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發電技術要為綠色低碳電力生產提供支撐。這里面需重點促進可再生能源發電技術的進步，特別是要注重發展以下技術：（1）光伏發電技術雖已發展到可平價上網的程度，但這類技術在降成本、增效率上還有潛力可挖；（2）太陽能熱發電技術對電網友好，既可保證穩定輸出，也可用于調峰，但目前發電成本過高，未來應在材料、裝置上尋求突破；（3）風力發電技術也基本具備平價上網的條件，未來要在大功率風機制造、更高空間風力的利用、更遠的海上風電站建設上下功夫；（4）地熱分布廣、總量大，但能量密度太低，如要將地熱用于發電，還得重點突破從干熱巖中提取熱能的技術；（5）生物質能也是可再生能源，目前生物質能發電技術是成熟的，但其在總的電力供應上的占比較為有限；（6）海洋能和潮汐能的總量不小，但其利用技術有待進步；（7）傳統的水電我國開發程度已經較高，未來在雅魯藏布江、金沙江上游開發上還有較大潛力。

2022年5月24日，濟南市長清區的風力發電設施 中新社發 徐舟/攝

除以上可再生能源發電以外，社會公眾還得接受這樣的現實：要達到碳中和，核電還得較大程度地發展，因為核電應作為“穩定電源”的重要組成部分。此外，火電還得在“穩定電源”“應急電源”“調節電源”方面發揮作用，正因為如此，“無碳電力”在很長時期內是難以實現的，除非我們把火電站排放出的二氧化碳收集起來再予以封存或利用。

儲能技術在未來的電力供應系統中將占有突出的位置，這是因為風、光發電具有天然波動性，用戶端也有波動性，這就需要用儲能技術作出調節。可以這樣說，如果沒有環保、可靠并相對廉價的儲能技術，碳中和目標就會落空。

儲能是最重要的電力靈活性調節方式，包括物理儲能、化學儲能和電磁儲能三大類，而靈活性調節還有火電機組的靈活性改造、車網互動、電轉燃料、電轉熱等方式和技術。

物理儲能主要有四類。一是抽水蓄能電站，它是最成熟的技術，我國以東部山地為依托，已建、在建和規劃中的抽水蓄能電站總量很大，但可再生能源豐富的西部如何建抽水蓄能電站還得探索。

二是壓縮空氣儲能，主要是利用地下鹽穴、礦井等空間，該類技術在我國還處在起步階段。

三是重力儲能，簡單地說是利用懸崖、斜坡等地形，電力有余時把重物提起來，需要電力時把重物放下用勢能做功，這類技術我國尚處在試驗階段。

四是飛輪儲能，這是成熟的技術，但其能量密度不高。

化學儲能就是利用各類電池，大家熟知的有鋰電池、鈉電池、鉛酸（碳）電池、液流電池、液態金屬電池、金屬空氣電池、燃料電池（氫、甲烷）等。不同的電池有不同的應用場景，它們在未來的電力供應系統中具有不可或缺的地位，但今后會遇到電池回收、環保處理、資源供應等問題。

電磁儲能主要是超級電容器和超導材料儲能，目前看，它的作用還有待觀察。

現有火電機組的靈活性改造是指使其“出工能力”具備靈活性，用電高峰時機組可以發揮100%發電能力，用電低谷時只“出工”20%或30%。

這個技術一旦成熟，應該非常管用，尤其在實現“雙碳”目標的早中期階段，應將其作為主打技術。車網互動是指電動汽車與電網的互動。

簡單地說，今后大量的電動汽車整合起來就是一個非常龐大的儲能系統，如果在電網電力有余時，它們中的一部分集中充電，而電力不足時，它們中的一部分向電網輸電，這樣就起到了平滑峰谷的作用。這個想法很美好，也有點“浪漫”，但如何將理論上的可能性轉化為實踐中的可行性，估計還得創新商業模式。

電轉燃料就是把多余電力轉化為氫氣、甲烷等燃料，電力不足時再把燃料用于發電。電轉熱儲能則是用水、油、陶瓷、熔鹽等儲熱材料把多余的電轉化為熱儲存，需要時再為用戶放熱。

新型電力供應系統的第三個主要組成部分是輸電網絡。從實現碳中和的邏輯分析，我國未來的電網將有以下幾個突出特點：（1）遠距離的輸電規模將在現有的基礎上增加數倍，意味著要把西部的清潔電力輸送到東部消納區，輸電基礎設施建設的需求巨大；（2）為了統籌、引導大空間尺度上的發電資源和用戶需求，大電網應是基本形態；（3）貼近終端用戶（如工業園區、小城鎮等）的分布式微電網建設將受到重視，并將成為大電網的有效補充；（4）為解決波動性強的可再生能源占比高、電力電子裝置比例高的特點，需要在電網的智能化控制技術上實現質的飛躍。

從上面的介紹可知，建立一個新型電力系統，其實是逐步“擠出”火電的過程，或者嚴格地說，是一個把火電裝機量占比減到最小的過程，留下的火電也得作“清潔化”改造。

我國具有充足的風能、太陽能，從理論上講，資源絕對足夠。但能不能把這些分布廣、能量密度低的風、光資源利用起來，并保證電價相對便宜，研發出先進的技術，尤其是儲能技術是關鍵中的關鍵！

四、能源消費端的技術需求

能源消費端的減碳有兩個關鍵詞，一是替代，二是重建。所謂替代就是用綠電、綠氫、地熱等非碳能源替代傳統的煤、油、氣，而重建則強調在替代過程中，一系列工藝過程需要重新建立。

對此，我們可分九個領域，對能源消費端的低碳化所需研發的技術或替代方式分別作出簡單介紹。

1.建筑部門應在三個方面發力。首先是對建筑本身作出節能化改造；其次是針對城市的建筑用能，包括取暖/制冷和家庭炊事等，均應以綠電和地熱為主；農村的家庭用能，則可采用屋頂光伏+淺層地熱+生活沼氣+太陽能集熱器+外來綠電的綜合互補方式。

2.交通部門可著眼于五個方面。未來私家車以純電動車為主；重卡、長途客運可以氫燃料電池為主；鐵路運輸以電氣化改造為主，特殊地形和路段可采用氫燃料電池，同時發展磁懸浮高速列車；船舶運輸行業中的內河航運可用蓄電池，遠航宜用氫燃料電池或以二氧化碳排放相對較少的液化天然氣作為動力；航空則可用生物航空煤油達到低碳目標。

3.鋼鐵行業碳排放主要來自煉焦和焦炭煉鐵，它可分兩階段實現低碳化。第一階段是對煉焦爐、高爐等的余熱、余能作充分利用，同時用鋼化聯產的方式把煉鋼高爐中的副產品充分利用起來。第二階段是逐步用新的低碳化工藝取代傳統工藝，研發和完善富氧高爐煉鋼工藝，煉鋼過程中以綠氫作還原劑取代焦炭，對廢鋼重煉用短流程清潔煉鋼技術等。

4.我國建材行業的排放主要來自水泥、陶瓷、玻璃的生產，其中80%來自水泥。建材行業低碳化應從三方面研發技術，一是用電石渣、粉煤灰、鋼渣、硅鈣渣、各類礦渣代替石灰石作為煅燒水泥的原料，從原料利用上減少碳排放的可能性；二是煅燒水泥時，盡可能用綠電、綠氫、生物質替代煤炭；三是用綠電作能源生產陶瓷和玻璃。

5.化工排放來自兩大方面，一是生產過程用煤、天然氣作能源，二是用煤、油、氣作原材料生產化工產品時的“減碳”，比如用煤生產乙烯，需要加氫減碳，其中加的氫如果不是綠氫，就會有碳排放，減的碳一般會作為二氧化碳排放到大氣中。因此，化工行業的低碳化應從四個方面入手，一是蒸餾、焙燒等工藝過程用綠電、綠氫；二是對余熱、余能作充分的利用；三是適當控制煤化工規模，條件許可時盡量用天然氣作原料；四是對二氧化碳作捕集—利用處理。

6.有色工業中的碳排放主要來自選礦、冶煉兩個過程，在整個冶金行業排放中，鋁工業排放占比在80%以上，因為電解鋁工藝用碳素作陽極，碳素在電解過程中會被氧化成二氧化碳排放。因此，冶金工業的低碳化一是在選礦、冶煉過程中盡可能用綠電；二是研發綠色材料取代電解槽中的碳素陽極；三是對電解槽本身作出節能化改造；四是對鋁廢金屬作回收再生利用。

7.在其他工業領域中，食品加工業、造紙業、纖維制造業、紡織行業、醫藥行業等也有一定量的碳排放，其排放來源主要有兩個方面，一是生產加工過程中用的煤、油、氣，二是其廢棄物產生的排放。這些行業的低碳化改造主要在于用綠電替代化石能源，同時做好廢棄物的回收再利用。