能源新闻网讯，昨天上午，以“能源安全 绿色转型”为主题的2023全球能源转型高层论坛在昌平区未来科学城开幕。

开幕式后，与会领导来到华为、国家能源集团、隆基等展区，参观了论坛举办的科技成果展览展示。论坛期间，还将举行主论坛、九大专题分论坛、签约和揭牌仪式等活动。

下面是九大专题分论坛之能源“可能三角”实现路径论坛活动中复旦大学特聘教授陈诗一先生的发言：

我的题目是“碳中和与能源结构转型”。

我们都知道为什么要实现能源转型，刚才讲了是因为我国“双碳”目标，当然这个“双碳”目标对内是高质量发展的内在要求，对外是全球气候变化应对的关键环节。为什么要讲“双碳”目标跟能源转型如此紧密关联?我们都知道目前全球二氧化碳排放主要来源就是化石能源的燃烧，现在全球碳排放的90%是化石能源燃烧造成的，所以高度相关。所以，要实行碳中和，怎么可能不进行能源转型呢?这两个就是很紧密的关系。所以说，我们就有必要有现代化的能源体系，要把能源“不可能三角”变成“可能三角”，要建成能源强国，这是我们“双碳”跟能源转型之间的关系。

当然，从我国碳排放和能源转型政策演变来看，也有着很多年的历程，因为我们都知道碳减排，大家还记得从早期“相对减排”，我记得2009年哥本哈根峰会，当时温家宝总理第一次讲中国碳强度要下降40%，提了相对减排的概念。到2015年，当时美国奥巴马总统到访中国，《中美首脑气候联合声明》第一次提出了“绝对减排”的概念，但是讲了2030年要碳达峰，这是第一次提出。到了2020年习近平总书记在联合国大会上再次提出了“2060年前碳中和”，这也是个“绝对减排”的概念。我们从应对气候变化，碳减排它本身有一个演化的过程。同时与碳减排紧密相关联的就是能源减排指标，我们也在不断地加强，我们的“十一五”规划、“十二五”规划、“十三五”规划都相继提出了碳减排的指标，“十三五”规划提出了能源结构优化的指标，到“十三五”非化石能源占比要达到15%，“十四五”规划提出非化石能源占比要达到20%，到了联合国气候雄心峰会上习近平总书记讲了，2030年我们的非化石能源占比要达到25%。与“双碳”目标相对应，我们的政策也在不断地演化，碳中和最终意味着能源结构的转型。

能源结构的转型，历史上能源消耗结构是什么样的?这里有两个图可以看出来，左边的图可以看到全国一次性能源消费的走势，在上世纪九十年代中期到本世纪初有一段比较平缓的增长过程，这与我们当时国企“抓大放小”的改革相对应，当时我们关闭了十几万家能源密集型、污染密集型的中小企业，导致了能源排放的下降。但是你可以看到，本世纪初以来，能源排放急剧快速的增长。我们讲，2002年我们当时全球GDP总量是第六，2010年总量第二，但是我们这个时候的增长方式还是比较粗放的，还是能源消耗型的、污染排放型的模式，我们的能源消耗增长更快，2009年左右我们变成第一大能源消耗国，在2007年变成全球最大的碳排放国。2012年以后，进一步讲绿色发展、生态文明建设这种趋势得到有效的缓解，这是能源消耗的历史排放情况。

右图是结构图，下面我们看到蓝色的是煤炭占比，橙色的是油，浅蓝色的是气，黄色的是其他能源。总体来讲，化石能源占比有所下降，但是下降幅度不大，煤炭也是，有所下降，而且在波动，但是到目前为止煤炭消费占比还有60%多一些，这是我们目前的能源消费总量结构的情况。

我们的报告基于前期给国家能源集团课题研究的基础，我们看看未来要达到碳中和的目标，能源结构如何转型。在这里我们构建了一个中国能源结构转型的模型，把这个国家的“双碳”目标作为约束条件，再结合其他主要的影响因素，探寻未来碳中和这样的路径下碳排放以及能源消费的演化趋势。

当然这样的中国能源结构转型模式叫LEAP模型，长期能源替代规划模型，我们要考虑所有的终端能源消耗部门，工业部门、建筑部门、交通部门，其他的部门归在这三个部门当中，还要考虑能源生产部门等等，进行基本的预测和分析。

这里我们分了两种情景，一种是一般情景，基于既往的技术条件和走势，优化的前景就是基于“双碳”约束的情况，要进行新的科技创新，要进行能源结构优化，这样的优化途径下到底未来碳减排、消费如何进行变化，我们做了这样一个基本的研究。

首先是二氧化碳总量未来趋势，肯定达峰以后要下降，当然我们的预测还是比较温和的，还不是绝对的，到了2060年优化情景下还有22亿吨二氧化碳的排放要被其他的碳汇等中和或者清除。

与此相对应的就是一次能源消费总量的走势，你可以相应地看到我们到2030年一次能源消耗达到最高的54亿吨标准煤，其后有所下降。但即使到2060年还有近50亿标准煤的能耗，跟当下的数量差不多，这是能源的总量。

能源结构我们看看右边的上下两个图，右边的图是指分部门的能源结构，你会看到电气化，到2060年电力部门要发挥更大的作用。从下面的图可以看到，煤、油、气比例降到了20%以下，现在你看2020年右下角这张图，现在煤油气在80%以上，到了2060年碳中和的时候反过来，煤油气不到20%，这是我们预测的结果。所以我们就有这样一个总的趋势图，这个趋势图就是二氧化碳排放与能源消费总量两个趋势，一个是2020年以前历史排放，2020年以后就是我们课题所做的未来碳中和情景下的走势。这张图可以明显地看到，原来历史上碳排放跟能源消耗是高度正相关，但是未来要达到碳中和这样一个战略目标，必须达到二氧化碳排放跟能源消耗的脱钩。这个二氧化碳排放要急剧地下降，但是我们的能源还要维持起码必要的经济社会发展所需要的能源，这里就看出了要脱钩。所以，我们讲，现在要从能耗双控转向碳排放双控，就是这个意思，你在历史上来看，这个根本转不过来，但是未来如果能达到脱钩，那么你就可以从能耗双控转到碳排放双控，就可行了。

这张图我们还看到一个隐含图背后的信息，看看能源消费总量，能源消费总量在未来30年、40年基本上持平，也就是说经济社会发展必需的能源还要有，但是2020年的能源跟2060年的能源结构不一样了，这是隐含在背后的信息。前面的图讲了正好是颠覆过来的，2020年煤油气是80%，到了2060年煤油气只有20%，背后有一个结构的改变，要实现碳中和最终是能源结构颠覆性的转变。

要改变能源结构，哪些部门是转型的重点部门?那肯定是一些高碳部门，高碳部门要有所改变。我们这里有个基本的数据，我国二氧化碳排放总量里面90%是工业部门的排放，这个跟美国和欧盟是不一样的，中国的碳中和要做的事情跟美国和欧盟也是不一样的，我们要聚焦工业部门。而工业部门这里我们把它分成两份，电力工业部门和非电力工业部门，电力工业部门又占一半还多，50%多的排放。非电力工业部门里面有几大高碳排放部门，钢铁、非金属矿物质品，这里讲的像水泥生产、化工原料、石油化工、有色金属。你想想中国其实搞碳中和就是要针对这几大部门，把这几大部门的碳排放降下来，你的问题就解决了。这是中国特色的结构。

下面我们再看看工业部门一些具体数据，工业部门目前能源消费量，工业部门占能源消费总量的70%，刚才讲碳排放占90%，但是能源消费占70%，而且在全球的产量极高，我们是全球最大的钢铁、水泥、有色金属生产国。能耗有所改善，但是还不够，这是一个基本情况。最主要的原因就是我们的产业结构太重、能源结构偏煤、生产工艺相对落后。

我们对非电力工业部门做了一个基本预测，比如钢铁未来的走势，水泥未来的走势，电解铝，还有主要的化工品，对它们的终端能耗，还有结构也做了预测。这里总结一下可以看到，工业部门或者非电力工业部门终端能耗在2025年达峰，2026年控制在14.3亿吨。从非电力工业部门的结构来看，要向深度电气化发展，2060年工业部门电气化约达到71%。这几个主要的非电力工业部门的产量，像钢铁、水泥、合成氨“十四五”达峰以后就要有一个持续的下降，电解铝和乙烯达峰要晚一些，从这里可以看到，粗钢(钢铁)、水泥、合成氨达峰早，电解铝和乙烯达峰晚一点，但是甲醛还会持续的增加。

看能耗，刚才杜院士也讲到了，我们这种钢铁包括有色金属冶炼能耗效率还是挺高的，未来还有提升，空间不大。相对化工行业能效低一些，未来提升的空间大一些，这是对碳中和非电力工业部门未来基本的数据。当然这里涉及到要达到非电力工业部门能源结构转型，将来要做的，一就是继续提升能效，改进工艺;二是工艺短流程技术要进一步改进，推动长流程脱碳，积极推广原材料替代以及短流程技术，这是未来我们传统高碳部门要提高能效的关键;三是清洁能源替代技术，要电气化，要用绿电代替煤炭等作为原料，用燃气锅炉、电锅炉、电窑炉…，非化石能源的发展要加快;四是传统煤炭清洁化使用，也是我们实现能源安全的必要之举，不是把煤炭全部推倒，要先立后破，煤炭如何清洁化使用?这个技术也是十分重要的。

再看看电力工业部门我们做了一些基本的预测，未来我们要实现碳中和但是发电量不要下降，要持续增加，发电效率进一步改进。刚才讲道，目前的水平大概要300多一点标准煤。其实我们上海外高桥发电厂达到了276每克一个千瓦时，已经很高了，但是未来还可以进一步地提升。电力部门的能源消费总量也要继续增加，但是发电结构发生了极大的改变，煤电从2020年60%多，到2060年煤电只剩几个百分点，其他的都是非化石能源发电替代它，这是颠覆性的改变。2060年非化石能源发电占比要提高到90%以上，煤电只有5.5个百分点。

未来电力部门如何实现它的结构转型?

一是传统煤电的转型。当然我们也讲到传统煤电要先破后立，它至少在碳达峰甚至2040年以前还是装机和供应量主体。这也是因为我们国家的电力系统服役时间跟发达国家相比比较短，现在我们90%在运电厂提前退役的话，搁浅资产损失过大。要基于中国的国情，要充分把煤电存量资本用好。在新能源取得突破以及低成本储能大规模应用之前，煤电机组将继续发挥保障电力持续可靠供应的压舱石作用。从能源安全的角度来讲，当然煤电还有进一步提速挖掘的空间，比如说一次再热的超超临界机组，二次再热超超临界机组等等，传统煤电转型优化。

二是新能源发电快速发展。要用能源结构的颠覆性改变来达到碳中和，最终依赖新能源发电，未来要电气化。这个新能源发电要成为代替煤电的装机和供电主体，2040年以后要发挥这样的作用。新能源发电要成为供电主体，这就意味着与之配套的一系列设施都要发生根本的改变，包括储能技术，包括电力输送技术全部要发生改变。原来储能发电是比较确定性的，原来煤电你想要发电就可以把机组开着，它是确定性对不确定性，相对好匹配，特别是在高峰用电的时刻好匹配。但是新能源发电某种程度上讲风电、太阳能发电是靠天吃饭的，有不确定性，发电是不确定的，供电用户需求是不确定的，如何达到匹配?这里就涉及到储能技术的发展，要使发用实时平衡转向未来更大空间、更大尺度范围内的发电、储能、用电实时平衡，储能要发展。再是输送电技术，现在主要是交直流同步电网，因为我们现在是煤电、火电、水电、核电都是相对比较稳定的电力特征电源，主要是用同步电源，但是未来新能源发电要发展新的电网形态，要从交直流大电网向分布式微网，向柔直电网等新型电网状态发展，这个电网技术也有根本的变化。

三是新型电力系统建成。未来你要建成的电力系统，既然煤电只有几个百分点了，你靠的是新能源发电，将来的电力系统是一个零碳电力系统。刚才杜院士也讲了，未来要达到碳中和，我们能源结构转型是新能源的供电、用电，供用电一体，将来你每个居民、建筑部门可能就是一个发电、用电自我循环的智能化低碳电力系统，每个建筑物。未来的新能源汽车是一个可以发电，可以用电的低碳系统，将来我们的系统也是低碳、零碳企业运营的系统，无论是自身的运营还是所生产的这些产品。未来它都是运用新型零碳系统来构建和促进相应的能源结构转型。这是我讲的能源结构转型重点部门，就是我们的工业部门，其中的高碳工业部门，其中的电力工业部门，这样才能有助于能源结构转型。

我们刚才讲了无论是能源生产从煤电转型到零碳电力系统，还是从上游到下游，上游的钢铁、有色金属、非金属、矿物质品的高碳行业，还是下游的交通行业等等，我们要实行它的能源转型、结构改变，最重要的煤电将来很小了，新型零碳电力的系统建成了。未来传统的高碳部门要进行新技术的改进和优化，不再是传统的高碳生产部门了。而且我们有新的能源原料替代，新的清洁能源替代化石能源，包括化石能源清洁化利用等等，所以将来它会导致未来煤炭清洁高效利用，清洁能源替代，能源电气化，最后促成新的能源技术革命。传统高碳技术的改革，非化石能源替代技术，煤炭的清洁化利用技术，零碳电力技术等等。所以说最终碳中和要实现能源技术的颠覆性改变，要靠技术和科技创新，没有技术和创新一切都是空话。当然技术和创新不是天上掉下的馅饼，需要投资。

我们做了一个基本的估算，零碳技术是资本密集型的，你要从传统化石能源向非化石能源的结构转型需要大量的投资，而且是长期低成本的投资。工业部门实现碳中和，工业部门是中国最大的碳排放部门，它实现碳中和要300万亿的投资。如果分不同的技术路径来看，清洁能源发展要155万亿，传统高碳部门低碳技术的改造63万亿，煤炭为主的化石能源清洁化利用4.79万亿等等。如果我们再分部门预测也可以看到，最需要投资的是比较落后的化石工业部门，这需要更大的空间和投资，还有生产部门，这里都需要大量的投资，这个要通过绿色投融资政策，我们自上而下，自下而上的绿色投融资政策，把我们宝贵的资本、资金引入这些能源转型技术领域，促成能源结构的转型，达到转型或者经济可行，杜院士的话讲得很好，只要能转型将来就是安全的，转不了就不安全。

我就讲到这里，谢谢大家!

本文系能源新闻网整理自陈诗一在全球能源转型高层论坛中九大专题分论坛之能源“可能三角”实现路径论坛演讲实录，未经本人审阅。