周孝信院士：“两个构建”是我国能源转型的主要实施路径！

9月1日下午，2022年太原能源低碳发展论坛——新能源新技术产业论坛在太原市晋阳湖国际会议中心举办。

会议中，中国科学院院士周孝信做了“双碳目标下构建我国新型电力系统”的主旨报告。周孝信院士对我国能源转型的战略目标和实施路径、新型电力系统的主要特征和关键技术、综合能源生产单元及其灵活性调节能力作出了详细介绍，并对如何构建新型电力系统进行了总结和讨论。

中国科学院院士 周孝信

能源转型的5大实施路径

2020年9月22日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话提出应对气候变化“双碳”目标，周孝信认为习近平总书记提出的生态目标，也就是我国能源转型的战略目标。而习近平总书记2021年3月在中央财经委员会第九次会议提出明确了构建清洁低碳安全高效的能源体系和构建新型电力系统，也就是我国实现能源转型的实施路径。

在周孝信看来实现“双碳”目标、落实“两个构建”与能源转型的目标和努力高度一致，因此他提出了五大实施路径：

第一、大力开发利用风光等新能源和可再生能源，发展核能、地热能等非化石能源综合利用，要在电力系统中逐渐形成以新能源为主体的电源结构，助力能源结构的转型。

第二、持续的推进终端用能的电气化，实现以电为中心的多能互补的用能结构，大幅提高电能在终端能源消费中的比重和综合能源利用效率。

第三、加强电力电子、储能、氢能等关键技术的创新，通过数字化转型推动新一代输配电网和能源互联网的建设，促进高比例可再生能源电力的消纳，确保电力系统安全稳定运行。

第四、积极推动煤电的灵活性改造，为高比例可再生能源电力系统运行提供灵活调节的能力；加速研发碳捕集利用等新技术，推动煤电低碳零碳转型。

第五、完善能源转型各项政策，坚持市场化的改革方向。加快构建完善能源电力市场、碳交易市场，助力国家应对气候变化碳中和目标的实现

新型电力系统有六大主要特征

对于新型电力系统，周孝信提出了四个结构模式和六项技术特征。四个结构模式分别为新能源为主体的多元能源结构、集中分布并举的生产和供应模式、多能互补、节约高效的用能方式和以电为中心面向全社会的综合能源服务。

技术特征方面有6点：高比例可再生能源电力系统、高比例电力电子装备电力系统、多能互补综合能源电力系统、数字化智能化智慧能源电力系统、清洁高效低碳零碳电力系统、高韧性本质安全电力系统。

根据周孝信的预测，“双碳”目标下我国能源电力系统发展情景的初步分析结果表明：装机容量方面，2025年非化石能源发电装机占比超过50%，2035年风电的装机风光装机量超过总容量的50%，2050~2060年期间煤电装机保持在4亿千瓦以上。

在发电量方面，2030~2035年期间非化石能源年发电量占比超过50%，2045~2050年期间风光发电量超过总发电量的50%，2050~2060年期间煤电主要起调节作用，所以年运行数在2000小时以下。

周孝信认为，2035年是非常具有标志性的一年。国家能源局发布的《“十四五”现代能源体系规划》提出，2035年基本建成现代能源体系。非化石能源消费比重在2030年达到25%的基础上进一步大幅提高，可再生能源发电成为主体电源。

周孝信对我国能源电力发展情景进行初步预测：

2035年非化石能源消费比重达到33.5%，可再生能源发电成为主体能源，发电装机占比将达到61.9%，风光装机占比将超过50.9%。

2050年全年的发电总量预计将达到15万亿千瓦时。风电和光伏的装机占比达到72%，发电量占比为58%；煤电气电装机占比15.5%，发电量占比占12.5%。

周孝信还将能源电力系统中CO₂排放情况分为三个阶段：第一阶段为2020年到2030年是碳达峰阶段。第二阶段2030年到2050年为加速减碳阶段。第三阶段就是2050年到2060年是碳中和阶段。

从上图可以看出，能源系统CO₂排放于2027年达峰，电力系统(煤电+气电) CO₂排放量于2030年达峰，占当年能源系统排放总量45%。2050-2060年期间保留煤电气电主要承担灵活性调节功能，CCUS及生物质等负碳技术的采用，助力实现CO₂净零排放。

IEPU更具有灵活调节能力

无论是构建清洁低碳安全高效的能源体系，还是构建以新能源为主体的新型电力系统，都需要技术“底座”的支撑。

周孝信认为，对能源电力系统全局产生影响的十项关键技术包括：可再生能源发电和综合利用技术、燃煤发电提高灵活性和CCUS技术、新型电力电子元器件装置和系统技术、综合能源电力系统技术、新型储能技术、氢能生产储运转化和应用技术、新型输电和超导综合输能技术、新型电力系统运行控制技术、数字化智能化能源互联网技术、综合能源电力市场技术。

这些关键技术如何共融发展，形成合力？对此，周孝信提出了综合能源生产单元（IEPU)解决方案，即利用燃煤电厂或者燃煤混烧生物质电厂进行二氧化碳捕集，利用火电或者新能源电力进行电解水制氢，利用生产出来的二氧化碳和氢合成甲烷或甲醇，从而解决氢气储运安全性的难题。

并且，周孝信通过对比各电源灵活调节能力得出结论：与电网并网的优化运行结果表明，IEPU比传统火电厂具有范围更大的灵活调节能力。

在报告最后，周孝信总结道：采取更加有力的政策和措施“先立后破”实现“双碳"目标，构建清洁低碳安全高效的能源体系和适应新能源占比逐渐提高的新型电力系统是我国能源转型的战略目标和实施路径；高比例可再生能源、高比例电力电子装备、多能互补综合能源、数字化智能化智慧能源、清洁高效低碳零碳、高韧性本质安全可靠是新型电力系统的6项主要特征；可再生能源发电及可靠入网、燃煤电厂灵活性和CCUS、新型电力电子、新型储能、氢能、新型电力系统运行控制等10项技术是对构建新型电力系统具有全局影响的关键技术。