讓藍天白云依然為子孫后代所愛

周潔

官方報告顯示，2019年中國能源消費總量48.6億噸標準煤，同比增長3.3%。其中，煤炭消費量約40億噸，石油消費6.5億噸，天然氣消費3067億立方米，是世界上最大的能源消費國。

不過，這些數(shù)字并不能完整呈現(xiàn)中國的能源現(xiàn)狀——中國同樣是全球最大的風(fēng)能生產(chǎn)國，產(chǎn)能比位居第二的美國高出一倍。中國還貢獻了全世界太陽能發(fā)電量的約三分之一，去年建設(shè)的太陽能系統(tǒng)數(shù)量領(lǐng)先其他任何國家。

能源問題關(guān)系中國國家安全和經(jīng)濟社會穩(wěn)定。為了解決國內(nèi)能源需求問題，國家一直致力于能源結(jié)構(gòu)變革，綠色低碳是中國能源發(fā)展的戰(zhàn)略方向——大力推進化石能源清潔高效利用的同時，中國在可再生能源領(lǐng)域的投入巨大。

逐漸潔凈的非可再生能源

我國五大能源結(jié)構(gòu)中，煤電一直是傳統(tǒng)能源的主要方式。這是由我國資源“富煤少油少氣”的稟賦特點所決定的，然而，大規(guī)模、高強度的煤炭開發(fā)利用，一方面造成了我國一些重要產(chǎn)煤區(qū)水資源與地表生態(tài)破壞;另一方面也引發(fā)了諸多地區(qū)大范圍煤煙型空氣污染等環(huán)境問題。還記得2013年，部分城市的顆粒物水平是世界衛(wèi)生組織認為的安全值的30倍，有媒體將當時稱之為“空氣末日”，這種程度的污染迫使國家不得不采取進一步行動。

2000-2030年中國發(fā)電能源結(jié)構(gòu)2000年～2030年，我國電力結(jié)構(gòu)將實現(xiàn)從以煤電為主向新一代清潔非化石能源發(fā)電為主的轉(zhuǎn)換。

與此同時，我國是全球最大的二氧化碳排放國，其中燃煤引起的二氧化碳排放占我國化石燃料排放總量的80%左右。盡管這些年來，隨著我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，煤炭消費比重呈下降趨勢，但是未來較長一段時期內(nèi)，煤炭仍是我國基礎(chǔ)性能源。因此，華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院王艷芹教授介紹，潔凈煤技術(shù)的發(fā)展對于促進我國煤基能源的可持續(xù)發(fā)展、治理大氣污染及應(yīng)對氣候變化都具有重要的戰(zhàn)略意義。

在火、水、風(fēng)、光、核五大清潔能源中，風(fēng)、光兩種清潔的新能源發(fā)展最快，我們的技術(shù)也達到了國際先進水平。

潔凈煤技術(shù)，指的是煤炭清潔利用過程中減少污染排放與提高利用效率的燃燒、轉(zhuǎn)化合成、污染控制、廢物綜合利用等先進技術(shù)。隨著潔凈煤技術(shù)的發(fā)展，我國已建成世界上規(guī)模最大的清潔高效煤電系統(tǒng)，排放標準世界領(lǐng)先，煤炭清潔利用產(chǎn)業(yè)也已被確定為“綠色產(chǎn)業(yè)”。目前，中國正在嚴格控制煤電產(chǎn)能擴張，避免未來煤電產(chǎn)能過剩。計劃到本世紀中葉建成以新能源和可再生能源為主體的近零排放體系，從根本上結(jié)束對石油天然氣進口的依賴，保障國家能源供應(yīng)安全。

王艷芹向記者表示，除了潔凈煤技術(shù)在煤炭中的應(yīng)用，目前我國的石化油品也一直越來越清潔化?！懊汉褪偷牧蚝坎坏停虼搜芯繖C構(gòu)包括高校和企業(yè)等一直致力于脫硫降烯烴。經(jīng)過這些年的發(fā)展，在這方面已經(jīng)取得了一定的成績。”

就在最近，上海石化油品清潔化項目40萬噸/年清潔汽油組分裝置產(chǎn)出烷基化油合格產(chǎn)品，是航空汽油和車用汽油的理想調(diào)和組分，具有辛烷值高、不含烯烴及芳烴、敏感性小、調(diào)和性好、揮發(fā)性好和燃燒清潔等優(yōu)點，是當前綠色環(huán)保的汽油產(chǎn)品，將對優(yōu)化調(diào)整煉油產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和油品質(zhì)量升級具有促進作用。

在化石能源中，和煤炭、石油相比，天然氣無疑是最清潔的，王艷芹表示，作為一種重要的清潔能源，天然氣在全球能源體系中扮演著越來越重要的角色。隨著液化天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，中國現(xiàn)已成為全球最具活力的天然氣和液化天然氣市場之一。

發(fā)展中的清潔能源

如果你自駕去過西北，一定會對途中路旁一臺臺巨大的風(fēng)力發(fā)電機印象深刻。巨大的發(fā)電機葉片必須足夠?qū)掗?，才能發(fā)揮作用，它們足夠輕盈，又足夠堅固，葉片得以承受結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)、抵抗大風(fēng)、懸浮顆粒侵蝕和結(jié)冰等惡劣天氣，保證長期維持穩(wěn)定運行?！扒鍧嵞茉矗话阒傅氖黔h(huán)保、污染程度小的能源。在火、水、風(fēng)、光、核五大清潔能源中，風(fēng)、光兩種清潔的新能源發(fā)展最快，我們的技術(shù)也達到了國際先進水平?！蓖跗G芹介紹。

就在上個月，全國清潔能源裝機占比最高的省份——青海，再次刷新了一項世界紀錄——自5月9日0時至8月16日24時，青海省連續(xù)100天對“三江源”地區(qū)16個縣和1個鎮(zhèn)全部使用清潔能源供電。這些地區(qū)所有用電均來自水、太陽能、風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的清潔能源，實現(xiàn)用電“0”排放。此外，這100天里，“三江源”地區(qū)減少燃煤6.1萬噸，減少二氧化碳排放16.6萬噸，共計讓利1500萬元。

“發(fā)展廉價的太陽能和風(fēng)能，用來替代化石能源已經(jīng)成為中國治理空氣污染的核心能源策略。”但風(fēng)能和太陽能都是大自然給的，不像燃煤電廠的發(fā)電量那樣穩(wěn)定。以風(fēng)電為例，由于春冬風(fēng)大、夏秋風(fēng)小的氣候特點，春冬二季的發(fā)電量能占到全年的60%～70%。

2018年VS2040年全球發(fā)電結(jié)構(gòu)據(jù)國際能源署預(yù)估，到2026年，可再生能源發(fā)電量將超過煤電，直至2040年，清潔能源發(fā)電量將達到21524TWh，其中可再生能源發(fā)電量占比83.9%。

2019年全球新增可再生能源及新增風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機情況

光伏發(fā)電就更加不確定了，用業(yè)內(nèi)人士的話來說：“突然飄來的一片云都能讓光伏設(shè)備停止運作”。但我們用電，基本是即發(fā)即用，從電廠經(jīng)過電網(wǎng)再到用戶端，中間沒有存儲的環(huán)節(jié)。因此，在電網(wǎng)中并入太陽能和風(fēng)能是存在難度的，“電網(wǎng)要求輸入穩(wěn)定平滑，而風(fēng)電和光伏發(fā)電由于其隨機間歇性，接入后便會對電網(wǎng)產(chǎn)生強烈沖擊。如果沒有先進的控制系統(tǒng)，可能會導(dǎo)致電網(wǎng)不穩(wěn)定”。

為了解決這些困難，青海的新能源基地自多年前開始嘗試“多能互補”。2013年，世界最大的水光互補光伏電站——黃河龍羊峽水光互補320兆瓦并網(wǎng)光伏電站啟動并網(wǎng)，水光互補，即將水力發(fā)電和光伏發(fā)電結(jié)合起來，更具體地說，就是將波動性、隨機性、間歇性強的光伏發(fā)電輸送到水電站，用水電進行調(diào)節(jié)之后組合成一個穩(wěn)定電源再輸入電網(wǎng)。

在這一模式下，發(fā)電站白天基本上讓給光伏來發(fā)電，水電以低負荷運行，一旦突然出現(xiàn)陰天或者是多云天氣，光伏的發(fā)電量會迅速下降。在幾秒鐘之內(nèi)，水電站那邊的互補水輪發(fā)電機就快速響應(yīng)調(diào)整，將光伏所損失的負荷迅速補上去。通過這個辦法，龍羊峽水電站西側(cè)的光伏基地基本解決了間歇性的問題。

水光互補之外，光伏發(fā)電還可以和風(fēng)電、氣電（天然氣）互補。2020年8月，張北可再生能源柔性直流工程完成建設(shè)。電網(wǎng)充分利用張家口的大規(guī)模風(fēng)、光互補特性與抽蓄電站的靈活調(diào)節(jié)能力，為京津冀提供穩(wěn)定可靠的清潔電力。

為了提升可再生能源的利用效率，減少棄水、棄風(fēng)、棄光的問題（因為電網(wǎng)必須實時平衡，因電網(wǎng)消納能力不足而被迫放棄的水能、風(fēng)能、光能，被稱為棄水、棄風(fēng)、棄光），國家在高壓線上投入巨資，截至2019年底，國家電網(wǎng)已累計建成 22 條特高壓線路，項目累計投資超過 4300 億元。

5月31日，±800千伏青?！幽咸馗邏褐绷鬏旊姽こ倘€貫通，這條造價226億元人民幣，起于青海省海南州、止于河南省駐馬店市的全長1600公里的高壓線成為世界上首個以輸送新能源為主的特高壓輸電大通道。自此，來自青海的“綠電”通過1500多公里的“電力天路”源源不斷送往中原大地，每年可向河南省輸送清潔電能400億千瓦時，約占河南全省全社會用電量的十分之一，有力地促進了西北可再生能源開發(fā)與外送，同時也將有效地改善中原地區(qū)的空氣與環(huán)境質(zhì)量。

清潔能源的更多可能

據(jù)國際能源署預(yù)估，到2026年，可再生能源發(fā)電量將超過煤電，直至2040年，清潔能源發(fā)電量將達到21524億千瓦時，其中可再生能源發(fā)電量占比83.9%。從細分領(lǐng)域看，其間清潔能源中增長最高的領(lǐng)域是太陽能光伏，漲幅高達695%，其次是風(fēng)電，漲幅313%，以生物質(zhì)能和海洋能為代表的其他可再生能源漲幅173%，水電和核電漲幅相對較低，分別為45%和28%。

在這些清潔能源逐漸成熟并開始應(yīng)用于市場的同時，王艷芹觀察到，氫能也在迅速發(fā)展，這或?qū)⒊蔀槲磥硎晷履茉匆还刹豢珊鲆暤哪芰俊?019年，氫能首次寫入中國政府工作報告;2020年5月，財政部等四部委就《關(guān)于開展燃料電池汽車示范推廣》發(fā)布征求意見稿，表明了氫能及燃料電池即將成為國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略?？萍疾恳脖硎緦⒊掷m(xù)加大國家資金投入，加快關(guān)鍵核心技術(shù)取得實質(zhì)性突破，為我國在該技術(shù)領(lǐng)域追趕世界先進水平提供強有力技術(shù)支撐。

對此，國家電投集團黨組書記、董事長錢智民的態(tài)度更為明確，他表示：“隨著氫能和儲能技術(shù)全面突破，在大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)、分布式能源儲備，以及實現(xiàn)低碳交通甚至零碳交通、低碳工業(yè)、低碳建筑方面將發(fā)揮重要作用。新能源發(fā)展的態(tài)勢，其勢已成，其時已至。”

相信隨著技術(shù)的發(fā)展，未來的人類社會一定會逐漸用清潔能源替代化石能源，唯有如此，我們此刻的藍天白云才能依然為子孫后代所愛，人和自然才能真正和諧相處。