獻(xiàn)了全世界太陽(yáng)能發(fā)電量的約三分之一，去年建設(shè)的太陽(yáng)能系統(tǒng)數(shù)量領(lǐng)先其他任何國(guó)家。

能源問(wèn)題關(guān)系中國(guó)國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)定。為了解決國(guó)內(nèi)能源需求問(wèn)題，國(guó)家一直致力于能源結(jié)構(gòu)變革，綠色低碳是中國(guó)能源發(fā)展的戰(zhàn)略方向——大力推進(jìn)化石能源清潔高效利用的同時(shí)，中國(guó)在可再生能源領(lǐng)域的投入巨大。

逐漸潔凈的非可再生能源

我國(guó)五大能源結(jié)構(gòu)中，煤電一直是傳統(tǒng)能源的主要方式。這是由我國(guó)資源“富煤少油少氣”的稟賦特點(diǎn)所決定的，然而，大規(guī)模、高強(qiáng)度的煤炭開發(fā)利用，一方面造成了我國(guó)一些重要產(chǎn)煤區(qū)水資源與地表生態(tài)破壞;另一方面也引發(fā)了諸多地區(qū)大范圍煤煙型空氣污染等環(huán)境問(wèn)題。還記得2013年，部分城市的顆粒物水平是世界衛(wèi)生組織認(rèn)為的安全值的30倍，有媒體將當(dāng)時(shí)稱之為“空氣末日”，這種程度的污染迫使國(guó)家不得不采取進(jìn)一步行動(dòng)。

2000-2030年中國(guó)發(fā)電能源結(jié)構(gòu)2000年～2030年，我國(guó)電力結(jié)構(gòu)將實(shí)現(xiàn)從以煤電為主向新一代清潔非化石能源發(fā)電為主的轉(zhuǎn)換。

與此同時(shí)，我國(guó)是全球最大的二氧化碳排放國(guó)，其中燃煤引起的二氧化碳排放占我國(guó)化石燃料排放總量的80%左右。盡管這些年來(lái)，隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，煤炭消費(fèi)比重呈下降趨勢(shì)，但是未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，煤炭仍是我國(guó)基礎(chǔ)性能源。因此，華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院王艷芹教授介紹，潔凈煤技術(shù)的發(fā)展對(duì)于促進(jìn)我國(guó)煤基能源的可持續(xù)發(fā)展、治理大氣污染及應(yīng)對(duì)氣候變化都具有重要的戰(zhàn)略意義。

在火、水、風(fēng)、光、核五大清潔能源中，風(fēng)、光兩種清潔的新能源發(fā)展最快，我們的技術(shù)也達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

潔凈煤技術(shù)，指的是煤炭清潔利用過(guò)程中減少污染排放與提高利用效率的燃燒、轉(zhuǎn)化合成、污染控制、廢物綜合利用等先進(jìn)技術(shù)。隨著潔凈煤技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)已建成世界上規(guī)模最大的清潔高效煤電系統(tǒng)，排放標(biāo)準(zhǔn)世界領(lǐng)先，煤炭清潔利用產(chǎn)業(yè)也已被確定為“綠色產(chǎn)業(yè)”。目前，中國(guó)正在嚴(yán)格控制煤電產(chǎn)能擴(kuò)張，避免未來(lái)煤電產(chǎn)能過(guò)剩。計(jì)劃到本世紀(jì)中葉建成以新能源和可再生能源為主體的近零排放體系，從根本上結(jié)束對(duì)石油天然氣進(jìn)口的依賴，保障國(guó)家能源供應(yīng)安全。

王艷芹向記者表示，除了潔凈煤技術(shù)在煤炭中的應(yīng)用，目前我國(guó)的石化油品也一直越來(lái)越清潔化。“煤和石油的硫含量不低，因此研究機(jī)構(gòu)包括高校和企業(yè)等一直致力于脫硫降烯烴。經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展，在這方面已經(jīng)取得了一定的成績(jī)?！?/p>

就在最近，上海石化油品清潔化項(xiàng)目40萬(wàn)噸/年清潔汽油組分裝置產(chǎn)出烷基化油合格產(chǎn)品，是航空汽油和車用汽油的理想調(diào)和組分，具有辛烷值高、不含烯烴及芳烴、敏感性小、調(diào)和性好、揮發(fā)性好和燃燒清潔等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前綠色環(huán)保的汽油產(chǎn)品，將對(duì)優(yōu)化調(diào)整煉油產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和油品質(zhì)量升級(jí)具有促進(jìn)作用。

在化石能源中，和煤炭、石油相比，天然氣無(wú)疑是最清潔的，王艷芹表示，作為一種重要的清潔能源，天然氣在全球能源體系中扮演著越來(lái)越重要的角色。隨著液化天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，中國(guó)現(xiàn)已成為全球最具活力的天然氣和液化天然氣市場(chǎng)之一。

發(fā)展中的清潔能源

如果你自駕去過(guò)西北，一定會(huì)對(duì)途中路旁一臺(tái)臺(tái)巨大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)印象深刻。巨大的發(fā)電機(jī)葉片必須足夠?qū)掗?，才能發(fā)揮作用，它們足夠輕盈，又足夠堅(jiān)固，葉片得以承受結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)、抵抗大風(fēng)、懸浮顆粒侵蝕和結(jié)冰等惡劣天氣，保證長(zhǎng)期維持穩(wěn)定運(yùn)行?！扒鍧嵞茉?，一般指的是環(huán)保、污染程度小的能源。在火、水、風(fēng)、光、核五大清潔能源中，風(fēng)、光兩種清潔的新能源發(fā)展最快，我們的技術(shù)也達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平?！蓖跗G芹介紹。

就在上個(gè)月，全國(guó)清潔能源裝機(jī)占比最高的省份——青海，再次刷新了一項(xiàng)世界紀(jì)錄——自5月9日0時(shí)至8月16日24時(shí)，青海省連續(xù)100天對(duì)“三江源”地區(qū)16個(gè)縣和1個(gè)鎮(zhèn)全部使用清潔能源供電。這些地區(qū)所有用電均來(lái)自水、太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的清潔能源，實(shí)現(xiàn)用電“0”排放。此外，這100天里，“三江源”地區(qū)減少燃煤6.1萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放16.6萬(wàn)噸，共計(jì)讓利1500萬(wàn)元。

“發(fā)展廉價(jià)的太陽(yáng)能和風(fēng)能，用來(lái)替代化石能源已經(jīng)成為中國(guó)治理空氣污染的核心能源策略?！钡L(fēng)能和太陽(yáng)能都是大自然給的，不像燃煤電廠的發(fā)電量那樣穩(wěn)定。以風(fēng)電為例，由于春冬風(fēng)大、夏秋風(fēng)小的氣候特點(diǎn)，春冬二季的發(fā)電量能占到全年的60%～70%。

2018年VS2040年全球發(fā)電結(jié)構(gòu)據(jù)國(guó)際能源署預(yù)估，到2026年，可再生能源發(fā)電量將超過(guò)煤電，直至2040年，清潔能源發(fā)電量將達(dá)到21524TWh，其中可再生能源發(fā)電量占比83.9%。

2019年全球新增可再生能源及新增風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)情況

光伏發(fā)電就更加不確定了，用業(yè)內(nèi)人士的話來(lái)說(shuō)：“突然飄來(lái)的一片云都能讓光伏設(shè)備停止運(yùn)作”。但我們用電，基本是即發(fā)即用，從電廠經(jīng)過(guò)電網(wǎng)再到用戶端，中間沒有存儲(chǔ)的環(huán)節(jié)。因此，在電網(wǎng)中并入太陽(yáng)能和風(fēng)能是存在難度的，“電網(wǎng)要求輸入穩(wěn)定平滑，而風(fēng)電和光伏發(fā)電由于其隨機(jī)間歇性，接入后便會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊。如果沒有先進(jìn)的控制系統(tǒng)，可能會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)不穩(wěn)定”。

為了解決這些困難，青海的新能源基地自多年前開始嘗試“多能互補(bǔ)”。2013年，世界最大的水光互補(bǔ)光伏電站——黃河龍羊峽水光互補(bǔ)320兆瓦并網(wǎng)光伏電站啟動(dòng)并網(wǎng)，水光互補(bǔ)，即將水力發(fā)電和光伏發(fā)電結(jié)合起來(lái)，更具體地說(shuō)，就是將波動(dòng)性、隨機(jī)性、間歇性強(qiáng)的光伏發(fā)電輸送到水電站，用水電進(jìn)行調(diào)節(jié)之后組合成一個(gè)穩(wěn)定電源再輸入電網(wǎng)。

在這一模式下，發(fā)電站白天基本上讓給光伏來(lái)發(fā)電，水電以低負(fù)荷運(yùn)行，一旦突然出現(xiàn)陰天或者是多云天氣，光伏的發(fā)電量會(huì)迅速下降。在幾秒鐘之內(nèi)，水電站那邊的互補(bǔ)水輪發(fā)電機(jī)就快速響應(yīng)調(diào)整，將光伏所損失的負(fù)荷迅速補(bǔ)上去。通過(guò)這個(gè)辦法，龍羊峽水電站西側(cè)的光伏基地基本解決了間歇性的問(wèn)題。

水光互補(bǔ)之外，光伏發(fā)電還可以和風(fēng)電、氣電（天然氣）互補(bǔ)。2020年8月，張北可再生能源柔性直流工程完成建設(shè)。電網(wǎng)充分利用張家口的大規(guī)模風(fēng)、光互補(bǔ)特性與抽蓄電站的靈活調(diào)節(jié)能力，為京津冀提供穩(wěn)定可靠的清潔電力。

為了提升可再生能源的利用效率，減少棄水、棄風(fēng)、棄光的問(wèn)題（因?yàn)殡娋W(wǎng)必須實(shí)時(shí)平衡，因電網(wǎng)消納能力不足而被迫放棄的水能、風(fēng)能、光能，被稱為棄水、棄風(fēng)、棄光），國(guó)家在高壓線上投入巨資，截至2019年底，國(guó)家電網(wǎng)已累計(jì)建成 22 條特高壓線路，項(xiàng)目累計(jì)投資超過(guò) 4300 億元。

5月31日，±800千伏青海—河南特高壓直流輸電工程全線貫通，這條造價(jià)226億元人民幣，起于青海省海南州、止于河南省駐馬店市的全長(zhǎng)1600公里的高壓線成為世界上首個(gè)以輸送新能源為主的特高壓輸電大通道。自此，來(lái)自青海的“綠電”通過(guò)1500多公里的“電力天路”源源不斷送往中原大地，每年可向河南省輸送清潔電能400億千瓦時(shí)，約占河南全省全社會(huì)用電量的十分之一，有力地促進(jìn)了西北可再生能源開發(fā)與外送，同時(shí)也將有效地改善中原地區(qū)的空氣與環(huán)境質(zhì)量。

清潔能源的更多可能

據(jù)國(guó)際能源署預(yù)估，到2026年，可再生能源發(fā)電量將超過(guò)煤電，直至2040年，清潔能源發(fā)電量將達(dá)到21524億千瓦時(shí)，其中可再生能源發(fā)電量占比83.9%。從細(xì)分領(lǐng)域看，其間清潔能源中增長(zhǎng)最高的領(lǐng)域是太陽(yáng)能光伏，漲幅高達(dá)695%，其次是風(fēng)電，漲幅313%，以生物質(zhì)能和海洋能為代表的其他可再生能源漲幅173%，水電和核電漲幅相對(duì)較低，分別為45%和28%。

在這些清潔能源逐漸成熟并開始應(yīng)用于市場(chǎng)的同時(shí)，王艷芹觀察到，氫能也在迅速發(fā)展，這或?qū)⒊蔀槲磥?lái)十年新能源一股不可忽視的能量——2019年，氫能首次寫入中國(guó)政府工作報(bào)告;2020年5月，財(cái)政部等四部委就《關(guān)于開展燃料電池汽車示范推廣》發(fā)布征求意見稿，表明了氫能及燃料電池即將成為國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略?？萍疾恳脖硎緦⒊掷m(xù)加大國(guó)家資金投入，加快關(guān)鍵核心技術(shù)取得實(shí)質(zhì)性突破，為我國(guó)在該技術(shù)領(lǐng)域追趕世界先進(jìn)水平提供強(qiáng)有力技術(shù)支撐。

對(duì)此，國(guó)家電投集團(tuán)黨組書記、董事長(zhǎng)錢智民的態(tài)度更為明確，他表示：“隨著氫能和儲(chǔ)能技術(shù)全面突破，在大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)、分布式能源儲(chǔ)備，以及實(shí)現(xiàn)低碳交通甚至零碳交通、低碳工業(yè)、低碳建筑方面將發(fā)揮重要作用。新能源發(fā)展的態(tài)勢(shì)，其勢(shì)已成，其時(shí)已至?！?/p>

相信隨著技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)的人類社會(huì)一定會(huì)逐漸用清潔能源替代化石能源，唯有如此，我們此刻的藍(lán)天白云才能依然為子孫后代所愛，人和自然才能真正和諧相處。