城鄉(xiāng)能源系統(tǒng)碳排放核算與減排路徑

江億

城鄉(xiāng)能源系統(tǒng)的分類和邊界

探討城鄉(xiāng)能源系統(tǒng)的碳中和路徑，首先要把邊界范圍定義清楚。從能源供給側(cè)的角度來(lái)看，城鄉(xiāng)能源系統(tǒng)有電力供應(yīng)、市政系統(tǒng)的熱力供應(yīng);從能源消費(fèi)側(cè)的角度來(lái)看，城鄉(xiāng)能源系統(tǒng)主要有工業(yè)、交通、建筑三大部門。

從工業(yè)來(lái)看，分成流程工業(yè)和非流程工業(yè)。流程工業(yè)主要指冶金、有色、化工、建材等，非流程工業(yè)主要指機(jī)電產(chǎn)品、信息業(yè)、生物制藥、輕紡、造紙、橡膠等。流程工業(yè)以能源作為基本原料，不光作為燃料還是生產(chǎn)過(guò)程的原料，非流程工業(yè)用能則主要是用它作為燃料提供熱量，再就是用電，間接的碳排放是用電造成的，直接的是燃料提供熱量。

交通主要是貨運(yùn)、客運(yùn)，還有就是乘用車，未來(lái)乘用車將逐漸實(shí)現(xiàn)電氣化。從交通部門管理來(lái)看，以前比較多的關(guān)注營(yíng)運(yùn)車輛，包括貨運(yùn)和客運(yùn)。所以，以前統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)很多都不包括中國(guó)現(xiàn)在有的這接近3億輛私家車，對(duì)它的能源的用能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的渠道都不一樣。以后慢慢的車輛電氣化了，全社會(huì)擁有3億多輛電動(dòng)小轎車，充電都是在社區(qū)或者在辦公的地方，這就意味著跟建筑緊緊地綁到一塊了。我們發(fā)現(xiàn)為小轎車提供充電的電力系統(tǒng)和建筑用電系統(tǒng)在很多場(chǎng)合是連在一起的，而且特征、性質(zhì)也很類似于建筑用能，因此建議把這部分歸到建筑用能來(lái)管理、分析和統(tǒng)計(jì)。

從建筑領(lǐng)域來(lái)看，有公共建筑與居住建筑區(qū)分，城鎮(zhèn)建筑與農(nóng)村建筑區(qū)分，各自特點(diǎn)不同，應(yīng)該把它們定義清楚。此外，還有市政系統(tǒng)維持整個(gè)城市的運(yùn)行，也有對(duì)應(yīng)的碳排放。把各塊分類邊界搞清楚，可以清楚地看到各部分到底該怎么做才能實(shí)現(xiàn)零碳。

工業(yè)用能現(xiàn)狀與低碳發(fā)展路徑

下面再來(lái)考慮分析我國(guó)未來(lái)碳中和的情景。到2060年，我國(guó)人口可能會(huì)稍微減少一點(diǎn)，在14億以下;中國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，一二三產(chǎn)業(yè)中，二產(chǎn)比例會(huì)比發(fā)達(dá)國(guó)家高點(diǎn)，比現(xiàn)在稍微低點(diǎn)?，F(xiàn)在人均1.2萬(wàn)億美元，將來(lái)能漲到4萬(wàn)億美元，也就是總數(shù)為五十幾萬(wàn)億美元，工業(yè)增加值到16萬(wàn)億美元。在這個(gè)規(guī)模下，實(shí)現(xiàn)零碳的關(guān)鍵點(diǎn)首先是優(yōu)先用電，終端用能盡可能減少對(duì)各種化石燃料的依賴，充分考慮到改為先進(jìn)技術(shù)和全面電氣化之后導(dǎo)致的用能效率的提高。

從這些角度出發(fā)，分別看一看工業(yè)、交通和建筑這三個(gè)主要領(lǐng)域未來(lái)會(huì)是什么樣。圖1是中國(guó)和幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家目前的工業(yè)用能狀況，圖2是中國(guó)和這幾國(guó)在幾個(gè)主要的制造業(yè)領(lǐng)域的用能占比。

可以看出中國(guó)單位制造業(yè)的增加值能源顯著高于發(fā)達(dá)國(guó)家，這并不是因?yàn)槲覈?guó)生產(chǎn)、制造用能效率太低，而是兩個(gè)原因造成的。一是制造業(yè)的結(jié)構(gòu)比例不一樣，我國(guó)鋼鐵、有色、建材比西方國(guó)家的比例高得多，幾乎占50%。鋼鐵、有色、建材的旺盛需求是為了滿足高速城鎮(zhèn)化發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要。這部分用能高，但產(chǎn)品增加值不高，這是導(dǎo)致制造業(yè)單位產(chǎn)值能耗高的一個(gè)重要原因。另一個(gè)原因是我國(guó)產(chǎn)品相對(duì)低端，同樣的東西價(jià)格太低，導(dǎo)致我國(guó)單位產(chǎn)值能耗太高。

未來(lái)，工業(yè)很重要的一個(gè)方面是結(jié)構(gòu)調(diào)整，減少鋼鐵建材的占比，增加高附加值的機(jī)電產(chǎn)品、信息、生物等產(chǎn)品。一方面，隨著大規(guī)模的城鎮(zhèn)化建設(shè)跟基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐漸“軟著陸”，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)包括制造業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)也會(huì)調(diào)整，將轉(zhuǎn)為信息業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)，這樣調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)慢慢會(huì)順過(guò)來(lái)。另一方面，加強(qiáng)產(chǎn)品性能，從低端到中端再到高端提高產(chǎn)品附加值，減少單位產(chǎn)值的能耗。

更重要的任務(wù)是改變生產(chǎn)過(guò)程中的工業(yè)用能方式。對(duì)流程產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，面臨著工業(yè)流程和工藝方式的改變，例如中國(guó)的鋼鐵產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在90%為長(zhǎng)流程，從礦石出發(fā)，西方包括印度短流程的比例比咱們高得多，現(xiàn)在中國(guó)經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展，存在中國(guó)這片土地上的鋼材，一些統(tǒng)計(jì)表明我國(guó)人均量快接近美國(guó)的人均量了，所以逐漸廢鋼鐵的可獲得量就多了，因此會(huì)提高短流程的比例，減少長(zhǎng)流程的比例。此外，發(fā)展新技術(shù)，比如拿氫還原替代焦炭。

化工領(lǐng)域也將面臨大變革，因?yàn)樵献兞?，需要改變生產(chǎn)方式，減少對(duì)化石能源的依賴，有可能將來(lái)把其他部門CCS（碳捕獲與封存）產(chǎn)生的CO₂再變?yōu)榛さ闹匾?，將?lái)以氫和CO₂為重要原料的新型化工業(yè)將興起。另外，建材將來(lái)也要發(fā)生革命性變化，也將改變生產(chǎn)工藝，改變整個(gè)生產(chǎn)方式。

而輕工業(yè)、食品業(yè)、機(jī)電業(yè)、信息業(yè)面臨的就不是改變工藝，他們的用能一個(gè)是用電，再就是需要熱量。用電有可再生電力供給，熱量有蒸汽、熱水，該從哪來(lái)，怎么滿足這些非流程工業(yè)的熱是供應(yīng)問(wèn)題，這又變成了一件必須要解決的事。

再看工業(yè)領(lǐng)域，分成流程工業(yè)和非流程工業(yè)，這就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)重要特點(diǎn)：冶金、有色、建材、化工，將來(lái)一定還會(huì)保留一部分，以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要。即使流程改變之后，從總的生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看，還會(huì)釋放出大量的余熱，高溫部分，這些年通過(guò)回收余熱、余壓發(fā)電做得挺好。但是對(duì)于150℃以下或者200℃以下的余熱，很多時(shí)候都排掉了，尤其是100℃以下的余熱。因?yàn)闆](méi)有化石能源了，回收這塊熱量非常重要，可以用于其他非流程工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和建筑對(duì)熱量的需求，這是對(duì)流程工業(yè)提出的余熱回收的要求。

非流程工業(yè)如機(jī)電、生物、信息、輕工等，現(xiàn)在還用7億噸標(biāo)煤的化石能源，這些化石能源主要用來(lái)提供大量的中低品類的熱量用于生產(chǎn)。這里面有50億～60億GJ（吉焦）熱量，部分熱量可以回收實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，但是總量是欠缺的?，F(xiàn)在的做法是拿化石燃料補(bǔ)，把鋼鐵、冶金流程工業(yè)排在中低品位熱量回收回來(lái)給它們用，替代這些工業(yè)所用的化石燃料。這兩類工業(yè)在熱量上是互補(bǔ)型的，但不是在同一個(gè)地方，不是挨著的，甚至還挺遠(yuǎn)，產(chǎn)熱和需要熱的時(shí)間也不一樣，所以需要建設(shè)大規(guī)模的跨區(qū)域熱網(wǎng)和跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)，把熱量回收起來(lái)，為非流程工業(yè)供熱。這兩邊的熱量的參數(shù)壓力包括蒸汽還是熱水，溫度參數(shù)也不一樣，可以通過(guò)由熱泵和其他裝置組成的熱量變換器實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的一對(duì)一的提供，分別根據(jù)所需要的壓力、溫度進(jìn)行熱量轉(zhuǎn)換，從而滿足非流程工業(yè)對(duì)熱量的不同需要。

中國(guó)工業(yè)現(xiàn)在每年是5萬(wàn)億度電，未來(lái)由于電氣化還會(huì)漲到7萬(wàn)億度電，還要額外7億噸標(biāo)煤用于流程工業(yè)，產(chǎn)生出50億～60億GJ的熱量用于非流程工業(yè)和建筑，非流程工業(yè)有些地方還得用燃料，得用3億噸標(biāo)煤，這是工業(yè)未來(lái)的情況。

交通用能現(xiàn)狀與低碳發(fā)展路徑

中國(guó)現(xiàn)在交通還是以油為主，電力在里面發(fā)揮的作用不大，貨運(yùn)跟客運(yùn)之比，貨運(yùn)占了40%，客運(yùn)占了60%。中國(guó)貨運(yùn)交通的問(wèn)題，一個(gè)是未來(lái)燃煤、建材、鋼鐵的量變少了，貨運(yùn)交通負(fù)荷將大規(guī)模減少。隨著煤被替代，鋼材、建材的量減少了，中國(guó)好幾條運(yùn)煤專線的貨運(yùn)總量將減少。從整個(gè)貨運(yùn)結(jié)構(gòu)上，中國(guó)現(xiàn)在鐵路占的比例太少，大家都知道美國(guó)鐵路弱，但是美國(guó)鐵路在貨運(yùn)上占的比例居然比中國(guó)還高。而鐵路是特別容易實(shí)現(xiàn)電氣化的，并且還是高效率，所以提高貨運(yùn)的鐵路占比，盡可能減少公路占比，這應(yīng)該是地面交通貨運(yùn)非常重要的一點(diǎn)。

從客運(yùn)上看，現(xiàn)在我國(guó)人均公里數(shù)比發(fā)達(dá)國(guó)家低得多，隨著現(xiàn)代化國(guó)家的建設(shè)推進(jìn)，可能城內(nèi)交通和城際周轉(zhuǎn)量會(huì)大幅度增加。中國(guó)高鐵客運(yùn)發(fā)展得挺好，一是靠高鐵有效減少城際間航空運(yùn)輸和城際間的汽車運(yùn)輸，另一個(gè)重要點(diǎn)就是大力推動(dòng)交通電氣化，私家車完全可以實(shí)現(xiàn)電氣化，短途運(yùn)輸?shù)钠囈部梢詫?shí)現(xiàn)電氣化，比較困難的只剩下長(zhǎng)途重載貨車和長(zhǎng)途大巴，但電池太沉，充電速度跟不上，未來(lái)可以考慮用氫燃料等。所以，應(yīng)盡可能逐漸減少長(zhǎng)途客運(yùn)大巴、長(zhǎng)途貨運(yùn)，改成鐵路、高鐵，總之重點(diǎn)還是改成能夠用電氣化實(shí)現(xiàn)的運(yùn)輸方式。

通過(guò)估計(jì)分析，到了2060年交通實(shí)現(xiàn)電氣化，電力需求大概在2萬(wàn)億度電，還有1億噸標(biāo)煤左右的燃料，像航油、遠(yuǎn)航輪船，當(dāng)氫原料還不能替代的時(shí)候需要一些燃料，這是交通未來(lái)的狀況。

建筑用能現(xiàn)狀與低碳發(fā)展路徑

建筑低碳的路該怎么走？現(xiàn)在建筑相關(guān)的碳排放，1/3以上是由于大量基建蓋房、建筑材料如鋼材、水泥的生產(chǎn)過(guò)程和運(yùn)輸及建造過(guò)程導(dǎo)致的碳排放，盡管歸到了工業(yè)碳排放，其責(zé)任還是在建筑這邊的?，F(xiàn)在我國(guó)建筑總量660億平方米，同時(shí)還有100億平方米開工還沒(méi)竣工的工地在蓋房子，將來(lái)蓋完了會(huì)達(dá)到750億平方米。屆時(shí)，我國(guó)人均建筑面積（包括居住建筑和非居住建筑）達(dá)55平方米，將超過(guò)日本、韓國(guó)、新加坡這些亞洲發(fā)達(dá)國(guó)家的人均建筑擁用量。所以，我國(guó)蓋房子應(yīng)該告一段落，不能再使勁新增房子了，同時(shí)要避免拆舊的蓋新的，那樣就會(huì)沒(méi)完沒(méi)了地循環(huán)下去。應(yīng)該把建設(shè)重點(diǎn)由蓋新房轉(zhuǎn)為修舊房，通過(guò)精細(xì)的修繕實(shí)現(xiàn)加固延壽和提升質(zhì)量，這樣既能滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)房屋、建筑環(huán)境不斷提高的需求，同時(shí)還能大規(guī)模減少對(duì)鋼鐵、水泥等建材的旺盛需求，從而實(shí)現(xiàn)碳減排。

另一重頭是建筑運(yùn)行，現(xiàn)在600多億平方米，將來(lái)700多億平方米，這些房子都要使用、運(yùn)行。為了滿足運(yùn)行要求產(chǎn)生的碳排放怎么能降下來(lái)，這要求堅(jiān)持建筑節(jié)能的方向，維持綠色節(jié)約的建筑用能模式。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)無(wú)論是人均建筑運(yùn)行用能還是單位建筑面積都低得多。之所以低，主要是由于不同的使用模式。我總說(shuō)“部分時(shí)間和部分空間”，沒(méi)人的時(shí)候，各種設(shè)備都關(guān)了;而美國(guó)都是全時(shí)間全空間，不管有人沒(méi)人，建筑物里面的燈總亮著，空調(diào)通風(fēng)總開著，這種使用模式是目前用能差別非常大的最主要原因。維持使用模式，同時(shí)讓建筑機(jī)電系統(tǒng)和建筑形式能夠適應(yīng)這種“部分時(shí)間、部分空間”使用模式，這是我國(guó)阻止建筑運(yùn)行用能迅速增長(zhǎng)的關(guān)鍵點(diǎn)。

除了要堅(jiān)持實(shí)現(xiàn)持續(xù)的建筑節(jié)能事業(yè)之外，面對(duì)零碳要求，還需要做全面電氣化，因?yàn)橐院笾饕牧闾寄茉磥?lái)自于電。除了電氣化，還要改變用電模式，未來(lái)電力中大規(guī)模大比例的是風(fēng)電光電，而風(fēng)電光電又是不穩(wěn)定的，很難根據(jù)使用側(cè)的變化及時(shí)調(diào)整，所以就得實(shí)現(xiàn)柔性用電。應(yīng)該通過(guò)改造，讓建筑有更大的儲(chǔ)能能力和靈活用電能力，從而根據(jù)風(fēng)電光電的變化改變我們從電網(wǎng)獲取的電力，為電力的零碳化做出貢獻(xiàn)。

要實(shí)現(xiàn)柔性用電，就需要特別大的儲(chǔ)能能力，實(shí)際上經(jīng)過(guò)分析，中國(guó)未來(lái)最大儲(chǔ)能資源就是將來(lái)可能的3億輛電動(dòng)私家車，怎么把3億輛電動(dòng)私家車儲(chǔ)能資源充分調(diào)動(dòng)起來(lái)，這件事要跟建筑結(jié)合在一塊考慮。因?yàn)檫@些車輛90%的時(shí)間或者停在社區(qū)停車場(chǎng)，或者停在上班的地方、附近的停車場(chǎng)，而這些都跟建筑相連，所以全面建設(shè)智能有序充電樁，不是插上就是充，而是電多就充上，電少?gòu)能囍腥‰姡殉潆姌兜碾娏{入建筑配電系統(tǒng)，跟建筑用電聯(lián)動(dòng)，建筑加上智能充電樁合起來(lái)變成虛擬電廠，為電力系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)壓，這將成為零碳下建筑的新任務(wù)，可以為實(shí)現(xiàn)碳中和做新的貢獻(xiàn)。另一個(gè)任務(wù)是建筑消耗的熱量，尤其是北方建筑的采暖，是由化石能源提供，將來(lái)要為建筑找到零碳的熱源，滿足建筑用熱的各種要求。

從這點(diǎn)出發(fā)，考慮到未來(lái)，如果建筑總規(guī)?？刂圃?50億平方米，而且不再大拆大建，建筑用材量減少了，綠色使用模式能夠維持住，同時(shí)把各種各樣的余熱回收起來(lái)解決建筑用熱問(wèn)題，現(xiàn)在是2020年中國(guó)建筑用電接近2萬(wàn)億度電，考慮到將來(lái)建筑的全面電氣化，規(guī)模又大了，再加上私家車，一共是4萬(wàn)億度電，需要的熱量是50GJ一年。

零碳愿景下的能源供給方案

這樣一來(lái)，我們分析得出了下表。為什么非要上一點(diǎn)調(diào)峰火電呢？比較了各種各樣的模式，從總的經(jīng)濟(jì)成本等各方面來(lái)看，火電調(diào)峰是經(jīng)濟(jì)上最合算的方案。

關(guān)于燃料：調(diào)峰火電1.5萬(wàn)億度電，用4.5億噸標(biāo)煤作為燃料，其中1/3的生物質(zhì)燃料，其他是燃煤燃?xì)?，排?2億噸CO₂。調(diào)峰火電發(fā)電的同時(shí)，還能熱電聯(lián)產(chǎn)，全年輸出70億GJ的熱量。流程工業(yè)用3萬(wàn)億度電，另外還需要額外的7億噸標(biāo)煤的燃料，滿足生產(chǎn)過(guò)程的需要，排放14億噸CO₂，還輸出50億GJ的熱量。輕工業(yè)包括機(jī)電產(chǎn)品等，這些非流程工業(yè)用4萬(wàn)億度電，還用3億噸標(biāo)煤排放6億噸CO₂，還需要70億GJ的熱量，交通消耗2萬(wàn)億度電，1億噸標(biāo)煤的油，排放2億噸CO₂。建筑用4萬(wàn)億度電，需要50億GJ的熱量，核電一年能出70億GJ 的熱量、1.5萬(wàn)億kWh核電，調(diào)峰火電也能出70億GJ的熱量，加上流程工業(yè)的50億GJ熱量，三樣加起來(lái)輸出190億GJ的熱量。需求側(cè)一個(gè)是建筑的50億GJ，一個(gè)是非流程工業(yè)70億GJ，加起來(lái)共120億，輸出大于需求?？紤]到有些余熱不是那么好回收，尤其是地理位置相距太遠(yuǎn)，長(zhǎng)途輸送經(jīng)濟(jì)性有問(wèn)題，把這些不合適的因素考慮進(jìn)去之后，這樣等于只用不到70%輸出的熱量就能滿足我們對(duì)熱量的需要了。

剛才碳排放加起來(lái)是30億噸，燃料一共需要15.5億噸，其中我國(guó)有10億噸的生物質(zhì)能源，現(xiàn)在的秸稈、生畜的糞便加上城市綠化的產(chǎn)物保守計(jì)算6億～7億噸標(biāo)煤，還差3億～4億噸標(biāo)煤。已有好幾個(gè)機(jī)構(gòu)都在研究用蘆竹規(guī)模種植，一畝產(chǎn)10噸，這樣可利用廢棄的土地搞點(diǎn)蘆竹類的生物質(zhì)燃料，合起來(lái)一年提供10億噸標(biāo)煤的生物質(zhì)燃料。跟15.5億比還差6億噸燃料，由燃煤燃?xì)饨鉀Q，再通過(guò)CCS回收CO₂，一年回收12億噸CO₂，就能用于化工建材，這樣整個(gè)大系統(tǒng)就能平衡。

按照這個(gè)表，可以認(rèn)為能源側(cè)基本平衡了，也不需要過(guò)多的碳匯。要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，就得干這幾件事：一是建立新型零碳電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的革命，其中包括改變電源結(jié)構(gòu)和調(diào)控方式，這是一個(gè)革命性變化。包括電源從現(xiàn)在集中電源改成集中和分布相結(jié)合的電源供給，現(xiàn)在電網(wǎng)調(diào)節(jié)靠電源側(cè)發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)，未來(lái)要變成電源和終端聯(lián)合調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在系統(tǒng)是源隨荷動(dòng)，未來(lái)通過(guò)比較好的儲(chǔ)能方式使源和荷之間可以解偶，就成為“荷隨源動(dòng)”或“源荷協(xié)同”?？煽啃员Ｕ系姆绞?，包括分析方法也和現(xiàn)在不一樣了，這是電力系統(tǒng)大的變化。與大的變化相應(yīng)的是要有足夠大的儲(chǔ)電系統(tǒng)，從而滿足風(fēng)電光電儲(chǔ)蓄的需求，這個(gè)儲(chǔ)電系統(tǒng)單獨(dú)投資是巨大的，很可能主要部分要依靠電動(dòng)車電池資源。另外，要實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)大比例的風(fēng)電光電，這是低密度的能源，粗算一下需要1億畝土地或空間資源。到哪里去找這樣的資源？屋頂資源就是非常好的發(fā)展光電的空間資源。

第二是要建設(shè)帶有跨季節(jié)儲(chǔ)能設(shè)施的跨區(qū)域熱網(wǎng)，以全面協(xié)調(diào)低品位熱量的供、需、儲(chǔ)。主要包括三個(gè)方面：首先是剛才說(shuō)的火電出來(lái)的熱量，什么時(shí)候出熱？需要電網(wǎng)調(diào)峰發(fā)電時(shí)調(diào)峰火電產(chǎn)熱，核電則全年持續(xù)出熱，流程工業(yè)得看市場(chǎng)狀況決定生產(chǎn)狀況，熱量產(chǎn)出的時(shí)間跟需求熱量的時(shí)間不同步。這些熱源的產(chǎn)生與需求之間在時(shí)間上不匹配，核電一年均勻的出余熱，建筑采暖冬天才用熱，這就得有大規(guī)模跨季節(jié)儲(chǔ)熱設(shè)施，解決時(shí)間上的不匹配。其次，有大規(guī)模的熱網(wǎng)解決熱源產(chǎn)生地與需求地之間地理上的不匹配，再次，還得有多種類型的低品類熱量變換器解決熱量產(chǎn)生和需求之間參數(shù)的不匹配。這三大問(wèn)題，現(xiàn)在部分問(wèn)題已得以解決或者也看明白方向了，有些還得努力攻關(guān)。

另外，剛才說(shuō)要用好私家電動(dòng)車電池資源，為配套建立全覆蓋的智能有序充電樁，實(shí)現(xiàn)“一位一樁”、即停即插，隨時(shí)讓電池在那連接著保持備用的狀態(tài)，同時(shí)促進(jìn)交通電氣化的發(fā)展。

對(duì)建筑來(lái)說(shuō)，以前是節(jié)能降耗，讓建筑表面發(fā)電是以前沒(méi)有的事，現(xiàn)在就變成非常重要的功能了，用余熱供暖，通過(guò)建筑連接充電樁，建筑實(shí)現(xiàn)柔性用電，這都給建筑賦予了新的重要任務(wù)。

對(duì)交通來(lái)說(shuō)，電氣化是頭等大事，然后貨運(yùn)結(jié)構(gòu)、貨運(yùn)方式結(jié)構(gòu)的調(diào)整，一個(gè)是提效，一個(gè)是配合電氣化解決中國(guó)高速路，大量的長(zhǎng)途貨運(yùn)大卡車一定不是未來(lái)，也不適合電氣化。

工業(yè)涉及到流程的改造、能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對(duì)于流程工業(yè)來(lái)說(shuō)把余熱回收回來(lái)用上，對(duì)非流程工業(yè)來(lái)說(shuō)，通過(guò)熱源改造不使用化石燃料了，而是從別的地方回收回來(lái)的熱量為它服務(wù)。

碳中和目標(biāo)“兩步走”的設(shè)想

面對(duì)這些任務(wù)，我們提出中國(guó)碳中和目標(biāo)的“兩步走”設(shè)想。第一步，中國(guó)能源革命最主要任務(wù)是建立零碳新型電力系統(tǒng)。第二步，圍繞整個(gè)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，倒逼工業(yè)、交通、建筑改變自身用能結(jié)構(gòu)。其邏輯一定是先立后破，先把新型電力系統(tǒng)建立起來(lái)，再把煤電廠砍了。只有先建立起足夠的綠電供應(yīng)系統(tǒng)，才能改變消費(fèi)側(cè)，沒(méi)有足夠的綠電供應(yīng)，讓工業(yè)、交通、建筑都電氣化幾乎不可能，最后只能僵在那了。所以一定要先立后破，建立新型零碳電力系統(tǒng)就成為至關(guān)重要的核心點(diǎn)，是整個(gè)中國(guó)能源革命的突破口。而要建立新型電力系統(tǒng)，關(guān)鍵解決兩大矛盾：一是在哪安裝風(fēng)電光電，二是怎么解決儲(chǔ)存調(diào)節(jié)問(wèn)題，整個(gè)矛盾集中在這兩點(diǎn)上，這是當(dāng)前我們面臨的最主要問(wèn)題。

從這一邏輯關(guān)系和順序出發(fā)，我們發(fā)現(xiàn)農(nóng)村屋頂可以完成未來(lái)規(guī)劃的光伏總量的一半，甚至還能多點(diǎn)，農(nóng)村屋頂可以解決安裝空間問(wèn)題，并且能夠解決部分電力的消納、調(diào)節(jié)問(wèn)題。這對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行是一個(gè)革命性變化，剛開始很難在全國(guó)一下鋪開，可以先在農(nóng)村嘗試這種新型電力系統(tǒng)，這是第一步。第二步是城市做光儲(chǔ)直柔改造，主要目的不是為了利用屋頂面積，而是解決柔性用電靈活調(diào)控，參與調(diào)控、成為電力系統(tǒng)的虛擬電廠。要想干這些事，必備條件是車輛電氣化，尤其小型私家車和農(nóng)用車的電氣化，這為上面這兩步需要的儲(chǔ)能任務(wù)提供足夠的儲(chǔ)能資源。與此同時(shí)，建立余熱回收系統(tǒng)，把跨區(qū)域的熱網(wǎng)跟大型跨季節(jié)儲(chǔ)熱裝置慢慢建立起來(lái)，提供零碳熱源，這都可以同時(shí)進(jìn)行。

從這點(diǎn)出發(fā)，我們覺(jué)得可以把中國(guó)能源革命分成2035年之前和2035年之后兩段。2035年之前主要有以下任務(wù)：一是完成電力系統(tǒng)、低碳供熱系統(tǒng)的建設(shè)，形成新型能源供給系統(tǒng)的雛形，加快汽車電力化和充電樁系統(tǒng)的建設(shè)，建筑的光儲(chǔ)直柔建設(shè)，農(nóng)村新型能源系統(tǒng)的建設(shè)。二是跨區(qū)域熱網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)，包括北方城市供熱系統(tǒng)的降低回水溫度改造，這些都是急著要做的。

反之，工業(yè)領(lǐng)域是我們“看家”的東西，正是持續(xù)增長(zhǎng)的制造業(yè)使中國(guó)GDP在這么惡劣的國(guó)際環(huán)境下保持持續(xù)增長(zhǎng)，因此不能一開始就對(duì)制造業(yè)大動(dòng)手術(shù)，還要保留它繼續(xù)運(yùn)行。我國(guó)工業(yè)體系建成現(xiàn)在的生產(chǎn)能力，主要是2000年以后，到現(xiàn)在這些生產(chǎn)線還沒(méi)達(dá)到投資回收的年限，沒(méi)到更新?lián)Q代的時(shí)候，所以應(yīng)該維持運(yùn)行。而上新的項(xiàng)目，無(wú)論是化工廠還是鋼廠，則必須按照新的零碳工藝考慮。這樣一來(lái)，這十幾年時(shí)間抓緊對(duì)新型能源系統(tǒng)建設(shè)，風(fēng)電光電起來(lái)了，電力足夠充足，成本也降低了，就會(huì)形成對(duì)燃煤火電的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。所以，應(yīng)該靠市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)來(lái)減少傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，而不是強(qiáng)制關(guān)閉。并且新能源系統(tǒng)的建設(shè)工程會(huì)帶動(dòng)起巨大的新型制造業(yè)，從而替代現(xiàn)在拉動(dòng)GDP的基建行業(yè)?；ㄐ袠I(yè)變小了，但新制造業(yè)會(huì)大發(fā)展，從而維持經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。比如說(shuō)電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在非?；穑芏嗥髽I(yè)涌現(xiàn)出來(lái)了，電池產(chǎn)業(yè)也成了增長(zhǎng)特別快的巨無(wú)霸產(chǎn)業(yè)。光伏、風(fēng)電設(shè)備，包括電力電子器件產(chǎn)業(yè)，將來(lái)跟信息類芯片同等重要，規(guī)?？赡鼙刃畔㈩愋酒€大。中國(guó)在這方面并不是那么落后，通過(guò)市場(chǎng)需求推動(dòng)，抓一下，這塊起來(lái)后，將來(lái)規(guī)模不得了。另外，直流低壓配電、直流電器設(shè)備，將有每年幾萬(wàn)億的市場(chǎng)，還有農(nóng)機(jī)具電氣化、直流化等產(chǎn)業(yè)。所以，應(yīng)該抓緊研究各個(gè)制造業(yè)零碳轉(zhuǎn)型具體技術(shù)路線和工藝，做好技術(shù)儲(chǔ)備，這是第一步。

到了2035年以后再開始第二步，那時(shí)候已經(jīng)建成低運(yùn)行成本、高可靠性的新型零碳能源系統(tǒng)，可以為制造業(yè)提供更多的廉價(jià)電力。同時(shí)，制造業(yè)多數(shù)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)線也已經(jīng)回收了初投資，進(jìn)入更新?lián)Q代期，本身就要求做產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和工藝改造。經(jīng)過(guò)十幾年的研發(fā)，技術(shù)儲(chǔ)備也差不多了，可以全面開展制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和低碳轉(zhuǎn)型工藝過(guò)程改造，到2050年前后我國(guó)就能夠成為制造業(yè)強(qiáng)國(guó)。

從這個(gè)思路出發(fā)，大概分這兩步。整體的順序應(yīng)該是先電力后其他，重點(diǎn)就是電力;先農(nóng)村后城市，電力也是農(nóng)村先行;先建筑、交通后工業(yè)，因?yàn)榻ㄖ?、交通改造不?huì)影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，不會(huì)拖制造業(yè)后腿，還能形成新的工業(yè)產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)需求，所以能促進(jìn)制造業(yè)。這些完成后再進(jìn)行工業(yè)低碳轉(zhuǎn)型，就會(huì)特別順利。

總的來(lái)說(shuō)，這是我們新一代人的重大使命，是人類歷史長(zhǎng)河中人類發(fā)展模式的重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)，就像當(dāng)年引入煤炭，引入化石能源，人類開啟工業(yè)革命一樣，現(xiàn)在要把化石能源停掉，全面開發(fā)可再生能源，以實(shí)現(xiàn)未來(lái)可持續(xù)發(fā)展。以上內(nèi)容就是探討在碳中和的背景下，城鄉(xiāng)能源系統(tǒng)建設(shè)到底該怎么做，很多事也就能夠看得更清楚了。