本文選自中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2022年第6期

作者：謝克昌

來(lái)源：面向2035年我國(guó)能源發(fā)展的思考與建議[J].中國(guó)工程科學(xué),2022,24(6):1-7.

編者按

2035 年前是我國(guó)基本實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化的關(guān)鍵時(shí)期，能源高質(zhì)量發(fā)展是支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的先決條件，應(yīng)立足基本國(guó)情和所處發(fā)展階段，在保障能源安全供應(yīng)的前提下推進(jìn)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型。

中國(guó)工程院謝克昌院士在中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2022年第6期發(fā)表《面向2035年我國(guó)能源發(fā)展的思考與建議》一文。文章從能源總量、能源結(jié)構(gòu)、綜合能效、能源科技、體制機(jī)制、能源安全六方面闡述了我國(guó)能源發(fā)展現(xiàn)狀，重點(diǎn)分析了未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)能源發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，涵蓋煤炭兜底保障作用、能源消費(fèi)增量的可再生能源替代、油氣供給安全、核電發(fā)展立足自主、氫能和儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)?；l(fā)展等。著眼2035 年能源領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展，提出了能源革命，碳達(dá)峰、碳中和4 個(gè)階段的戰(zhàn)略目標(biāo)。研究建議，各環(huán)節(jié)全面落實(shí)節(jié)能優(yōu)先方針，繼續(xù)實(shí)施煤炭清潔高效低碳利用，站位全局謀劃和推動(dòng)可再生能源成為未來(lái)能源供應(yīng)增量的主體，加快低碳轉(zhuǎn)型并統(tǒng)籌構(gòu)建多能互補(bǔ)能源系統(tǒng)。

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一、前言

黨的二十大報(bào)告提出，到2035年，我國(guó)要廣泛形成綠色生產(chǎn)生活方式，碳排放量達(dá)峰后穩(wěn)中有降，生態(tài)環(huán)境基本好轉(zhuǎn)，美麗中國(guó)目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)。立足國(guó)情，實(shí)現(xiàn)能源高質(zhì)量發(fā)展，是建設(shè)美麗中國(guó)、提升經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在有效保障能源安全供應(yīng)的前提下，結(jié)合實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和(“雙碳”)目標(biāo)任務(wù)，有序推進(jìn)全國(guó)能源市場(chǎng)建設(shè)，這是國(guó)家總體要求。以煤為主體能源是基本國(guó)情，需要立足所處發(fā)展階段，審慎研判國(guó)際形勢(shì)，加強(qiáng)煤炭清潔高效利用，增強(qiáng)新能源的安全可靠替代性，推進(jìn)儲(chǔ)能、氫能等綠色低碳技術(shù)研發(fā)應(yīng)用。加快新型電力系統(tǒng)和清潔低碳、安全高效能源體系建設(shè)，盡快建成能源強(qiáng)國(guó)，確保能源供應(yīng)安全。

根據(jù)國(guó)家“十四五”規(guī)劃綱要，2035年是我國(guó)基本實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化的重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)，因而開(kāi)展面向2035年的能源發(fā)展戰(zhàn)略研究是學(xué)術(shù)熱點(diǎn)和社會(huì)關(guān)注點(diǎn)。本文著眼2035年前我國(guó)能源綜合發(fā)展課題，系統(tǒng)梳理氫能、儲(chǔ)能、核能、煤炭、可再生能源、油氣等的進(jìn)展與趨勢(shì)，提出能源領(lǐng)域發(fā)展目標(biāo)以及就如何實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)而展開(kāi)的初步思考，可為推動(dòng)能源革命、確保能源供應(yīng)、推進(jìn)低碳轉(zhuǎn)型等方面的技術(shù)和管理研究提供啟發(fā)與參考。

二、我國(guó)能源發(fā)展基本情況

(一)建成世界上規(guī)模領(lǐng)先的能源生產(chǎn)與消費(fèi)體系

在能源生產(chǎn)方面，2021年煤炭、原油、天然氣產(chǎn)量分別為4‍.13×109 t、1‍.99×108 t、2‍.076×1011 m3;發(fā)電裝機(jī)容量為2‍.377×109 kW，年發(fā)電量為8‍.5×1012 kW·h。裝機(jī)容量實(shí)現(xiàn)了快速增長(zhǎng)，總體規(guī)模位居世界首位。在能源消費(fèi)方面，2021年一次能源消費(fèi)總量為5‍.24×109 tce，連續(xù)多年成為世界最大的能源消費(fèi)國(guó)，煤炭、可再生能源(如水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電)消費(fèi)國(guó)。但在人均用能強(qiáng)度方面，雖然近20年我國(guó)累計(jì)增幅約為300%，但距離發(fā)達(dá)國(guó)家仍有不小差距，2021年僅為美國(guó)的1/3、德國(guó)和日本的2/3。

(二)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化且清潔低碳轉(zhuǎn)型步伐加快

能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，新能源在“十三五”時(shí)期得到快速發(fā)展，通過(guò)“三去一降一補(bǔ)”逐步淘汰落后產(chǎn)能并增加優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能，穩(wěn)步提升能源清潔低碳化水平。同時(shí)，伴隨著火電、煤化工產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)以及新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化取得突破，清潔低碳轉(zhuǎn)型步伐穩(wěn)健。其中，非化石能源裝機(jī)占比由2015年的35%提升至2021年的47%，非化石能源發(fā)電占比由2015年的27%提升至2020年的34‍.6%，非化石能源消費(fèi)占比由2015年的12%提升至2020年的16‍.5%;煤炭消費(fèi)占比持續(xù)下降，由2015年的64%下降至2021年的56%，完成了能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃目標(biāo)。

(三)能源資源綜合利用水平顯著提升

穩(wěn)步推進(jìn)“提質(zhì)增效”攻關(guān)工作，改善了能源資源綜合利用水平。單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗由2015年的0‍.62 tce/萬(wàn)元下降到2021年的0‍.46 tce/萬(wàn)元，但仍為世界平均水平的1‍.4倍左右。大型煤礦的原煤生產(chǎn)綜合能耗為0‍.0 104 tce/t，下降了12個(gè)百分點(diǎn);煤矸石及低熱值煤綜合利用發(fā)電裝機(jī)量為4‍.3×107 kW，年利用煤矸石約1‍.5×108 t。礦井水綜合利用率、煤矸石綜合利用處置率、土地復(fù)墾率分別為79%、73%、57‍.5%。煤電機(jī)組性能提升明顯，火電廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為302‍.5 g/kW·h。可再生能源保持了較高的利用率水平，2021年水能利用率為98‍.8%，風(fēng)能利用率為96‍.9%，太陽(yáng)能利用率為97‍.9%，“三棄”電量顯著減少。

(四)能源科技自主創(chuàng)新能力穩(wěn)步增強(qiáng)

能源技術(shù)自主創(chuàng)新能力、裝備國(guó)產(chǎn)化水平進(jìn)展較快，在部分方向達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。當(dāng)前，已建立了較為完備的清潔能源裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈，覆蓋了水電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電;成功研制了單機(jī)容量為1×106 kW的水電機(jī)組、單機(jī)容量超過(guò)1×104 kW風(fēng)電機(jī)組，打破了光伏電池轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄。建成若干座應(yīng)用先進(jìn)三代技術(shù)的核電站，在新一代核電、小型堆等核能利用技術(shù)方面取得突破。油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)能力持續(xù)增強(qiáng)，低滲原油及稠油高效開(kāi)發(fā)、新一代復(fù)合化學(xué)驅(qū)油等技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平，頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)與裝備水平大幅提升，天然氣水合物試采取得成功。大型礦井建設(shè)、特厚煤層綜放開(kāi)采、煤與瓦斯共采、燃煤超低排放發(fā)電、高效煤粉型工業(yè)鍋爐、現(xiàn)代煤化工技術(shù)等達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平，主要煤機(jī)裝備、大型粉煤氣化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。

(五)有利于市場(chǎng)發(fā)展活力的體制機(jī)制基本成型

國(guó)家能源體制機(jī)制改革進(jìn)入了“深水區(qū)”，重點(diǎn)能源領(lǐng)域和關(guān)鍵環(huán)節(jié)的市場(chǎng)化改革持續(xù)深化，如油氣體制改革全面啟動(dòng)，電力體制改革積極推進(jìn)。逐步構(gòu)建了布局合理、競(jìng)爭(zhēng)有效的能源市場(chǎng)，完善了主要由市場(chǎng)供需來(lái)決定的能源價(jià)格形成機(jī)制，使得市場(chǎng)在配置資源方面的作用更為突出。① 油氣勘探開(kāi)發(fā)市場(chǎng)有序放開(kāi)，油氣管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)制改革取得關(guān)鍵進(jìn)展;實(shí)現(xiàn)了管輸和銷(xiāo)售業(yè)務(wù)分離，《關(guān)于深化石油天然氣體制改革的若干意見(jiàn)》(2017年)實(shí)施成效顯著。② 全國(guó)統(tǒng)一的電力市場(chǎng)體系正在建設(shè)，以中長(zhǎng)期交易為“壓艙石”、輔助服務(wù)市場(chǎng)為“穩(wěn)定器”、現(xiàn)貨試點(diǎn)為“試驗(yàn)田”的電力市場(chǎng)體系初步顯現(xiàn)。③ 能源領(lǐng)域“放管服”改革取得成效，“十三五”時(shí)期取消和下放的審批事項(xiàng)占比為72%。

(六)能源自主保障能力增強(qiáng)但油氣供給形勢(shì)趨緊

立足國(guó)內(nèi)、補(bǔ)齊短板、多元保障、強(qiáng)化儲(chǔ)備，持續(xù)完善“產(chǎn)供銷(xiāo)儲(chǔ)”體系，建成了較為完備的油氣政府儲(chǔ)備、企業(yè)社會(huì)責(zé)任儲(chǔ)備。截至2020年年底，9個(gè)國(guó)家石油儲(chǔ)備基地、14個(gè)億噸級(jí)煤炭生產(chǎn)基地、9個(gè)大型煤電基地、9個(gè)大型風(fēng)電基地建成或處于在建狀態(tài)。實(shí)施煤制油化工科技攻關(guān)，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化、煤直接液化、煤間接液化等成套工藝技術(shù)，裝備國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)98%。2021年，煤制油產(chǎn)能為9‍.31×106 t，煤制氣產(chǎn)能為6‍.125×109 m3;傳統(tǒng)油氣替代的技術(shù)儲(chǔ)備與產(chǎn)能儲(chǔ)備作用初步顯現(xiàn)，參與國(guó)際油氣談判的平衡籌碼效應(yīng)逐步增強(qiáng)。然而，油氣對(duì)外依存度持續(xù)攀高，油氣供給安全問(wèn)題值得關(guān)注，外部因素導(dǎo)致的能源安全形勢(shì)趨緊。

三、我國(guó)能源發(fā)展趨勢(shì)研判

(一)突出煤炭兜底保障作用并開(kāi)展煤炭清潔高效低碳開(kāi)發(fā)利用

能源資源稟賦決定了煤炭的基礎(chǔ)性地位，煤炭是能源安全保障的“壓艙石”“穩(wěn)定器”。在我國(guó)已探明的一次能源資源儲(chǔ)量中，油氣等資源占比約為6%，而煤炭占比約為94%。這說(shuō)明，煤炭是自主保障最可靠的能源類型，因而長(zhǎng)期堅(jiān)持煤炭清潔高效與可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用是應(yīng)有之義。

我國(guó)煤炭工程技術(shù)具備了一定的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，為產(chǎn)業(yè)升級(jí)、高質(zhì)量“走出去”創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。然而，煤炭開(kāi)發(fā)依然存在一些突出問(wèn)題，不利于提高煤炭綠色、安全、可持續(xù)開(kāi)發(fā)水平。著眼未來(lái)，開(kāi)展智慧煤礦建設(shè)和智能化開(kāi)采應(yīng)用，實(shí)施資源綜合利用與生態(tài)保護(hù)，驅(qū)動(dòng)煤炭產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級(jí);引導(dǎo)煤炭行業(yè)在加強(qiáng)主業(yè)的同時(shí)進(jìn)行多元化發(fā)展，提高優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能與革新產(chǎn)品類別并重。

我國(guó)一半以上的煤炭用于發(fā)電，近年來(lái)隨著新能源開(kāi)發(fā)規(guī)模的增長(zhǎng)，燃煤發(fā)電占總發(fā)電量的比重持續(xù)下降，但燃煤發(fā)電在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)仍是電力供應(yīng)的主力;燃煤發(fā)電除繼續(xù)承擔(dān)保障電力供應(yīng)的主體責(zé)任外，還將為可再生能源大比例消納提供靈活調(diào)峰服務(wù)。在開(kāi)展節(jié)能、應(yīng)用靈活性、供熱等方面技術(shù)改造的基礎(chǔ)上，推動(dòng)燃煤發(fā)電朝著高參數(shù)、大容量、智能化方向發(fā)展，側(cè)重新型動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)、智能燃煤發(fā)電等技術(shù)研發(fā)，促進(jìn)電力裝備技術(shù)升級(jí)、發(fā)電用能結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化利用取得重大進(jìn)展，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化、煤直接液化、煤制烯烴、煤間接液化等技術(shù)開(kāi)展了大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用，可替代石油消耗約3×107 t/a，成為保障能源安全的新戰(zhàn)略路徑。著眼未來(lái)，提高煤化工產(chǎn)業(yè)大型化、園區(qū)化、基地化建設(shè)水平，結(jié)合資源稟賦條件，有序開(kāi)展陜西榆林、內(nèi)蒙古鄂爾多斯、寧夏寧東、新疆北部地區(qū)的大型現(xiàn)代煤化工基地建設(shè)。

目前，煤炭清潔(綠色)轉(zhuǎn)型進(jìn)展較快，煤炭作為清潔能源進(jìn)行應(yīng)用態(tài)勢(shì)良好。然而，煤炭的高碳屬性決定了行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展任重道遠(yuǎn)，突破碳捕集利用與封存(CCUS)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)瓶頸是未來(lái)應(yīng)用的關(guān)鍵之處。

(二)因地制宜發(fā)展可再生能源并使之成為能源供應(yīng)增量的主體

近年來(lái)，我國(guó)可再生能源技術(shù)進(jìn)步迅速、成本下降明顯，與化石能源的經(jīng)濟(jì)性差距逐步縮小，在部分應(yīng)用方向初步具備了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著關(guān)鍵技術(shù)革新、產(chǎn)業(yè)規(guī)模壯大，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的占比將持續(xù)提升，逐步由補(bǔ)充能源轉(zhuǎn)化為能源增量主體。在大力發(fā)展可再生能源的同時(shí)，需提前規(guī)劃退役期間的無(wú)害化處理和循環(huán)利用。

水電開(kāi)發(fā)仍有潛力，但水電待開(kāi)發(fā)區(qū)域施工條件復(fù)雜、建造技術(shù)難度大，綜合建設(shè)成本難以下降。水電技術(shù)未來(lái)發(fā)展需著力優(yōu)化水電站規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)，合理減少項(xiàng)目土建工程量，減輕對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾和社會(huì)生活的影響。

風(fēng)電發(fā)展迅速，但局部地區(qū)仍存在“棄風(fēng)”問(wèn)題。未來(lái)應(yīng)進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)的高效開(kāi)發(fā)利用，大幅增加風(fēng)電比重。持續(xù)開(kāi)發(fā)“三北”大型風(fēng)電基地、東南沿海海上風(fēng)電基地、東 / 中部地區(qū)分散式風(fēng)電，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新降低成本并增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，提高風(fēng)電在能源生產(chǎn)和消費(fèi)中的占比。

光伏裝機(jī)量增長(zhǎng)迅猛、布局持續(xù)優(yōu)化，仍局部存在“棄光”問(wèn)題。未來(lái)應(yīng)堅(jiān)持集中式與分布式開(kāi)發(fā)并重策略，集中建設(shè)新疆、青海、內(nèi)蒙古、西藏等省份的大型太陽(yáng)能基地，而東 / 中部地區(qū)以分布式為主。

生物質(zhì)能利用形式多樣，相應(yīng)發(fā)電初具規(guī)模，但燃料成本偏高等問(wèn)題較為明顯。加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)并進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，將生物質(zhì)能技術(shù)應(yīng)用與美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、精準(zhǔn)扶貧等國(guó)家重大任務(wù)緊密結(jié)合。

地?zé)崤c海洋能資源豐富、潛力較大，但因開(kāi)發(fā)難度大而發(fā)展緩慢。因地制宜進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用，重點(diǎn)突破干熱巖地?zé)崽崛〉燃夹g(shù);針對(duì)海洋能開(kāi)發(fā)利用由單一能種向多能互補(bǔ)、綜合利用轉(zhuǎn)變的發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)關(guān)注波浪能、潮汐能的開(kāi)發(fā)。

(三)加強(qiáng)油氣勘探開(kāi)發(fā)力度以保障油氣供給安全

我國(guó)石油對(duì)外依存度將長(zhǎng)期保持高位，安全供應(yīng)面臨挑戰(zhàn);陸海油氣開(kāi)發(fā)制約、進(jìn)口通道單一、工程科技滯后于國(guó)際前沿、開(kāi)發(fā)扶持政策不完善等現(xiàn)實(shí)制約因素突出。

天然氣需求持續(xù)上升，需要關(guān)注“增儲(chǔ)上產(chǎn)”。2021年，天然氣探明儲(chǔ)量為8‍.4×1012 m3，產(chǎn)量為2‍.076×1011 m3，而消費(fèi)量已超3×1011 m3。天然氣探明程度低，通過(guò)常規(guī)氣老區(qū)穩(wěn)產(chǎn)、新區(qū)建產(chǎn)才能保持產(chǎn)量穩(wěn)定增長(zhǎng);非常規(guī)天然氣則依賴頁(yè)巖氣、深層煤層氣開(kāi)發(fā)以支持規(guī)模效益上產(chǎn)。

著眼未來(lái)，加強(qiáng)油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)研發(fā)，構(gòu)建開(kāi)放靈活的油氣安全保障體系。創(chuàng)新理論并深化認(rèn)知，帶動(dòng)新領(lǐng)域拓展、戰(zhàn)略接替區(qū)準(zhǔn)備、重大區(qū)帶與戰(zhàn)略目標(biāo)落實(shí)，支持油氣勘探持續(xù)取得突破。合理增強(qiáng)國(guó)內(nèi)油氣的勘探開(kāi)發(fā)力度，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)非常規(guī)油氣的規(guī)模經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)。繼續(xù)開(kāi)展戰(zhàn)略儲(chǔ)備庫(kù)、天然氣基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，增強(qiáng)應(yīng)急保障能力。

(四)立足自主發(fā)展核電并以技術(shù)創(chuàng)新提升競(jìng)爭(zhēng)力

我國(guó)核電穩(wěn)健發(fā)展，但發(fā)電量占比依然不高。2021年，我國(guó)商業(yè)運(yùn)行核電機(jī)組為53臺(tái)，裝機(jī)容量為5‍.326×107 kW，居世界第三位;在建核電機(jī)組為16臺(tái)，裝機(jī)容量為1‍.75×107 kW，居世界第一位。相比主要核能利用國(guó)家，我國(guó)核電總裝機(jī)容量并不低，但在全國(guó)發(fā)電總量中的占比僅為5%。

核電事業(yè)起步較晚，但具有后發(fā)優(yōu)勢(shì)。早期的核電技術(shù)及核心裝備多為引進(jìn)，目前以“華龍一號(hào)”“國(guó)和一號(hào)”為代表的第三代核電機(jī)組成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)85%，體現(xiàn)了最高核安全標(biāo)準(zhǔn)。核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在一些短板，特殊材料、核測(cè)儀表、核安全級(jí)儀控設(shè)備、核安全級(jí)數(shù)字化控制系統(tǒng)等亟待攻克。

先進(jìn)核能開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)是加強(qiáng)基礎(chǔ)研究。第四代核電機(jī)組、可控核聚變的開(kāi)發(fā)研究，涉及材料、工藝、測(cè)控等基礎(chǔ)性科學(xué)技術(shù)問(wèn)題，開(kāi)展相關(guān)基礎(chǔ)研究需要大科學(xué)裝置和平臺(tái)。乏燃料后處理也是完善核燃料閉式循環(huán)的關(guān)鍵內(nèi)容。

(五)發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)并盡快實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈貫通與規(guī)?；瘧?yīng)用

氫能是清潔能源和工業(yè)原料，綠氫在“雙碳”過(guò)程中將起到重要作用。形成了包括“制 ? 儲(chǔ) ? 運(yùn) ? 加 ? 用”在內(nèi)的氫能產(chǎn)業(yè)鏈，但產(chǎn)業(yè)布局缺乏統(tǒng)籌、各地規(guī)劃趨同;資金、技術(shù)創(chuàng)新等資源配置不夠合理，重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象已有顯現(xiàn)，膜電極、電堆及系統(tǒng)等方面的產(chǎn)能過(guò)剩。與此同時(shí)，氫能產(chǎn)業(yè)的部分關(guān)鍵材料、核心零部件、裝備依賴進(jìn)口，技術(shù)自主化率不高。

近年來(lái)，我國(guó)積極開(kāi)展氫能技術(shù)自主創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化，技術(shù)成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用效果顯現(xiàn)，但與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有差距。當(dāng)前應(yīng)用的氫氣多由流程工業(yè)內(nèi)部的高碳流程制取，大規(guī)?？稍偕茉粗茪涔ぷ鬟€未展開(kāi)。大電流密度條件下制氫的電解槽能耗問(wèn)題，氫氣溫和條件液態(tài)化規(guī)模儲(chǔ)備、高密度存儲(chǔ)、長(zhǎng)距離 / 大規(guī)模運(yùn)輸、低成本快速加注技術(shù)等仍需突破;對(duì)于氫燃料電池相關(guān)的催化劑、碳紙、智能制造裝備等，關(guān)鍵技術(shù)亟需提升。綠氫制備項(xiàng)目多處于研發(fā)示范階段，提高效率、降低成本、規(guī)?；a(chǎn)尚需時(shí)日。

(六)以電化學(xué)儲(chǔ)能為重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘍?chǔ)能

儲(chǔ)能規(guī)模化發(fā)展勢(shì)頭初顯，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展整體質(zhì)量亟待提升。2021年，已投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)容量為4‍.61×107 kW，標(biāo)志著從商業(yè)化初期轉(zhuǎn)入了規(guī)?；l(fā)展的新階段;但儲(chǔ)能發(fā)展的長(zhǎng)效機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)體系、技術(shù)成本等均需及時(shí)補(bǔ)充或完善。

近年來(lái)，抽水蓄能以外的新型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展迅速，尤其是電化學(xué)儲(chǔ)能取得長(zhǎng)足進(jìn)步，但儲(chǔ)能安全性問(wèn)題未能緩解;壓縮空氣、液流電池等長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入了商業(yè)化初期，飛輪儲(chǔ)能、鈉離子電池等技術(shù)逐步開(kāi)展了規(guī)?；痉丁８纳苾?chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高裝置循環(huán)壽命，降低綜合生產(chǎn)成本，開(kāi)展本征安全與能源管理，在促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展的基礎(chǔ)上推動(dòng)可再生能源的大規(guī)模、高質(zhì)量應(yīng)用。

四、我國(guó)能源發(fā)展目標(biāo)

堅(jiān)持系統(tǒng)觀念，改變既有思維，通盤(pán)謀劃并切實(shí)推動(dòng)能源革命，積極開(kāi)展能源低碳轉(zhuǎn)型，確保能源供應(yīng)安全，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。通過(guò)研究和論證，我國(guó)能源革命、“雙碳”行動(dòng)可按4個(gè)階段進(jìn)行推動(dòng)。

① 2021—2030年為能源領(lǐng)域變革期，處于碳排量放達(dá)峰階段，年排放量不超過(guò)1‍.1×1010 t CO2;一次能源消費(fèi)量達(dá)峰，年消費(fèi)量約為6×109 tce;非化石能源成為能源需求增量的主體，在終端能源消費(fèi)中的占比達(dá)到25%。

② 2031—2035年為現(xiàn)代能源體系養(yǎng)成期，屬于碳排放量穩(wěn)中趨降階段，年排放量不超過(guò)1×1010 t CO2;一次能源消費(fèi)量略有下降，非化石能源在終端能源消費(fèi)中的占比約為28%。

③ 2036—2050年為能源革命定型期，進(jìn)入碳排放量大幅減少階段，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增長(zhǎng)與能源脫鉤。

④ 2051—2060年為碳中和階段，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。

能源革命和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)都是漸進(jìn)過(guò)程，二者緊密關(guān)聯(lián);最終構(gòu)建現(xiàn)代能源體系，完全實(shí)現(xiàn)能源領(lǐng)域“需求合理化、開(kāi)發(fā)綠色化、供應(yīng)多元化、調(diào)配智能化、利用高效化”，建成能源強(qiáng)國(guó)。在上述過(guò)程中，保障能源安全既是前提又是基礎(chǔ)，還需全面協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境、氣候等多方面關(guān)系。立足以煤為主的基本國(guó)情，運(yùn)用系統(tǒng)思維，穩(wěn)妥處理近中期與中遠(yuǎn)期、存量脫碳與增量引導(dǎo)、戰(zhàn)略方向與現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)的辯證聯(lián)系。“富煤”是相對(duì)而言的，開(kāi)展資源和產(chǎn)能儲(chǔ)備，釋放優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能，同步劃定煤炭產(chǎn)能“紅線”;在新能源具備安全可靠替代條件的基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)能源逐步退出，支持實(shí)現(xiàn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。

五、我國(guó)能源發(fā)展建議

(一)各環(huán)節(jié)全面落實(shí)節(jié)能優(yōu)先方針

節(jié)能是“第一能源”。國(guó)家能源安全新戰(zhàn)略提出：推動(dòng)能源消費(fèi)革命，抑制不合理能源消費(fèi)，控制能源消費(fèi)總量，落實(shí)節(jié)能優(yōu)先方針，將節(jié)能貫穿于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的全過(guò)程和各領(lǐng)域;調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，重視城鎮(zhèn)化節(jié)能，形成能源節(jié)約型社會(huì)。我國(guó)當(dāng)前的能耗強(qiáng)度依然偏高，如果能耗強(qiáng)度下降到世界平均水平，可節(jié)能量約為1‍.58×109 tce，減少排放近4×109 t CO2。以系統(tǒng)節(jié)能為切入點(diǎn)，以重點(diǎn)工業(yè)、居民生活用能為突破口，實(shí)行先進(jìn)能效標(biāo)準(zhǔn)，建成能源節(jié)約型社會(huì)。

牢固樹(shù)立系統(tǒng)節(jié)能理念，全面提高能源利用效率;積極調(diào)整產(chǎn)能結(jié)構(gòu)、優(yōu)化工藝路線，加強(qiáng)能源計(jì)量管理和優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)能耗大幅降低?？茖W(xué)論證并精準(zhǔn)制定建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施建筑能效提升工程;控制城鎮(zhèn)建筑規(guī)模，完善建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系，促進(jìn)可再生能源利用與建筑結(jié)構(gòu)的有機(jī)融合。規(guī)劃全民節(jié)能行動(dòng)，引導(dǎo)全社會(huì)形成綠色低碳生活方式與消費(fèi)模式;抑制不合理能源消費(fèi)，逐步實(shí)現(xiàn)節(jié)約用能從外部約束到自覺(jué)行動(dòng)的轉(zhuǎn)變。

(二)繼續(xù)實(shí)施煤炭清潔高效低碳利用

能源資源約束趨于緊張，調(diào)整結(jié)構(gòu)、提高能效、減少碳排放、保障能源安全等矛盾交織。加強(qiáng)煤炭清潔高效低碳利用，切實(shí)發(fā)揮煤炭的兜底保障作用，確保能源發(fā)展主動(dòng)權(quán)。加強(qiáng)能源領(lǐng)域戰(zhàn)略性前沿技術(shù)、重大應(yīng)用技術(shù)研發(fā)，開(kāi)展以清潔低碳、安全高效為核心的煤炭清潔高效與低碳利用技術(shù)創(chuàng)新，將目前依靠需求拉動(dòng)的“被動(dòng)式”創(chuàng)新逐步轉(zhuǎn)向由技術(shù)積累 / 需求拉動(dòng)雙重推動(dòng)、主 / 被動(dòng)相結(jié)合的創(chuàng)新模式。

提升煤炭行業(yè)的集約化、高效化、智能化發(fā)展水平，科學(xué)保護(hù)煤炭資源，嚴(yán)格限制散煤利用，全面提升煤炭加工利用的集中度和清潔性。建立煤電、煤化工發(fā)展的準(zhǔn)入及退出機(jī)制，淘汰落后產(chǎn)能，驅(qū)動(dòng)煤電的集約化、高參數(shù)、大容量、清潔化、智能化發(fā)展;有序發(fā)展煤基新材料、碳材料，引導(dǎo)現(xiàn)代煤化工的高端化、清潔化、低碳化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)煤炭由單一的燃料屬性向燃料 / 原料并舉轉(zhuǎn)變。開(kāi)展大規(guī)模(百萬(wàn)噸級(jí) / 年)碳捕獲與封存(CCS)/CCUS關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和工程示范建設(shè)，發(fā)布綜合配套政策，推進(jìn)CCS/CCUS的碳減排量核實(shí)研究并納入碳市場(chǎng)認(rèn)證交易。

(三)站位全局謀劃并推動(dòng)可再生能源成為未來(lái)能源供應(yīng)增量的主體

可再生能源快速發(fā)展并成為能源供應(yīng)增量的主體已是共識(shí)。然而，傳統(tǒng)能源的逐步退出需建立在新能源安全可靠替代的基礎(chǔ)上，能源降碳與能源安全不可偏廢?？稍偕茉窗l(fā)展需采取系統(tǒng)觀念并進(jìn)行全局謀劃。在可再生能源技術(shù)發(fā)展、逐步替代化石能源的過(guò)程中，應(yīng)科學(xué)規(guī)劃并算清“經(jīng)濟(jì)賬”，即技術(shù)與經(jīng)濟(jì)考量相結(jié)合，全面反映能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。若過(guò)早就不合理、不成熟的可再生能源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化，可能引發(fā)技術(shù)路線、經(jīng)濟(jì)投資的“鎖定”效應(yīng)，將不利于能源發(fā)展全局。

制定可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃，科學(xué)統(tǒng)籌并有序推進(jìn)可再生能源行業(yè)發(fā)展。協(xié)調(diào)發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)構(gòu)成，解決大規(guī)模新能源接入可能帶來(lái)的電力安全與穩(wěn)定性挑戰(zhàn);引導(dǎo)“風(fēng)光水儲(chǔ)氫”產(chǎn)業(yè)模式創(chuàng)新，構(gòu)建電源側(cè)儲(chǔ)能、電網(wǎng)儲(chǔ)能、需求側(cè)響應(yīng)協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制，開(kāi)展跨季節(jié)熱儲(chǔ)能技術(shù)與工程示范。完善可再生能源補(bǔ)貼退坡制度設(shè)計(jì)，提升可再生能源補(bǔ)貼的精準(zhǔn)性和有效性。

(四)加快低碳轉(zhuǎn)型并統(tǒng)籌構(gòu)建多能互補(bǔ)能源系統(tǒng)

我國(guó)積極參與全球氣候治理，得到了國(guó)際社會(huì)的認(rèn)可，然而能源系統(tǒng)中的消費(fèi)持續(xù)增長(zhǎng)、高碳品類占比高、碳排放規(guī)模大、低碳轉(zhuǎn)型難度大等問(wèn)題是客觀存在的。能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)碳中和任務(wù)艱巨，應(yīng)革新能源技術(shù)、創(chuàng)新能源業(yè)態(tài)，在加快低碳轉(zhuǎn)型的過(guò)程中尋找發(fā)展機(jī)遇，推動(dòng)能源更好、更快、更綠色發(fā)展?；茉?、非化石能源耦合互補(bǔ)的能源系統(tǒng)是未來(lái)經(jīng)濟(jì)可行的能源發(fā)展模式。隨著新能源裝機(jī)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的邊際成本將明顯增加，保障電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻需求的輔助成本占比也將大幅提高，近零碳排放的化石能源利用(配以CCUS技術(shù))將成為平衡和兜底組合的重要形式。

能源安全事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局，保障能源系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行是近中期能源轉(zhuǎn)型的首要前提。結(jié)合當(dāng)前形勢(shì)及近中期演變，能源需要“靠得住、用得起、能作主”，應(yīng)系統(tǒng)謀劃能源供應(yīng)的充足性、可靠性、價(jià)格可承受性、穩(wěn)定性;尤其是大規(guī)模、高比例可再生能源接入電力系統(tǒng)后，更要考慮各類不確定性事件的潛在影響，發(fā)揮煤炭等化石能源在保障能源安全底線方面的關(guān)鍵作用?；茉吹臏p量及退出充分論證，避免過(guò)程冒進(jìn)，確保能源系統(tǒng)以安全可靠、經(jīng)濟(jì)可行的方式滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求;有關(guān)成本分?jǐn)偘才判栌锌蓪?shí)現(xiàn)性，以支撐“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的穩(wěn)健實(shí)現(xiàn)。

在有關(guān)能源政策規(guī)劃的編制過(guò)程中，突出能源供給與運(yùn)行安全的重要性，針對(duì)性制定政策法規(guī)。加強(qiáng)新能源與傳統(tǒng)化石能源協(xié)同開(kāi)發(fā)利用模式研究，特別是強(qiáng)化能源電力、能源化工、能源冶金等零碳排放技術(shù)及工藝模式研發(fā)，支持新能源制氫(綠氫)、(煤)化工耦合制取零碳排放化工品、綠氫直接還原煉鐵工藝等應(yīng)用技術(shù)研究與工程示范。加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，統(tǒng)籌煤電與新能源發(fā)電，支持新能源發(fā)電逐步成為電力供應(yīng)主體，兼顧電力安全穩(wěn)定運(yùn)行和系統(tǒng)平穩(wěn)轉(zhuǎn)型。加強(qiáng)“油氣煤”國(guó)家儲(chǔ)備、安全靈活的智能電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)等重大工程建設(shè)，切實(shí)把握能源安全保障底線。

注：本文內(nèi)容呈現(xiàn)略有調(diào)整

作者介紹

謝克昌，能源化工專家，中國(guó)工程院院士。

主要從事煤炭清潔高效利用和能源發(fā)展戰(zhàn)略研究。

文章來(lái)源 | 《中國(guó)工程科學(xué)》、能源日參

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