人類再電氣化與地球再野化

■浙江華云電力工程設計咨詢有限公司總經理 陳飛

地球是全人類賴以生存的唯一家園。自工業革命以來，人類工業生產效率大幅提升，開發利用自然資源的能力顯著提高，化石燃料的消耗急劇增長，伴隨著人類物質財富的飛速積累，大量生產性廢棄物污染大氣、水、土壤環境，地球生態環境持續遭到破壞。伴隨著人類活動的影響，全球性氣候變暖、土地荒漠化加劇、生物多樣性銳減等環境問題不斷出現。根據國際能源署報告，2022年全球二氧化碳排放量達到368億噸，排放速率是1950年的6倍，大氣中的二氧化碳濃度已經接近工業革命前的2倍。

為應對氣候變暖、生態環境惡化等危機，減少碳排放、推廣綠色低碳的生產生活方式已成為全世界的廣泛共識。2020 年9 月22 日，在第七十五屆聯合國大會上，我國提出，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。在解決生態環境危機、實現碳中和的進程中，人類再電氣化和地球再野化不可或缺。人類再電氣化充分利用現代能源技術，進一步拓展電能的利用范圍和規模，深度替代煤炭、石油等終端化石能源消費，推動全社會電氣化水平再度躍升，促進清潔能源大規模開發利用，最終實現以清潔能源為主導的新型能源體系。地球再野化通過采取生態修復、植樹造林、豐富生物多樣性等措施，有序恢復地球生態平衡，提升自修復、自凈化、自平衡能力，推動構建人類命運共同體，實現地球可持續演化發展。

人類再電氣化與地球再野化共同服務于地球可持續發展

人類再電氣化與地球再野化在目標上是一致的，再電氣化推動人類消費行為向有序可控轉變、減少二氧化碳和污染物排放；地球再野化推動建設人與自然和諧共生的美麗家園，兩者均服務于地球生態修復和可持續發展。

人類再電氣化通過減少人類活動碳排放防止氣候變暖，推動地球可持續發展。“雙碳”目標是我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作出的重大戰略決策。人類再電氣化通過人為干預，在源端限制化石能源的使用、在終端不斷提高電能消費占比來減少二氧化碳排放，是實現“雙碳”目標的有效途徑。我國在氣候雄心峰會上提出的目標是，2030年單位GDP碳排放要比2005年下降65%以上，風電、光伏發電總裝機容量要達到12 億千瓦，非化石能源占一次能源消費比重要達到25%左右。

地球再野化通過提升生態系統韌性和維持生物多樣性，推動地球可持續發展。再野化是指對受到較多人為干擾后的自然生態系統的重建過程，通過修復自然過程，使其成為自我持續且具有韌性的生態系統。再野化的最終目標是在減少人類活動影響的同時，恢復功能完備的本地生態系統，實現地球可持續發展。我國在氣候雄心峰會上提出的目標是，2030 年森林蓄積量要比2005 年增加60 億立方米。在2021 年昆明生物多樣性大會上，我國宣布正式設立三江源、大熊貓、東北虎豹、海南熱帶雨林、武夷山等第一批國家公園，保護面積23萬平方千米，涵蓋近30%的陸域國家重點保護野生動植物種類，加快構建以國家公園為主體的自然保護地體系。森林碳匯和國家公園將在實現碳中和目標、提升生態系統韌性方面扮演越來越重要的角色。

人類再電氣化加速能源清潔低碳轉型，減少人類活動對生態的影響

能源轉型發展的終極目標是，人類活動所消耗的能源主要來自非化石能源。再電氣化是人類通過干預控制自身能源活動行為，實現集中控碳脫碳的核心途徑。再電氣化將重構全球能源體系，使能源發展擺脫資源不均、時空錯位和環境影響約束。再電氣化從四個方面加速全球能源清潔低碳轉型進程：

（一）再電氣化推動能源轉型，構建新型能源體系，能源開發方式轉變使得碳排放向源側集中治理轉變

清潔能源開發利用繞不開電能轉換，當前90%以上的非化石能源需要轉化為電能加以利用。再電氣化推動能源供給清潔低碳轉型，提升非化石能源占一次能源消費的比重，形成風、光、水、生、核、氫等多元化清潔能源供應體系。未來五年，我國非化石能源消費比重年均增長1%；到2035 年，新增電量80%來自非化石能源發電；到2050年，非化石能源成為主體能源。再電氣化推動火電機組實現深度脫碳，煤電和天然氣發電機組作為應急備用、兜底保供和調峰調頻的調節手段，是解決新能源不確定性的重要措施，所產生的二氧化碳排放需要通過捕集、利用與封存（CCUS）技術實現火力發電凈零碳排放。

（二）再電氣化推動產業轉型，構建新型產業體系，用能結構轉變使得終端能源消耗和碳排放解耦

電能作為清潔高效的二次能源，通過綠色電力替代化石能源的消耗，改變傳統用能方式，是降低終端碳排放、減少污染物排放，推動能源消費集中控碳脫碳的重要手段。國家能源局《新型電力系統發展藍皮書》提出，推動各領域先進電氣化技術及裝備發展進步并向各行業高比例滲透。交通領域大力推動新能源、氫燃料電池汽車全面替代傳統能源汽車；建筑領域積極推廣建筑光伏一體化清潔替代；工業領域加快電爐鋼、電鍋爐、電窯爐、電加熱等技術應用，擴大電氣化終端用能設備使用比例。再電氣化通過改變社會用能結構，使得原先零散無序的消費側碳排放行為、污染物排放行為轉換成供給側發電的有序可控行為。

（三）再電氣化推動生活方式轉變，構建綠色低碳消費體系，環保理念轉變促進生態環境可持續發展

再電氣化顯著提高人類生活質量，智能家居、全電廚房等應用在提升生活便捷性、安全性的同時，提升了人民生活的幸福指數，減少了污染物排放，降低了對生態環境的影響。再電氣化有助于提高人們消費行為的自覺性，使得人們生活在衣、食、住、行、游等各個領域向綠色轉型，如選擇公共電動交通出行、選擇沒有污染的綠色環保產品等，通過綠色消費倒逼綠色生產，推動全社會逐步形成綠色低碳的生活方式和消費方式。

（四）再電氣化推動電網轉型，構建新型電力系統，電力的傳導特性使得減污降碳集中可控

電網作為能源轉換和傳輸的中心環節，推動減污降碳由消費側向供給側轉移。推動以特高壓為骨干網架的堅強智能電網的發展，實現大規模新能源開發和清潔能源大范圍優化配置。截至2022 年底，國家電網有限公司累計建成33項特高壓工程。“十四五”期間，國家電網有限公司將持續完善特高壓和各級電網網架，服務好沙漠、戈壁、荒漠大型風電光伏基地建設，支撐和促進大型電源基地集約化開發、遠距離外送，力爭到2025 年公司經營區跨省跨區輸送電量中，清潔能源電量占比達到50%以上。電網全環節業務向智能化轉型，推動電網運行和終端用能高效化發展。能源大數據作為核心生產要素的基礎作用充分體現，在終端用能監測和能效提升方面發揮著重要作用；基于北斗和5G的“發—傳—用”電全鏈條碳排放遠程聯動測量等技術的應用，為碳交易、碳資產管理和碳集中治理打下重要基礎；發輸配用全鏈條實現全息感知和協同控制，形成高度智能化、低碳化的運行決策體系和平臺化、共享化的價值實現體系，支撐高比例新能源并網、高效利用和安全經濟運行。

協同推進再電氣化與再野化，促進人與自然和諧共生

人類只有一個地球，地球可持續發展事關全人類的共同命運。在推進再電氣化、構建新型能源體系過程中，持續開發稀有礦物資源，大規模發展海上風電、光伏、抽水蓄能等勢必會對環境造成一定的負擔和影響。這就要以系統觀、大局觀協同推動人類再電氣化和地球再野化，不避過往、關注當下、展望未來，在能源開發、生態保護和人類發展中協同演化，實現人與自然和諧共生。建議統籌處理好三對關系，做好三個方面的工作：

（一）處理好過往發展與再野化的關系，做好傳統能源開發遺留的生態治理修復

傳統電氣化依賴于化石燃料的開發，早期存在無序開采、沒有規模化開發、沒有嚴格實行環保設施與主體工程“三同時”制度，無規劃甚至非法的亂采濫挖，遺留了許多環境保護歷史欠賬問題。要解決歷史遺留下來的廢棄礦區的治理和生態修復問題，需要政府部門制定專項規劃、設立專項資金、開展專業化系統修復，鼓勵和支持社會資本參與生態修復。要解決還在開采階段的傳統礦區的保護、治理和修復問題，按照“誰開發、誰保護，誰污染、誰治理，誰破壞、誰恢復”的原則，加強礦區生態環境和水資源保護、廢棄物和沉陷區治理，杜絕出現邊開采邊污染的現象。

（二）處理好當下發展與再野化的關系，再電氣化過程中務必同步推進再野化

一是正確應對礦產開發由開采煤炭逐漸向開采稀有金屬的轉變。隨著新能源發電、新能源汽車、信息產業等新業態快速發展，稀土、鋰、鈷等稀有礦物資源需求快速增長。世界銀行預計，到2050 年全球對稀有礦產的需求增長500%。稀有金屬在自然界中含量稀少、分布稀散、難以提取，需要大范圍開采和提煉提純，會對環境造成一定影響。例如，每提取1噸稀土元素，會排放6萬立方米含鹽酸的廢氣、200立方米廢水、1—1.4噸放射性廢棄物，共約2000噸有毒廢物。因此，需要同步做好開采過程中的生態保護和再野化工作。

二是正確應對能源開發由大型煤電基地向大型風光基地的轉變。《“十四五”現代能源體系規劃》提出，加快推進以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點的大型風電光伏基地項目建設。按照規劃，2025 年全國風電、光伏發電規劃裝機容量10.5億千瓦左右，國家電網有限公司經營區超過9億千瓦。到2030年，國家電網有限公司經營區新能源總裝機超過13 億千瓦，超過煤電成為第一大電源。大型風光基地、海上風電、抽水蓄能和特高壓輸電通道等工程建設和運行勢必會對環境造成影響，需要優化選址并做好環境影響分析，建設過程中要做到“三同時”。

三是正確應對調度模式由經濟調度向生態調度的轉變。在新形勢下，電力系統調度模式要向兼顧清潔低碳、生態友好轉型。低碳調度即在滿足電力系統安全、經濟運行的基礎上減少化石燃料的消耗，盡量消納風電、光伏等新能源電力，減少棄風棄光，并減少二氧化碳排放。生態調度即綜合魚類產卵、鳥類遷徙和電網調度運行等需求，通過健全生態調度機制，降低對生態系統的影響。我國已在三峽、向家壩水庫開展了促進產漂流性卵魚類自然繁殖生態調度試驗，在流域生態功能改善方面取得了良好成效。今年上半年，位于荷蘭北海的Borssele和Egmond aan Zee兩座海上風電場因鳥類遷徙停機4小時，環保部門計劃在今年秋天鳥類大規模遷徙時，在相關的風電場實施更詳細的停機計劃。

（三）處理好未來發展與再野化的關系，建立公眾共治的行動體系，應對工業文明向生態文明的轉變

生態文明的第一要義是人與自然和諧共生。大自然是人類賴以生存發展的基石，加強生態文明建設事關人類安全發展大局，關系到人類命運共同體，人與自然和諧共生是實現社會、經濟、生態可持續發展的必由之路。

生態文明時期能源驅動方式將由化石能向自然能轉變。工業文明階段的能源消耗以化石能源為主，在促進經濟社會發展的同時也導致了嚴重的環境問題。生態文明建設推動能源驅動方式向自然能驅動轉變，通過大力發展風電、光伏發電等非化石能源，構建以新能源為主體的新型電力系統，提高能源自給率和減少對環境的影響。

生態文明時期人工智能技術將廣泛用于解決發展的不確定性。人工智能正試圖改變人類認知過程并超越人類認知能力的極限，在探索和管理現實世界和數字世界方面可能逐步發揮主導作用。在新型電力系統中，針對自然能驅動能源具有隨機性和波動性特征，在供給側需要人工智能充分利用氣象等數據做好風光出力預測，在消費側需要人工智能優化用能策略，提升用能效率和用能的靈活性。2016年，DeepMindApplied 開發了一種人工智能優化谷歌數據中心的冷卻系統，將能耗降低40%。

生態文明時期要加快構建公眾共治體系。在地球再野化方面需要構建政府、企業和公眾共治的行動體系，引導公眾建立良好的用能習慣，踐行簡約適度、綠色低碳的生活理念和生活方式，形成政府有職責、企業有責任、公眾有義務全員參與的生態文明建設行動體系。在再電氣化進程中也一樣，為提升新型電力系統靈活調節能力，需求響應、虛擬電廠等體系建設也亟待建立公眾共治體系，強化源網荷儲協同發力，實現全員共同參與。■