推动能源低碳转型技术创新要找准发力点-北极星火力发电网

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2022年，面对纷繁复杂的国际和国内形势，在全球通胀高企的环境下，我国居民消费价格指数仍保持在2%的合理水平并实现了国内生产总值3%的增速，这其中能源行业的保供稳价起到了积极作用。但2023年政府工作报告也特别强调，能源行业的发展需要“统筹能源安全稳定供应和绿色低碳发展，科学有序推进碳达峰碳中和”，换言之，就是能源的安全稳定供给不仅需要考虑短期的经济效益也要考虑长期的生态效益，而且两者需要有效兼顾，才能保障我国绿色低碳发展战略的实现。

能源行业在绿色低碳发展中的首要任务就是要实现新旧能源的有序转换，利用清洁能源逐步替换化石能源消费，为“双碳”目标的达成提供保障。在这个过程中，传统化石能源如何退出以及新能源如何接替，不仅仅是经济问题和社会问题，更是一个技术问题，而且，能源技术创新在这一过程中必然起到决定性作用。

◆◆能源技术创新

要实现传统化石能源清洁利用

尽管我国在2020年已提出碳达峰碳中和目标，但一个不能改变的现实是，作为碳排放主要来源的化石能源仍是我国当前能源消费的主力。国家统计局数据显示，2022年我国煤炭消费量占能源消费总量的56.2%，天然气、水电、核电、风电、太阳能发电等清洁能源消费量占能源消费总量的25.9%，虽然清洁能源占比与2018年的22.1%的份额已有较大上升，但以煤炭为主的化石能源依然占据主导地位。面对这样的现实，简单压减化石能源消费显然是不可行的，近两年出现的局部地区拉闸限电就是这种运动式减排带来的负效应。针对这样的现状，通过能源技术创新实现化石能源的清洁利用成为一个切实可行的选项，一方面可以解决短期内化石能源占比无法快速压减的问题，另外一方面又可以为“双碳”目标的达成提供保障。

从化石能源的清洁利用技术而言，目前主要聚焦在以下几个方面：一是清洁燃煤发电技术，即如何提高燃煤发电效率又降低燃煤发电的污染物排放。目前在超超临界燃煤发电技术、循环流化床燃烧技术、常规烟气污染物超低排放技术等方面，我国已取得一些技术突破，但如何进一步实现近零排放保障“双碳”目标的实现仍需通过技术创新来确保。二是现代煤化工技术，即借助化学等手段实现煤的气化、液化，从而形成新的高附加值产品，避免煤炭直接燃烧带来的碳排放。尤其是在我国油气资源赋存不足的情况下，如何借助技术创新实现从煤炭中高效提取更多的化学品，例如煤制烯烃、煤制乙二醇等，既能降低对油气的依赖也能更好地实现煤的清洁利用。三是油气的清洁开采和深加工技术，即在降低油气开采和炼化碳排放强度的同时，将油气的燃料属性向原料属性转变。油气的开采和炼化过程高耗能、高排放，如何通过技术创新降低能耗和减少排放甚至实现近零排放也是油气行业面临的问题，比如目前碳捕集、利用与封存技术（CCUS）就在石油开采领域得到了关注，相关技术研发将极大提升油气产业的可持续发展能力。

◆◆能源技术创新

要为构建新能源体系提供支撑

研究数据显示，当前全球的二氧化碳排放中有86%来源于化石燃料的利用。因此，要实现碳达峰碳中和，短期虽然需要平衡化石能源和非化石能源的供给来保障消费，长期还是必须改变以化石能源为主的能源消费结构。新能源体系的建立，不仅是一个新旧能源更迭的问题，更要考虑新能源技术的可靠性、经济性、稳定性等因素，否则就会在新旧能源更迭中出现能源供给无法满足需求的情况，2021年和2022年部分省区出现的电力紧张问题就是这种情况的体现。因此，在新能源体系的建立过程中，必须强调“先立后破”的原则，换言之就是新能源体系的建立必须遵循能源技术发展的客观规律，只有在加大新能源技术研发和规模化应用的基础上才能逐步实现新旧能源体系的转换。就当前情况来看，新能源技术的主要瓶颈是：风电、光电、水电等清洁能源的供给存在时空不平衡性，氢能、生物质能等的经济性还有待提升，电网的调峰能力和储能能力还无法满足新能源体系的要求，核能等其他低碳能源的安全性制约了大规模推广。面对新能源体系建立过程中的这些问题，能源技术创新是唯一有效的解决方案，而且有助于增强我国在世界新能源建设中的话语权。

从新能源体系的建立而言，目前的技术创新主要聚集在以下几个方面：一是储能技术的突破，目前的储能主要指电能的存储，包括化学储能和重力势能储能等多种形式。目前我国在电化学储能、钠离子电池储能、液流电池储能和氢储能等方面都取得了较大技术进步，产业化规模不断扩大，同时在光热储能、压缩空气储能、飞轮储能等方面也有了突破，并开展了示范性项目建设。但储能系统正在向大容量场景演化，现有储能技术的能量密度、循环寿命等都制约了这种演化。抽水蓄能相对具有优势，不过其对地理条件、建设周期的要求较高，因此研发高密度、长寿命周期的蓄能技术仍然是关键。二是新能源涉及的关键材料的技术研发，主要指与新能源的生产、加工、存储和传输有关的新材料研发，包括稀土、氟化工、锂电、碳纤维、石墨烯等。尤其是目前正在大力推动的电车替代油车的行动中，与电池相关的各类材料需求快速攀升，相关技术创新也在不断突破，例如储氢合金、超导材料、碳纤维复合材料等。但除了光伏材料具有相对技术优势外，其他很多新材料的关键技术仍然需要突破“卡脖子”问题，以避免新能源体系的构建过程受制于人。三是新能源的突破性技术研发，即是否有新的突破性的能源形态的出现，例如从核聚变过程产生能量。目前新能源的应用还主要集中在风电、光电、核电（核裂变）等相对成熟的技术领域，而纵观科技发展史，关键的颠覆性技术突破往往能够引领能源革命，实现社会经济的更高层次发展。在“双碳”目标下，我国的能源技术创新也要考虑新能源的突破性问题，尽管短期内无法实现，但对于新能源的基础性研究必须加强。

◆◆能源技术创新

要保障我国能源供给安全

据国家统计局数据，2022年我国原油对外依存度为71.2%，同比下降0.8个百分点；我国天然气对外依存度为40.5%，同比下降5.5个百分点。从油气对外依存度可以发现，尽管去年由于诸多因素影响相关数据已有所下降，但从绝对数来看，仍然处于一个高位，这种能源供给格局对于我国能源供给安全而言存在非常大的风险。我国是一个“富煤贫油少气”的国家，煤炭是最主要的能源来源，但是考虑“双碳”目标的约束，煤炭的使用量将明显下降，油气相对于煤炭的排放要小，短期内仍会处于一个平稳使用并逐步下降的状态。但无论哪种情形，如果没有新的能源接续，都将导致我国出现能源供给短缺的风险。因此，加快能源技术的创新发展，实现新能源的稳定、高效、规模化生产，也是保障我国能源供给安全的主要手段。

从保障能源供给安全角度而言，目前的能源技术创新聚焦点与前面两个维度具有相似性，都是要在新旧能源交替过程中实现平稳有序过度，重点是要考虑不同技术路线下的能源供给安全性和稳定性。从短期看，就是要加强传统化石能源清洁利用的技术研发，立足现有能源供给状况，在降低化石能源消费总量的同时，加强化石能源的清洁高效利用，避免新旧能源更迭中出现的能源供给失衡问题。从长期看，就是要加强新能源体系的建设，加快风电、光电等清洁能源的生产和规模化应用，加大针对新能源波动性问题的调峰和储能技术投入，支持新能源颠覆性技术创新的研发，从而确保在新的能源体系中的能源供给安全，彻底实现能源供给的自给自足。

总体而言，要实现我国经济社会的绿色低碳发展，能源供给和消费结构的变革是关键，而能源技术创新则是实现这种变革的决定性因素，必须从国家战略高度出发提前谋篇布局，切实抓住这次能源革命的机会，实现我国从能源生产消费大国向能源技术强国的战略转变。

（作者系中国石油大学（北京）经济管理学院教授）

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