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院士論壇

在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)進(jìn)程中，應(yīng)如何看待碳中和科技尤其是能源科技的價(jià)值，現(xiàn)有碳中和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀如何?哪些領(lǐng)域最有潛力?

本刊日前就此采訪了中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)碳中和研究院院長(zhǎng)賀克斌。他表示，技術(shù)創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵支撐，目前碳中和所需的技術(shù)中，進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用的尚不足一半，要加快綠色低碳科技革命，深挖技術(shù)潛力，激發(fā)綠色發(fā)展新動(dòng)能。

碳中和是科技創(chuàng)新的競(jìng)爭(zhēng)

《能源評(píng)論》：您曾表示，實(shí)現(xiàn)碳中和是科技創(chuàng)新的競(jìng)爭(zhēng)，應(yīng)推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展從資源依賴(lài)型走向技術(shù)依賴(lài)型。對(duì)于能源科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展您有何期待？

賀克斌：實(shí)現(xiàn)碳中和將是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革，也將導(dǎo)致價(jià)值重估、產(chǎn)業(yè)重構(gòu)等，進(jìn)一步推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新。有專(zhuān)家認(rèn)為，碳中和目標(biāo)和能源科技驅(qū)動(dòng)的綠色轉(zhuǎn)型將引領(lǐng)構(gòu)建全新的零碳產(chǎn)業(yè)體系，引發(fā)數(shù)百萬(wàn)億元級(jí)的投資與產(chǎn)業(yè)機(jī)遇。

技術(shù)創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵支撐。從能源行業(yè)來(lái)看，全球風(fēng)、光資源分布相對(duì)傳統(tǒng)能源更均勻。誰(shuí)能夠更好地掌握、抓取風(fēng)、光資源，開(kāi)發(fā)并大規(guī)模應(yīng)用風(fēng)電、光伏發(fā)電的領(lǐng)先技術(shù)，誰(shuí)便能提升經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期高質(zhì)量發(fā)展的能力。

在凈零排放和碳中和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)太陽(yáng)能光伏、風(fēng)力發(fā)電占比與裝機(jī)容量將迅速提升。目前以風(fēng)、光為代表的新能源呈現(xiàn)出從裝機(jī)、技術(shù)到產(chǎn)業(yè)鏈整體都在高速大規(guī)模發(fā)展的態(tài)勢(shì)，推動(dòng)了電力系統(tǒng)清潔化、低碳化的轉(zhuǎn)變。研究認(rèn)為，2024～2030年，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的關(guān)鍵時(shí)期，也是電力結(jié)構(gòu)變革的關(guān)鍵時(shí)期。預(yù)計(jì)2030 年我國(guó)風(fēng)、光發(fā)電裝機(jī)規(guī)模有望達(dá)到 2200 吉瓦至 2400 吉瓦。

《能源評(píng)論》：具體而言，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的突破點(diǎn)有哪些，該如何發(fā)力？

賀克斌：最核心的突破點(diǎn)是以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)，大力發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，特別是以“新三樣”（電動(dòng)汽車(chē)、鋰電池、光伏產(chǎn)品）為代表的新能源產(chǎn)業(yè)。

與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)風(fēng)、光裝備生產(chǎn)具備成本較低、產(chǎn)業(yè)鏈較為完善的優(yōu)勢(shì)。為促進(jìn)新能源領(lǐng)域培育新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展，建議如下：

一是加快風(fēng)、光技術(shù)研發(fā)，推進(jìn)光熱商業(yè)化，提高效率并快速降低成本。全面推動(dòng)風(fēng)、光制造業(yè)及電子芯片研發(fā)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵零部件技術(shù)上的突破，平衡陸上風(fēng)電、光伏與海上風(fēng)電、分布式光伏的發(fā)展。

二是著力發(fā)展“風(fēng)、光+”儲(chǔ)能、制氫、短期預(yù)報(bào)等配套技術(shù)及平臺(tái)， 并展開(kāi)風(fēng)電、光伏與光熱等多能源協(xié)同發(fā)展示范。推進(jìn)跨區(qū)域電力傳輸和電網(wǎng)建設(shè)。制定智能短期風(fēng)、光發(fā)電預(yù)報(bào)技術(shù)和平臺(tái)，通過(guò)增強(qiáng)地球系統(tǒng)建模、數(shù)據(jù)共享與資源投入，智能化處理風(fēng)、光發(fā)電波動(dòng)性。

三是廣泛開(kāi)展風(fēng)、光發(fā)展對(duì)生態(tài)影響的研究，加速環(huán)境友好的新工藝、新材料研發(fā)，建立生態(tài)友好型風(fēng)、光利用技術(shù)。加強(qiáng)管理細(xì)則以降低集中式風(fēng)、光電站對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。提升風(fēng)、光材料回收技術(shù)，形成符合標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的回收產(chǎn)業(yè)鏈。

《能源評(píng)論》：您多年來(lái)一直從事大氣污染防治方面的研究工作，您認(rèn)為如何將碳減排技術(shù)和大氣污染防治技術(shù)融合形成合力？

賀克斌：大氣污染物防治技術(shù)和二氧化碳減排技術(shù)同根同源。調(diào)整能源結(jié)構(gòu)本身就既減污也降碳，比如，現(xiàn)在的煙氣捕集技術(shù)可以同時(shí)捕集二氧化硫、氮氧化物以及二氧化碳。

所以在減污降碳的技術(shù)體系上，一種是結(jié)構(gòu)性的，比如電源結(jié)構(gòu)的調(diào)整；另外一種是裝備性的，比如電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)推廣。減碳的技術(shù)體系要產(chǎn)生效果需要時(shí)間和空間的累積，也需要相互間的搭配組合，比如，在發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的同時(shí)，發(fā)展風(fēng)電、光電，將清潔電源結(jié)構(gòu)比例逐漸提升，并根據(jù)兩者發(fā)展進(jìn)程進(jìn)行匹配，科學(xué)安排產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。

《能源評(píng)論》：您對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的碳中和技術(shù)的成熟度如何評(píng)價(jià)？

賀克斌：碳中和技術(shù)包括零碳電力能源技術(shù)、零碳非電力能源技術(shù)、燃料/原料與過(guò)程替代技術(shù)等，目前來(lái)看，30%的技術(shù)仍處于概念/研發(fā)階段，36%的技術(shù)處于中試/示范階段， 34%的技術(shù)處于商業(yè)應(yīng)用階段。

未來(lái)，在碳中和路徑約束下，突破性的技術(shù)變革將促使社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和人類(lèi)活動(dòng)發(fā)生巨變。特別是在儲(chǔ)能、氫能和智能等領(lǐng)域，未來(lái)還有很多新技術(shù)會(huì)出來(lái)，比如氨的利用就是一個(gè)大方向，氨是一個(gè)新的能源承載形式，但由它帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境影響需要關(guān)注。

《能源評(píng)論》：要平衡大規(guī)模的風(fēng)、光發(fā)電的波動(dòng)性，有哪些技術(shù)路線值得期待？

賀克斌：為應(yīng)對(duì)清潔能源的波動(dòng)性，在儲(chǔ)能技術(shù)上需要盡快實(shí)現(xiàn)突破，這是目前面臨的較大挑戰(zhàn)。另外，全球共同合作，結(jié)合數(shù)字化智能化技術(shù)，促進(jìn)風(fēng)、光資源精準(zhǔn)預(yù)報(bào)也是一個(gè)重要的技術(shù)方向。

需要明確的是，集中式儲(chǔ)能應(yīng)該說(shuō)是一個(gè)保底方案，電力平衡更應(yīng)側(cè)重于需求管理，例如虛擬電廠。電動(dòng)汽車(chē)也可以參與虛擬電廠，向電網(wǎng)賣(mài)電。假如天氣預(yù)報(bào)未來(lái)三天要下雨， 光伏電價(jià)就可能上漲，車(chē)主可以提前把電動(dòng)車(chē)充滿電，如果用不完這些電，車(chē)主可以在電價(jià)高的時(shí)候賣(mài)出一部分電量獲得收益。

《能源評(píng)論》：虛擬電廠有哪些從需求側(cè)聚合資源的商業(yè)模式？

賀克斌：今年1月，清華大學(xué)碳中和研究院發(fā)布了《中國(guó)碳中和目標(biāo)下的風(fēng)光技術(shù)展望》，報(bào)告提出開(kāi)展“風(fēng)光+”技術(shù)發(fā)展模式的探討，比如風(fēng)光熱一體化、風(fēng)光+交通、風(fēng)光+ 農(nóng)業(yè)、風(fēng)光+治沙等，從需求側(cè)來(lái)調(diào)動(dòng)風(fēng)、光發(fā)電的有效利用，進(jìn)而平衡風(fēng)、光出力的波動(dòng)性。

仍以虛擬電廠為例，其與電動(dòng)汽車(chē)的融合發(fā)展正在各地進(jìn)行試點(diǎn)，并形成一個(gè)新型的供電模式，實(shí)現(xiàn)用能儲(chǔ)能一體化——通過(guò)實(shí)施分時(shí)電價(jià)等市場(chǎng)機(jī)制，引導(dǎo)電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主在風(fēng)、光資源不足的時(shí)候向電網(wǎng)賣(mài)電。據(jù)測(cè)算，一個(gè)車(chē)主通過(guò)這種方式一年可能賺到4000元。這也是解決風(fēng)、光等新能源發(fā)電波動(dòng)問(wèn)題的一個(gè)非常重要的方向。

《能源評(píng)論》：對(duì)于需求側(cè)使用新能源的價(jià)值和空間，您能否進(jìn)行量化的分析？

賀克斌：2023年全國(guó)非化石能源消費(fèi)占能源消費(fèi)總量的比重，比上年提高了0.2個(gè)百分點(diǎn)。據(jù)測(cè)算，可再生能源消費(fèi)占比每提高0.5個(gè)百分點(diǎn)，相當(dāng)于30多萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能耗被轉(zhuǎn)換成了清潔能源，更具體地說(shuō)，大約相當(dāng)于11萬(wàn)北京人一年的用能消耗。

有分析稱(chēng)，我國(guó)到2060年城市用電量相比現(xiàn)在會(huì)提高一倍，意味著未來(lái)40年我國(guó)的用電量仍會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，但這個(gè)電網(wǎng)消納的電源結(jié)構(gòu)是以風(fēng)、光為代表的新能源。雖然目前我們的風(fēng)、光裝機(jī)容量已占到總量的1/3，但它們的發(fā)電量還遠(yuǎn)沒(méi)到這么高。風(fēng)、光等可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用，仍面臨許多系統(tǒng)性挑戰(zhàn)，包括靈活高效安全可控的電力系統(tǒng)、制氫儲(chǔ)能的配套設(shè)施、生態(tài)友好型的新能源技術(shù)，以及更精細(xì)化的氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)等。

《能源評(píng)論》：您對(duì)需求側(cè)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展前景如何評(píng)價(jià)？

賀克斌：應(yīng)用需求側(cè)技術(shù)可以更多地體現(xiàn)韌性調(diào)節(jié)，未來(lái)會(huì)有非常大的潛力。比如有些公共建筑的空調(diào)關(guān)閉二三十分鐘，人們體感不會(huì)覺(jué)得很熱，有些家里的冰箱關(guān)20分鐘影響也不大。如果能通過(guò)優(yōu)化輪流用電的需求響應(yīng)方式操作，就可以節(jié)約電力資源，平抑風(fēng)、光發(fā)電的波動(dòng)性。

再以建筑光伏一體化技術(shù)為例， 除了屋頂，建筑的側(cè)立面和窗戶(hù)的材料也可以開(kāi)發(fā)出有發(fā)電功能的產(chǎn)品。我相信在迭代幾次以后，未來(lái)建筑光伏的發(fā)電量會(huì)大大增加。

所以對(duì)需求側(cè)未來(lái)發(fā)展的前景，我持樂(lè)觀態(tài)度，相信技術(shù)上會(huì)有解決方案的。

原標(biāo)題：虛擬電廠有哪些從需求側(cè)聚合資源的商業(yè)模式？