中国工程院院士江亿：大比例电气化是实现低碳发展的可靠路径
来源：中国能源报
中国能源报-中国能源网丨2018年，我国单位国内生产总值二氧化碳排放强度同比下降4%，超出年度预期目标0.1%，比2005年累计下降45.8%，相当于减排二氧化碳52.5亿吨——生态环境部近日发布《中国应对气候变化的政策与行动2019年度报告》表示，我国已基本扭转碳排放快速增长的局面。
《报告》还显示，2018年，煤炭、石油、天然气和非化石能源在能源消费中占比分别为59%、18.9%、7.8%、14.3%，较2017年分别下降1.4个百分点，提高0.1个百分点、0.8个百分点及0.5个百分点，我国能源结构进一步优化。
在此基础上，如何保障实现2030年碳排放达峰的既定目标？中国工程院院士、中国节能协会理事长江亿认为，以能源供给侧和消费侧革命为机遇，大比例提高可再生和零碳电力的比重，是一条实现低碳发展的可靠路径。
“煤改气对治理雾霾有好处，但对实现低碳发展基本没贡献”
应对气候变化的关键，在于降低二氧化碳排放。为实现《巴黎协定》提出的“将全球升温控制在2摄氏度以内”的目标，江亿表示，到2050年，全球碳排放总量应小于1.5万亿吨。按照我国人口占全球总人口约20%的比例计算，所对应的碳排放总量不超过3000亿吨。
“若进一步将升温控制在1.5摄氏度，全球碳排放总量应小于0.5万亿吨，我国不能超过1000亿吨。2015年以来，我国每年排放的二氧化碳已超100亿吨，随着社会、经济等发展，用能总量仍在增加。如不及时调整能源结构，实现减排目标将非常困难。”江亿指出，探索一条世界领先的低碳发展路线至关重要。
结合现状，江亿进一步表示，目前“全面走向天然气的呼声”较高，但该路线有待商榷。一方面，出于能源安全的考量，完全依靠进口天然气并不现实；另一方面，即便将煤改为天然气，仍未从根本解决碳排放问题。“传统观念认为，在放出同等热量的情况下，天然气碳排放量约为燃煤的50%。但现有研究已表明，天然气开采、运输到末端燃烧的全过程，同时伴有2%-3%的泄漏。泄漏气体实际就是甲烷，进入大气之后，GWP（一项全球变暖潜能指标，即各类温室气体对应的二氧化碳质量）等于25。”
GWP等于25，意味着每“泄漏”一个碳分子，与化石燃料燃烧产生的25个碳分子作用相同。“换句话说，天然气中一个碳分子产生的温室效应，相当于二氧化碳所含一个碳分子的25倍。综合来看，使用天然气导致的温室效应，与燃煤大致相同。因此，煤改天然气对治理雾霾有好处，但对实现低碳发展基本没有贡献。”江亿称。
“可再生和零碳电力至少占比60%以上，才能支撑能源结构调整”
究竟什么样的路线才能真正实现低碳发展？江亿提出，今后30年，应大力发展风电、光电、水电、生物质能及核电，以此构成低碳、乃至零碳能源的主要结构。
具体而言，江亿表示，我国已是世界水电发展最好、用量最大的国家，在充分考虑环境影响的前提下，水电仍有一定提升空间。以风电、光电为代表的可再生能源，主要成本也已实现大幅下降，并有进一步压缩的空间。而在核电装机4000万千瓦的基础上，未来有望进一步增至1亿千瓦。
“特别值得一提的是生物质能，作为目前唯一可见的零碳燃料，能够直接替代化石能源。”江亿强调，农业秸秆、林业枝条等生物质能，目前总量折合可达7-8亿吨标准煤。但由于人均生物质资源量并不多，且利用程度过低，合理、高效的开发利用方式仍待挖潜。
按照上述规划，江亿认为，未来低碳能源的特点是以电力为主，依靠可再生能源通过电力形式输出。基于此，可再生和零碳电力至少占电力总量的60%以上，才能支撑能结构调整，而目前该比例仅为30%左右。
“除了60%的可再生电力，我们还需40%左右的燃煤电厂。”江亿补充，在发展水电等蓄能方式的同时，用于补充总电量及调峰的火电资源仍不可少，这也是今后火电功能及其必要性所在。“以北方地区为例，未来需要4-5亿千瓦的燃煤电厂，既可为电力系统调峰，也能通过热电联产方式提供建筑热源。按照4亿千瓦热电联产机组的体量计算，全部回收其排放的乏汽余热，可在冬季输出6亿千瓦以上热量，为180亿平方米建筑供暖的基础热源，恰好解决北方地区城镇供热问题。”
“要求能源消费侧推行相应革命，解决电力供给与需求间的不匹配”
江亿同时指出，虽同为用电，未来的“电”却有所不同。“过去是燃料燃烧，通过火出热、热做功、功再发电的形式，即直接发电，且燃煤电厂可调、可控。未来，一边要大比例提高电力在终端用能的占比，一边也要大幅度减少对直接燃烧燃料的需求，风电、光电等可再生电力是主力。”
在江亿看来，用好可再生能源的关键，不仅仅是装机多少、消纳多少，而要看其有效替代多少化石能源。“风、光等特性，带来电源侧的不稳定和不确定性，源与用的匹配成为关键。这就要求，能源消费侧也要推行相应革命，以解决电力供给与需求间的不匹配。”
对此，江亿提出，一要解决发、储、输、荷间的匹配，实现供与用之间柔性连接；二是推动能源消费由燃料转为电力，迎接新一轮的电气化；三是调整结构、节能优先，解决消费侧用能的根本问题。
以能源消耗大户——工业为例，江亿表示，由于前期城镇化及大规模基础设施建设，带动钢铁、建材等需求旺盛，工业用能最高占据我国能源消费总量的65%左右。进入新时期，城镇化及建设速度放缓，量的增长随之转为质的提高。“下一步重点是调结构、改流程、提效率、促循环，推动以煤为燃料的行业，转向以电为主要能源。工业用能方式的革命，正是低碳发展的重要途径之一。”
再如交通行业，江亿表示，大比例电气化也是其结构调整的核心。针对物流，重点在于“公转铁”，减少长途重载运输；针对客运，推行“油改电”，进一步提高电动汽车的使用比例。“实现交通电气化，不仅是提高效率、减少排放。电动汽车所用的电池，还是难得的柔性用电装置，配合智能充电桩系统合理使用，可有效改善用电结构，解决电力供需之间不匹配的问题。”