廣東省降低能源強(qiáng)度的科技路徑

于文益，張佳鑾，張 磊

(1.廣東省技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究發(fā)展中心，廣東廣州 510070；2.廣東省能源研究會，廣東廣州 510070；3.廣東省節(jié)能中心，廣東廣州 510030）

《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案的通知》）提出“十三五”期間全國萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降15%［1］，其中廣東省單位生產(chǎn)總值（GDP）能耗下降指標(biāo)為17%［2］。《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》將“單位GDP 能源消耗降低13.5%”作為“十四五”時期我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展主要約束性指標(biāo)之一。隨著廣東能源強(qiáng)度不斷降低，在節(jié)能技術(shù)沒有重大突破的情況下，企業(yè)繼續(xù)大幅度降低能源強(qiáng)度的難度加大［3］；與此同時，國家布局在廣東省的重大高耗能項(xiàng)目陸續(xù)投產(chǎn)，其能源強(qiáng)度明顯高于全省工業(yè)平均水平，給廣東省能源強(qiáng)度下降帶來了更大的壓力［4］，且電力行業(yè)節(jié)能潛力不斷收縮［5］；加之居民用能等剛性增長所帶來的能源消費(fèi)增長需求并不產(chǎn)生GDP［6］。這些客觀因素將給廣東省能源強(qiáng)度下降帶來巨大挑戰(zhàn)和前所未有的壓力。能源強(qiáng)度對于碳排放強(qiáng)度具有重要影響，提高能源效率是國家實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)行動的關(guān)鍵路徑之一。因此，開展廣東省能源強(qiáng)度下降潛力分析研究，找準(zhǔn)控制能源消費(fèi)總量的重要抓手，對制定實(shí)現(xiàn)能源強(qiáng)度下降的科技路徑，助力碳達(dá)峰盡早實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而減輕廣東省資源環(huán)境瓶頸約束，提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量意義重大。

1 廣東省能源利用及碳排放情況

廣東能源消費(fèi)總量穩(wěn)步增長，增速呈放緩趨勢，“十三五”期間年均增速維持在2.8%左右，低于“十二五”“十一五”年均增速1）；非化石能源消費(fèi)約為全國（未含港澳臺地區(qū)，下同）平均水平的1.9倍，能源結(jié)構(gòu)優(yōu)于東部其他省份，向更加清潔、高效方向發(fā)展［7］；能源利用效率逐步提高，能源強(qiáng)度逐年下降，碳排放強(qiáng)度顯著降低，兩項(xiàng)指標(biāo)在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平，但與發(fā)達(dá)國家相比仍有差距［8］。

1.1 能源消費(fèi)總量

能源消費(fèi)總量指一定地域內(nèi)國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)和居民家庭在一定時期消費(fèi)的各種能源的總和。2005年以來，廣東能源消費(fèi)總量穩(wěn)步增長，由2005 年的1.78 億tce 增加到2020 年的3.45 億tce，增速呈放緩趨勢，年均增速由“十一五”時期的8.7%降至“十二五”時期的3.1%，并進(jìn)一步降至“十三五”時期的2.8%［9］。2011—2020 年廣東省能源消費(fèi)總量與增速變化情況如圖1 所示，廣東省以年均2.8%的能耗增速支撐了年均6.0%的GDP 增速，2020 年以占全國6.9%的能源消費(fèi)支撐了占全國10.9%的經(jīng)濟(jì)總量。從分產(chǎn)業(yè)來看能源消費(fèi)，廣東省第一產(chǎn)業(yè)用能占全社會用能的比重較小，規(guī)模基本在2%～4%；第二產(chǎn)業(yè)比重總體呈現(xiàn)下降的趨勢，由2000 年的68.0%逐步下降至2019 年的58.8%；第三產(chǎn)業(yè)用能比重略有增加，由2000 年的18.0%上升至2019 年的23.4%；居民用能占比略有上升，目前維持在16.0%左右的水平。

圖1 廣東省能源消費(fèi)情況

1.2 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

“十三五”以來，廣東省陸續(xù)發(fā)布了《廣東省“十三五”能源結(jié)構(gòu)調(diào)整實(shí)施方案》《廣東省打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)2018 年工作方案》《珠三角地區(qū)煤炭消費(fèi)減量替代管理工作方案》等推動能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的相關(guān)文件，通過嚴(yán)格控制煤炭消費(fèi)、大力推動天然氣利用、積極發(fā)展非化石能源等措施，著力推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。從廣東省的能源消費(fèi)構(gòu)成來看，煤炭消費(fèi)所占比例最大，其次為石油和一次電力及其他能源［10］。廣東省煤炭消費(fèi)占比總體趨勢下降，消費(fèi)占比由2000 年的52.2%下降至2020 年的33.4%；石油消費(fèi)占比有所下降，消費(fèi)占比由2000 年的35.0%下降至2020 年的26.2%；天然氣和一次電力及其他能源消費(fèi)占比提升較大，天然氣消費(fèi)占比由2000 年的0.2%上升至2020 年的9.8%，一次電力及其他能源消費(fèi)占比由2000 年的12.6%上升至2020年的30.6%。

1.3 能源與碳排放強(qiáng)度

能源強(qiáng)度（即單位GDP 能耗）是衡量一個地區(qū)能源利用效率的重要指標(biāo)，指產(chǎn)出單位經(jīng)濟(jì)量所消耗的能源量，強(qiáng)度越低，能源利用效率越高，反映經(jīng)濟(jì)對能源的依賴程度。能源強(qiáng)度是用于對比不同國家、經(jīng)濟(jì)體和區(qū)域能源綜合利用效率的指標(biāo)之一，以能源消費(fèi)總量除以國內(nèi)生產(chǎn)總值形式表達(dá)，單位為“tce/萬元”。廣東省持續(xù)加大節(jié)能降耗工作力度，加快新舊動能轉(zhuǎn)換［11］，促進(jìn)能源資源要素向優(yōu)勢地區(qū)、優(yōu)勢行業(yè)和優(yōu)勢項(xiàng)目集中［12］。歷年來廣東省能源利用效率在全國處于領(lǐng)先水平，2020 年廣東省的能源強(qiáng)度約為0.344 3 tce/萬元（2015年可比價），為全國平均水平的2/3。2020 年廣東省能源強(qiáng)度與部分發(fā)達(dá)國家的對比，如表1 所示。

表1 2020 年廣東省與部分發(fā)達(dá)國家能源強(qiáng)度橫向?qū)Ρ?/p>

在能源強(qiáng)度逐年下降背景下，廣東省碳強(qiáng)度顯著下降，2019 年單位GDP 碳強(qiáng)度為0.563 t CO2/萬元（2015 年價），是全國平均水平的52.8%，處全國第2 低位（僅次于北京）。2010—2019 年，廣東省單位GDP 碳排放強(qiáng)度累計(jì)下降43.7%，相當(dāng)于減少碳排放4.28 億t，其中“十二五”期間下降29.0%，“十三五”期間下降20.6%，經(jīng)濟(jì)社會的低碳化發(fā)展良好（見圖2）。

圖2 廣東省碳排放強(qiáng)度及下降率

2 廣東省能源和碳強(qiáng)度下降潛力分析

能源強(qiáng)度下降潛力是指在不降低經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)期目標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化等相關(guān)措施可以實(shí)現(xiàn)的能源強(qiáng)度下降空間。能源強(qiáng)度下降是降低碳強(qiáng)度的有效路徑。降低廣東省能源強(qiáng)度的措施包括：能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、三次產(chǎn)業(yè)能源利用效率提高和節(jié)能技術(shù)進(jìn)步［13］。其中，節(jié)能技術(shù)進(jìn)步更多體現(xiàn)在單位產(chǎn)品能耗方面，其對全省單位GDP 能耗的貢獻(xiàn)難以有效量化。同時，在廣東省大規(guī)模發(fā)展新能源的背景下，強(qiáng)化新興能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，對于廣東省提高能源利用效率、按計(jì)劃實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰有重要推進(jìn)作用［14］。因此，本研究主要從廣東省能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及各產(chǎn)業(yè)能源利用效率、第二產(chǎn)業(yè)內(nèi)部優(yōu)化3 方面分析廣東省能源強(qiáng)度下降潛力。

2.1 能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化貢獻(xiàn)度

廣東省能源結(jié)構(gòu)近年來優(yōu)化明顯，尤其是煤炭占一次能源比重顯著下降，天然氣占一次能源比重明顯上升（見表2）。從能源結(jié)構(gòu)調(diào)整對節(jié)能的貢獻(xiàn)來看，主要貢獻(xiàn)來自于“煤改氣”，主要包括一是推動燃煤電廠退出后由燃?xì)怆姀S替代，二是工業(yè)用煤實(shí)施“煤改氣”。從燃煤和燃?xì)馐褂眯实谋容^來看，無論電力行業(yè)還是工業(yè)鍋爐，燃?xì)獾目傮w使用效率比燃煤高10%～15%，因此，能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化對能源利用效率的提升不是特別明顯，但能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化對碳排放強(qiáng)度下降的影響是起到?jīng)Q定性作用的，如煤炭或天然氣產(chǎn)生的電力被光伏、風(fēng)電、水電等替代后，碳排放下降的程度相當(dāng)大［15］。

表2 廣東省近年能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化情況

2.2 三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及各產(chǎn)業(yè)能源利用效率貢獻(xiàn)

所有節(jié)能降耗措施都是直接或間接影響產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)或各產(chǎn)業(yè)的能耗水平，進(jìn)而影響總能耗水平的變動，因此，借鑒李中杰等［16］的研究，著眼于對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及各產(chǎn)業(yè)能源利用效率變化對總能耗水平影響的分析，采用結(jié)構(gòu)分解法（SDA）分析產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及各產(chǎn)業(yè)能源利用效率變化對總能耗水的平影響。可以根據(jù)三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對能耗分解，分解方法如下：

式（1）中：e為總能耗水平；Ei為第i次產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)增加量；Gi為第i次產(chǎn)業(yè)增加值；ei為第i次產(chǎn)業(yè)的單位增加值能耗；為第i次產(chǎn)業(yè)增加值占GDP 的比例。即總能耗水平可以視為以各產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)總值中所占比例為權(quán)重的各產(chǎn)業(yè)單位產(chǎn)值能耗之和。

假設(shè)以0 為基期，t為報(bào)告期，則總能耗水平的變化可以進(jìn)一步分解為結(jié)構(gòu)份額R和效率份額E。分解方法如下：

按照先數(shù)量再質(zhì)量的分解步驟，首先固定各產(chǎn)業(yè)能耗水平不變，總能耗變動的結(jié)構(gòu)份額R為：

若報(bào)告期為1 年，則結(jié)構(gòu)份額可寫為：

然后在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)已經(jīng)變化的基礎(chǔ)上，求得總能耗的效率份額E為：

若報(bào)告期為1 年，則效率份額可寫為：

結(jié)構(gòu)份額與效率份額分別表示了從基期以來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化和各產(chǎn)業(yè)能源利用效率提高對總能耗變化的影響。結(jié)構(gòu)份額代表產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化引起的能耗變化量，結(jié)構(gòu)份額大于零說明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動拉高了地區(qū)能耗水平，結(jié)構(gòu)份額小于零說明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動使地區(qū)能耗強(qiáng)度有所下降；效率份額代表各產(chǎn)業(yè)能源利用效率變化引起的能耗變化量，其影響與結(jié)構(gòu)份額同理。

從以上分析可知，一個地區(qū)的總能耗水平受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和各產(chǎn)業(yè)能源利用效率的影響，由產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比重和各產(chǎn)業(yè)的能源利用效率這兩個指標(biāo)決定。具體到某一產(chǎn)業(yè)，其能耗只取決于該產(chǎn)業(yè)能源利用技術(shù)的高低及該產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品能耗，但各個產(chǎn)業(yè)的能耗差異較大，若能耗低于平均水平的產(chǎn)業(yè)比重提高，或能耗高于平均水平的產(chǎn)業(yè)比重降低，則可以帶動總能耗水平和碳排放水平的雙雙下降，對地區(qū)的能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度影響很大。

2.3 第二產(chǎn)業(yè)內(nèi)部優(yōu)化貢獻(xiàn)

廣東省第二產(chǎn)業(yè)增加值能耗從2010 年的0.706 2 tce/萬元（2010 年可比價，下同）下降到2018 年的0.551 5 tce/萬元，傳統(tǒng)六大高耗能行業(yè)、造紙和紙制品業(yè)、紡織業(yè)等8 個耗能較高的行業(yè)（以下簡稱“八大行業(yè)”）的增加值能耗由2010 年的1.966 0 tce/萬元變?yōu)?018 的1.907 6 tce/萬元，近9 年中雖然有升有降，但是總體仍回到2010 年水平；2010 年到2019 年，八大行業(yè)增加值占廣東省工業(yè)增加值的比重也從2010 年的25.6%下降到2019 年的18%。但在能耗量方面，八大行業(yè)占廣東省工業(yè)能耗的比重自2010 年以來一直保持65%以上，占比基本沒有變化，其單位增加值能耗在近5 年對廣東省第二產(chǎn)業(yè)增加值能耗的下降有負(fù)面影響（見圖3）。

圖3 廣東省八大行業(yè)單位增加值能耗變化情況

2010—2018 年，廣東省食品制造業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、專用設(shè)備制造業(yè)、電氣機(jī)械和器材制造業(yè)、計(jì)算機(jī)通信制造業(yè)等較低能耗行業(yè)（以下簡稱“六大行業(yè)”）的增加值占全省第二產(chǎn)業(yè)增加值的比重總體不斷上升，但單位增加值能耗持續(xù)下降，因此，廣東省第二產(chǎn)業(yè)增加值能耗下降主要是由非高耗能行業(yè)拉動，且其拉動效果明顯大于高耗能行業(yè)的負(fù)面影響，主要原因是廣東省新興產(chǎn)業(yè)和先進(jìn)制造業(yè)快速發(fā)展，其附加值較高，能源強(qiáng)度較低。可見，第二產(chǎn)業(yè)偏重，則地區(qū)能源消費(fèi)強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度都較大；第二產(chǎn)業(yè)偏輕且高科技產(chǎn)業(yè)占比較大，則地區(qū)的能源消費(fèi)強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度都明顯降低。

圖4 廣東省六大行業(yè)單位增加值能耗及增加值占第二產(chǎn)業(yè)比重

2.4 新興能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)

截止到2019 年年底，廣東省可再生能源發(fā)電裝機(jī)達(dá)到29 720 MW，約占省內(nèi)電力裝機(jī)（1.29 億kW）總量的23.0%，其中水電（含抽水蓄能）裝機(jī)1 654 萬kW、風(fēng)電裝機(jī)449 萬kW、光伏發(fā)電裝機(jī)610 萬kW、生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)236 萬kW。在核電領(lǐng)域，廣東省擁有在運(yùn)核電機(jī)組14 臺，裝機(jī)容量為1 614 萬kW，約占全省統(tǒng)調(diào)裝機(jī)的12.3%；全省水電發(fā)電量為312.63 億kW·h，風(fēng)電發(fā)電量為70.98億kW·h，光伏發(fā)電量為54.96 億kW·h，生物質(zhì)能電力為120.00 億kW·h，可再生能源電力消納量為2 518.81 億kW·h，占全社會用電量的比重為37.62%。廣東省碳排放強(qiáng)度處在全國第二低位（僅高于北京市），重要的原因之一就是新興能源發(fā)展迅速且規(guī)模較大。因此，無碳排放的新興能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步是推動廣東省碳排放強(qiáng)度不斷下降的重要抓手。

3 “十四五”時期廣東省能源強(qiáng)度降低的科技路徑

3.1 工業(yè)行業(yè)內(nèi)部科技路徑

2019 年，廣東省煉油、化工、鋼鐵、造紙、建材、有色、紡織等7 個重點(diǎn)行業(yè)的能源消費(fèi)量為1.03億tce，根據(jù)這幾個行業(yè)在“十三五”期末的產(chǎn)能產(chǎn)量、裝備技術(shù)及能耗指標(biāo)水平，借鑒原毅軍等［17］的方法，通過對標(biāo)行業(yè)先進(jìn)水平，分析節(jié)能技術(shù)措施，估算各行業(yè)“十四五”時期節(jié)能量。具體分析如下：

（1）煉油和化工行業(yè)。通過運(yùn)用余熱余壓深度回收利用技術(shù)，推進(jìn)低品質(zhì)熱源的回收利用，推廣優(yōu)化換熱流程等節(jié)能改造，預(yù)測現(xiàn)有存量產(chǎn)能原油加工單耗可下降5%，乙烯單耗可下降8%，其他產(chǎn)品單耗下降3%～8%，存量企業(yè)的產(chǎn)品單耗下降可實(shí)現(xiàn)節(jié)能量150 萬tce。

（2）鋼鐵行業(yè)。淘汰低于50 萬t 產(chǎn)能的小型鋼鐵企業(yè)約12 家，產(chǎn)能合計(jì)500 萬t，可節(jié)能約52萬tce；通過實(shí)施采用高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（TRT）、煤氣回收、低溫?zé)煔饫玫却胧渌媪慨a(chǎn)能可節(jié)能128 萬tce，合計(jì)節(jié)能量為180 萬tce。

（3）建材行業(yè)。水泥和玻璃行業(yè)單耗通過技術(shù)改造分別達(dá)到目前行業(yè)先進(jìn)值，預(yù)計(jì)目前存量產(chǎn)能節(jié)能空間為74 萬tce；陶瓷行業(yè)“煤改氣”關(guān)停120 條生產(chǎn)線，加上其他存量產(chǎn)能通過技術(shù)改造，預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能126 萬tce。建材行業(yè)合計(jì)節(jié)能量200 萬tce。

（4）紡織行業(yè)。通過推廣低浴比染色、針織物連續(xù)生產(chǎn)、涂料染色等節(jié)能技術(shù)，預(yù)測存量企業(yè)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能量為10 萬tce。

（5）有色行業(yè)。廣東省有色行業(yè)主要集中鋁加工業(yè)、銅加工業(yè)和鉛鋅業(yè)等，其中鋁加工業(yè)和銅加工業(yè)的節(jié)能潛力約為3%，鉛鋅行業(yè)節(jié)能潛力約為10%，預(yù)計(jì)全省有色行業(yè)存量企業(yè)的節(jié)能量為4.5 萬tce。

（6）造紙行業(yè)。預(yù)計(jì)通過關(guān)停淘汰造紙產(chǎn)能約159 萬t，騰出能耗空間約83 萬tce，其他存量企業(yè)通過節(jié)能技改預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能量為16 萬tce，合計(jì)節(jié)能量99 萬tce。

廣東省上述行業(yè)“十四五”期間淘汰落后產(chǎn)能和存量技改的節(jié)能空間為600 萬tce，加上其他制造業(yè)節(jié)能技改的節(jié)能量，預(yù)計(jì)工業(yè)重點(diǎn)行業(yè)總節(jié)能量為900 萬tce。

3.2 新興能源科技創(chuàng)新路徑

新興能源產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步可以提高科學(xué)用能水平、降低用能成本，進(jìn)而降低單位GDP 能耗［18］。為提高新能源大規(guī)模利用背景下的能源利用效率，廣東省目前應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)化創(chuàng)新的能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)包括：

（1）綠色能源關(guān)鍵技術(shù)路徑。1）海上風(fēng)電方面，一是重點(diǎn)發(fā)展低風(fēng)速、大容量、抗臺風(fēng)、防鹽霧風(fēng)電機(jī)組技術(shù)攻關(guān)，加強(qiáng)風(fēng)機(jī)主軸承國產(chǎn)化研究，提升風(fēng)機(jī)葉型工藝設(shè)計(jì)、碳纖維材料制造能力，推進(jìn)風(fēng)電機(jī)組一體化集成設(shè)計(jì)、深遠(yuǎn)海遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)、漂浮式等新型風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)等領(lǐng)域研發(fā)和示范；二是強(qiáng)化海上風(fēng)場智慧化控制與運(yùn)維軟硬件技術(shù)、海上風(fēng)電機(jī)組健康度評估與壽命預(yù)測技術(shù)的國產(chǎn)化研發(fā)。2）太陽能方面，一是開展高效率晶體硅電池原材料、裝備和工藝研發(fā)，提升HJT 和TopCon 電池的轉(zhuǎn)換效率，降低生產(chǎn)成本；二是突破高效率、大面積碲化鎘光伏電池關(guān)鍵設(shè)備和工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大面積沉積設(shè)備的國產(chǎn)化，超過2m2的光伏組件效率超過18.5%［19］；三是突破大面積高效率柔性鈣鈦礦光伏組件的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)柔性鈣鈦礦太陽電池的產(chǎn)業(yè)化解決其關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)化技術(shù)問題；四是加強(qiáng)晶硅/鈣鈦礦疊層電池制備技術(shù)研發(fā)，在新型晶體硅電池領(lǐng)域全球范圍內(nèi)占據(jù)技術(shù)高點(diǎn)。3）先進(jìn)核能方面，充分發(fā)揮核能利用與核電規(guī)模化發(fā)展優(yōu)勢，重點(diǎn)在基礎(chǔ)性材料和事故容錯燃料(ATF)技術(shù)研究、先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)和關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)、能量轉(zhuǎn)換技術(shù)研發(fā)、智能化技術(shù)研發(fā)、多用途及定制化反應(yīng)堆技術(shù)研發(fā)和廢物最小化技術(shù)研究等實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。4）氫能方面，一是開展低溫和高溫燃料電池電堆、關(guān)鍵材料、零部件和系統(tǒng)集成攻關(guān)，加快新一代碳板、金屬板氫燃料電池電堆、膜電極、催化劑和碳紙、高壓儲罐等技術(shù)研發(fā)［20］；二是突破PEM 電解水制氫和太陽能光解水制氫低成本、高效催化劑設(shè)計(jì)與合成技術(shù)，進(jìn)一步提高儲氫罐的儲氫壓力、儲氫質(zhì)量密度，改進(jìn)儲罐材質(zhì)，向氫默化、低成本、質(zhì)量穩(wěn)定的方向發(fā)展。5）地?zé)崮芊矫妫攸c(diǎn)要加強(qiáng)中高溫地?zé)豳Y源（水熱、干熱）勘查技術(shù)及梯級綜合利用技術(shù)的攻關(guān)，支持地球物理探查技術(shù)、地?zé)徙@探技術(shù)、地?zé)岚l(fā)電、地?zé)嶂评洹⒐┡妊b備研發(fā)，重點(diǎn)攻關(guān)中低溫地?zé)釤岱l(fā)電顛覆技術(shù)、磁懸浮發(fā)電變個性技術(shù)和深部地?zé)嵩话l(fā)電探索性技術(shù)。6）海洋能方面，一是開展百千瓦級無人值守型波浪能液壓轉(zhuǎn)換及其控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究；二是研究大功率波浪能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；三是研究波浪能最大波能跟蹤控制技術(shù)、負(fù)載匹配技術(shù)，研究液壓發(fā)電系統(tǒng)特性及其自治控制技術(shù)；四是研制應(yīng)用在海洋環(huán)境下的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備，特別是工作在浪濺區(qū)的高頻運(yùn)動液壓缸；五是建成百千瓦級波浪能液壓轉(zhuǎn)換及其控制系統(tǒng)并開展試驗(yàn)研究。

（2）新能源大規(guī)模并網(wǎng)支撐技術(shù)路徑。1）新能源間歇性、波動性的固有缺陷易造成電網(wǎng)潮流波動、過載，電壓、頻率控制困難，輸配電系統(tǒng)需要較高的備用容量等，致使輸配電成本高居不下，因此建議加強(qiáng)抗擾性、抗波動電力電子變換裝備和智慧電網(wǎng)調(diào)控技術(shù)的研發(fā)，突破技術(shù)瓶頸，減輕電網(wǎng)沖擊，提高輸配電效率，降低輸配電成本［21］。2）優(yōu)化粵港澳大灣區(qū)外環(huán)主干網(wǎng)架，“六分區(qū)”架構(gòu)互聯(lián)互備；完善智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，為城市級能源互聯(lián)網(wǎng)提供支撐；源網(wǎng)荷側(cè)部署新型儲能，推動需求側(cè)資源發(fā)揮重要作用；能源互聯(lián)網(wǎng)向城市級發(fā)展，奠定大范圍能源配置能力和條件。3）儲能用于平衡發(fā)電側(cè)和用電側(cè)，是可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)不可忽缺的協(xié)同設(shè)施，必需研發(fā)可靠性高、低成本的實(shí)用儲能系統(tǒng)。目前在化學(xué)儲能領(lǐng)域，大功率鋰電池儲能系統(tǒng)成本降低到了一個可能接受的區(qū)間，技術(shù)相對成熟；大容量全釩液流儲能電池具備成本和使用壽命優(yōu)勢，儲能效率為75%～85%；鐵-鉻液流電池使用壽命長、安全，成本接近抽水蓄能。在物理儲能領(lǐng)域，重力儲能系統(tǒng)輸出功率最大可以達(dá)到20 MW，轉(zhuǎn)化效率為80%～90%，且20 年不會降低存儲容量和功率［22］。利用廢棄礦洞儲存壓縮空氣是壓縮空氣儲能領(lǐng)域最新的發(fā)展趨勢，儲能效率有望突破70%～80%低效率區(qū)間［23］。利用熔融鹽作為傳熱介質(zhì)的熱儲能發(fā)電儲能技術(shù)具備經(jīng)濟(jì)性，綜合利用效率應(yīng)不低于75%。大規(guī)模蓄冷、集中供冷以及相變儲能也是適合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的蓄能路徑。建議加強(qiáng)儲能工程技術(shù)研究，找出適合廣東省經(jīng)濟(jì)高效的最佳儲能路徑。

（3）智慧能源技術(shù)支撐路徑。當(dāng)前粵港澳大灣區(qū)地市的能源強(qiáng)度數(shù)倍高出東京、舊金山和紐約大灣區(qū)，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是長期努力方向，而能源消費(fèi)側(cè)用電效率優(yōu)化可快速形成節(jié)能減排成效，對沖新能源使用的成本上升。主要路徑包括：一是加強(qiáng)多能流智能傳感、監(jiān)測、智能終端管控設(shè)備、智能用電裝備、用戶側(cè)能源優(yōu)化、分布式能源智慧調(diào)度等技術(shù)研發(fā)；二是研發(fā)能源操作系統(tǒng)，打破國外技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)能源大數(shù)據(jù)獲取、能源終端智慧化控制，全方位提升綜合能源利用效率、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

（4）強(qiáng)化CO2綜合利用技術(shù)研發(fā)路徑。目前捕集、利用與封存CO2技術(shù)是最主要、最直接的減排策略，但面臨技術(shù)與成本問題，如目前應(yīng)用最廣的乙醇胺化學(xué)吸收捕集法，存在能耗、成本高的難題；將CO2大規(guī)模轉(zhuǎn)化可用資源存在經(jīng)濟(jì)效益差的難題，如CO2制備甲醇、乙烯、聚碳酸酯等；以及CO2封存成本高、泄露風(fēng)險(xiǎn)大、封存地點(diǎn)選擇難等問題。這些問題均需科技創(chuàng)新來克服，主要路徑包括：一是加強(qiáng)低成本CO2高效捕集技術(shù)研究，如膜分離相關(guān)技術(shù)等；二是加強(qiáng)CO2各種資源化路徑的研究，突破大規(guī)模CO2資源化的技術(shù)路經(jīng)，如CO2和天然氣在高效催化下制備氫氣和CO；三是研發(fā)新型高催化率和低成本的合成尿素、聚碳酸酯、碳酸二甲酯、三嗪醇等大宗精細(xì)化學(xué)品，以及CO2礦化鉀長石、CO2礦化磷石膏肥料等，實(shí)現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)效益的CO2減排生產(chǎn)。

4 結(jié)論

“十三五”期間，廣東省在節(jié)能減排方面取得較好的成績，然而距離實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)還有很大差距。為“十四五”時期降低廣東省能源強(qiáng)度提供可行路徑，助推重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能的技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，本研究在分析廣東省能源利用情況的基礎(chǔ)上，基于廣東省能源強(qiáng)度下降潛力的分析，從工業(yè)行業(yè)內(nèi)部節(jié)能技術(shù)以及新興能源行業(yè)技術(shù)進(jìn)步兩個方面確定廣東省實(shí)現(xiàn)能源強(qiáng)度降低的科技路徑。其中：在工業(yè)行業(yè)內(nèi)部的節(jié)能技術(shù)路徑上，針對工業(yè)行業(yè)內(nèi)部的高耗能行業(yè)，淘汰落后產(chǎn)能并推動裝備技術(shù)的節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新和存量技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)行業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，提升總能源利用效率，創(chuàng)造大量節(jié)能量進(jìn)而降低能源強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)減排與降碳的協(xié)同效應(yīng)；在新興能源行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步路徑上，強(qiáng)化新能源發(fā)電和智慧用能領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)而降低建設(shè)成本和輸配電成本，同時發(fā)展CO2綜合利用技術(shù)，以有效降低能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度，提高對清潔能源的消納水平，適應(yīng)清潔能源發(fā)展壯大要求。

本研究通過相關(guān)理論和數(shù)據(jù)分析得到兩種可行的能源強(qiáng)度降低科技路徑，進(jìn)一步的研究可針對區(qū)域節(jié)能對全省能耗強(qiáng)度下降的影響展開。

注釋:

1）數(shù)據(jù)來源于2020 年廣東省能源局委托研究課題“廣東省‘十四五’節(jié)能潛力分析與實(shí)現(xiàn)路徑”的研究。以下其他未加以特別說明來源的數(shù)據(jù)信息同。