碳中和目標(biāo)下能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的近期策略與遠(yuǎn)期展望

黃晟，王靜宇，郭沛，李振宇

（1 燕山大學(xué)公共管理學(xué)院，河北 秦皇島 066004；2 多弗國際控股集團(tuán)有限公司，北京 100124）

2020年9月至今，中國領(lǐng)導(dǎo)人在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)、聯(lián)合國生物多樣性峰會(huì)、世界經(jīng)濟(jì)論壇“達(dá)沃斯議程”對(duì)話會(huì)和《生物多樣性公約》第十五次締約方大會(huì)領(lǐng)導(dǎo)人峰會(huì)等重大國際會(huì)議上提出或強(qiáng)調(diào)“中國二氧化碳排放力爭于2030 年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。該目標(biāo)的提出既為我國推進(jìn)能源領(lǐng)域綠色低碳轉(zhuǎn)型指明了方向，也彰顯了我國積極應(yīng)對(duì)氣候挑戰(zhàn)的大國擔(dān)當(dāng)。2021 年5 月，國際能源署公布了其年度重磅報(bào)告《全球能源行業(yè)2050 凈零排放路線圖》，此報(bào)告指出能源領(lǐng)域產(chǎn)生了全世界約3/4的溫室氣體，推動(dòng)能源領(lǐng)域綠色低碳轉(zhuǎn)型是應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)的關(guān)鍵。近期以來，我國煤炭過快削減引發(fā)部分地區(qū)電力供應(yīng)不足；與此同時(shí)，俄羅斯烏克蘭沖突導(dǎo)致油氣價(jià)格高速上漲，清潔能源所需的礦物資源價(jià)格飆升，歐洲部分國家試圖重啟燃煤電廠緩解能源危機(jī)，這都在一定程度上迫使世界各主要經(jīng)濟(jì)體重新審視碳中和目標(biāo)下的能源科技戰(zhàn)略。因此，亟須從碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)、能源安全和結(jié)構(gòu)優(yōu)化多方面審視碳中和的進(jìn)程與框架，立足我國以煤為主的基本國情，堅(jiān)持科學(xué)部署，先立后破，循序漸進(jìn)，構(gòu)建清潔低碳、多元共生、安全高效的現(xiàn)代能源體系。

1 全球代表性經(jīng)濟(jì)體的CO2排放和能源發(fā)展情況

1.1 全球代表性經(jīng)濟(jì)體的CO2排放情況

1.1.1 全球代表性經(jīng)濟(jì)體CO2排放現(xiàn)狀

1965年以來，全球二氧化碳排放量逐年增高，僅有2020 年由于新冠肺炎疫情流行導(dǎo)致的能源需求降低，致使2020 年全球二氧化碳排放減少了5.94%（圖1）。美國、中國和歐盟三者的累計(jì)二氧化碳排放量之和極為突出，約占全球二氧化碳排放總量的55%（圖2）。美國累計(jì)二氧化碳排放量最高，約為2.8×1011t，占全球累計(jì)二氧化碳排放量的21.8%；中國位列第二，累計(jì)二氧化碳排放量達(dá)2.3×1011t，占全球的18.1%[1]。

圖1 1965—2020年全球碳排放量變化[1]

圖2 1965—2020年累計(jì)碳排放量超過2×1010t的國家/地區(qū)[1]

如圖3所示，對(duì)2010—2020年全球代表性經(jīng)濟(jì)體的CO2排放情況進(jìn)行橫向比較可以發(fā)現(xiàn)，歐盟、美國的二氧化碳排放整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，2019—2020年，由于新冠疫情影響，碳排放量急劇下降；中國的二氧化碳排放量則整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，從2010年的85.1億噸上升至2020年的102.4億噸，提高了20%[1]。2020年，中國二氧化碳排放量居世界首位，約占全球的32%。中國碳排放總量大，碳排放強(qiáng)度較為突出，實(shí)現(xiàn)碳中和的道路任重道遠(yuǎn)。

1.1.2 全球及中國分行業(yè)碳排放特征

從排放源來看，能源活動(dòng)是二氧化碳排放增加的主要來源。據(jù)國際能源署提供的最新數(shù)據(jù)顯示，2020 年全球煤炭消費(fèi)所排放的二氧化碳占全球碳排放總量的42%，石油及天然氣消費(fèi)所排放的二氧化碳分別占全球碳排放總量的30%與21%。分行業(yè)看，電力行業(yè)是最大的碳排放行業(yè)，占全球碳排放總量的40%，其次是交通、工業(yè)和建筑等行業(yè)，分別占全球碳排放總量的26%、21%和9%[2]。

對(duì)于中國而言，截至目前，煤炭資源的消費(fèi)利用仍是最主要的碳排放來源。如圖4所示，2019年煤炭資源利用產(chǎn)生的二氧化碳排放量占總排放量的69%，遠(yuǎn)高于世界平均水平；石油和天然氣消費(fèi)產(chǎn)生的二氧化碳排放量分別約占碳排放總量的20%和4%[3]。由此可見，在保證能源安全的前提下，運(yùn)用科學(xué)創(chuàng)新技術(shù)降低煤炭消費(fèi)過程中的碳排放強(qiáng)度是如期實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的必然選擇。

圖4 2010—2019年中國不同來源二氧化碳排放情況[3]

依據(jù)中國碳核算數(shù)據(jù)庫公布的不同行業(yè)碳排放數(shù)據(jù)可以得出，電力及供熱相關(guān)行業(yè)是中國二氧化碳排放的主要貢獻(xiàn)者，2019年其碳排放量高達(dá)4.6×109t，約占全國碳排放總量的47.39%[3]?？傮w上看，中國二氧化碳排放量超過1×108t的有九大領(lǐng)域（表1），這九大領(lǐng)域的碳排放之和占全國碳排放總量的95%，推動(dòng)這些產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)與配置優(yōu)化，實(shí)施節(jié)能降碳行動(dòng)是中國實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要方式。

表1 2019年中國二氧化碳排放超過1億噸的行業(yè)

1.2 全球代表性經(jīng)濟(jì)體的能源發(fā)展情況

1.2.1 全球代表性經(jīng)濟(jì)體的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

2020 年全球代表性經(jīng)濟(jì)體一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的對(duì)比詳見表2[1]。通過對(duì)全球代表性經(jīng)濟(jì)體的能源消費(fèi)情況進(jìn)行橫向比較可以發(fā)現(xiàn)，中國的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)與世界平均水平及歐美等發(fā)達(dá)國家相比存在一定的差異。2020 年，全球一次能源消費(fèi)總量為557.10×1018J，其中：石油消費(fèi)總量為174.20×1018J，消費(fèi)量占比為31.27%；天然氣消費(fèi)總量為137.62×1018J，占比24.70%；煤炭消費(fèi)量為151.42×1018J，占比37.18%；核能、水電和其他再生能源消費(fèi)總量為93.86×1018J，占比16.8%。全球基本形成了以石油、天然氣消費(fèi)為主、煤炭作為補(bǔ)充能源、新能源高速發(fā)展的“四分天下”的格局，能源去碳化趨勢(shì)持續(xù)加強(qiáng)[4]。在美國、歐盟等國家和地區(qū)，石油及天然氣在各國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比高于60%，煤炭消費(fèi)占比不足15%，能源消費(fèi)更為清潔低碳。在中國，燃燒排放污染最為嚴(yán)重的煤炭在一次能源消費(fèi)中占比高達(dá)55.58%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界平均水平；較為清潔的天然氣在一次能源消費(fèi)中占比僅為6.58%。中國亟須依據(jù)本國的能源稟賦特征和能源的本質(zhì)屬性，探索煤炭資源清潔高效利用的合理方式。

表2 2020 年全球代表性經(jīng)濟(jì)體一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)比

從2020 年全球代表性經(jīng)濟(jì)體的發(fā)電類型來看（表3），天然氣是美國發(fā)電的主要燃料，占比約為40%；歐盟最大的發(fā)電來源是可再生能源，2020年發(fā)電量1052.4×109kWh，占比高達(dá)37.98%；而在中國，煤炭發(fā)電占總發(fā)電量的62.59%，遠(yuǎn)高于其他地區(qū)[1]。出于我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和能源安全的考慮，煤電仍是當(dāng)前極具經(jīng)濟(jì)性和安全性的電力供應(yīng)方式，推進(jìn)煤炭清潔發(fā)電傳輸是確保我國電力系統(tǒng)穩(wěn)定的重要途徑。

表3 2020 年全球代表性經(jīng)濟(jì)體發(fā)電類型對(duì)比

1.2.2 中國的能源生產(chǎn)及消費(fèi)特征

中國能源消費(fèi)總量位居世界第一，富煤、貧油、少氣的資源稟賦決定了長期以來“一煤獨(dú)大”的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。如圖5所示，中國能源消費(fèi)總量整體上呈現(xiàn)上升趨勢(shì)[5]。從能源消費(fèi)品種來看，中國的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)逐步完善，煤炭在能源消費(fèi)中的占比穩(wěn)步下降，從2010 年的69.2%下降至2020 年的56.8%；天然氣、一次電力及其他能源消費(fèi)的占比則穩(wěn)步提高，天然氣消費(fèi)由“十二五”初期的4.0%上升至2020年的8.4%；一次電力及其他能源消費(fèi)從“十二五”初期的9.4%上升為2020 年的15.9%，提高了6.5 個(gè)百分點(diǎn)。盡管煤炭仍然處于消費(fèi)的主體地位，但是能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)得到了一定程度的優(yōu)化，清潔能源消費(fèi)所占比重逐步提升。

圖5 2010—2020年中國能源消費(fèi)情況[5]

中國的能源生產(chǎn)情況如圖6所示，中國煤炭種類齊全，煤炭資源相對(duì)豐富。自國家“十二五”規(guī)劃以來，煤炭在能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中的占比穩(wěn)步下降，從2010 年的76.2%下降至2020年的67.6%；天然氣和一次電力及其他能源生產(chǎn)占比則穩(wěn)步提高，分別從2010 年的4.1%和10.4%上升為6.0%和19.6%。2020 年，中國能源生產(chǎn)總量約4.1×109t 標(biāo)煤，比2019年提高了2.69%。其中，煤炭生產(chǎn)占比67.6%，折合成標(biāo)煤約為2.8×109t，較2019年上升1.34%；石油生產(chǎn)約2.8×108t標(biāo)煤，占比6.8%；天然氣生產(chǎn)占比6.0%，折合成標(biāo)煤約2.4×108t，比2019 年提高10%；一次電力與其他能源生產(chǎn)約8×108t標(biāo)煤，比2019年提高5.9%[5]。整體而言，我國能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)正在加速向清潔化、多元化發(fā)展，能源供給低碳化成效顯著。

圖6 2010—2020年中國能源生產(chǎn)情況[5]

由圖7 可知，中國基本形成了以火力發(fā)電為主，水電、風(fēng)電等可再生能源發(fā)電為輔的電力生產(chǎn)機(jī)制。2019年，中國電力生產(chǎn)總量為75034.3億千瓦時(shí)，其中，火電生產(chǎn)電力量52201.5 億千瓦時(shí)，占比69.6%，同比上升2.4 個(gè)百分點(diǎn)；核電生產(chǎn)電力量3483.5 億千瓦時(shí)，占比4.6%，同比上升約18.3%；水電生產(chǎn)電力量13044.4 億千瓦時(shí)，占比17.4%，同比上升約5.9%；風(fēng)電生產(chǎn)電力量4060.3億千瓦時(shí)，占比5.4%，同比上升約10.9%。整體而言，中國可再生能源發(fā)電在總發(fā)電量中的占比逐步提高，但漲幅較為緩慢?？紤]到我國的能源安全問題，盲目“去煤”并非現(xiàn)階段我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的明智抉擇；中國目前已經(jīng)建設(shè)了較大規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電設(shè)施，預(yù)計(jì)短期內(nèi)仍能適當(dāng)增加；核能作為一種低碳高密度的能源，在安全可控的核電技術(shù)具有極大突破的前提下，可以酌情增大核電利用程度。

圖7 2010—2019年中國電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)[6]

2 全球代表性經(jīng)濟(jì)體的能源科技發(fā)展態(tài)勢(shì)

2.1 美國的能源科技發(fā)展態(tài)勢(shì)

在全球約130多個(gè)國家承諾或討論碳中和目標(biāo)的背景下，各國能源結(jié)構(gòu)也更趨向于清潔化、低碳化和多元化。美國是全球領(lǐng)先的石油和天然氣生產(chǎn)國，得益于“頁巖革命”、能源獨(dú)立戰(zhàn)略和水力壓裂技術(shù)的突破，2009 年，美國超越俄羅斯成為全球最大的天然氣生產(chǎn)國；2018 年，其超越沙特阿拉伯成為全球最大的石油生產(chǎn)國。此后，美國對(duì)化石能源出口表現(xiàn)出極大的興趣，2019 年其在時(shí)隔67 年后第一次成為能源凈出口國，2020 年美國的天然氣和原油出口均創(chuàng)新高，分別達(dá)到144.3 億立方英尺/天和3.18 百萬桶/天[7]。俄烏沖突發(fā)生后，美國借機(jī)搶占俄羅斯在歐洲的能源市場份額，擴(kuò)大本國的石油天然氣出口市場。

長期以來，美國能源領(lǐng)域的政策措施受政治體制的影響而不斷搖擺，具有一定程度的不確定性。回顧歷史，美國共和黨和民主黨在氣候問題上采取了截然相反的措施。共和黨對(duì)清潔能源和可再生能源持排斥態(tài)度，傾向大力發(fā)展傳統(tǒng)化石能源；民主黨則極力推行清潔能源發(fā)展計(jì)劃，重視保護(hù)環(huán)境和應(yīng)對(duì)氣候變化。特朗普時(shí)期，美國政府實(shí)施了一系列“去氣候化”的政策措施，國際上于2017年6月宣布退出《巴黎協(xié)定》，國內(nèi)則簽署《美國優(yōu)先能源計(jì)劃》，鼓勵(lì)化石能源消費(fèi)，宣稱要帶美國重回化石時(shí)代；拜登上臺(tái)后則徹底扭轉(zhuǎn)了前任總統(tǒng)的氣候能源政策，頒布行政法令限制化石燃料的發(fā)展，大力投資部署清潔能源技術(shù)項(xiàng)目，努力推進(jìn)變革型清潔能源技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用。氫能[8]、先進(jìn)核能技術(shù)[9]、生物燃料技術(shù)與太陽能技術(shù)[10]、碳捕集與封存技術(shù)[11]等是美國長期支持的綠色清潔能源技術(shù)。2022年8月，美國通過了該國史上最大規(guī)模氣候投資法案，旨在為美國氣候和清潔能源計(jì)劃助力。但是政黨更迭后能源政策的過快調(diào)整，導(dǎo)致能源價(jià)格大幅上漲，再加上極端天氣影響也帶來了諸多能源安全風(fēng)險(xiǎn)，比如2020年的8月美國加利福尼亞州的滾動(dòng)斷電彰顯了美國高比例新能源發(fā)電過快接入給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成的威脅。

2.2 歐盟的能源科技發(fā)展態(tài)勢(shì)

歐盟是碳中和領(lǐng)域的先行者。長期以來，歐盟通過聚焦碳中和目標(biāo)、頒布相關(guān)法律、出臺(tái)戰(zhàn)略方案等多種形式搭建了自上而下的能源政策體系，氣候能源領(lǐng)域的措施相對(duì)完善，具有極強(qiáng)的連續(xù)性和系統(tǒng)性?！稓W洲綠色協(xié)議》[12]《歐洲氣候法》[13]和“減碳55”一攬子計(jì)劃[14]是歐盟能源氣候政策的頂層框架。能源體系清潔轉(zhuǎn)型是歐盟能源政策的重心，強(qiáng)調(diào)能源系統(tǒng)一體化[15]、建立跨歐洲的能源網(wǎng)絡(luò)以及最大限度利用氫能、海上可再生能源和電力等。2020年，歐盟委員會(huì)發(fā)布了《歐盟氫能戰(zhàn)略》并成立歐洲清潔氫能聯(lián)盟，支持大規(guī)模部署清潔氫能技術(shù)；發(fā)布《利用海上可再生能源潛力實(shí)現(xiàn)氣候中和未來的歐盟戰(zhàn)略》，提倡擴(kuò)大歐盟在海上可再生能源的部署，使海上可再生能源成為歐盟清潔能源轉(zhuǎn)型的潛在基石[16-17]。歐盟時(shí)間2022 年6 月22日，歐洲議會(huì)通過了三項(xiàng)與氣候變化相關(guān)的歐盟法律草案，分別涉及改革碳排放交易系統(tǒng)、修正碳邊界調(diào)整機(jī)制相關(guān)規(guī)則（CBAM）及設(shè)立社會(huì)氣候基金。其中，CBAM的主要目的是用其來替代現(xiàn)有的碳泄露保護(hù)措施，然后通過對(duì)歐洲內(nèi)部的工業(yè)逐步削減免費(fèi)碳配額來激勵(lì)減排。所謂碳泄露，是指如果一個(gè)國家采取更嚴(yán)格的CO2減排方案，該國國內(nèi)一些高耗能產(chǎn)品的生產(chǎn)可能會(huì)轉(zhuǎn)移到其他碳減排措施相對(duì)寬松的國家，從而引起全球排放量的增長，同時(shí)也影響了該國工業(yè)的競爭力。CBAM 的實(shí)施，將取代歐盟碳市場對(duì)面臨碳泄露風(fēng)險(xiǎn)的工業(yè)行業(yè)的現(xiàn)行優(yōu)惠和補(bǔ)貼措施。

然而，長期以來歐盟成員國較為忽視能源安全問題。歐洲約46%煤炭、40%天然氣和27%石油出自俄羅斯，對(duì)俄羅斯的能源進(jìn)口保持高度依賴。俄烏沖突發(fā)生后，歐洲與俄羅斯的能源關(guān)系十分緊張，歐盟的能源結(jié)構(gòu)受到極大沖擊，歐盟的能源政策也在一定程度上從“氣候安全”轉(zhuǎn)向“能源安全”。2022 年3 月8 日，歐盟委員會(huì)提出一項(xiàng)名為REPower EU 的方案，強(qiáng)調(diào)從“開源節(jié)流”兩方面增強(qiáng)歐盟能源系統(tǒng)的韌性，計(jì)劃在2030 年前逐步擺脫對(duì)俄羅斯化石燃料的依賴[18]。除此之外，作為最迫切和有效的方式，歐洲的一些國家（如德國）宣布考慮重新啟動(dòng)一部分燃煤火電廠，推遲燃煤電廠的退役計(jì)劃。

2.3 中國的能源科技發(fā)展態(tài)勢(shì)

中國作為目前世界上最大的能源消費(fèi)國及二氧化碳排放國，正在通過政策引領(lǐng)和技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)能源行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型。碳中和目標(biāo)下中國能源領(lǐng)域的科技政策具有以下特點(diǎn)：一是逐步完善頂層設(shè)計(jì)和出臺(tái)引領(lǐng)性文件，搭建實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的“1+N”政策體系；二是以建設(shè)新型電力系統(tǒng)為目標(biāo)，開發(fā)應(yīng)用新型儲(chǔ)能技術(shù)；三是以智能化技術(shù)為支撐，鼓勵(lì)能源行業(yè)融合發(fā)展；四是著眼創(chuàng)新前沿，加快氫能、核能等清潔能源技術(shù)的研發(fā)。

中國在清潔能源技術(shù)部署、推進(jìn)能源行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型等方面取得了卓越成就，但由于我國能源稟賦和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件的制約，能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型優(yōu)化也面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，煤炭利用的不合理造成了環(huán)境污染。一方面，煤炭在我國能源利用的比重有所下降，但散煤燃燒比例仍然偏高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，散煤燃燒的污染排放量是火電的5倍以上，相較于集中燃燒，散煤由于燃燒不完全等原因，會(huì)產(chǎn)生更多的硫氧化物、氮氧化物及煙塵，污染排放強(qiáng)度更高。另一方面，西北部地區(qū)煤化工布局發(fā)展過快，能源資源粗放開發(fā)、水資源短缺、煤炭轉(zhuǎn)化無序競爭、生態(tài)環(huán)境脆弱等問題依然嚴(yán)峻。其次，煤電過快削減威脅電力安全。近期一些地方能耗“雙控”用力過猛，大幅削減煤炭造成電力供應(yīng)不足，過快采取碳中和措施引發(fā)了一定程度的不良后果，給我國的電力安全帶來了一定的隱患。最后，過高的油氣對(duì)外依存度威脅交通燃料及工業(yè)原料安全。目前，我國石油對(duì)外依存度已超過70%，天然氣對(duì)外依存度已超過40%，過高的能源對(duì)外依存度使我國極易受到國際油氣價(jià)格波動(dòng)和供應(yīng)中斷的影響，給我國的交通用油和化工原料安全帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。盡管我國能源領(lǐng)域綠色低碳轉(zhuǎn)型是大勢(shì)所趨，但必須把握好降碳節(jié)奏，處理好減污降碳、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化與能源安全的關(guān)系，穩(wěn)健有序推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和。

2.4 國外經(jīng)驗(yàn)與中國實(shí)踐的比較與啟示

通過對(duì)世界代表性經(jīng)濟(jì)體能源科技領(lǐng)域的戰(zhàn)略部署進(jìn)行橫向比較可以發(fā)現(xiàn)，美國、歐盟等全球代表性經(jīng)濟(jì)體正通過不斷完善政策體系、加大對(duì)清潔能源技術(shù)的投資、鼓勵(lì)能源行業(yè)融合發(fā)展、多元開展國際合作等應(yīng)對(duì)氣候變化及實(shí)現(xiàn)能源領(lǐng)域的低碳發(fā)展。加快電力結(jié)構(gòu)優(yōu)化和推動(dòng)能源系統(tǒng)清潔轉(zhuǎn)型是各國能源科技政策的核心目標(biāo)，而為此部署清潔能源技術(shù)，推進(jìn)能源系統(tǒng)數(shù)字化、智能化發(fā)展逐漸成為各國共識(shí)。其中，氫能、太陽能等已成為典型發(fā)達(dá)國家和地區(qū)能源轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略選擇，建設(shè)完善碳排放權(quán)交易市場和研發(fā)推廣碳捕集、利用與封存技術(shù)是各國實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重點(diǎn)路徑。但是各地區(qū)由于不同的能源國情和發(fā)展實(shí)際，也面臨不同的困境。美國的能源政策取向受政治驅(qū)動(dòng)的影響而不斷搖擺；歐盟雖然是碳中和領(lǐng)域的先行者，卻在發(fā)展中忽視了能源安全問題。

2022年2月以來，隨著俄烏局勢(shì)復(fù)雜演變，美歐等西方國家與俄羅斯在能源、經(jīng)濟(jì)、科技等多個(gè)領(lǐng)域相互制裁，全球的能源貿(mào)易格局發(fā)生重大改變，國際石油價(jià)格高位波動(dòng)加劇，我國亟須提高警惕，全面審視本國能源供應(yīng)的穩(wěn)定性與安全性。中國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)時(shí)間緊、任務(wù)重，因此要在充分了解本國能源資源稟賦和碳排放特征的前提下，借鑒國際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)籌考慮能源安全、減污降碳與結(jié)構(gòu)優(yōu)化三大目標(biāo)，通過政策完善、技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，積極借助綠色金融手段等保證能源政策實(shí)施的連貫性與有效性；探索化石能源高效清潔利用的合理方式，穩(wěn)步發(fā)展清潔能源，優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)，倡導(dǎo)清潔低碳和可再生能源消費(fèi)；構(gòu)建以碳捕集、利用與封存技術(shù)創(chuàng)新為核心的碳循環(huán)體系，以氫能技術(shù)創(chuàng)新為基礎(chǔ)的氫能社會(huì)體系；大力應(yīng)用云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈等先進(jìn)技術(shù)，打造以能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新為突破的智慧能源系統(tǒng)；深化國際能源合作，確保能源進(jìn)口的多元化。

3 能源本質(zhì)屬性及中國能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的近期策略

3.1 能源分類及其本質(zhì)屬性

依據(jù)能源的基本形態(tài)進(jìn)行分類，能源可分為一次能源及二次能源（圖8）。一次能源轉(zhuǎn)換為二次能源時(shí)，常常會(huì)有轉(zhuǎn)換損失，但二次能源比一次能源具有更高的終端利用效率，也更清潔和便于利用[19]。二氧化碳的排放與能源資源的種類、利用方式息息相關(guān)，深入分析能源的本質(zhì)屬性，合理配置能源資源的使用方式，提升能源效率并且降低碳排放是值得能源行業(yè)深思的重要命題。從常見的一次能源進(jìn)行分析，煤炭是我國的主體保障能源和重要的工業(yè)原料，煤炭的組成基本為碳、無機(jī)物灰分和少量稠環(huán)芳烴，含氫很低，其氫/碳原子比為0.2～1.0；石油是一種天然的可燃液體烴類混合物，其組成中氫多碳少，氫/碳原子比為1.6～2.0 或更高；天然氣被稱為最清潔的化石能源，氫/碳原子比為4；水能、風(fēng)能、核能、太陽能等幾乎不含碳，其利用過程中沒有物質(zhì)的消耗，沒有多余的能量釋放，沒有化學(xué)反應(yīng)過程和化合物產(chǎn)生。煤炭由于其組成中碳多氫少，利用過程中會(huì)排放大量的CO2，而石油和天然氣組成中由于氫多碳少，其轉(zhuǎn)化（或直接使用）過程中排放的CO2大大降低[20]。依據(jù)IPCC 國家溫室氣體清單指南，煤炭、石油及天然氣作為固定源時(shí)CO2排放系數(shù)分別是94600kg/TJ、77400kg/TJ 及56100kg/TJ，產(chǎn)生相同熱值時(shí)，煤炭燃燒的二氧化碳排放量約是石油的1.2 倍，是天然氣的1.7倍[21]。

圖8 能源分類

如表4所示，對(duì)三大化石能源的碳排放情況和能量轉(zhuǎn)化效率進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)。第一，煤炭用作發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化效率最高。燃煤發(fā)電的最終能量轉(zhuǎn)化效率為30%～35%，明顯高于煤制天然氣的最終能量轉(zhuǎn)化效率（約27%）和煤間接液化制油的最終能量轉(zhuǎn)化效率（約17%）。第二，石油用于生產(chǎn)化學(xué)品的能耗和CO2排放情況明顯優(yōu)于煤炭用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品。石腦油制烯烴的能耗為550kg 標(biāo)油/t，約合0.79t標(biāo)煤/t，而煤制烯烴的能耗為5.7t標(biāo)煤/t，石腦油制烯烴的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于煤制烯烴，并且石腦油制烯烴生產(chǎn)過程中單位產(chǎn)品CO2排放量為1～2t，是煤制烯烴的10%～20%。第三，天然氣適合用作民用、商用和工業(yè)燃料。利用開采天然氣作民用燃料的最終能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)50%～55%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煤制氣的最終能量轉(zhuǎn)化效率（約27%）[20]。

表4 三大化石能源的能量轉(zhuǎn)換效率、碳排放情況及耗水量對(duì)比

綜上所述，從我國資源稟賦、能源的本質(zhì)屬性和大氣環(huán)境治理的要求看，我國應(yīng)采取積極的能源配置方式。煤炭是電力的主要來源，要加強(qiáng)高效清潔利用，轉(zhuǎn)化成二次能源，部分用作工業(yè)原料，努力將以煤炭為主的一次能源消費(fèi)轉(zhuǎn)向以電力為主的二次能源消費(fèi)，重點(diǎn)發(fā)揮保障國家能源安全的“儲(chǔ)備”與“兜底”作用；石油短期內(nèi)仍然是交通領(lǐng)域不可或缺的資源，重點(diǎn)發(fā)揮其作為交通能源特別是航空噴氣燃料主力軍作用，確保海陸空交通運(yùn)輸需求，同時(shí)更加突出其“原料”屬性，用于生產(chǎn)和制造石油與化工產(chǎn)品，發(fā)揮保障國家能源安全的“急需”與“基石”作用；天然氣作為最清潔低碳的化石能源，中長期內(nèi)將會(huì)保持快速增長，發(fā)揮保障國家能源低碳轉(zhuǎn)型的“橋梁”與“紐帶”作用；清潔能源將保持積極有序開發(fā)，以綠電和綠氫為載體推動(dòng)我國能源消費(fèi)轉(zhuǎn)型升級(jí)[22]。

3.2 碳中和目標(biāo)下中國能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的近期策略

3.2.1 煤炭清潔低碳利用

煤炭是我國的主體能源，在綜合考慮我國的能源稟賦、能源本質(zhì)屬性和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等因素的前提下，堅(jiān)持走煤炭低碳清潔利用的道路，是當(dāng)前中國高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇。在“雙碳”戰(zhàn)略下，實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔低碳利用要從推進(jìn)煤炭清潔發(fā)電傳輸和適度有序發(fā)展煤化工兩方面發(fā)力。

優(yōu)化電廠布局，推進(jìn)煤炭清潔發(fā)電傳輸是煤炭清潔低碳利用的關(guān)鍵。煤電是當(dāng)前極具經(jīng)濟(jì)性和安全性的電力供應(yīng)方式，通過采用先進(jìn)的清潔高效熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)、超超臨界發(fā)電技術(shù)、先進(jìn)整體煤氣化燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)技術(shù)（IGCC）、特殊煤種超超臨界循環(huán)流化床和特高壓輸電技術(shù)等，可以將不清潔的煤炭通過更加清潔的燃燒方式轉(zhuǎn)化成清潔的電能，提高煤炭資源的清潔利用效率。目前，超超臨界高效發(fā)電技術(shù)和示范工程已經(jīng)在全國推廣，占煤電總裝機(jī)容量的26%。我國采用的超超臨界機(jī)組發(fā)電設(shè)備，煤耗最低可達(dá)到264g/kWh，即1kg的煤可以制造3.79 度電，技術(shù)處于全球領(lǐng)先水平。IGCC被認(rèn)為是極具發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術(shù)，當(dāng)前技術(shù)水平下發(fā)電的凈效率可達(dá)43%～45%，污染物的排放量僅為常規(guī)燃煤電站的10%。此外，煤炭與可再生能源具有極佳的互補(bǔ)性，清潔煤電可與可再生能源發(fā)電協(xié)調(diào)有序發(fā)展?？稍偕茉窗l(fā)電由于其自身的特性及當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素的制約，具有一定程度的波動(dòng)性、隨機(jī)性及不穩(wěn)定性。清潔燃煤發(fā)電與可再生能源發(fā)電耦合，不僅可以充分利用燃煤發(fā)電的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性，為可再生能源平抑波動(dòng)提供基石；還能發(fā)揮可再生能源的碳綜合能力，減輕單純?nèi)济喊l(fā)電的碳減排壓力[23]。

適度科學(xué)有序發(fā)展煤化工是煤炭清潔低碳利用的核心。第一，合理謀劃煤化工產(chǎn)業(yè)布局，做好煤化工的戰(zhàn)略儲(chǔ)備。煤制天然氣等煤炭加工轉(zhuǎn)換工藝的耗水量和CO2排放量較為突出，現(xiàn)有煤化工產(chǎn)業(yè)要量水而行，在水資源有保障的區(qū)域適度發(fā)展煤制烯烴等高附加值產(chǎn)品。煤制油作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備，要做好煤直接液化和間接液化的技術(shù)完善。與此同時(shí)，我國可以結(jié)合“一帶一路”倡議，積極開拓國際市場，在中亞、非洲等地投資建設(shè)相應(yīng)的石油與化學(xué)工業(yè)基地，利用當(dāng)?shù)亓畠r(jià)的天然氣資源大力發(fā)展天然氣制甲醇，而后將甲醇運(yùn)回國內(nèi)，在沿海發(fā)展甲醇制烯烴等化工產(chǎn)品生產(chǎn)，對(duì)石油化工形成補(bǔ)充。目前單系列天然氣制甲醇規(guī)模能達(dá)到5000 噸/天，技術(shù)非常成熟[24]。第二，發(fā)揮煤化工特色優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)綠色化、高附加值含氧化合物。通過羰基合成含氧化合物是煤化工綠色發(fā)展的方向，也是其相比石油化工的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。煤化工的第一步造氣過程就是生產(chǎn)含氧的合成氣（H2＋CO），而石油化工中間過程需要排除氧的參與，因此通過煤化工生產(chǎn)含氧化合物流程更短、成本更低，這種優(yōu)勢(shì)在乙二醇和綠色可降解塑料聚乙醇酸（PGA）的生產(chǎn)上表現(xiàn)得尤為突出。煤制乙二醇技術(shù)符合我國缺油、少氣、相對(duì)富煤的資源稟賦，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2021 年我國乙二醇產(chǎn)能為2145萬噸，同比增長32.8%。煤經(jīng)合成氣制PGA 的工藝流程見圖9[25]，中國石油化工股份有限公司等已掌握了煤制聚乙醇酸的關(guān)鍵技術(shù)，并積極建設(shè)系列生產(chǎn)線。第三，探索基于合成氣高選擇性生產(chǎn)高附加值化學(xué)品。基于合成氣高選擇性地生產(chǎn)高附加值化學(xué)品（如芳烴）也是我國煤化工現(xiàn)階段最為經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)方案。2022 年6 月5 日，清華大學(xué)與久泰集團(tuán)聯(lián)合打造的全世界首套萬噸級(jí)二氧化碳制芳烴工業(yè)試驗(yàn)項(xiàng)目在鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)舉行開工儀式，該項(xiàng)目以二氧化碳和氫氣為原料，以流化合成氣一步法制芳烴（FSTA）技術(shù)為支撐，生產(chǎn)均四甲苯等精細(xì)化工原料（圖10）[26]，這不僅有助于我國新型煤化工的清潔發(fā)展和二氧化碳的資源化利用，還可以在一定程度上改變我國長期依賴進(jìn)口芳烴的現(xiàn)狀。

圖10 合成氣一步法制芳烴的多級(jí)流化床反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3.2.2 石油高效資源化應(yīng)用

石油兼具燃料和原料兩種資源屬性?！半p碳”目標(biāo)下，石油的高效資源化應(yīng)用亟須做到以下三點(diǎn)。第一，進(jìn)一步優(yōu)化煉油產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。隨著各類新能源車的快速發(fā)展，可以預(yù)期我國車用汽油的需求將逐步被替代。石油與化工行業(yè)要立足于自身的資源特色，增強(qiáng)適應(yīng)各種原油的能力，多產(chǎn)石腦油、芳烴等化工原料，多產(chǎn)航空燃料即煤油，優(yōu)化柴汽比，多產(chǎn)高標(biāo)號(hào)清潔汽油，多產(chǎn)高等級(jí)瀝青、高檔潤滑油等特色煉油產(chǎn)品，充分保證石油用作化工原料和交通燃料，特別是航空燃料的剛性需求。第二，著力發(fā)展大規(guī)模、低成本、差異化、高端化生產(chǎn)化工產(chǎn)品的技術(shù)和能力。相較于煤炭和天然氣，石油在結(jié)構(gòu)上具有先天優(yōu)勢(shì)，優(yōu)質(zhì)的碳?xì)浔壤线m的碳鏈長度，充足的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，成熟的加工工藝及豐富的產(chǎn)品類型，使得石油更加適合成為化工原料。此外，由表5 可知，我國聚乙烯、聚苯乙烯、合成橡膠等石油與化工產(chǎn)品尚處于供小于求的狀態(tài)。因此，要進(jìn)一步提升石油的原料利用屬性，大力推進(jìn)石油資源的高效資源化應(yīng)用，著力解決我國大宗化工產(chǎn)品的需求，生產(chǎn)差異化、高端化、高附加值化的化工產(chǎn)品，提高我國基礎(chǔ)化工原料的自給率[27]。在這方面，“熱裂解法制化學(xué)品”（TC2C）等技術(shù)帶來了傳統(tǒng)乙烯行業(yè)的新突破，該技術(shù)工藝流程如圖11 所示[28]，這使得乙烯裂解工藝流程更短，能耗更低，值得業(yè)界重視。第三，石油化工基地集約化、一體化發(fā)展。深度的煉油化工一體化融合是未來石油消費(fèi)發(fā)展的重要趨勢(shì)，以加氫裂化技術(shù)為核心的煉化一體化改革有望在“十四五”時(shí)期助力石油與化工行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，開拓原料范圍并提高產(chǎn)品質(zhì)量。中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院（FRIPP）研發(fā)的FMN系列最大量生產(chǎn)催化重整原料加氫裂化技術(shù)可以最大程度地解決煉化企業(yè)對(duì)于優(yōu)質(zhì)催化重整原料的需求，依據(jù)工藝流程特征該技術(shù)可細(xì)分為FMN1（單段串聯(lián)全循環(huán)）工藝（圖12）和FMN2（兩段全循環(huán)）工藝（圖13）[29]。值得一提的是，原油最大化制化學(xué)品是當(dāng)前發(fā)展很快的煉化技術(shù)路線之一，該路線基于典型的煉化技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)煉油工藝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，通過增加額外的工藝裝置等使基本石化原料收率大幅提高到40%～50%。該領(lǐng)域的典型項(xiàng)目如浙江石化目前是我國基于原油最大化制化學(xué)品技術(shù)建設(shè)的國內(nèi)技術(shù)含量最高、規(guī)模最大的一體化煉化項(xiàng)目，項(xiàng)目秉持分子煉油理念，充分發(fā)揮原料多元化和產(chǎn)品豐富化的特點(diǎn)，通過增加加氫裝置實(shí)現(xiàn)多產(chǎn)化學(xué)品，少產(chǎn)油品，以求實(shí)現(xiàn)最大限度的物盡其用。項(xiàng)目完全建成后原油加工能力為4000 萬噸/年，主要產(chǎn)品為800 萬噸/年對(duì)二甲苯、200 萬噸/年純苯、280萬噸/年乙烯、60萬噸/年丙烷脫氫等[30]。

圖11 沙特阿美熱原油制化學(xué)品項(xiàng)目（TC2C）流程示意圖

圖12 FMN1(單段串聯(lián)全循環(huán))技術(shù)工藝流程

圖13 FMN2(兩段全循環(huán))技術(shù)工藝流程

表5 2020年中國代表性化工產(chǎn)品供需狀況

3.2.3 天然氣多元化供給

天然氣作為清潔、低碳和靈活的化石能源，中長期內(nèi)傾向于發(fā)揮其燃料屬性，主要作為民用及新能源汽車燃料等，重點(diǎn)發(fā)揮其作為清潔化石能源的優(yōu)勢(shì)，保民生、保環(huán)境。為了保證天然氣資源的有效供給，中國必須堅(jiān)持“立足國內(nèi)、海陸并舉、多元引進(jìn)”的原則，搭建國內(nèi)基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)、海外多元合作的能源供給體系。國內(nèi)資源方面，要依據(jù)我國非常規(guī)天然氣資源地質(zhì)儲(chǔ)備豐富的條件，加大煤層氣、頁巖氣等的開發(fā)利用，提高非常規(guī)天然氣的開采利用量；海外供給方面，要依據(jù)國內(nèi)外能源發(fā)展形勢(shì)，靈活多元開展國際能源合作。隨著油氣理論和技術(shù)的不斷創(chuàng)新，未來全球天然氣資源供給相對(duì)寬松，多元化的液化天然氣（LNG）供給市場將有利于填補(bǔ)中國的天然氣需求缺口[32]。中國要以西亞、中東油氣合作為重點(diǎn)，同時(shí)積極開展與非洲、俄羅斯、拉美、澳大利亞和北美的能源合作。一方面積極參與供給端天然氣項(xiàng)目建設(shè)，探索創(chuàng)新引進(jìn)管道氣的新路徑，拓寬管道氣傳輸?shù)那婪绞?；另一方面適當(dāng)提升LNG 和儲(chǔ)氣庫的戰(zhàn)略地位，穩(wěn)步建設(shè)LNG 接收站及儲(chǔ)氣庫相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，保障進(jìn)口LNG供應(yīng)。

3.2.4 穩(wěn)健發(fā)展清潔能源

風(fēng)能、太陽能、氫能、生物質(zhì)能、核能及水能等是清潔能源發(fā)展的主力軍，建立低碳多元的能源供給體系，推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)綠色低碳轉(zhuǎn)型是實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵。其中，風(fēng)能、太陽能、氫能技術(shù)的創(chuàng)新是未來構(gòu)建現(xiàn)代能源體系的重要方向，生物質(zhì)能、核能和水能的穩(wěn)健有序應(yīng)用是構(gòu)建現(xiàn)代能源體系的有力支撐。

風(fēng)光發(fā)電是我國公認(rèn)的未來可再生能源發(fā)電的重要方式。我國風(fēng)機(jī)、光伏電池產(chǎn)量和裝機(jī)規(guī)模位居世界第一，風(fēng)電、光伏技術(shù)整體上處于國際先進(jìn)水平。深遠(yuǎn)海域海上風(fēng)電開發(fā)及超大型海上風(fēng)機(jī)技術(shù)等的創(chuàng)新應(yīng)用是未來風(fēng)能、太陽能研發(fā)的重點(diǎn)。氫能是全球代表性經(jīng)濟(jì)體推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要選擇，我國積極推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，已初步掌握氫能制備、儲(chǔ)運(yùn)、加氫、燃料電池和系統(tǒng)集成等主要技術(shù)和生產(chǎn)工藝，在部分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)燃料電池汽車小規(guī)模示范應(yīng)用，未來會(huì)持續(xù)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)和顛覆性技術(shù)的創(chuàng)新，加快推進(jìn)質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)的攻堅(jiān)，打造制氫、儲(chǔ)氫、輸氫、用氫全鏈條的氫能利用體系。目前，國內(nèi)外已經(jīng)開始將氨作為氫的儲(chǔ)運(yùn)介質(zhì)進(jìn)行研究，以氨儲(chǔ)氫、供氫、代氫是氫能發(fā)展的趨勢(shì)之一。

生物質(zhì)能具有零碳、綠色、可再生的特點(diǎn)，并且兼具燃料和原料雙重屬性，是未來代替化石燃料和化工原料的重要載體。中國是著名的農(nóng)業(yè)、林業(yè)大國，生物質(zhì)能源極其豐富，生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)制氫和生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)等有廣闊的發(fā)展前景，高效利用生物質(zhì)等綠色資源生產(chǎn)化學(xué)品和液體燃料，有可能會(huì)成為化工原料多元化發(fā)展的重要突破口[33]。新一代核能技術(shù)具有更高效、更安全、更經(jīng)濟(jì)的特征，與之相關(guān)的技術(shù)研發(fā)及其多樣化應(yīng)用是全球核能科技創(chuàng)新的重要方向。中國已經(jīng)形成了較完備的大型壓水堆核電裝備產(chǎn)業(yè)體系，海洋核動(dòng)力平臺(tái)、模塊化小型堆等先進(jìn)核反應(yīng)堆技術(shù)的攻關(guān)和示范是近期的重點(diǎn)任務(wù)。水電是綠色清潔、靈活可靠、極具規(guī)模的可再生清潔能源，大力發(fā)展抽水蓄能、水風(fēng)光一體化等對(duì)于調(diào)節(jié)電網(wǎng)、大規(guī)模能源消納有重要的促進(jìn)作用。

3.2.5 聚焦重點(diǎn)用能領(lǐng)域節(jié)能降碳

聚焦鋼鐵、化工、建筑、交通等高耗能、高碳排放行業(yè)，實(shí)施節(jié)能降碳行動(dòng)是我國提高能源利用效率，穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)碳中和的重要路徑。要持續(xù)深化重點(diǎn)用能行業(yè)能效提升、清潔生產(chǎn)和進(jìn)行綠色低碳改造，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)體系向高端化、低碳化發(fā)展，為此要做到以下幾點(diǎn)。第一，加強(qiáng)工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能和能效提升。要加快工業(yè)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的完善，布局節(jié)能降碳的技術(shù)、工藝和裝備。例如，推進(jìn)鋼鐵行業(yè)短流程技術(shù)改造和清潔能源替代；優(yōu)化化工行業(yè)原料結(jié)構(gòu)，推動(dòng)能量梯級(jí)利用等。第二，引導(dǎo)建材行業(yè)向輕型化、集約化轉(zhuǎn)型。一方面大力推進(jìn)綠色建筑高質(zhì)量建設(shè)，推廣應(yīng)用被動(dòng)式超低能耗建筑，全面使用綠色低碳建材，特別是可生物降解材料，積極穩(wěn)妥推廣裝配式、可循環(huán)利用建筑方式。另一方面要加大建筑節(jié)能改造，通過合同能源管理等市場化機(jī)制，合理優(yōu)化建筑用能結(jié)構(gòu)，推進(jìn)建筑用能的電氣化、低碳化。第三，構(gòu)建綠色低碳交通運(yùn)輸體系。要鼓勵(lì)船舶領(lǐng)域、重載卡車應(yīng)用LNG 等清潔燃料，通過“公轉(zhuǎn)鐵”“公轉(zhuǎn)水”及“多式聯(lián)運(yùn)”等模式優(yōu)化交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，打造綠色交通運(yùn)輸服務(wù)體系。

4 碳中和目標(biāo)下中國能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的遠(yuǎn)期展望

4.1 完善能源領(lǐng)域碳中和的政策機(jī)制

能源領(lǐng)域低碳轉(zhuǎn)型不僅是一個(gè)技術(shù)問題，還是一個(gè)政策問題。我國在碳中和的政策執(zhí)行上較為“剛性”，在立法上則較為謹(jǐn)慎。鑒于出臺(tái)政策法規(guī)、建立完善碳排放權(quán)交易市場已經(jīng)成為全球代表性經(jīng)濟(jì)體應(yīng)對(duì)氣候變化的重要手段，建議我國可以適當(dāng)開展碳達(dá)峰、碳中和的立法工作，完善能源領(lǐng)域碳中和的頂層設(shè)計(jì)和整體規(guī)劃。一方面，修訂完善能源領(lǐng)域法規(guī)制度，健全清潔低碳能源標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)加快完善和制定可再生能源發(fā)電、氫能、核能等領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全規(guī)范，提升能源標(biāo)準(zhǔn)的國際化水平，引領(lǐng)能源行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。另一方面，完善碳排放權(quán)交易市場運(yùn)行機(jī)制。中國目前的碳排放權(quán)交易市場尚處于初級(jí)發(fā)展階段，亟須進(jìn)一步完善碳排放權(quán)交易市場的配套準(zhǔn)則，明確碳排放權(quán)交易相關(guān)方的行為規(guī)范。要對(duì)標(biāo)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，建立碳排放核算核查機(jī)制，編制碳排放核算指南，開展碳排放計(jì)量統(tǒng)計(jì)；在綠色金融制度上，加大對(duì)新能源、二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)等的金融支持，完善和健全綠色信貸、綠色基金等綠色金融體系，推動(dòng)能源行業(yè)的科技創(chuàng)新和低碳轉(zhuǎn)型。

4.2 構(gòu)建清潔低碳、多元共生的能源體系

4.2.1 化石能源＋CCUS的能源保障體系

能源領(lǐng)域低碳轉(zhuǎn)型是我國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的重要方向，但是這并不意味著要盲目“去煤”，完全退出化石能源。我國以煤為主的能源資源稟賦和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需要決定未來一段時(shí)間內(nèi)煤炭仍是我國不可或缺的重要資源，是我國能源發(fā)展的“壓艙石”和“穩(wěn)定器”。為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)?；茉蠢玫膬袅闩欧?，CCUS 的研發(fā)創(chuàng)新是核心。碳捕集、利用與封存技術(shù)可以捕集發(fā)電和工業(yè)生產(chǎn)中使用化石燃料排放的約90%的二氧化碳，是提高能源系統(tǒng)彈性和韌性的關(guān)鍵技術(shù)之一。我國高度重視碳捕集、利用與封存技術(shù)的創(chuàng)新、研發(fā)與推廣，CCUS 各環(huán)節(jié)技術(shù)均已取得卓越進(jìn)展，部分技術(shù)具備了商業(yè)化應(yīng)用潛力。當(dāng)前，我國已投運(yùn)或建設(shè)的碳捕集、利用與封存技術(shù)示范項(xiàng)目約有40 個(gè)，捕集能力約300萬噸/年[34]。建議未來要著重加強(qiáng)高性價(jià)比的二氧化碳吸收/吸附材料研發(fā)，開展長距離CO2管道運(yùn)輸?shù)群诵募夹g(shù)攻關(guān)，進(jìn)行大規(guī)模的CCUS項(xiàng)目示范和建設(shè)全流程CCUS產(chǎn)業(yè)集群。

4.2.2 新能源發(fā)電+儲(chǔ)能的能源發(fā)展體系

由于可再生能源發(fā)電易受天氣、溫度等自然因素制約，存在間歇性、波動(dòng)性和不確定性，給電網(wǎng)功率平衡及安全穩(wěn)定高效運(yùn)行造成了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。變革“源隨荷動(dòng)”的傳統(tǒng)電力供給方式，提升電力系統(tǒng)的韌性與靈活性是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要內(nèi)容，為此亟須從以下方向進(jìn)行突破。一是大力發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)。儲(chǔ)能作為電能的核心載體，可以高效地平抑大規(guī)模新能源發(fā)電并入電網(wǎng)帶來的波動(dòng)，增加電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、安全性與靈活性[35]。抽水蓄能是目前最為成熟的儲(chǔ)能技術(shù)，鈉離子電池、液流電池、鉛炭電池、新型鋰離子電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、熱（冷）儲(chǔ)能、氫（氨）儲(chǔ)能等是國內(nèi)外重點(diǎn)攻克研發(fā)的新型儲(chǔ)能技術(shù)。二是建設(shè)分布式供能系統(tǒng)。能源生產(chǎn)逐步向集中式與分散式并重轉(zhuǎn)變是能源系統(tǒng)多元發(fā)展的核心趨勢(shì)，加快推進(jìn)負(fù)荷中心及周邊區(qū)域分布式光伏及分散式風(fēng)電建設(shè)，依托分布式新能源、智能微電網(wǎng)等配置新型儲(chǔ)能，可以有效促進(jìn)可再生能源消納，保證電網(wǎng)的供需平衡。建設(shè)完善“新能源發(fā)電＋儲(chǔ)能”的電力供給體系，推廣示范“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”多能互補(bǔ)模式有望使風(fēng)電、光伏發(fā)電等成為高質(zhì)量的穩(wěn)定電源，是未來構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的主流發(fā)展方向。

4.3 推進(jìn)“三碳”技術(shù)與能源數(shù)字化技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新

技術(shù)創(chuàng)新是能源轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。在推進(jìn)“三碳”技術(shù)與能源數(shù)字化技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新方面，中國應(yīng)從以下四個(gè)角度入手。第一，研發(fā)應(yīng)用“碳減排”技術(shù)。源頭節(jié)能降碳、革新工藝技術(shù)流程、推廣應(yīng)用綠色低碳材料等是工業(yè)、交通及建筑等高耗能行業(yè)主要的“碳減排”技術(shù)路徑。第二，構(gòu)建“碳零排”能源體系?！疤剂闩拧蹦茉醇夹g(shù)體系涉及新能源大規(guī)模應(yīng)用與廣泛部署，重點(diǎn)包括氫能、核能、太陽能等的高效利用和多能互補(bǔ)技術(shù)等。第三，大力推廣“碳負(fù)排”技術(shù)。“碳負(fù)排”技術(shù)主要包括生態(tài)系統(tǒng)固態(tài)增匯和碳捕集、利用與封存技術(shù)等，其中直接空氣碳捕集與封存技術(shù)（DACCS）與生物質(zhì)能碳捕集與封存技術(shù)（BECCS）是各國研發(fā)突破的重點(diǎn)?！疤钾?fù)排”技術(shù)可以解決生產(chǎn)活動(dòng)中難以通過技術(shù)手段減排的CO2，是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要技術(shù)支撐。第四，發(fā)展能源數(shù)字化和智能化技術(shù)。有序推進(jìn)大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)和消費(fèi)等環(huán)節(jié)有機(jī)融合，可以引發(fā)能源領(lǐng)域的重大變革，促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

4.4 建設(shè)完善綜合智慧能源系統(tǒng)

在碳達(dá)峰碳中和的背景下，綜合智慧能源系統(tǒng)具有廣闊的發(fā)展前景。綜合智慧能源系統(tǒng)通過能源生產(chǎn)技術(shù)（分布式冷熱電聯(lián)供技術(shù)、熱泵技術(shù)、太陽能/風(fēng)能/生物質(zhì)能利用技術(shù)、氫能技術(shù)等）、能源輸送技術(shù)（電力輸送、熱能輸送、氫氣輸送等）、能源存儲(chǔ)技術(shù)（儲(chǔ)電技術(shù)、儲(chǔ)熱/冷技術(shù)、儲(chǔ)氣技術(shù)等）、能源消費(fèi)技術(shù)（能效提升技術(shù)、低碳排放技術(shù)、用戶側(cè)互動(dòng)技術(shù)等）、能源智慧化技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等）將化石能源和新能源有機(jī)結(jié)合，將“以化石能源為主”的傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙郧鍧嵞茉礊橹?，化石能源為輔”的新型能源結(jié)構(gòu)，并且將“以集中式能源為主”的能源供應(yīng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺植际脚c集中式并重”的能源供應(yīng)模式[36]。貼近客戶、高效用能、低碳清潔、智能控制的綜合智慧能源將是未來能源發(fā)展的核心方向，逐步完善建設(shè)綜合智慧能源系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)的清潔化、能源利用的高效化、能源消費(fèi)的電氣化、能源服務(wù)的多元化及能源配置的智慧化。

4.5 建立動(dòng)態(tài)多元的能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備體系和能源合作機(jī)制

當(dāng)前國際局勢(shì)復(fù)雜演變，國家能源價(jià)格持續(xù)高位波動(dòng)，各種政治、經(jīng)濟(jì)因素導(dǎo)致的突發(fā)事件此起彼伏，給我國的能源安全和經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)運(yùn)行帶來了一定的挑戰(zhàn)。為此，中國有必要建立動(dòng)態(tài)多元的能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備體系和能源合作機(jī)制，保證能源的穩(wěn)定供應(yīng)，確保開放條件下的能源安全。在加強(qiáng)能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備方面，我國可以積極參與全球能源治理，以共建“一帶一路”為引領(lǐng)，加強(qiáng)與沿線國家的深入合作，通過海外投資、海外建廠等方式建設(shè)海外動(dòng)態(tài)能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備中心，鞏固拓展海外的能源資源保障能力。此外，我國還需要持續(xù)關(guān)注國際政治與經(jīng)濟(jì)環(huán)境的變動(dòng)情況，將開發(fā)利用可再生能源與加強(qiáng)國家的能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備密切關(guān)聯(lián)起來，實(shí)時(shí)調(diào)整和優(yōu)化我國的能源發(fā)展戰(zhàn)略。在開展多元能源合作方面，我國應(yīng)該采取積極的能源外交政策，在科技創(chuàng)新、安全協(xié)同等方面實(shí)施大范圍、深層次、寬領(lǐng)域的能源開放合作，推動(dòng)完善全球能源治理體系。要鞏固和拓展與石油、天然氣等能源資源出口大國的互利共贏合作，充分利用俄羅斯、中東等地區(qū)的油氣資源；加強(qiáng)與歐盟國家在可再生能源發(fā)電、儲(chǔ)能、氫能等先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域的務(wù)實(shí)合作，加強(qiáng)與歐洲的對(duì)話與協(xié)調(diào)，以避免類似碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制的舉措成為中歐合作的“綠色貿(mào)易壁壘”；積極參與國際能源標(biāo)準(zhǔn)的制定，推動(dòng)我國能源技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌，穩(wěn)步提升我國能源領(lǐng)域應(yīng)對(duì)氣候變化的能力，彰顯我國積極應(yīng)對(duì)全球氣候挑戰(zhàn)的大國擔(dān)當(dāng)。

5 結(jié)語

當(dāng)前，世界能源格局正在加速向清潔低碳、高效多元的方向轉(zhuǎn)變。中國能源發(fā)展要統(tǒng)籌兼顧“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能源安全三大目標(biāo)，立足我國能源資源稟賦和能源的本質(zhì)屬性，清潔低碳利用煤炭、高效資源化利用石油、多元供給天然氣、穩(wěn)健發(fā)展清潔能源以及持續(xù)推動(dòng)高耗能行業(yè)節(jié)能減排。能源領(lǐng)域碳中和的前提是完善相關(guān)的政策機(jī)制，并以此為引領(lǐng)構(gòu)建清潔低碳、多元共生的能源體系，持續(xù)推進(jìn)“三碳”技術(shù)與能源數(shù)字化技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新，建設(shè)綜合智慧能源系統(tǒng)。此外，由于國際局勢(shì)復(fù)雜演變，中國有必要建立動(dòng)態(tài)多元的能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備體系和能源合作機(jī)制，確保開放條件下的能源安全。