蒋莉萍：“双碳”背景下我国能源转型中的技术要素

蒋莉萍/国网能源研究院国网三级顾问

一、“双碳”背景下的能源系统特点与需求

1.能源电力发展的目标和要求

能源及电力发展的根本目标是为经济社会发展提供支撑。“安全可靠（包括资源获取的可持续）、环境友好、经济可承受”是对电力发展的基本要求。联合国提出的17个可持续发展目标（SDGs）中的第七个子目标“Affordable and Clean Energy”，所体现的就是以能源电力的可持续发展支撑经济社会的可持续发展的理念。

 

环境影响、供应安全可靠、经济性是能源电力发展中永远存在的三元命题，即使实现低碳转型之后，这个三元命题依然存在，只是其内涵和重点关注会发生一些变化。

 

本质上看，三元命题的核心要义是对“可承受”定义。对环境影响和供应安全可靠方面的考量，最终都会以某种成本的方式落脚到经济性问题上。

 

如何破解好能源电力发展中的三元命题，是关系国家和地区经济社会长远可持续发展的重大战略决策，需要依靠技术手段和管理措施（市场、政策），缺一不可。经济可承受力是体现能源电力与经济社会关系的核心指标。

 

2.能源电力低碳转型的趋势和特点

国家能源局原副局长吴吟之前对能源转型的趋势特点做了一个很好的归纳，即：能源系统电气化、电力系统低碳化、低碳系统多元化、多元系统分布化、分布系统网络化、网络系统智能化，现在而言，有必要再加上智能系统数字化。

 

传统的能源电力系统体现出“资源依赖”特点，主要是对石油、天然气、煤炭等化石能源的依赖。未来以风能、太阳能等可再生能源，以及核能等非化石能源为主的低碳能源电力系统的特点，将体现为“技术依赖”。

 

能源电力“高质量发展”的基本原则是全局性、长远性、系统性。就是以环保和安全可靠要求为约束，以更低代价、成本为目标，为经济社会发展提供能源，我们必须认识到能源系统低碳转型的关键词就是统筹协调，达成可承受。

 

对新型电力系统的未来形态与格局，目前基本上只有定性的分析和判断，可以说是尚无定论。但一个基本的认识是得到业内外认同的：相对于传统电力系统而言，新型电力系统一定是一个在技术要素和参与主体方面更加多元、技术设施与装备更加分散、运行特性上双向互动的系统和生态。低碳转型发展背景下，能源发展的三元命题将凸显为电力行业的供应保障难题和经济性问题；未来电力系统面临的两大挑战包括安全可靠的电力供应保障和电力供应经济性，这是能源转型映射到新型电力系统构建里的两大问题，它是自然的映射，也是新格局发展带来的问题。

 

3.构建新型电力系统的核心关注

新型电力系统在技术基础和控制方式上都将发生深刻的变化，技术、控制和风险防御体系将全面重构。技术要重构，风能、太阳能未来会成为主力军，控制和风险防御体系也需要全面重构，在重构的过程里需要技术和制度安排上的变革。一个基本认识是：技术要素与构成决定低碳转型与发展的潜力，而制度安排决定发展和运行的成效。

 

政策和市场机制构建方面，机制与规则应保持技术中性，二者之间存在着相互作用相互影响、需要不断调适的关系，政策措施规定责任和义务，市场机制和规则提供竞争获益的机会，共同着力点是实现清洁高效、安全可靠、经济可承受的能源电力供应。所有的行业主体和利益相关方最终都应进入市场，需求（用户用电及系统安全稳定运行）决定价值，贡献和能力决定收益，通过政策措施及管理规则，明确和分解责任；通过市场机制，体现并兑现价值，挖掘技术潜力。

 

随着低碳转型的不断深入，打造和培育与新的行业格局相适应的生态格局及安全文化的重要性愈加凸显。当前最紧要的，是要尽快建立起共同但有区别的责任+各自能力原则的新型电供应安全保障体系。对低碳转型问题的讨论和研究，有必要尽快从被被动选择的技术视角切换到能主动作为的主体视角。

 

国外新能源发展也有很多可借鉴的经验，德国自2000年首部《可再生能源法》颁布以来，结合新能源不同发展阶段特点及面临的问题，已历经7次修订。涉及新能源上网电价调整、补贴分摊、并网技术标准及管理要求、参与电力市场等多个方面。

 

二、“双碳”背景下的技术要素发力点

1.能源低碳转型的总体技术需求

2022年以来，我国新兴技术应用方面的政策聚焦可再生能源、储能、氢能等能源技术及5G、大数据、人工智能、云计算、区块链、物联网等数字化关键技术，国家相关部门都出台了系列政策，持续推动能源生产多元化、清洁化、低碳化和能源消费高效化、减量化、电气化。

 

围绕新型电力系统构建的技术需求及发展情况，国网能源研究院有专门的研究团队进行持续跟踪。我们将其划分为先进能源技术、能源信息融合技术和应用支撑技术三大类。我们看到，从政府主管部门、发电企业、电网公司和其他利益相关方，都在借助技术和政策措施的力量，通过创新商业模式、培育新型业态，推动行业各环节及产业链的低碳转型。

 

先进数字化及信息通信等技术如何与能源电力技术更好地融合，以助力能源电力的高质量低碳转型？场景很重要。近期很受各界关注的虚拟电厂，可作为一个很有意义的案例。虚拟电厂是智能化、数字化等新技术应用的重要领域，其建设运行的核心是聚合系统中已有的分布式技术和资源，借助量测通信技术、协同控制技术以及优化决策技术打造一套智慧能源管控系统，实现通信、聚合、优化等功能，通过挖掘系统中的潜力，“聚沙成塔”，以最经济的方式，为“双高”电力系统提供灵活性、柔韧性和可靠性等等。因此，在此想强调的是，如果不能对电力系统的安全可靠调度运行有所贡献，虚拟电厂就是一个空洞的无价值的概念，跟通常意义上的综合能源服务就没有区别了。

 

2.一些关键技术值得给予特别关注

1）太阳能热发电（CSP）是新型电力系统的支撑性技术之一，兼有发电和储能功能，兼有可再生能源属性及常规发电机组的运行特性。我认为这是对电力系统非常重要的技术，而且非常有价值，因为它可以实现可控，带上储能以后有更强的发电出力，但技术门槛相对比较高。在过去及当前，这个技术都还是一个被严重低估的可再生能源技术。

 

2）我们可以留意到，几乎在所有的面向碳中和目标的国际和国内的低碳转型路径分析报告中，碳捕获、利用与封存（CCUS）或者碳捕获与封存（ CCS）是一项必不可少的技术。但对于这项技术的现实应用路径及相应的潜在影响等问题的研究分析，体现不够。

 

3）氢能。目前我国氢产量全球第一，氢更多的用在化工原料方面，但未来氢能成为终端能源很重要的载体，整个能源体系的架构会有特别大的变化。对于氢的未来发展或者氢能系统的发展，从国家层面，需要有一个战略性的、目标清晰的谋划。

 

低碳转型和新型电力系统构建一定是技术依赖的，但在技术方面，我们是否已经准备好了呢？IEA 2021年的报告《2050年实现净零排放：全球能源行业的路线图》认为我们并没有完全拥有到2050年实现净零排放的成熟技术，曾经引起广泛关注，甚至争议。2023年1月12日，IEA发布了它的2023年度报告。报告认为，在2030年以前清洁能源技术带来的市场是很大的。总之，我们对于技术发展的问题需要持续关注。

（编辑整理：朱金凤）