黨的二十大報告提出，積極穩妥推進碳達峰碳中和，深入推進能源革命，加快規劃建設新型能源體系，并特別強調要確保能源資源重要產業鏈、供應鏈的安全。目前，我國已建成世界上規模最大的電網，但化石能源仍占我國能源結構主體地位，能源轉型窗口期短、任務重、技術挑戰大。

我國能源發展現狀

(資料圖片僅供參考)

當前，我國能源總體呈現以下幾個特點：化石能源仍占主體地位，二氧化碳排放總量大，風電、光伏增長迅猛，水電、核電穩步增長，建成世界上規模最大的電網，油氣“全國一張網”格局初步形成，儲能規模和占比不斷上升，氫能產量居世界首位，消費端產業結構偏重工業，節能降耗難度高。

近年來，我國對化石能源的清潔替代速度較快，但依然要清醒認識到，化石能源仍是消費的主體能源。據國家統計局數據，2021年我國煤炭消費29.3億噸標準煤，占能源消費總量56%，占世界煤炭消費總量53.8% ；2021年，我國原油消費總量6.8億噸，占能源消費總量18.5%，對外依存度高達72%；2021年，我國天然氣消費總量3690億立方米，占能源消費總量8.9%，對外依存度44.3%。

據《中國電力發展展望2022》（簡稱電力展望報告）發布數據，我國碳排放總量大，比美國、歐盟、印度碳排放量的總和還高——2021年我國二氧化碳排放總量超過108億噸，約占全球排放總量的32%；全球碳排放86.9%來自能源系統，而能源系統碳排放中83%來自化石能源，我國發電行業碳排放占其中的44%。以上數據充分說明要抓住主要矛盾，而如何實現能源電力系統的清潔化就是這個主要矛盾。

新能源發展方面，我國風電、光伏增長迅猛，均為全球裝機第一。電力展望報告數據顯示，截至2021年，我國累計并網風電裝機約3.3億千瓦，占總裝機13.8%，發電量6526億千瓦時，占比4.8%；截至2021年，我國累計光伏裝機約3.1億千瓦，占總裝機12.9%，發電量3259億千瓦時，占比2.4%。與英國、德國等新能源發電占比高達40%以上的國家相比，我國雖然進步快、空間大，但新能源發電占比相對值還比較低。

水電和核電發展方面，電力展望報告統計數據顯示，我國常規水電技術可開發量6.9億千瓦，經濟可開發量約4億千瓦；2021年常規水電裝機容量達到3.5億千瓦，約占我國總裝機14.9%，發電量為9507億千瓦時，占總發電量7%；2021年我國核電總裝機容量0.53億千瓦，約占我國總裝機2.2%，發電量4071億千瓦時，占總發電量3%，平均利用小時數達7802小時。目前，隨著轉型成本的提高，水電可開發量有望實現更大突破。除檢修時間外，核電基本實現了“多發滿發”。

電網方面，據電力展望報告，從2010到2021年，我國電網規模增長近一倍，是目前世界上規模最大的電網（220千伏及以上輸電線路84.3萬千米，變電設備容量約50億千伏安）；截至2021年底，我國“西電東送”規模約2.9億千瓦，占總裝機量12.2%；2021年，全國省間交易電量約14844億千瓦時，占總用電量17.9%。

儲能方面，2021年我國儲能累計裝機約4600萬千瓦，占全球總量的22%。其中抽水蓄能裝機容量為3639萬千瓦，占電力總裝機的1.5%；2021年我國電化學儲能在總儲能中占比12.5%，但我國鋰礦和鈷礦資源僅占全球6%和1%，從資源上難以支撐未來電化學儲能大規模發展需求。對于目前流行的“新能源標配儲能”模式，電化學儲能的主要發力點在于負荷側，源側應僅作為輔助。需要特別強調的是，鋰礦資源是有限的，不應把轉型變成另一種約束。電化學儲能未來何去何從尚未有定論，但對于物理儲能、壓縮式儲能，尤其是壓縮空氣儲能等其他新型儲能方式，要大力支持、加快發展。

氫能方面，我國氫能產量居世界首位，但以灰氫為主，綠氫還有待發展。據中國能源大數據報告(2022)，2021年我國氫能產量達3300萬噸，居世界首位，其中煤制氫和天然氣制氫占比近八成；2030年氫能在終端能源消費中占比達5%，2050年可達10%；2050年，燃料電池發電裝機量將達到5.28億千瓦，占總發電裝機8.5%。氫能發展的關鍵問題在于核心技術沒有取得突破，盡管有巨大的市場空間，但還是要靠核心技術創新降低成本。未來，跨周跨季節長時儲能主要靠氫能。氫燃料電池方面，還有技術瓶頸需要克服，理論上效率可以達到80%，但關鍵在于產量能否上去。

能源消費方面，我國城鎮聚集了63.89%的人口，能源消費總量占比達85%，產生75%碳排放；2020年生產了全球57%鋼鐵、57%鋁、58%水泥和32.5%汽車，我國單位GDP能耗約為經合組織國家3倍、世界平均水平1.5倍；2020年，我國工業終端用能折合為18.3億噸標煤，占總能耗38%（同一數據美國<20%、日本<30%）。近年來，我國也開展了產業調整工作，包括在全球鋼鐵、鋁產能占比有所下降，但絕對值并沒有下降，這涉及產業結構、人員就業等一系列復雜問題。因此，將來的重點還是要實現清潔能源替代。綜上所述，我國工業結構偏重、轉型難度大，呼吁工業領域要大力推進“以電代煤、以氫代煤”。

能源轉型路徑

總體而言，世界能源轉型呈現出一條較為清晰的轉型路徑——“煤炭-石油天然氣-可再生能源”。我國目前仍處在以煤炭為主導的第一階段，由煤炭最終向可再生能源轉變，需要借助一定必要的石油天然氣，這是不可逾越的發展規律，但我國也不可能轉到以石油天然氣為主導的第二階段。當前，歐美西方國家都是以石油天然氣為主導，所以他們也正經歷著痛苦的轉型過程。

以美國為例，為了實現能源獨立——2005年美國頁巖油氣革命成功，目前能源對外依存度低于4%。而且頁巖氣還是一種清潔能源，因此美國的能源獨立也在一定程度上影響其軍事布局和對中東策略。

歐盟的低碳發展走在了全世界的前列——推進“去煤化”，發展可再生能源，2020年非化石能源占比28.8%。俄烏沖突，包括最近俄羅斯三個核電站的關閉，對歐盟整體能源轉型節奏也沒有造成太大的影響。即便去年寒冬出現天然氣極端高價引發一定的能源危機，大方向也是支持能源轉型的，這一方向從未改變。

而日本則以節能作為優先事項——2020年日本能源對外依存度96%，其單位GDP能耗僅為世界平均水平的54%。

我國能源轉型的總體思路是構建清潔、低碳、安全、高效的現代能源體系：能源生產加速向清潔低碳轉型，能源消費方式更加靈活多樣，能源傳輸系統根本性變革重塑。

能源生產方面，要實現可再生能源發電規模與占比快速提升，化石能源消耗逐步降低并實現清潔轉型。此外，在加快構建新型能源體系過程中，多能廣域時空協調互濟需求日益凸顯。總之，實現煤炭的清潔化利用是關鍵。

能源消費方面，終端負荷不確定性顯著增強，能源消費方式與模式日趨多元化，能源與數字深度融合。

能源傳輸方面將發生根本性變革重塑，能源平衡范圍增大、平衡方式復雜化，新型電力系統同步穩定機制改變，電、氫、氣多能流緊密耦合，交直流電網拓撲嵌合方式復雜化，能源系統結構發生根本性改變，電力系統電力電子化程度進一步提升。

能源轉型路上，需要切實推進以下六項關鍵工作：

一是快速開發和提升風光資源占比。目前，我國風光裝機全球第一、但發電量占比不夠，在英國、德國，新能源已經是第一大電量主體。我國風光裝機預計到2030年將超過火電，占比約39%，成為第一大裝機主體，2045年占比超50%。風光發電量到2040年后超過火電，占比超33%，成為第一大電量主體，2055年占比約50%。在風光占比快速提升的推動下，預計非化石能源裝機和電量到2030年占比約63%和46%，2060占比約91%和94%。按此測算倒推，我國風光發電2030年總裝機容量將要遠超過12億千瓦的原定目標。

二是穩步推進電源結構轉型。我國火電2030年裝機容量達峰，約15.8億千瓦，其中煤電2030年裝機容量達到峰值，約13.7億千瓦，之后將快速下降，氣電2040年裝機容量將達到峰值，約3億千瓦并趨于穩定。常規水電的經濟可開發資源將在2030年之前開發完畢，總裝機容量約5億千瓦。積極穩妥發展核電，預計2050年裝機容量達峰，約2.3億千瓦，若考慮內陸核電則2060年可增至4億千瓦以上。筆者此前在中廣核調研時了解到，中廣核已長達6年沒有新項目獲批，如果類比電網或其他發電企業，6年沒有新項目企業可能將面臨淘汰、倒閉。核電發展速度遠未達預期，行業從業者急切希望提高或者穩定發展預期，從而保障核電設備國產化進程和產業鏈上下游的生存與發展。

三是加強油氣增儲上產。深地、深水、非常規油氣是我國油氣的戰略接替資源，可采量大于89億噸（常規油氣3倍）。2035年，我國非常規石油產量將超過5000萬噸，約占全國石油總產量25%；非常規天然氣產量可達到1300億立方米，約占全國天然氣總產量50%。煤制油氣是保障國家安全的戰略性技術，煤制油氣產品的經濟化、規模化、多元化是重要發展方向。

四是提高大規模遠距離輸電和電網柔性互濟能力。東中部2060年用電需求約達9.4萬億千瓦時，跨區輸電在2030年和2060年分別約2.7萬億千瓦時和6萬億千瓦時，跨區輸電規模將擴大4倍以上；“西電東送”在相當長時間內仍將存在。未來跨省跨區電力流將逐漸增大，潮流由單向變為雙向，柔性調節能力增大，以充分發揮電網的間接儲能作用。目前，我國大規模遠距離輸電主要是“西電東送”，而西南水電在高溫下的反向送電、雙向潮流等互濟工作還存在不足。電網跨區、跨省、“西電東送”的聯絡線發展不平衡問題也較為突出。也正是由于跨區調劑互濟能力不足，我國在電源裝機規模已經如此之大的基礎上還需要不停地開發新電源。柔性互濟能力是未來加強電網結構的重要發展方向。

五是構建以電為中心的終端能源消費格局。2060年社會用電量增至15.7萬億千瓦時，電能在終端用能占比將從目前27%提高到2060年接近70%。隨著電能替代進度加速，交通、鍋爐、制冷等領域原來大量使用的煤炭、油氣等能源，將逐步由綠色的電能所替代。

六是加強多種能源互聯互通。加強“西氣東輸”“南氣北上”“東北入關”等油氣管網建設，構建天然氣“全國一張網”，消除輸氣瓶頸、強化資源靈活調配和互供互保能力，提高設施資產利用效率。實現西部能源基地、東部海上電能、天然氣、氫氣、液態儲氫載體（液氨、甲醇）等多種介質融合輸送和能源互聯互通，以及超臨界/密相二氧化碳管道輸送，提高系統整體效率。

能源轉型面臨的挑戰

能源轉型路上，還存在諸多挑戰和瓶頸需要突破：

第一，如何發揮煤炭的兜底保障作用？我國富煤、少油、貧氣的基本國情，決定著我國不可能走歐美能源轉型之路，必須充分發揮煤炭在能源轉型全過程兜底保障的作用。新型電力系統背景下，要“讓煤電逼近氣電特性”，2060年7億千瓦的燃煤發電需要從兜底保供向靈活調節電源轉變，必須提升機組的調節幅度和調節速率。我國原有燃煤機組普遍為額定負荷50%~100%設計，變負荷速率僅為2%/分鐘，與國際領先水平還有較大差距。

第二，如何開發油氣這一戰略接替資源？我國要保障2億噸原油產量“紅線”，非常規油氣是上產增收的主力軍。美國在上世紀50年代就開始布局非常規油氣理論創新和技術研發，助力實現能源獨立。我國非常規油氣地質研究起步較晚，旋轉導向和隨鉆測量、致密氣分層壓裂、“甜點區”綜合地質預測等技術與國外差距較大，核心裝備尚需進口。

第三，如何降低二氧化碳捕集與封存成本？美國在25年前就開始布局碳捕集與封存技術。二氧化碳捕集成本占CCUS全鏈條成本的70~75%，降低其成本至關重要。我國碳捕集材料、關鍵設備、系統優化與國外差距較大，導致機組發電凈效率大幅下降。陸地封存方面，我國在勘探選址、運移模擬技術等方面與國外存在較大差距；海洋封存方面，深海海水中二氧化碳水合物固化與監測技術尚屬空白。到2060年，我國有10~15億噸二氧化碳無法削減，保障基礎負荷的火電必然產生一定的碳排放，因此CCUS是唯一出路。目前，我國在這一領域進行了一些探索，但科技研發和投入還遠遠不夠。

第四，如何提升風光發電效率、降低發電成本？目前，硅基電池占有90%以上市場份額，已達效率瓶頸；新型光伏發電技術成熟度低、產業化進程較慢，鈣鈦礦光伏電池尚存在大面積組件制備效率低、衰減快等問題。我國風電技術與國外相比差距較大，6兆瓦以上風電機組核心零部件國產化率較低，其中軸承國產化率僅為16%，偏航和變槳軸承尚處于研制階段，齒輪箱軸承和發電機軸承國產化率分別為0.58%和0.2%。

第五，如何適度加快核電發展？我國是少數擁有完整核燃料循環和核工業體系的國家之一，但與國外發達國家相比仍存在一定差距，例如閉式核燃料循環一體化處理技術受制于人，需要加快突破第三代核電及下一代先進核能技術；反應堆研發手段、堆芯及安全性系統設計能力還存在明顯短板；核燃料增殖、耐強輻照材料、防護與核應急等核心關鍵技術不能自主可控；先進快堆、高溫氣冷堆、小堆等技術尚需探索。

第六，如何構建新型電網形態、開發先進輸電技術？因缺少氣電等靈活電源，我國對新型電力系統形態及其發展路徑的探索更加迫切；變革電源并網方式、電網拓撲結構和調節能力，構建新型電力系統，這是國際空白、世界性難題。先進輸電技術不僅要滿足新能源靈活高效送出，同時還具有主動支撐、故障快速隔離等能力。與之相關的高壓電力電子器件、高端的電介質材料、電工絕緣材料、電工磁性材料及元件、新型絕緣氣體、高性能電氣功能材料等基本上都屬于“卡脖子”問題。

第七，如何發掘多元靈活調節電源？目前，我國靈活調節電源以氣電、抽水蓄能為主，預計2030年抽水蓄能裝機將超過1.2億千瓦（目前0.32億千瓦），2060年可能超過6億千瓦，成為重要的靈活調節電源之一。未來，靈活煤電、氣電、新型儲能（含氫能）將得到快速發展，占比快速提升（約30億千瓦），為可再生能源消納提供強有力的支撐。

第八，如何打造氫能技術體系？制氫、輸氫及燃料電池發電體系與國外差距大，整體落后10年左右時間。亟需突破電解水制氫用多孔隔膜微觀結構及性質調控機理，高穩定性催化劑結構設計方法，燃料電池催化劑電位循環的電化學衰退機理和優化設計方法。亟需實現氫能、儲能的催化劑、電極等關鍵材料的開發，實現規模化綠氫制備和電力存儲，滿足新型電力系統削峰填谷、消納可再生能源的需要。

第九，如何更好地發揮需求側管理價值？供需互動方面：2030年，在無序充電情景下，國家電網峰值負荷將增加1.53億千瓦，相當于區域峰值負荷13.1%，我國缺乏規模化車網互動、調控與需求響應優化的整體解決方案。信息交互方面，海量多元用戶與電網雙向信息交互不足，靈活資源利用水平低，分布式能源消納受限；數字孿生、人工智能算法等與國外差距大，電力專用芯片、元器件等“卡脖子”問題和短板技術仍然需長期攻關。電力市場方面，跨省跨區備用、調頻、儲能、峰谷差、火電調峰等電價形成機制均有待完善。

能源轉型重點技術方向

能源轉型路上，需要加強下面幾個重點技術方向的攻關、探索和成果轉化等工作：

一是化石能源高效開發與清潔利用技術。開發煤炭高效燃燒和靈活調峰、煤炭與綠氫耦合轉化制油氣、非常規和深地油氣勘探開發、低成本二氧化碳捕集封存等關鍵技術，為保障我國能源安全和實現“雙碳”目標提供技術支撐。

二是大規模清潔能源開發技術。開發變革性光伏發電、深遠海大容量風力發電機組、先進核能技術、清潔能源廣域時空互補等關鍵技術，支撐清潔能源的大規模開發和高效互補利用。

三是多能流柔性傳輸與安全運行技術。開發新型電力系統形態構建、先進輸電技術與裝備、源傳輸系統安全防御、油氣氫電多能流轉換和柔性傳輸等關鍵技術，大幅提升系統柔性傳輸和資源靈活調配能力，實現大規模新能源安全可靠消納，保障能源傳輸安全。

四是多能融合與能效提升技術。開發多元用戶大規模供需互動、多能源協同高效利用、能源系統數字化賦能、工業流程再造節能減排等關鍵技術，實現源網荷儲之間的協調互動，同時大幅度提升終端能效水平。

能源轉型過程中，無論是現有技術的升級替代，還是新型、變革性技術的研發，都面臨一系列重大挑戰。開展碳達峰、碳中和行動，要打造國家戰略科技力量，集中優勢資源開展有組織攻關，支撐構建清潔低碳安全高效的新型能源體系。