构建“安全高效、清洁低碳、多元协同、智能普惠”的新型能源体系
新型能源体系在现代能源体系“清洁低碳、安全高效”的基础上拓展提升,形成了“多元协同、智能普惠”的新内涵。近年来,国内外的新形势都对我国能源安全与低碳转型提出了新的更高要求。全面推动经济社会高质量发展成为国家首要任务,加快规划和高标准建设新型能源体系成为能源领域高质量发展的直接目标。
2015年,我国正式提出“建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系”,旨在以煤炭清洁高效和可持续开发利用为重点,推动能源系统转型。随后,现代能源体系在诸多国家重要政策文件中被多次提及。这表明,构建清洁低碳、安全高效的能源体系成为国家能源发展的重大战略,也是能源系统现代化的总体要求。
“十三五”时期,我国能源资源利用水平明显提高,能源供给保障能力不断增强,能源生产消费整体保持均衡;能源结构持续优化,低碳转型成效显著,非化石能源发电装机容量居世界首位;能源科技创新能力稳健提升,产业发展能力逐步增强,新能源和电力装备制造具有国际市场竞争力;能源惠民利民进展良好,能源普遍服务水平显著提升,社会用能成本持续降低。
在清洁低碳、安全高效的能源体系建设取得积极成效的同时,油气能源安全供应问题不可忽视。在发展阶段、经济基础、能源结构、利用效率等方面,我国相比发达国家存在一定的差距,国内各省份的能源体系建设也有不平衡的情况。
近年来,国际国内的新形势都对我国能源安全与低碳转型提出了新的更高要求。全面推动经济社会高质量发展成为国家首要任务,加快规划和高标准建设新型能源体系成为能源领域高质量发展的直接目标。
新型能源体系在现代能源体系“清洁低碳、安全高效”的基础上拓展提升,形成了“多元协同、智能普惠”的新内涵。
安全高效指统筹能源供应安全、能源生态环境安全、能源经济科技安全,树立新型能源安全观,全面提升能源系统安全性。在确保安全的前提下,稳步推进可再生能源渗透,不断增强能源供应的可获得性、可持续性、经济性,着力提高能源自主供给能力。加强重要能源设施的安全防护和保护,完善应急安全管控机制。在全产业链中推动能源开发、转化、利用效率提高,提升以煤炭为主体的化石能源体系,以风力、太阳能为主体的可再生能源体系的整体效率。
清洁低碳指加强对能源开发利用全过程中大气、水、固废污染物的排放控制,在此基础上以节能提效、高碳能源的低碳化利用、非化石能源的应用占比提升为主要途径,推动降碳、减污、扩绿、增长协同,促进能源体系全面绿色低碳转型。形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式,全面推进美丽中国建设,加快实现人与自然和谐共生的现代化。
多元协同指完善多轮驱动的能源供应体系。着眼未来能源解决方案,开发能源新技术、新业态、新模式,促进化石能源与非化石能源的融合互补,扩展出多元化的能源开发利用场景。统筹能源开发、传输、利用协同,集中式与分布式协同,区域能源发展协同,能源技术、市场、政策等要素协同,实现能源体系的协同发展。
智能普惠指以数字化、智慧化、网络化为突破口,推动能源系统与“云大物移智链边”等信息技术的全面集成,深化人工智能应用,实现能源发展与信息技术深度融合。以能源价格负担得起、大规模能源供给可持续、普遍获得高质量的能源服务为目标,构建系统节能高效、经济成本合理、用能公平均衡的普惠能源体系。
对建设新型能源体系的认识
能源消费总量进入峰值平台期,能源消费结构持续优化。煤炭发挥安全兜底和能源转型支撑作用,以建设低碳化煤基能源技术体系为重点;油气作为能源安全的核心环节,以增储上产、多元保供为首要任务;非化石能源是未来能源增量的主体,降本增效、高比例消纳等方面亟待突破。
能源消费总量进入峰值平台期,能源消费结构持续优化。随着新型工业化的深入推进,新型能源体系建设明显加快,2035年前我国能源消费总量将放缓增速并进入峰值平台期,增量部分主要由非化石能源承担。2035年后,能源消费总量将稳中有降,非化石能源消费占比将持续提升。
煤炭在近中期的作用主要是保供,而在长期的作用转为减碳降碳。我国能源资源禀赋决定了煤炭是保障能源供给安全稳定的“压舱石”“稳定器”,煤炭的供给弹性、煤电的稳定性与灵活性、煤化工产业的多样性都为能源供应链的安全稳定贡献重要力量。清洁低碳要求煤炭开发利用全过程实现绿色化、清洁化,需发挥好煤炭的原料、能源双重属性,并与非煤能源深度融合和协同发展,共同提供多种终端消费产品。
油气是能源安全保障、能源应急储备的关键品种,也将是清洁降碳的过渡能源、电力系统的调峰能源、社会广泛应用的普惠能源。在新型能源体系中,油气仍然是我国主要的能源消费品种,保有重要的战略地位。油气是能源安全的核心环节,油气安全关系到经济社会发展和国家能源安全。我国油气需求量仍在上升,而油气资源的开发利用存在资源禀赋不足、产能增长乏力、对外依存度偏高的不足。油气应急保障也面临着严峻挑战。
增储上产、多元保供是油气行业的首要任务,深水、深层、非常规、极地是油气增储上产、安全供给的重要潜力方向:深水油气开发潜力大,已是国际油气勘探开发的重点领域,发达国家建成了3000米水深级海洋石油工业技术体系,我国深水油气资源丰富,正在迈进1500米水深级并积极探索3000米水深级的油气勘探开发能力;深层油气高效开发能够应对我国战略资源接替的重大需求,将成为油气增储上产的“主阵地”,基本形成9000米深度并构建10000米深度的油气勘探开发关键技术体系、装备和作业能力;我国非常规油气资源丰富、探明程度低,在非常规致密油气、页岩气、煤层气及深层的火山岩油气、碳酸盐岩油气等勘探领域取得了一系列重大突破,相应产量快速增长,未来发展势头强劲;极地油气资源丰富,北极有望成为世界油气资源开发的新基地,我国应积极参与北极油气资源开发合作。
非化石能源在新型能源体系中将逐步提升至主体地位。大力发展非化石能源、提升终端电气化水平是保障能源安全的重要方向,需坚持非化石能源开发利用的集中式与分布式并重、陆上与海上协同、单品种开发与多品种互补并举。
电力生产绿色化驱动非化石能源逐步成为能源供应的主体,未来非化石能源将是主要电源。我国正在全面推进“沙戈荒”大型风光基地、大型海上风电基地、多能互补清洁能源基地建设;建设分散式风电、分布式光伏发电设施,鼓励就地开发、就近消纳。推进水电基地建设,位于金沙江上游、雅砻江中游、黄河上游等河段的水电项目顺利开工。有序发展核电,积极推动沿海核电项目建设,实施模块化小堆、高温气冷堆、快堆等先进堆型示范建设,开展核能供热、供汽、制氢,热法海水淡化等综合利用示范。同时,因地制宜发展其他可再生能源,推进生物质能多元化利用,发展生物质能清洁供暖;扩大地热能发电、供热、制冷等的利用规模,开展光热发电规模化建设;开发利用海洋能,推动潮汐能、潮流能、波浪能等在海洋资源开发、海上能源供给等方面的应用;加快新型储能的多元化、规模化应用,拓宽储能应用场景;推动农村能源革命,完善农村能源基础设施建设,加速农村能源清洁低碳转型,提高农村绿电供应能力;优化非化石能源,特别是新能源与化石能源之间的耦合应用。
能源转型关键在于构建以新能源为主体的新型电力系统,需要支撑高比例风光发电的安全、稳定、可靠运行。加快西北地区“沙戈荒”综合能源基地建设,发展沿海地区海上风电并推进深远海风电开发,增强中东部地区的能源自给能力;赋予水电以新的定位,推动典型流域“水风光储”一体化、多能互补发展,深化水电和新能源协同发展;推动核电与高碳能源、可再生能源耦合,构建“低碳复合能源系统”,发挥核电清洁基荷能源作用,支撑可再生能源规模化发展和应用;以电网为基础平台,增强电力系统资源优化配置能力,加强特高压、超高压骨干网架建设,促进各级电网协调发展;提升电网智能化水平,推动电网主动适应高比例可再生能源;持续发展新型储能关键技术,提高储能核心技术自主化水平,推动储能成本下降和规模化应用。
在新型电力系统成型后,电源侧呈现以新能源为主体、多种电源协同互补的发展格局,电网侧表现出柔性化、智能化、大电网与分布式电网并存融合的发展态势,用电侧具有负荷柔性、绿电消费比例高、灵活调节能力强的特征,储能侧形成多时间尺度、多类型储能协同运行能力以保障电力系统动态平衡。
加快建设新型能源体系的发展思路与建议
建设新型能源体系应坚持系统思维、创新引领、深化改革的发展思路,并稳妥有序推进能源绿色低碳转型、推动城乡能源体系协同发展、构建多轮驱动能源供给体系、加强关键核心技术攻关、构建新型能源评估体系。
加快建设新型能源体系的发展思路为:以发展新质生产力为主题、深化供给侧结构性改革为主线、科技创新为动力源,践行“四个革命、一个合作”的能源安全新战略。
一是坚持系统思维,统筹能源安全供应稳定和绿色低碳发展。把牢保障能源安全这一前提,围绕新型能源体系建设的重点方向和薄弱环节,强化科技攻关、依靠科技进步,实现新型能源产业链、供应链的自主安全可控,提升新型能源的供应链韧性和安全水平。践行生态优先、绿色低碳的发展道路,注重绿色低碳技术的推广应用,协同推进能源安全保障与绿色低碳转型。
二是坚持创新引领,切实增强能源科技创新能力,保障能源体系多元协同发展。加强新型能源的关键核心技术攻关,升级能源产业数字化、智能化能力,增强新型能源的产业链自主可控水平。构建多轮驱动的新型能源供给体系,促进化石能源与非化石能源融合发展、城乡能源体系协同发展。
三是坚持深化改革,消除制约新型能源体系建设的体制机制障碍。继续发挥市场在资源配置中的决定性作用,更好发挥宏观管理与调控作用,加快构建新时期能源治理体系。完善民生领域的能源需求保障机制,让城乡居民从能源发展中体会到更多的获得感、幸福感、安全感,以稳定可靠的能源供给支撑城乡居民的美好生活需要。实施更大力度的能源领域对外开放,积极参与国际能源市场,拓宽能源领域高水平国际合作。
着眼新型能源体系建设,应关注以下重点举措:
一是以保障能源安全为前提,稳妥有序推进能源绿色低碳转型。
落实总体国家安全观,将保障能源安全置于能源体系构建的突出位置。识别宏观战略与供应风险,加强能源资源的储备能力建设,提升预警和应急能力,确保供应链稳定。多举措推动化石能源增储上产,科学设定产能底线,推进能源基础设施互联互通,资源互济互保、互为备用。增强能源应急供应能力,优化能源管理体系,增加国家煤油气战略储备,坚守能源安全保障底线。
有序推进能源绿色低碳转型,确保转型过程中的能源安全。按照全国统筹、区域协调、试点先行的原则,结合区域发展战略设计和能源资源禀赋,体现系统优化、与区域特色相结合的要求,推进新型能源体系建设;驱动区域能源低碳转型,发挥区域比较优势,注重区域内能源低碳转型与发展相协调。
二是深化能源消费革命,推动城乡能源体系协同发展。
落实节能提效优先政策,通过价格、市场机制等重塑能源电力消费生态。树立“节能是第一资源”的理念,抑制不合理的能源消费,严控新上高耗能、高排放项目。推进能耗双控向碳排放双控转变的顶层设计,加强源头管控,驱动主要用能行业消费结构转型,保持能源生产和消费平稳增长。坚持以能耗统计为基础并辅以排放监控,确保排放因子的标准化、国际化。
深入开展农村能源革命,提升城乡能源普遍服务水平,促进城乡协调发展。扩展屋顶光伏、农光互补等分布式绿色能源建设,因地制宜开发生物质能和地热能,形成新能源富民产业并助力乡村振兴。改善乡村能源基础设施,满足居民生产生活对电、气、冷、热等的用能需求,加快农村能源转型进程。
三是构建多轮驱动的能源供给体系,促进化石能源与非化石能源融合发展。
坚持先立后破,发挥化石能源的基础保障作用,开展非化石能源与化石能源协同优化布局。以“沙戈荒”地区为重点开展多能互补清洁能源基地建设,优先利用存量电源,精准优化电源规模配比。加快构建以电网为枢纽平台的综合能源系统,实现电力与氢、气、冷、热等能源的深度耦合。统筹考虑各类能源系统的经济性,避免干扰正常发展的产能过剩,以及不合理、不成熟的新能源技术过早产业化。
稳步推进化石能源与非化石能源融合发展。利用火电的灵活调峰能力平抑可再生能源的出力波动,化解可再生能源发电不稳定及其伴生的应用难题。发展化石能源与生物质、储热、绿氢、绿氨的耦合发电技术,协调化石能源利用和二氧化碳减排之间的关系。
四是加强关键核心技术攻关,保障能源产业链自主可控。
发挥新型举国体制优势,强化科技支撑能力,围绕能源产业链短板和“卡脖子”技术,接续实施油气领域科技重大专项。适时启动“煤炭清洁高效利用”等科技重大专项,研究部署新能源(可再生能源、氢能、储能等)领域的科技攻关项目。
重点布局深度节能、可再生能源效率提升与规模化利用、多能互补技术等方面的基础研究,加快研制煤炭智能柔性开发、煤炭清洁高效利用、CCUS、深水/超深水油气勘探开发、非常规油气开发、非化石能源规模化并网与远距离/跨区域输送、规模化储能等方面的关键技术装备。
五是基于多目标权衡构建新型能源评估体系,协同推进新型能源体系建设。
以发展新型电力系统为核心,构建兼顾多维目标的新型能源评估能力,从资源禀赋主导的传统能源体系要素组合转为资源禀赋、技术、生态、经济、基础设施等要素融合的新型能源评估指标体系。明确区域能源转型的定位与任务,设计差异化、多区域协调的新型能源体系建设路径。突出煤炭等化石能源的“压舱石”作用,推进传统能源体系向新型能源体系的平稳过渡。
应用能源数字化技术,赋能新型能源体系建设。完善多个维度关联的泛能源大数据体系,引入能源互联网、智慧能源系统、数字孪生、人工智能等数字化技术,建立能源体系全链条、全过程、覆盖多维要素的管理能力,为能源体系要素组合和资源优化配置提供决策支持。(中国工程院院士 谢克昌)
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