杜祥琬：推動能源轉型，需在六大觀念上創新

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，我國能源的發展成就舉世矚目。目前，國家進入高質量發展階段，我國能源也面臨著歷史性的轉型和創新。創新始于思維改變，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，我國能源的發展必須有質的變革、質的轉型，需要革命性的新戰略?！八膫€革命”中，能源消費革命意味著由粗放、低效走向節約、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國內外發展經驗的基礎上提出的，是我國高質量發展和可持續發展的內在需求。

以能源消費革命為例，我國在發展初期，注重能源發展的量，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在0.4～0.6區間波動。2000年后，隨著我國工業化、城鎮化進程，一次能源消費曾呈現不尋常的高速增長態勢，特別是2003年、2004年能源消費彈性系數超過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逐步下降。“十一五”期間，能源消費彈性系數年平均為0.57，“十二五”時期，能源消費彈性系數年平均為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，節能潛力巨大。節能提效是中國能源戰略之首。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。

現在，我國能源進入了多元發展階段，需要做好煤炭的科學開采和利用、穩油增氣，加強勘探、增加儲備、發展國際合作。也要做好化石能源與非化石能源的協調互補。

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，世界范圍內的環境污染與生態破壞問題日益嚴重。生態環境安全和能源結構密不可分，中國已經把能源引起的生態環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個省（區、市），大氣環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境問題。大氣環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《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略，大力發展新能源及可再生能源，環境可持續發展要靠能源革命來保障。能源的環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。

目前全球許多地區氣候容量空間正在趨于飽和，有些地區還出現了超載，氣候風險總體正在不斷升高。《中國國家自主貢獻》在充分考慮了我國的發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。實現這一目標首先是我國自身可持續發展的需要。

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展，而且能推動新型的經濟增長，促進經濟和環境的雙贏。

以國際視野和長遠戰略眼光審視我國的能源安全，需要看到能源科技蓬勃發展，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代化的核心競爭力，占領未來能源科技的戰略制高點，靠能源科技創新保證能源安全。

能源資源觀向非化石能源開拓

在傳統觀念中，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微網發展，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、先進核燃料與循環技術在穩步發展，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，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，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、戰略性的意義。

能源轉型既有能源自身結構的優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。

能源發展“十三五”規劃明確建設清潔低碳、安全高效現代能源體系。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，我國非化石能源發電量占比不斷提高，1978年我國非化石能源發電量即水電發電量比重為17.4%，2019年我國非化石能源發電量占總發電量的32.6%。

國家發布的《能源生產和消費革命戰略（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”提出我國發展不平衡不充分，也體現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。通過西部發展經濟來提升消納能力，東部增加產能的能力，可緩解發展的不平衡、不充分。東部地區可以將“遠方來（如西電東送）”的能源與“身邊來”的能源相結合，高度重視發展和調動身邊的能源。

我國中東部地區技術可開發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量有9億千瓦。而中東部已經開發的占比不到技術可開發量的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，與西部發運送電的每度電成本相比較東部自發電更便宜。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，促進經濟與環境的雙贏。

集中式與分布式結合將改變能源系統的模式

過去長期習慣集中式概念。近些年，發展光伏、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。

微網可以通過大數據等信息化手段，把星羅棋布的自發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，配電網中的分散發電和有源負荷將呈現高速增長態勢，更多電力用戶將由單一的消費者（Consumer）轉變為能源生產型消費者，即產消者（Prosumer），寓電于民可培育大面積產消者。

產消者依托互聯網和現代信息通訊技術，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生革命性的變化。

能源與信息技術的結合改變能源業態

近年來，移動互聯網、大數據、云計算、物聯網等數字信息技術得到迅猛發展，全球經濟社會正在形成新的發展圖景，數字經濟作為新生業態正在成為經濟社會發展的新動力，世界各國和企業紛紛開啟數字化轉型。

在此浪潮下，“大云物智移”等數字化技術日益融入能源產業，重塑能源業態。能源、電力、互聯網技術相結合，構成能源物聯網（IoT），實現橫向多能互補、電熱協同，縱向源、網、荷、儲、用協調優化，具有全面互聯、全面感知、全面智能、全面協調特征的新型能源生態體系（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，提高能效和高質量個性化服務是其特征。

能源業要成為能源業+能源服務業，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，需要立足現實，放眼未來。上述六個方面能源觀的創新將引領能源革命，共同成就能源的新常態、高質量、新體系。