雙碳戰略下中國能源工業轉型路徑研究

王新平 蘇暢 文虎 沈穎雙

摘 要：中國對世界做出的“雙碳戰略”承諾既是我國可持續發展的內在要求，也是負責任大國應盡的國際義務。中國應該站在能源產業全局、能源戰略安全、民族復興三大視角審視雙碳戰略，既關注長期問題，也要解決緊迫的現實問題，以能源低碳利用支撐中國經濟社會可持續發展。在深入能源化工企業調研、訪談和現場考察的基礎上，結合文獻研究，提出了終端能源電氣化、新能源和低碳能源轉型、打造智慧能源網絡、優化特高壓輸配電系統、強化煤電應急調峰功能、重視儲能科技創新、打造捕碳及碳資源化利用產業等7大轉型路徑。最后給出了構建國際互認的碳認證體系、以碳交易體系推動碳資源優化配置等政策建議。

關鍵詞：雙碳戰略;中國;能源工業;轉型路徑

中圖分類號：X 24;F 062.1 ? ?文獻標識碼：A ? 文章編號：1672 - 7312（2022）02 - 0141 - 10

Abstract：China’s “Double Carbon Strategy” for the world is not only the inherent requirements of our country’s sustainable development，and is also an international obligation of a responsible big country.China should review Double Carbon Strategy from the perspectives of national energy industry layout，national energy strategy safety，and Chinese national rejuvenation.It should not only pay attention to longterm problems，but also solve urgent practical problems，and use lowcarbon energy to support sustainable economic and social development in China.On the basis of indepth research，interviews and onsite inspections of energy and chemical enterprises，combined with literature research，seven transformation path are proposed，such as terminal energy electrification，new energy and low carbon energy transitions，building a smart energy network，fully optimizing UHV transmission and distribution systems，strengthening the emergency peakshaving function of coal power，attaching importance to energy storage technology innovation，and creating carbon capture and carbon capture.Finally，policy suggestions such as building an internationally recognized carbon certification system and promoting the optimal allocation of carbon resources through a carbon trading system are given.

Key words：double carbon strategy;China;energy industry;transformation path

0 引 言

二氧化碳排放引起氣候變化導致的溫室效應最早源自法國數學家和物理學家約瑟夫·傅里葉（jean baptiste joseph fourier）[1]。1988年世界氣象組織和聯合國環境規劃署成立政府間氣候變化專門委員會（IPCC），標志著氣候變化問題開始進入國際政治議程[2]。隨著全球變暖現象的科學確定性增強，全世界共同努力控制溫室氣體排放以減緩氣候變暖成為全球共識。研究表明，目前全球平均溫度較1850年工業革命初期上升了近1 ℃，且氣溫上升速率明顯加快;近百年來，我國地表溫度顯著上升，北方冬春增暖趨勢明顯，1950年以來，我國極端降水、極端天氣發生頻率趨高。如果溫室氣體排放量沒有大幅減少， 到21世紀末， 全球將升溫3 ℃左右[3]。根本改變能源生產結構和能源消費結構與方式，大幅度降低二氧化碳排放量，是全球面臨的共同問題;根本推進能源工業轉型升級，創新能源工業發展轉型路徑，促進低碳化、綠色化轉型，是中國能源工業未來發展的不二選擇。

1 雙碳承諾體現中國擔當

2020年9月22日，習近平主席《在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上的講話》中鄭重承諾“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”（解放軍報，2020 - 09 - 23）[4]。在2020年12月12日的氣候雄心峰會上，習近平主席宣布：“到2030年，中國單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右”（新華社，2020 - 12 - 12）。

“碳達峰”（peak carbon dioxide emissions）是指CO2排放（以年為單位）在一段時間內達到峰值，之后進入平臺期并可能在一定范圍內波動，然后進入平穩下降階段。由于經濟因素、極端氣象自然因素等，視情況可以適度允許城市在平臺期內出現碳排放上升的情況，但不能超過峰值碳排放量。“碳中和”（carbon neutrality）則是指人為CO2排放量（化石燃料利用和土地利用）被人為努力（木材蓄積量、土壤有機碳、工程封存等）和自然過程（海洋吸收、侵蝕-沉積過程的碳埋藏、堿性土壤的固碳等）所吸收，即：實現CO2的凈零排放。

“雙碳目標”是中國基于推動構建人類命運共同體的責任擔當和實現可持續發展的內在要求做出的重大戰略決策，實現“雙碳目標”是一場硬仗，也是對黨和政府治國理政能力的一場大考;實現“雙碳目標”是我國向世界做出的莊嚴承諾，也是一場廣泛而深刻地經濟社會變革，決不是輕輕松松就能實現的，要求各級黨委和政府要拿出抓鐵有痕、踏石留印的勁頭，明確時間表、路線圖、施工圖，推動經濟社會發展建立在資源高效利用和綠色低碳發展的基礎之上。“雙碳目標”是中共中央從“內促高質量發展、外樹負責任形象”的戰略高度提出，應對氣候變化既是我國可持續發展的內在要求，也是負責任大國應盡的國際義務。

2 能源工業轉型研究綜述

我國能源總消費中，煤炭占比56.7%，化石能源總計占比75.6%（2020年），中國能源體系高碳、高煤系統的本質[5]，決定了能源結構調整是實現二氧化碳減排的理想途徑;反之，以煤炭為主的能源結構不根本轉變，中國的碳排放將難以有效控制，中國能源工業將在2030年前后出現重大轉型，高耗能產業快速發展支撐經濟的模式無法持續，能源產業結構調整勢在必行[6]。

從歐洲碳中和方案來看，截止2020年已有15個國家宣布退煤計劃，比利時、奧地利、瑞典三國更是率先實現了電力系統去煤;歐洲明確在2030年前關閉燃煤電廠總計35.4 GW，相當于全歐洲在運煤電裝機的21%;德國煤電占全國發電量40%，也已于2020年7月通過退煤法案，有可能在2035年前實現徹底退煤;而且，歐洲還疊加了碳排放交易體系、實施碳排放配額、征收碳稅、溢價補貼、差價合約、綠色證書、綠色投融資政策等碳定價機制增加碳排放成本，來促進能源工業轉型，激勵新能源成為新的增長點[7]。

在碳減排路徑方面，電力（2020年中國火電發電占比67.56%，國家統計局前瞻產業研究院）和工業部門是減排的重點和優先領域。2050年一次能源需求中非化石能源占比將達到65.6%。為實現碳中和目標，強化節能優先戰略，推動能源消費盡早達峰，統籌能源安全與能源工業低碳轉型，打造多元化、有韌性的低碳能源供給體系是必然選擇[8]。就我國火電企業來說，加強CO2的封存或捕集利用，及早介入CCUS技術和產業發展培育，并改善機組調峰能力、爬坡速度、加強電網負荷的差異化管理水平，開發退役火電機組回收利用與氫能系統集成改造，引入制氫儲氫功能，培育新的增長點，同時關注火電與新能源的打捆調度，增強協同優勢，通過加裝氫能，充分發揮火儲調頻的成熟商業模式，提升盈利能力[9]。實際上，2016年《巴黎協定》生效后，顯然是意識到傳統化石能源剛需越來越弱的外在威脅，中石油、殼牌、道達爾、BP、沙特阿美、雷普索爾等10家全球性石油公司隨即聯合成立清潔能源發展基金，未來10年投資10億美元開發碳捕集和溫室氣體儲存技術，而且深度介入太陽能、生物質和燃料電池等你新型能源技術儲備;從1997—2016年油氣公司專利實力看，道達爾和殼牌在可再生能源技術專利申請量上已經遙遙領先（表1）[10]。

盡管不同公司的轉型戰略方向有所差異，道達爾和沙特阿美堅守太陽能、殼牌重點發展風能和氫能、BP和埃克森美孚著重于生物燃料、挪威國家石油公司重點投資海上風電和CCUS技術、雪佛龍決心發展地熱能源等，但是短期轉型重點由油轉氣、長期布局新能源的趨勢一目了然。

總體意義上，基于世界能源工業轉型的政治、技術、管理、商業等四方面內涵[11]，必須清醒認識到：能源資源型向能源技術型轉變是能源工業轉型的技術內涵;智慧能源體系是能源工業轉型的管理要義;同時，我國單一型能源公司向綜合能源供應商轉型是能源工業轉型的必然內涵，應該成為基本共識，也對我國能源工業轉型路徑，給出了未來方向。但是，也必須清醒認識到，煤基能源產業在支撐我國國民經濟發展方面發揮著巨大作用，在傳統能源尚未成功轉型前，必須綜合考量我國的能源戰略安全，還不能夠因噎廢食而簡單化地去煤、去煤電，未來我國煤基能源產業應謀定而后動，以現存挑戰和發展趨勢為導向，借助碳捕集利用與封存等新興低碳清潔技術，實現整體產業鏈的低碳轉型升級[12]。

3 立足國情，統籌有序推進能源工業轉型

國內外經驗表明，能源、環境和氣候可以協同治理相互促進。要總結能源結構優化升級與環境治理的已有經驗，取得化石能源消費總量控制、污染物和溫室氣體減排的有機統一，并為構建“清潔低碳安全高效能源體系”和實現“碳中和”、加強生態環境保護、建設美麗中國做出制度安排。應當看到，我國實現碳中和的時間短、起點強度高，從碳達峰到實現碳中和僅有30年左右的行動時間。更重要的是，我國工業化和城市化的歷史使命尚未完成，碳排放規模和能源高碳化程度遠遠超出發達國家。習近平主席提出碳達峰和碳中和目標，特別是2020年12月12日宣布自主貢獻行動目標后，國內有關碳中和的討論迅速升溫。在能源、氣候領域專家普遍亢奮情況下，應保持更加清醒的頭腦、更加深入的研究、更加冷靜的分析，需要更加立足我國國情的能源轉型方案。從碳達峰到碳中和既是大勢所趨，又非一蹴而就。雖然我國有后發優勢、特別是新一輪技術革命給我們帶來的極大機遇，但仍要在碳中和“熱”中保持冷靜思考。既要關注長期問題，也要解決緊迫的現實問題;既要借鑒發達國家經驗，更要探索適合中國國情的綠色低碳之路，以較低成本實現碳中和目標，以能源低碳可持續利用支撐中國經濟社會的可持續發展。中共中央要求，要統籌有序做好碳達峰、碳中和工作，盡快出臺2030年前碳達峰行動方案，堅持全國一盤棋，糾正運動式“減碳”（光明網，2021 - 08 - 01）[13]，將“雙碳”問題短期化、脫離能源不可能三角（可及性、經濟性、綠色低碳）的單向思維、簡單“一刀切”式“減碳”，必將帶來時間和供需錯配，導致價格大幅上漲，給經濟社會的正常發展帶來困擾。

3.1 “雙碳戰略”轉型是大勢所趨

能源工業轉型已經是大勢所趨，雙碳目標的確定，使得這一變化上升為國家戰略。“雙碳戰略”本質上是能源問題，我國化石能源燃燒碳排放量占總溫室氣體排放的78%，占CO2排放量88%，而燃煤發電占CO2總排放量的86.5%[14]。能源最主要的屬性是支撐經濟社會的可持續發展，能源安全也是國家安全的重要組成部分，能源消耗水平一定程度上反映了經濟社會的發展水平。2021年5月24日歐盟碳市場配額收盤價格達到52歐元/噸CO2（約408元人民幣），如果國內碳稅錨定400元/噸，則1噸商品煤需要繳納碳稅700元，煤炭價格優勢頓失。我省能源行業必須深刻認識到“雙碳戰略”對于能源工業發展轉型的挑戰和機遇，主動求變，積極應對。

“雙碳戰略”是可持續發展的戰略，對國家經濟社會健康可持續發展有很強的現實意義。從宏觀上看，事關中華民族永續發展和人類命運共同體;從微觀上看，環境承載力和資源是有限的，高能耗、高排放的模式不可持續。我國單位GDP能耗3.4噸標煤，是全球平均的1.5倍，美國的2.3倍，德國的2.85倍;我國單位GDP碳排放量6.9噸，約為全球平均的1.8倍，美國的3倍，德國的3.8倍（2021年BP世界能源統計年鑒）[15];在排放強度上，我國仍然處于世界高位水平。

3.2 站在中國能源工業全局視角看雙碳戰略

眾所周知，我國能源賦存稟賦特征是“富煤、貧油、少氣”。長期來看，我國資源稟賦極有可能會向“富煤、貧油、少氣、多新（能源）”的結構轉型。我國煤炭開發總體布局是壓縮東部、限制中東部、優化西部，煤炭開發向陜西、內蒙古、新疆3個省區轉移是大勢所趨。我國煤炭賦存區域高度集中于晉陜蒙新四大區域，占全國煤炭儲量99.9%;如表2所示，晉陜蒙新四省區原煤產量占全國的77.16%（2020年），相比2000年提高40.9%，顯示出了明顯的上升趨勢;其中，陜西煤炭產量占到晉陜蒙新四省區的22%，相比2000年提高15.8%。2020—2030這十年是碳達峰前能源工業發展的重要窗口期。這一時期，煤炭工業進入轉型期，石油工業將進入穩定發展期，天然氣進入黃金發展期，新能源進入全面提速的擴展期，傳統化石能源仍將發揮主導作用。據國家能源集團科技研究院估計，我國一次能源消費將于2030年達峰，峰值約59億噸標煤，2040年約57億噸標煤;按國家有關部門預估的煤炭占比46%測算，2030年煤炭消費量仍將保持在27億噸標煤左右（約合原煤37.8億噸）;預計到2040年我國煤炭消費占比降至35%，需求約為20億噸標煤（約合原煤28億噸），到2050年煤炭消費量下降至25億噸左右，煤炭基本由燃料轉為原料，煤電基本轉型為應急能源和調峰能源。在這一重大轉型過程中，看似形勢逼人，實則蘊含全新機遇。國家“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要提出，要推動煤炭生產向資源富集地區集中，能源產業重心要逐步西移。為實現“雙碳戰略”，陜西省周邊的四川、重慶、湖北和東部沿海省份，已明確提出逐步完全退出煤炭產能;這些省份退出煤炭產能，也在相當程度上給包括陜西在內的煤炭主產省份提供了階段性的市場空間和寶貴發展機遇。從我國未來煤炭工業發展趨勢看，山西受資源逐步枯竭制約，未來煤炭產能不會超過10億噸;內蒙古煤炭產量較高的東部地區以褐煤為主，比較適合發電，在煤電消費逐步下降趨勢下，褐煤產能也會跟著下降;新疆煤炭資源豐富，但進入內地市場運距太長，供給內地的數量也不會太多。陜西省地處我國地理版圖中心，不僅有豐富的優質煤炭資源，而且靠近消費地，煤炭在未來能源工業發展中，仍具有得天獨厚的優勢。

近年來，以風電、光伏、核電、生物質能源為典型的新能源發展風起云涌，頁巖氣、干熱巖、地熱資源、氫能等新型能源也正方興未艾。據碳中和保守方案估計，2030年我國非化石能源整體占比為18%，2060年占比將達到70%。在新能源迅猛發展的同時，卻面臨“消納難”“外送難”“調峰難”等頑疾，西北地區的風電和光伏發電，相對較弱的火電調峰能力甚至一度造成了嚴重的棄風棄光問題。可以預見，在商業化、高效化的儲能技術創新徹底突破之前，新能源無法滿足工業生產和居民用電的穩定供應，必須依靠煤電削峰填谷。未來可行的能源供應方案只能是：新能源為主，煤炭發電為輔;新能源滿足日常需求，煤炭發電應急調峰。尤其是在遭遇極端災害天氣、重大公共危機事件、重大國際危機事件等情況下，煤炭的應急作用更加不可替代。煤炭是新能源發展過程中最為重要的基礎能源支撐，也是國家斷然決然明確碳達峰、碳中和戰略目標真正的底氣所在;沒有煤炭作為國家基礎能源的兜底，新能源的發展不可能一帆風順。據國家能源集團科技研究院估計，我國一次能源消費將于2030年達峰，峰值約59億噸標煤，按照煤炭占比46%預計，2030年煤炭一次能源消費量需求將在27億噸以上。煤炭對于國家能源供應的兜底作用不僅體現在能源消費的穩定供應，也體現在能源供應的價格兜底方面。缺少了煤炭穩定供應的兜底作用，我國油氣供應的國際形勢將會高度復雜化。陜西省由于其特殊的區位優勢、資源優勢、煤質優勢等，對于國家能源供應的重要性不言而喻。

3.3 站在國家能源戰略安全視角看雙碳戰略

即使到2050年，煤炭的低碳潔凈高效利用仍應作為低碳清潔安全高效能源體系的重要組成。雙碳戰略對于我國煤炭行業來說，當然是挑戰，但同時更是機遇。中國仍然是世界上最大的能源消費國，占全球能源消費量的24%和全球能源消費增長的34%[5]。《中國油氣產業發展分析與展望報告藍皮書（2019—2020）》表明，2019年原油進口50 572萬噸，同比增長9.5%，成品油進口3 056萬噸，同比減少8.7%;石油對外依存度達到70.8%，比2018年高1個百分點;2019年天然氣進口 9 656萬噸（約1 333億立方米），同比增長6.9%，天然氣對外依存度約43%。2019年進口煤及褐煤29 967萬噸，同比增長6.3%，出口603萬噸，同比增加22.1%，同比增加24.7%，達到十年內第二高[16]。2020年，我國原油進口量5.4億噸，同比增長7.3%，石油對外依存度達73%，我國石油供應存在極大的安全供應風險;天然氣進口量10 166.1萬噸，同比增長5.3%，對外依存度達43%[16 - 18]。我國能源戰略安全風險的擔憂繼續強化。因此，保障國家能源戰略安全的關鍵問題，不是簡單化地“去煤”，更不是“去煤電”，而是去高能耗、高碳排放的“煤電”。我國煤炭生產和消費量分別占世界總產量和消費量的47.3%和51.7%（2019年數據），現實來看，煤炭資源可以實現完全的自主供應。短期來看，煤炭行業需要做出發展轉型的總體思路和具體方案，積極應對雙碳目標戰略轉型趨勢;長期來看，考慮國家能源戰略安全和經濟發展能源需求，應該清醒認識到陜西、內蒙古、新疆三省區能源資源優勢對于保障國家能源戰略安全的保障作用，認識到陜、蒙、新的煤炭產業對于我國推動能源工業發展轉型的兜底作用。因勢利導，發揮優勢，擴大機遇，以低碳化、綠色化、清潔化為特征，推動煤炭行業發展轉型。

3.4 站在中華民族復興視角看雙碳戰略

人類迄今已有400萬年的歷史。在這期間，人類從刀耕火種，經過石器、鐵器時代，直到近代工業化革命，各種技術發明使人類文明到達了前所未有的高度。同時，人類消耗的能源也在日益增長，如今能源已是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎，在國民經濟中具有特別重要的戰略地位。保障能源安全與發展對建設社會主義現代化國家有著重要意義。習近平總書記在黨的十九大報告指出：“中國共產黨人的初心和使命，就是為中國人民謀幸福，為中華民族謀復興”。而高能耗、高排放的模式，在經濟高速發展的同時，造成了嚴重的環境破壞、水土污染、常年不退的霧霾天氣，給廣大人民的工作生活帶來了極大困擾;如果不解決這一問題，人類社會不但會停止發展，遭受環境的反嗜，甚至對我們的生存造成威脅，發展低碳清潔能源是人類發展的必經之路。2005年8月15日，時任浙江省委書記的習近平在浙江安吉余村提出了“綠水青山就是金山銀山”的理念，為我國社會發展指明了生態發展、綠色發展的方向。

據《中國能源大數據報告2020》，2019年我國能源消費總量48.6億噸標準煤，比上年增長3.3%;煤炭消費量增長1.0%，原油消費量增長6.8%，天然氣消費量增長8.6%，電力消費量增長4.5%。十年來，能源消費總量持續上升，2019年較2010年增長了12.5億噸標準煤。南方電網能源發展研究院《中國能源供需報告》顯示，2018年我國能源消費總量為46.4億噸標準煤，占全球一次能源消費總量的23.6%，連續十年居全球第一位。同時，2019年，我國能源在加大國內勘探開發的同時加大進口力度，特別是深化周邊和“一帶一路”沿線國家能源合作，全年原煤、原油、天然氣進口保持較快增長。

站在中華民族偉大復興的歷史關口，我國作為全球能源進口大國，國際國內形勢的發展變化與我國能源市場息息相關。如今世界正經歷百年未有之大變局，國內形勢穩定但國際形勢愈加動蕩。自從2018年中美貿易摩擦以來，我國的能源戰略安全一直受到較大威脅;直到2021年與沙特阿拉伯簽訂50年合作協議、與伊朗簽訂25年合作協議，沙特與伊朗的石油儲量分別為全球第一、第四，中國與兩國簽訂的合作協議極大地保障了我國的能源外部安全，為中華民族偉大復興打下了堅實的能源戰略基礎。基于“雙碳戰略”帶動傳統能源工業深度轉型升級，進而系統建成以多種新能源融合發展的現代能源體系，逐漸減小對傳統化石能源的高度依賴，可以大大提升我國能源戰略安全的自主性、可控性，提升國家總體安全水平。

4 中國能源工業發展轉型路徑

為了探尋我國能源工業轉型的有效路徑，依托陜西省決策咨詢委員會研究課題，課題組歷時5個月，先后赴國家能源投資集團、中國石化集團、中國石油集團、中煤能源集團、中煤科工集團、中國煤炭協會、陜西省發改委、榆林市政府、榆林市發改委、陜煤化工集團、榆能集團、陜煤陜北礦業公司、陜煤榆北煤業公司、榆能集團佳縣鹽化有限公司、陜西有色榆林循環經濟工業園區等單位，開展深入調研、訪談及現場考察，并在2021年6月4～5日的第九屆中國煤炭科技大會上認真學習了中國工程院彭蘇萍院士、顧大釗院士、康紅普院士、中國煤炭加工利用協會張紹強理事長等業內專家的報告。經過綜合專家們前瞻性的能源工業前景預測，結合相關研究文獻梳理，形成了能源工業轉型建議，提煉出中國能源工業發展轉型的若干路徑，簡述如下。

4.1 終端能源電氣化時代全面來臨

長遠來看，我國能源工業未來發展的3個方向勢在必然：傳統化石能源逐漸萎縮、新興能源迅速發展、傳統能源與新興能源此消彼長[19]。可以想象，未來的終端能源消費，一定是以電氣化方式為主，作為遠景目標，甚至有可能是100%的電氣化消費。雖然在短期內，某些特種工業生產需要的燃料煤種尚有不小的需求，無法完全實現完全替煤，但是長期來看，能源工業生產所需的一次能源消費趨勢一定是電氣化。在滿足人民生產生活需要方面，大概率也是以電氣化能源消費為主——這意味著能源電氣化時代的全面來臨。而能源電氣化時代的全面來臨也給“富煤貧油少氣多新（能源）”結構轉型的中國能源趨勢提供了注腳。未來我國的能源消費，必然以光伏、太陽能、風電、核電、氫能、生物質能等多種可再生能源為主流，傳統化石能源的一次消費占比必將逐漸減少，能源消費的綠色化、低碳化、新能源化趨勢不可逆轉。

2019年，在世界一次能源消費結構中，新能源占比17%，天然氣和新能源合并占比41%，能源“四分天下”格局已然形成。2010年石油對世界政治經濟至關重要的三重屬性（物質、能量、金融）正式進入被替代程序[20]，進一步預示了化石能源將逐漸退出能源主力舞臺的命運。

4.2 新能源和低碳能源迎來空前發展機遇

2019年，全球溫室氣體排放量591±59億噸CO2當量，其中化石（包括化石燃料和碳酸鹽）相關排放為380±19億噸CO2當量，占比65%，加上土地利用變化帶來的排放，CO2排放占比上升至75%左右[21];從能源消費角度來看，我國化石能源燃燒碳排放量占總溫室氣體排放的78%，占CO2排放量的88%。2006年，我國化石燃料燃燒排放CO2 61億噸，首次超越美國成為全球第二大CO2排放國;2019年我國化石燃料燃燒排放CO2 98億噸，占我國總碳排放的80%，占世界CO2排放總量的29%，全球第一;根據國際能源署統計，發電與供熱、制造與建筑、交通運輸三大領域占據我國89%的二氧化碳排放量，其中：發電與供熱占51%（主要是燃煤排放CO2）、制造與建筑占28%、交通運輸占10%（圖1）;這意味著未來要實現碳達峰、碳中和，就要著力在上述3個重點領域進行變革。我國能源消費以高碳能源為主，低碳化轉型任重道遠。按照挪威船級社的保守型預測轉型方案，我國能源消費在2030年達峰，峰值約為59億噸標準煤;碳排放量2030年達峰，峰值約為104億噸。到2030年，能源消費總量為58.7億噸標準煤，煤油氣三大類化石能源占比為74%，其中煤炭占比46%（即27億噸），非化石能源占比26%;到2060年，能源消費總量為46.5億噸標準煤，煤油氣三大類化石能源占比約30%，其中煤炭占比為7%，即：3.255億噸，非化石能源占比將達到70%。

不難預計，在全球掀起碳達峰、碳中和新一輪能源革命的情況下，中國必須迎頭趕上，別無選擇。中國乃至全球的能源消費，以光伏、太陽能、風電、核電、氫能、生物質能等為主流的新能源，必然迎來空前發展機遇，與之相關的技術創新、產業布局、新材料以及基礎科學研究，都必將迎來巨大發展機遇。

4.3 智慧能源網絡成為新電網的重要支撐

未來多種新能源共同支撐我國電氣化時代的能源消費，必然需要實時在線的智慧能源網絡中心進行峰谷調配、地域協調、電網協同。加上我國明顯不均衡的電力資源東西部差異，高效、協同、實時的智慧能源網絡至關重要。圍繞著集群配套可再生能源電站，擴大可再生能源市場化的交易范圍，從省、區、市層面對數據中心集群進行統一的能耗指標調配，集中保障數據中心用地和用水資源。我國數字化最發達國家是東部地區，但東部地區恰恰沒有電，電力保障很脆弱，西部地區的數字化雖然落后于東部地區，但擁有豐富的電力、水力、能源資源，這些客觀基礎條件為“東數西算”智慧能源中心布局提供了絕佳條件。“東數”就是把數據的應用放在東部、中部和全國;按照能源資源供應的就近原則“西算”即指國家能源網絡算力的數據中心要往西部放，這既是西部地區電力資源的天然優勢，也是西部地區成為智慧新電網戰略縱深的必然。

4.4 特高壓輸配電系統是能源有效供給的關鍵

在“雙碳目標”下，不應該是每一個省、每一個市都達到碳達峰碳中和目標，而是應該堅持“全國一盤棋”的原則思路，始終瞄準全國“30·60目標”的總體戰略。即：有些省份可以早些實現碳中和，有些省份則可以晚些實現碳中和;有些省份可以實現負碳排放，而有些省份則可以超碳排放——總而言之，全國一盤棋，實現全國意義上的碳達峰、碳中和戰略目標。據國家能源局統計，截止2020年底，全國全口徑電力裝機容量為220 018萬千瓦時;其中：山東、內蒙古、江蘇、廣東、新疆、山西、云南、河南、浙江、四川等10大省份占據了電力裝機容量前十名（圖2），累計裝機容量120 358萬千瓦時，占全國總裝機容量的54.7%。從新能源風電項目分布看（CWEA，中國風電產業地圖），華北占比28.9%，西北占比24.2%，華東占比17.4%，東北占比9.5%，西南占比7.8%，可見風電產業明顯集中于西北華北地區（總占比62.6%）。光伏鋪設對土地利用具有極強的排他性，可以是戈壁荒灘沙漠，也可以是閑置的屋頂空地，但不宜占用原有的農地、林地，以及自然生態良好的山地。從光伏布設的基礎條件看，在我國森林植被條件較好的江蘇、浙江、貴州、云南等南方省份建設光伏電站，不僅滅失碳匯資源，而且可能造成水土流失，破壞生物多樣性;而在植被條件較差的廣袤西北地區，布設光伏電站，既能發展綠電，又利于保持水分資源，長遠看有利于恢復當地植被覆蓋，可謂一舉多得。現實情況看，光伏發電量華東、華中、西南占比僅為34.3%，其余65.7%的光伏發電量分布于西部地區（Solarbe光伏網，2021 - 02 - 09）。可以預見，未來我國風電、光伏發電量將更加集中于西部地區，這就必然使得基于特高壓遠距離輸配電技術的電力區域空間規劃成為必要，從而獲得規模和聚集效應[22]。以特高壓為特征的遠距離輸配電系統是未來多新能源融合供給的必然選項，這可以大幅壓縮能源總量的剛性需求，事半功倍地推進全國范圍的碳中和革命。

4.5 煤電應急調峰的重要性必將凸顯

近年來，以風電、光伏、核電、生物質能源為典型的新能源發展風起云涌，頁巖氣、干熱巖、地熱資源、氫能等新型能源也正方興未艾。據挪威船級社碳中和保守方案估計，2030年我國非化石能源整體占比為18%，2060年占比將達到70%，終端電氣化率將達到55%～60%[23]。在新能源迅猛發展的同時，卻面臨“消納難”“外送難”“調峰難”等頑疾，西北地區的風電和光伏發電，相對較弱的火電調峰能力甚至一度造成了嚴重的棄風棄光問題。可以預見，在商業化、高效化的儲能技術創新徹底突破之前，新能源無法完全滿足工業生產和居民用電的穩定供應，必須依靠煤電削峰填谷。必須清醒地認識到，未來可行的能源供應方案只能是：新能源為主，煤炭發電為輔;新能源發電滿足日常需求，煤炭發電應急調峰。尤其是在遭遇極端災害天氣、重大公共危機事件、重大突發國際危機事件等情況下，煤炭（煤電）的應急供應作用更加不可替代。

4.6 儲能技術成為世界能源科技創新關鍵

如上所述，在顯然可以預見的多（新）能融合的能源供應前景下，新能源面臨的“消納難”“外送難”“調峰難”等問題必將得以凸顯;此時，要么借助煤電的削峰谷填，要么就必須在儲能技術上獲得革命性突破。短期看，依靠煤電削峰填谷或許是新能源供應的不得已之舉;長期看，科技創新將賦能能源化工產業高質量發展[24]，儲能電池能量密度將逐漸得到提升。但是，就目前通行的鋰電池來說，高能量密度就意味著單位體積內的活躍鋰離子更多，鋰離子多就意味著電池更容易燃燒;所以，理論上講，盲目追求過高的能量密度，同時阻燃安全保護技術不過關的話，必然會導致電池安全性降低;這就是當前電池密度、也就是電池儲能技術未能獲得突破的技術瓶頸。展望未來，大力發展規模化儲能技術研究、智能電網、分布式可再生能源和氫能等深度脫碳技術，加快工業技術與新材料、先進制造、信息化、智能化等融合創新，加快發展和推廣電動汽車、氫燃料汽車，探索汽車電池租賃模式;推廣節能清潔降碳的用能設計，研發實現資源循環利用的鏈接技術。同時，先進儲能技術作為新能源、新材料與先進制造等跨學科交叉的顛覆性技術，是實現智慧能源網絡的重要支撐。包括物理儲能、電化學儲能、儲熱、儲氫等在內的多種儲能技術類型，在可再生能源并網、電動汽車、智能電網、微電網、分布式能源系統、家庭儲能系統、無電地區供電工程等不同應用場景有巨大發展潛力，將在電力能源系統中發揮強大的電源調節能力。

4.7 碳資源化利用成為新興產業必然選擇

碳排放以煤炭占比為最高，石油、天然氣作為傳統化石能源的重要組成，實際上也是重要的碳排放來源。同樣熱值的能源服務，煤炭的碳排放因子最高，每噸標煤熱值的煤炭大約排放2.6噸CO2，每噸標準煤熱值的原油排放2.1噸CO2，每噸標準煤熱值天然氣的排放系數為1.6噸CO2。事實上，從技術路線上講，碳中和的路徑包括：減碳、降碳、固碳、碳捕集、碳利用、碳封存等。短期看，減碳、降碳、碳封存是可以立竿見影的技術手段;但是，長期看，固碳、碳捕集、碳利用才是真正一勞永逸的解決之道。因此，在生產和利用過程中采取適當的工藝手段，做到“去碳、降碳”，或者實現“埋碳、封碳”，將是能源工業必須要關注的重要問題之一。同時，基于碳的資源化利用，開發“富碳農業”、“富碳工藝”、“富碳種植”等創新性技術，則CO2就從廢棄物排放轉而升級為一種關鍵的工業、農業資源，這當然就是全球能源產業低碳化發展轉型與碳工業資源化應用的雙重福音了。

5 政策建議

5.1 構建國際互認的碳核算、碳核查、碳認證體系是當務之急 ?實際上，碳達峰、碳中和對于我國大多數市場主體而言，更多的只是一個新鮮的名詞。相當比部分企業既使想要推進碳達峰、碳中和工作，也是茫然無措，無從著手。企業根本不清楚自己究竟年排放多少碳量，哪些環節/工序/流程碳排放量大，哪些碳排放量小。既使企業擁有碳匯資源，也因為缺乏權威的、具備公信力的碳認證體系，因而不能得到業界認同，更無法變現為經營資源。國家相關部門應當主動作為，盡快構建具備中國特色、具備國際互認資格的碳核算、碳核查、碳認證體系，將有力推動我國碳達峰、碳中和行動迅速步入正軌，并有利于在未來的國際競爭中全面保障我國企業的正當權益不受損害，提高我國企業在國際市場的競爭力。

5.2 構建碳交易體系推動碳資源優化配置是有效市場應有之義 ?建立碳交易市場可以有效激發零碳負碳資源的市場競爭力，并激勵多方主體低碳生產，低碳消費。習近平總書記在中共中央政治局第二十九次集體學習時強調：“要全面實行排污許可制，推進排污權、用能權、用水權、碳排放權市場化交易，建立健全風險管控機制。”建設碳排放權交易市場是落實我國二氧化碳排放達峰目標與碳中和愿景的核心政策工具之一。建設碳排放權交易市場，在應對氣候變化和促進綠色低碳發展中充分發揮市場機制作用，能夠有效推動碳資源配置優化，以成本效益最優的方式實現碳減排，并促進技術進步、產業升級，科學實現碳達峰、碳中和目標。

5.3 培育挖掘林草資源固碳潛力是有為政府應有擔當 ?碳匯是實現碳減排的自然基礎途徑。生態碳匯是指通過植被和生態恢復等措施達到減少二氧化碳在大氣中的含量。近年來，我國森林、耕地以及草等陸生生態系統碳儲量平均每年增加1.9～2.6億噸碳;其中，森林碳匯是最有效的固碳方式，每年增加碳匯1.5億噸左右。切實保護我國南方的森林覆蓋率高、水資源豐富的天然優勢，繼續在廣大的西北、旱原地區加大森林資源培育行動、國土綠化行動，不斷增加森林面積和蓄積量，大幅度提高全國森林覆蓋率，加強生態保護修復，增強草原、綠地、湖泊、濕地等自然生態系統固碳能力。應全面摸清全國森林生態系統的固碳潛力，開展森林、草原、濕地資源清查，分析估算林草資源碳匯潛力，繪制“全國林草濕地碳匯儲備一張圖”，為企業儲備林草資源碳匯潛力;同時，繼續大規模開展國土綠化行動，持續增加森林資源總量，提升草地資源的碳匯儲備能力，加強河流、湖泊等濕地資源的保護和修復，提升固碳能力。

5.4 錨定能耗雙控和雙碳目標，政策包激發多方主動作為 ?實現碳中和，既是一場顛覆性的技術革命，也是一場系統性的社會變革。需要政府、企業、居民等社會多方主體積極參與，主動作為，針對多方主體不同訴求，制定激勵政策包引導多方主體主動作為的積極性，必不可少。如：建立企業“用能預審制度”、建立“用能權交易制度”，出臺“草地征占用管理辦法和補償標準”等成體系的政策激勵措施，進一步健全完善“礦山地質環境治理恢復與土地復墾基金管理方法”和“土地復墾條例實施辦法”等政策法規，有效激發礦山企業環境治理和土地復墾的主觀能動性和積極性，并激發農戶退耕還草、飼草養殖、發展林下經濟的政策機制，探索林草結合、草農結合、草果結合、草蜜結合等多種經營模式，更有利于為我國能源工業積累大量的生態碳匯資源。

6 研究結論

6.1 能源工業低碳轉型是毋庸置疑的時代大勢

對于能源工業必須低碳轉型的時代趨勢，能源行業和相關企業必須具備清醒認識，不能存有半點僥幸心理，而應及時付出切實行動，直面傳統能源工業的最嚴峻挑戰，充分兼顧能源工業減碳和經濟穩定增長，推動能源革命、科技革命和產業轉型，致力于傳統化石能源的綠色開發利用，助推我國能源工業低碳轉型，乘勢而上、超前布局、主動作為，堅定不移推進能源產業轉型。

6.2 電氣化時代為可再生能源孕育廣闊前景

能源消費電氣化趨勢實際上已經來臨，“綠電”必將是未來能源消費的主力。以太陽能光伏、風能、生物質能、水能、海洋能、潮汐能、地熱能等為典型的可再生能源將迎來廣闊前景，同時也為傳統能源工業轉型提供了可行路徑。由“傳統能源提供商”轉型為“綠色能源供應商及新材料服務商”將是傳統能源企業轉型發展的不二選擇。

6.3 煤炭原料化應用需要深度科技創新支撐

我國的資源稟賦特征和煤炭的高碳屬性決定了煤炭是雙碳戰略轉型的重中之重。由此，煤炭原料化應用層面的科技創新，必然成為制約我國能源工業順利轉型的根本原因。傳統能源工業務必關注并重點投入的科技創新方向包括：低成本儲能用能新材料新裝備、碳捕集和碳封存及利用技術（CCUS）、超臨界燃煤發電、煤基深加工技術、CO2資源化利用技術、電煤干餾與粉焦蘭炭發電、蘭炭零排放、先進干熄焦及焦爐氣利用、全產業鏈/跨產業低碳技術集成耦合、礦區生態修復關鍵技術等科技創新與重大成果轉化等。重點方向的科技創新成果將為傳統能源工業帶來全新生機。

6.4 碳金融政策體系需要中國智慧

“雙碳戰略”需要高水平的科技創新支持，這一點無可置疑。但同時，也需要以系統思維處理好發展和減排、整體和局部、長期和短期、政府和市場等四種關系，以保障國家能源戰略安全為底線，有序減量替代。此時，構建具備中國特色、具備國際互認資格的碳核算、碳核查、碳認證、碳交易為整體的碳金融體系，在促進減碳的同時保障經濟增長、發展權利和人民福祉，將更加有力地推動我國碳達峰、碳中和行動迅速步入正軌。

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（責任編輯：許建禮）