刘振亚：建设我国能源互联网，推进绿色低碳转型

▲刘振亚，全球能源互联网发展合作组织主席、中国电力企业联合会理事长、瑞典皇家工程科学院院士、英国皇家工程院院士、德国国家工程院院士。

（文丨刘振亚）

当今世界，气候变化、环境污染、资源匮乏、贫困健康等问题日益严峻，严重威胁人类生存与发展。问题的根源，是长期以来人类对化石能源的过度消耗和依赖，加快绿色低碳转型是世界能源发展大势所趋。

这是能源系统升级的发展方向。从薪柴到煤炭、石油、天然气，再到太阳能、风能、水能等清洁能源，能源碳含量逐渐下降，对环境影响逐渐减小，能源系统总体从高碳向低碳发展。面对全球性挑战，能源将朝着更清洁、更友好、更高品质、可持续的方向不断升级。

这是能源技术进步的必然结果。技术进步是能源转型的关键驱动力。蒸汽机、发电机、内燃机、电动机，每一次技术革命都开创了能源发展新的时代，带来能源利用形式的重大变革和效率的大幅提升。随着特高压、智能电网、清洁能源技术的快速发展和广泛应用，将推动人类进入清洁能源时代。

这是破解资源匮乏困局的必由之路。化石能源占全球一次能源消费比重超过80%，按目前开发强度，已探明煤炭和油气储量只能分别开采100多年和50多年。全球清洁能源资源丰富，太阳能、风能、水能理论蕴藏量超过100万亿千瓦，仅开发万分之五就能满足世界各国能源需求。清洁能源将成为解决资源匮乏问题、实现能源永续供应的“巨大宝库”。

这是应对气候环境危机的治本之策。气候变化和环境污染形势很严峻。目前全球地表平均温度已比工业革命前升高1.1℃，按此趋势，到本世纪中叶左右，全球温升将超过2℃安全阈值，导致不可逆转的巨大灾难。工业革命以来，化石能源产生的二氧化碳累计达2.2万亿吨，占温室气体总量的70%以上。必须从源头减少化石能源消费，加快清洁发展，实现能源系统全面“脱碳”，根本解决全球气候环境危机。

这是实现能源经济高效发展的重要途径。技术进步和规模化发展推动清洁能源发电成本快速下降，沙特、阿联酋、智利、葡萄牙等国光伏项目，墨西哥等国风电项目国际中标上网电价已低于0.14元/每千瓦时，而煤电等化石能源受资源与环境因素制约，发电成本将持续升高。预计2025年前，光伏和陆上风电竞争力将全面超过化石能源。推动全球清洁能源大规模开发、大范围配置，将发挥清洁能源互补性强、经济性好的优势，为各国提供充足经济的绿色能源。

总之，从历史规律、技术创新、现实需求等方面看，清洁能源取代化石能源是世界的潮流、时代的呼唤，是不以人的意志为转移的必然趋势。近年来，全球许多国家出台清洁发展和去煤控油政策，加快清洁能源项目投资建设，能源绿色低碳转型呈加速发展态势。比利时、瑞典等10多个国家煤电已全部退出，26个欧盟成员国承诺2020年以后不再新建燃煤电站，荷兰、挪威、英国、法国等国已宣布禁售燃油车时间表。2019年，全球可再生能源装机达到25.3亿千瓦，占总装机比重34.7%，新增装机1.8亿千瓦，占全球新增发电容量的72%；可再生能源投资达到2800亿美元，连续5年超过2500亿美元，是化石能源发电投资的3倍。当前，受疫情影响，化石能源产业遭受严重冲击，这也为能源转型提供了契机。发展清洁能源将成为“后疫情时期”最具效益的绿色投资，为促进各国加快经济转型升级，实现更高质量复苏发挥重要作用。

表1 国家/地区承诺淘汰煤电时间

新世纪以来，我国能源需求持续攀升，已成为世界最大的能源生产国、消费国和碳排放国，能源结构以化石能源为主，资源环境约束趋紧，供需矛盾突显，能源安全、可持续发展面临严峻挑战。

油气受制于人。我国石油、天然气占一次能源消费比重约27%，受资源条件限制，生产与消费缺口持续扩大，对外依存度分别达72%、43%，保障油气安全压力巨大。特别当前逆全球化抬头、油价巨幅震荡、中美摩擦加剧，油气对外依存度过高将对国家安全带来重大挑战。

煤电问题突出。我国煤炭占一次能源消费比重约58%，一半以上用于发电，探明储量只能开采50年。煤电装机超过10.4亿千瓦，占全球的一半，机组平均利用小时数仅4400小时，远低于韩国的6200小时，按5500小时的设计标准，相当于2亿千瓦装机是无效投资，产能明显过剩。2019年以来，我国新投产和在建煤电约1.2亿千瓦，接近欧盟国家现有煤电总和（1.4亿千瓦）。在全球30多个国家都在加快退煤的情况下，我国煤电装机不降反升，面临的压力越来越大。

图1 2010~2019年我国与全球其他国家净新增煤电装机情况

清洁发展受限。我国清洁能源丰富，但资源与需求逆向分布，发展大容量、远距离、低损耗特高压输电是加快清洁能源开发和大范围配置的必然选择。目前，我国特高压电网建设总体滞后，资源配置能力不足，严重制约清洁能源发展。如清洁能源富集的“三北”地区（东北、西北、华北），外送能力仅6500万千瓦，不到清洁能源装机容量的32%，远不能满足送出需要。

碳减排形势严峻。2019年我国碳排放占全球总量的28%，人均排放比世界平均水平高46%，兑现2030年减排承诺任务非常艰巨。延续当前路径，我国不仅无法实现减排目标，还将面临煤电等基础设施先建后拆、资产搁浅的巨大损失。研究表明，当前每增加1亿千瓦煤电装机，未来将挤压3亿千瓦清洁能源发展空间，到2050年累计增加碳排放150亿吨，相当于2019年我国碳排放的1.5倍，而且煤电机组被迫提前退役还将造成超过3000亿元的资产损失。

总体看，化石能源为主的发展方式是导致我国能源安全和碳排放问题的根源。破解困局，关键要贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，以统揽全局的思维和勇于变革的魄力，突破传统能源发展路径束缚，深入推进“四个革命、一个合作”能源安全新战略，实现能源体系的根本改变。

建设我国能源互联网是落实习近平总书记关于推进能源安全新战略、构建国内和全球能源互联网等有关要求的重要举措，是新发展理念在能源领域的创新实践，将从能源生产、消费、市场等环节协同发力，转变以煤、油、气为主体的能源格局，打造清洁主导、电为中心、互联互通的新型能源体系，开辟绿色、低碳、可持续的能源发展新道路。

生产环节，以清洁主导转变能源生产方式。我国太阳能、风能、水能技术可开发量分别超过100亿、35亿、6亿千瓦，完全能够满足我国未来能源需求。发挥清洁能源资源优势，加快清洁替代，推动以水、风、光等清洁能源替代化石能源，是实现能源供给革命的必然要求。重点要大力开发西部太阳能发电、“三北”风电、西南水电等大型清洁能源基地，因地制宜发展分布式能源和海上风电，安全高效发展核电，配套建设抽水蓄能和电化学等储能系统，以风光水储协同保障能源供应，打造高质量发展的“绿色引擎”。煤电要严控总量、优化布局、调整定位，加快转型。压减东中部低效煤电，新增全部布局到西部和北部地区，煤电装机在2025年前达峰（11亿千瓦），并逐步压减和退出。煤电功能定位由主体电源逐步转变为调节电源，更好促进清洁能源发展。

消费环节，以电为中心转变能源消费方式。电能是优质高效的二次能源，经济价值相当于等当量煤炭的17.3倍、石油的3.2倍，电能消费占终端能源消费比重每提高一个百分点，能源强度下降3.7%。加快电能替代，推动以电代煤、以电代油、以电代气、以电代柴，形成电能为主的能源消费格局，将大幅提高我国能效水平，降低油气进口依赖度，是实现能源消费革命的根本途径。应在工业、交通、商业、农业、生活等各用能领域全面实施电能替代，提高能源消费品质和效率，让煤油气等资源回归工业原材料属性，创造更大价值。同时，依托充足经济的清洁能源发电，推动电制氢气、甲烷等燃料和原材料，培育绿色循环新型产业，为经济高质量发展提供有力支撑。2035年前，电制燃料和原材料产业实现规模化发展；到2050年，电解水制氢年产量达到6500万吨，电制甲烷年产量达到500亿立方米。

市场环节，以大电网大市场实现能源大范围优化配置。电网既是能源输送的高效载体，也是市场配置的重要平台。基于完全具有自主知识产权的特高压技术创新，我国正在建设世界上电压等级最高、配置能力最强的特高压交直流混合电网，为保障能源安全、推动清洁发展发挥了关键作用。面对更大规模“西电东送、北电南供”需要，亟需加快建设以智能电网为基础、特高压电网为骨干网架的全国能源优化配置平台，形成西部为送端、东部为受端的两大同步电网，全面提高配置能力和安全水平，满足清洁能源大规模接入、输送和消纳需要，根本解决弃水、弃风、弃光和“窝电”等问题。同时，依托大电网加快建设全国统一电力市场，充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，更好促进能源跨区跨省交易和经济高效配置。在主要立足国内前提下，加强国际能源合作，积极推动我国与俄罗斯、蒙古、哈萨克斯坦、缅甸、老挝等周边国家电力互联，利用国际资源，丰富能源供应体系，实现开放条件下能源安全。

表2 中国特高压工程列表  

建设我国能源互联网将大幅提升能源自主保障能力，根本解决能源安全问题，总体分三步走。第一步增量替代。2025年前，煤电装机规模达峰，总量控制在11亿千瓦，新增能源需求主要由清洁能源提供，基本扭转化石能源增长势头。第二步存量替代。2035年前，煤电逐步退出，降到9亿千瓦以下；油、气年消费量达峰并稳步降低，减少进口达到1亿吨、500亿立方米；清洁能源和电能比重加快提升，达到47%、41%；能源自给率达到88%。第三步全面转型。2050年前，我国能源互联网全面建成，能源发展方式实现根本转变。届时，煤电将降到4亿千瓦以下，每年减少油、气进口4亿吨、1500亿立方米，清洁能源占一次能源比重从目前的22%提高到74%，能源自给率从目前的80%提高到95%，单位GDP能耗和碳排放比目前分别降低60%、68%，跨区跨省资源配置能力超过7.4亿千瓦，为我国全面建设社会主义现代化强国提供安全、清洁、高效、可持续的能源保障。

表3 中国能源变革转型发展阶段性目标

我国能源互联网涉及领域广、带动力强，为我国应对当前风险挑战提供了破局之策。能够推动重大前沿技术突破，培育和壮大一批高科技企业，既有利于稳定经济基本盘，又将有力促进我国高质量发展，是振兴经济、留住青山、赢得未来的重要举措。

推动产业升级和投资就业。能源互联网聚集了新能源、新材料、特高压、储能、电动汽车、5G、大数据等“新基建”重点领域和关键技术，是世界科技竞争的前沿阵地。建设我国能源互联网将有力推动这些领域技术创新和高端装备制造，促进产业链升级、价值链提升，打造经济发展新模式、新业态、新动能，在扩大有效投资，促进经济持久稳定增长中发挥“火车头”作用。预计“十四五”期间，我国能源互联网投资可达9万亿元，其中电源、电网投资分别为7万亿、2万亿元，增加就业岗位900万个，带动相关市场主体发展，稳企业、稳投资、保就业作用显著。

图2 中国能源互联网重点攻关技术

降低全社会用能成本。我国已逐步进入光伏、风电平价上网时代，预计2025年西部和北部地区清洁能源发电成本将低于0.3元/千瓦时，通过特高压送至东中部地区经济性显著。依托能源互联网，统筹利用资源差、时间差、价格差，推动清洁能源规模化开发和经济高效配置，到2035年、2050年将使全社会平均度电价格降低0.06元、0.12元，每年减少用能成本7000亿、1.7万亿元，让企业和千家万户用上清洁电、便宜电，让全体人民共享能源变革的红利。

大幅减少碳排放。建设我国能源互联网，加快清洁替代和电能替代，将推动能源系统与碳脱钩、经济发展与碳排放脱钩，根本解决发展与减排的矛盾，以较低成本、较小代价、更快速度实现减排目标。2025年，我国碳排放达峰（97亿吨），2035年、2050年减少到67亿、30亿吨，较峰值下降30%、70%，兑现减排承诺，在全球气候治理中占据主动。

改善生态环境与健康。我国能源互联网是建设美丽中国的助推器，在减少环境污染、节约水资源等方面将发挥重要作用。到2035年、2050年，每年可减少大气污染物排放1500万、2700万吨；节约淡水700亿、1400亿吨。我国生态环境的根本改善，将显著降低自然灾害风险，减少污染引发的各种疾病，提高人民健康水平和幸福感。

促进区域协同发展。通过加快西部、北部清洁能源集约化开发和大规模外送，变资源优势为经济优势，将有力带动西部大开发和东北全面振兴，扩大投资就业，促进边远和贫困地区脱贫致富，缩小地区发展差距，实现共同富裕目标。目前，西部地区每年通过特高压电网外送电力约3000亿千瓦时，仅售电收入就超过850亿元，对于带动当地经济发展作用显著。

助力人类命运共同体建设。全球能源互联网本质是全球能源命运共同体，是人类命运共同体建设的重要内容。历史上煤炭革命、油气革命、电气革命，都是西方发起和主导，相关国家由此成为世界强国。新的历史条件下，以建设我国能源互联网为契机，引领全球能源互联网发展，在世界上举起绿色低碳发展的中国旗帜，将彰显我国责任担当，显著提升国际影响力和话语权，有力促进“一带一路”和人类命运共同体建设。