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中国特色,科技创新助力国家能源新体系构建

当前,国内外典型城市能源发展面临的主要问题是城市环境容量的有限性,因此减少大气污染物排放,实现能源系统清洁化发展和低碳化发展,成为城市能源转型的必然趋势。纵观国内外典型城市,其能源转型具有与其资源禀赋、历史沿革、国家整体制度与政策环境、城市政策相关的特定性,同时又具有类似的发展趋势。目前来看,清洁、低碳、高效、安全成为国际城市能源转型的共同发展理念,能源供应与环境治理相结合,碳排放、清洁能源占比、能源利用效率等指标统筹纳入城市未来发展规划。

中国报告网提示:我国低碳能源发展思考.加强化石能源的清洁化、低碳化供应。重新审视化石能源领域的发展模式,推动传统化石能源行业真正走上高能效、低污染、低碳化道路,到2030年基本实现与国际水平接轨。通过技术创新推动非常规油气资源的开发利用,加快相关基础设施建设,使非常规油气资源成为重要的接替能源。

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需加大统筹城市垃圾废弃物处理

导读:我国低碳能源发展思考.加强化石能源的清洁化、低碳化供应。重新审视化石能源领域的发展模式,推动传统化石能源行业真正走上高能效、低污染、低碳化道路,到2030年基本实现与国际水平接轨。通过技术创新推动非常规油气资源的开发利用,加快相关基础设施建设,使非常规油气资源成为重要的接替能源。参考:《中国新能源汽车电池行业市场调研及未来五年前景预测报告》
近年来,我国能源发展取得巨大成绩,能源供应保障能力不断加强,保障体系也在逐步完善。但与此同时,我国能源体系的高碳特征非常明显,以煤为主的化石能源在能源生产和消费结构中占主导地位。这导致了温室气体排放的过快增长,是造成当前环境污染的主要原因,不仅挤占了低碳能源技术的应用空间,也使安全供应问题日益突出。那么,该如何实施低碳能源发展?
基本构想
分步骤实现能源消费碳排放的总量控制和峰值。严格控制能源消费的增长速度,科学规划煤、电、油、气、核及新能源的发展利用,从粗放、低效、高排放、欠安全逐步转型为节约、高效、清洁低碳、安全的现代化能源新体系,推动能源消费的碳排放量在2030年前达峰,推动能源消费总量在中远期进入平台期并逐步达峰。
尽早实现煤炭消费峰值,为低碳能源发展留出空间。对煤炭消费实施严格的总量控制,推动煤炭消费在2020年前达峰,将其战略地位调整为重要的基础能源。同时要重点发展煤炭洁净生产和利用技术以及煤气化多联产和碳捕集、利用或封存等新型系统,走上安全、高效、环保的煤炭发展道路。
加强化石能源的清洁化、低碳化供应。重新审视化石能源领域的发展模式,推动传统化石能源行业真正走上高能效、低污染、低碳化道路,到2030年基本实现与国际水平接轨。通过技术创新推动非常规油气资源的开发利用,加快相关基础设施建设,使非常规油气资源成为重要的接替能源。
推动非碳能源产业的规模化发展。大力提升可再生能源、核能等的生产和利用,推动其战略地位由目前的补充能源逐步上升为替代能源乃至主导能源。2020年后的新增能源消费主要由非化石能源来满足,推动可再生能源技术进步和相关政策制度创新,在全球可再生能源变革过程中力争上游,逐步形成可再生能源的技术和市场优势。
加速能源体系的国际化进程。抓住当前蓬勃兴起的第四次能源革命的历史机遇,尽早融入世界能源革命的大潮之中,以天然气和非化石能源等低碳能源替代煤炭、石油等高碳能源,并逐步建立以电力为核心的智能、优质能源系统,到2050年使低碳能源成为主导能源,实现能源生产和利用方式的深度转型。对策建议
加强低碳能源与环境保护的协同管控。能源与环境的相关主管部门要加强协作和配合,从战略和全局高度统筹规划、科学管理,不断制定、创新、完善能源利用、碳排放和生态环境保护相结合的目标、政策和机制,实现大气环境质量和碳排放的协同控制,并根据环境保护和能源利用状况的变化,及时修订和不断严格大气环境质量标准和碳排放标准,尽快接近国际先进水平。
实施碳排放总量和能源消费总量双控制度,控制能源消费和碳排放的过快增长。按照循序渐进、区域差别与全面推动相结合的原则,推动碳排放总量和能源消费总量控制的协同实施,倒逼能源结构尽快向低碳化、清洁化和现代化转型。2020年前,建立碳排放强度和碳排放总量双控制度,出台严格的煤炭消费总量控制措施,切实遏制各地能源消费总量的过快增长趋势。20202030年间,全面实施并强化碳排放总量控制制度,出台严格的化石能源消费总量控制目标和措施,推动高碳化石能源在2030年前达到消费峰值。20302050年间,出台碳排放减量目标,制定严格的能源消费总量控制目标,推动能源消费总量进入平台期。
实施分区分类煤炭消费控制制度,逐步减少对煤炭的过度依赖。一是严格限制东部地区的煤炭消耗总量,尤其是北京、上海这样的国内最发达地区,将建设无煤城市作为近期的发展目标,东部其他沿海地区严格控制高耗煤行业的发展,十三五期间东部地区实现煤炭消费总量负增长。二是中部地区根据各区域的实际特点分区控制煤炭消耗总量,利用后发的政策、市场和技术优势做优增量、调整存量,到2030年前基本实现煤炭消费总量的负增长。三是西部地区可适当增加煤炭的消费量,但要控制煤炭消费的新增量,通过建设大型煤电基地并实施西电东输,优化我国电源布局。
坚持能源发展方面的依法治国,强化低碳能源发展的法律制度和标准体系。一是加强相关立法工作。尽快制定应对气候变化法,将应对气候变化和发展低碳经济的重点制度安排以专门法律形式予以确认;将发展低碳能源列入我国正在制定的能源法,将低碳化作为能源发展的主线;完善低碳能源发展相关的配套法律法规,增加应对气候变化的有关条款。二是加强能源行业、产品技术标准规范以及节能、低碳标准体系建设。研究制定低碳燃料标准,以此鼓励创新、改进技术,推动用高效、低碳能源替代高碳化石能源;分阶段、分步骤出台对重点行业和技术的碳排放定额标准,在工业、交通等重点行业逐步引入温室气体排放绩效标准管理体系,引领和推动低碳能源技术的创新和发展。

刘中民 中国工程院院士、大连化物所所长

在满足能源供给增量方面,国外典型城市的发展经验主要表现为:一是充分清洁化利用城市内部垃圾、生物质、光伏等能源资源;二是合理选择城市外部天然气等清洁能源,实现城市内外部清洁能源的最大化利用;三是建立城市综合能源系统,实现冷、热、电等多能协同互补,提高能源利用效率。相比国外城市,国内城市对城市内部垃圾废弃物处理与能源供应缺少统筹考虑。鉴于国内以煤为主的资源禀赋特点,城市能源清洁化、低碳化、高效化转型以电气化为主导。

中国报告网提示:我国低碳能源发展思考.加强化石能源的清洁化、低碳化供应。重新审视化石能源领域的发展模式,推动传统化石能源行业真正走上高能效、低污染、低碳化道路,到2030年基本实现与国际水平接轨。通过技术创新推动非常规油气资源的开发利用,加快相关基础设施建设,使非常规油气资源成为重要的接替能源。

回顾世界能源发展态势,每一次工业革命都伴随着一次能源革命,第四次能源革命是什么?我们正在期待着。毫无疑问的是,清洁化是一大趋势。

目前国际典型城市提高清洁能源供给的具体做法主要表现为:在能源供应环节,统筹考虑本市能源资源条件与可通过大电网等渠道获取的外部资源,优化平衡内外部资源搭配,以最大程度利用清洁能源;在能源加工转换环节,推动电与热、气等能源系统的协同优化,科学规划热电联产、热泵、燃气三联供等多能耦合环节的规模和布局;在能源存储环节,根据城市能源利用特点,合理配置储电、储热、制氢等能量的多元存储方式,提高综合能源系统灵活性,促进清洁能源消纳。

近年来,我国能源产业快速发展,但富煤、贫油、少气的资源禀赋特点使我国长期以来形成了以化石能源为主的能源消费结构,由此带来了生态环境破坏和能源资源瓶颈等问题。

例如,德国哈马碧湖城开发了将能源、雨水、污水、垃圾等进行生态循环利用的系统,该系统同时与建筑、景观、基础设施系统进行统筹规划。在内,是废水、垃圾等向能源的转化;在外,是打造一套集约的能源使用系统,如更环保的恒温系统和更环保的交通方式。不单纯依靠技术,更多的是将资源进行合理利用,实现了能源循环利用的高效性,降低了资源与能源消耗,对于能源的节约与利用起到了很好的示范作用。

我国能源安全面临挑战,石油和天然气对外依存度不断攀升,其供给受严重制约。此外,我国能源进口通道安全强烈依赖地缘政治,受到地区政治不稳定因素的影响,我国油气资源进口面临着严重的威胁。

建筑、交通等领域需建立

与此同时,生态环境压力也在加大。一方面,大范围、高强度的雾霾天气倒逼能源转型。另一方面,二氧化碳排放量大,减排任务艰巨。我国在《巴黎协定》中承诺2030年单位GDP的二氧化碳排量比2005年下降60%65%。

切实的节能措施与标准

我国现有能源体系各分系统相对独立,且存在结构性矛盾,各分系统之间难以合并同类项。当前,系统间的发展不协调性日益凸显,整体效率不高。这其中有历史和政策的原因,但根本原因在于缺乏联系各能源分系统的关键技术。

在能源消费方面,国外城市的发展经验:一是节能优先。发展公共交通,设计被动式低能耗建筑,建立和实行工业品强制性能效标准等;二是能源利用效率较高。2016年我国单位GDP能耗为0.304吨标准油/千美元,是世界平均水平的1.7倍,日本的4.3倍,美国的2.4倍;三是制定节能鼓励政策。以政府为主导构建节能法规体系、设立节能服务机构以及建立节能公共财政预算和节能公益基金。相比国外城市,国内城市对节能的紧迫性认识不足,在建筑、交通等领域尚未建立切实的节能措施与标准等。

习近平总书记高度重视我国能源发展与改革工作,鲜明提出推动能源消费革命、能源供给革命、能源技术革命、能源体制革命和全方位加强国际合作等重大战略思想,为我国能源改革发展进一步指明了方向。

采用“规范—服务—鼓励”三位一体的节能措施体系:一是规范型措施,构建节能法规体系、强化政府集权管理、强制使用节能高新技术;二是服务型措施,设立节能服务机构,提供信息服务,开展节能交易。由能源用户与专业节能服务公司签订节能项目合同,节能服务公司提供项目投资、设计、施工、监测和管理等一条龙服务,能源用户从节能效益中支付一定比例的服务费用及设备改造成本;三是鼓励型措施,财政与税收支持,提供低息贷款与节能补贴。

我国能源革命的战略目标是,通过能源技术革命促进能源革命,构建国家能源新体系。

加强城市智慧能源系统建设

中国科学院作为国家战略科技力量,我们理所当然要思考:在构建国家能源新体系过程中发挥怎样的作用?如何解决问题?

在能源技术方面,国外城市的发展经验:一是加强能源基础设施与信息系统的共建与集成,建立综合能源智慧化服务平台,采集能源供给、能源消费等各环节的能源信息,提升城市能源管理运营水平;二是注重城市能源整体解决方案的集成,以经济和能源的高效利用为目标,提出协同技术选择方案。相比国外城市,国内城市智慧能源系统的建设还处于探索阶段,城市能源技术的选择更加突出考虑单个技术本身的先进性。

我们建议从能源系统顶层设计角度出发,以能源技术创新为引领,以化石能源清洁高效利用与耦合替代、清洁能源多能互补与规模应用、低碳化多能战略融合与区域示范为3
条主线,逐步构建清洁低碳、安全高效的国家能源新体系。

能源供给、运营、参与模式的创新,是推动能源供给侧和消费侧革命的有效抓手,是能源转型多方受惠的动力源。国外城市能源转型的综合规划、运行与管理主要以政府引导、公众参与、市场主导等利益相关方系统合作模式开展,政府主要在具有明显外部性的空间规划、环保标准等方面发挥引导作用,创新公众参与推动能源转型的商业模式,通过市场运营的方式,解决基础设施建设资金投入等问题,促进多方受惠。相比而言,国内城市能源转型主要以政府为主导、市场化运营程度不高。

主线一:鼓励发展以煤炭为代表的化石能源清洁高效利用与耦合替代技术,保障能源安全。重点布局合成气和甲醇下游及耦合转化利用、高效清洁燃烧、能源废弃物多产业协同利用、煤炭分级分质转化等科技任务。

综上所述,从国外不同城市能源转型分析来看,各个城市均结合自身发展特点,探寻出了一条有自身特色的能源转型发展道路。从操作层面讲,一是尽量增加城市可再生能源供给;二是以经济有效的方式,提高能源系统的效率,从而减轻环境与其他系统的压力;三是在既定的系统效率情况下,对关键的技术、模式进行整合,以实现能源系统的“可持续”和“智能化”,采纳可能减少能源需求或节约能源的机制或解决方案。

主线二:发展清洁能源多能互补与规模应用技术。清洁能源的产生及利用方式强烈地依赖地域与自然环境,需要结合区域智能能源网络的构建及新兴产业的发展统筹考虑。重点布局太阳能风能多能互补能源系统、生物质能源清洁转化与规模利用、海洋可再生能源高效规模化利用和大规模储能等,其中,储能和氢的产生及利用是重要的能源互联平台。

主线三:创新驱动低碳化多能战略融合与区域示范。重点布局氢能与燃料电池、核能非电综合利用、液态阳光以及多能融合区域示范关键技术体系等,探索构建以市场为导向的清洁低碳、安全高效的能源供应和消费体系。

在国家能源新体系发展过程中,需要建立创新链、产业链、资金链、政策链相互交织、相互支撑的全链条创新体系。能源领域是多学科交叉、技术集成度高、系统性较强的学科领域,能源领域科技创新具有前瞻性、颠覆性、风险大、长期性等特点。我们建议从国家层面加速推进洁净能源领域国家实验室的建设,这对推动我国能源科技进步、提升能源领域国际影响力、构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重要意义。

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