浙江大學(xué)碳中和研究院院長、中國工程院院士高翔： 要實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍

“世界各國能源消費結(jié)構(gòu)往往與能源資源稟賦和技術(shù)的發(fā)展水平等密切相關(guān)。從2021年世界各國一次能源消費結(jié)構(gòu)對比圖中可以看到，中國、美國、英國、日本等主要經(jīng)濟體還嚴(yán)重依賴化石能源，消費占比均超過75%。同時，可以看到，過去40年世界主要國家的能源低碳轉(zhuǎn)型還遠(yuǎn)不能滿足碳中和目標(biāo)要求。因此，我們迫切需要推動能源低碳轉(zhuǎn)型，在這個過程中，還需要充分考慮能源安全的挑戰(zhàn)。”

 

4月13日，第二十一屆中國國際環(huán)保展覽會（CIEPEC2023）在北京開幕。在同期舉辦的“第五屆生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展大會”主論壇上，浙江大學(xué)碳中和研究院院長、中國工程院院士高翔教授分享了他對電力碳減排科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思考。

 

要實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍

 

據(jù)國際能源署IEA統(tǒng)計，2022年，全球能源相關(guān)溫室氣體總排放量達(dá)到413億噸CO2當(dāng)量，其中CO2排放量達(dá)368億噸以上，約占能源相關(guān)溫室氣體總排放量的89%。而全球電力熱力行業(yè)CO2排放量約146.5億噸，約占能源相關(guān)CO2總排放量的40%。

 

氣候變化給可持續(xù)發(fā)展帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，也加速了全球能源轉(zhuǎn)型。

 

高翔說：“我國能源供應(yīng)體系世界最大，已基本形成了煤、油、氣、電、核、新能源和可再生能源多輪驅(qū)動的能源供應(yīng)體系，特別是在新能源與可再生能源開發(fā)利用、化石能源高效清潔利用等方面已取得了世界矚目的成就。”

 

據(jù)悉，我國水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電以及在建核電機組規(guī)模等多項指標(biāo)連續(xù)多年穩(wěn)居世界第一，2022年底非化石能源裝機容量約12.7億千瓦，約占電力總裝機容量的49.6%。同時，我國建成了全球最清潔的煤電供應(yīng)體系，截至2022年底，超低排放機組達(dá)10.6億千瓦，約占煤電裝機容量的94.6%，為我國打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)、推動空氣質(zhì)量持續(xù)改善提供了關(guān)鍵支撐。

 

高翔說：“要實現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍。因此，能源尤其是電力行業(yè)的綠色低碳科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展對于推進(jìn)我國生態(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展具有極其重要意義。從全球能源轉(zhuǎn)型看，受能源資源、極端天氣、地緣沖突、技術(shù)水平等因素影響，許多國家和地區(qū)已出現(xiàn)化石能源供應(yīng)不足、可再生能源不穩(wěn)定等重大能源安全問題，由此引起的能源供應(yīng)短缺、用能成本大幅攀升等問題嚴(yán)重影響了社會經(jīng)濟發(fā)展。因此，我國的能源低碳轉(zhuǎn)型過程需要充分考慮能源安全的挑戰(zhàn)。”

 

構(gòu)建多能互補融合的清潔低碳高效智慧能源體系

 

2022年6月7日，由浙江省能源集團、浙江大學(xué)、西湖大學(xué)共建的白馬湖實驗室（能源與碳中和浙江省實驗室）成立，研究對象包括太陽能、風(fēng)能等可再生能源高效利用，儲能與氫能，化石能源清潔低碳利用以及智慧能源等方面。

 

“我們的思路是要通過一系列綠色低碳科技創(chuàng)新，來構(gòu)建多能互補融合的清潔低碳高效智慧能源體系，進(jìn)而推動綠色低碳轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)減污降碳協(xié)同增效。”高翔說。

 

比如，在光伏發(fā)電方面，國際上正在研發(fā)光伏新材料和系統(tǒng)關(guān)鍵部件，以不斷提高光伏發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率。近年來太陽能光伏材料光電轉(zhuǎn)化效率不斷取得了突破。這些材料和技術(shù)的進(jìn)步，大大降低了光伏發(fā)電成本。當(dāng)然，我們?nèi)孕杓訌妼夥姵匦虏牧?、新技術(shù)的研發(fā)，持續(xù)降本增效，提升光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的競爭力，推動其大規(guī)模應(yīng)用。

 

在這種背景下，白馬湖實驗室研發(fā)了全印刷制備大面積鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)，并研制了高效鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池。同時，還開發(fā)了基于無人機的光伏組件缺陷智能識別技術(shù)，實現(xiàn)光伏組件缺陷類型的高精度識別及厘米級定位，在江浙、西北等10余個光伏電站應(yīng)用，識別重要缺陷數(shù)量超1000余處。

 

高翔說：“據(jù)統(tǒng)計，2020年全國煤電發(fā)電量4.63萬億kWh，平均供電煤耗305g/kWh；若全國煤電平均供電煤耗值都達(dá)到目前最先進(jìn)煤電機組的水平，則全國每年可減少約2.5億噸的標(biāo)煤消耗，可實現(xiàn)年減排CO2約7.2億噸。另外，煤炭分級轉(zhuǎn)化利用、富氧燃燒及超臨界CO2發(fā)電等技術(shù)也是正在發(fā)展的碳減排關(guān)鍵技術(shù)。因此，在化石能源清潔低碳利用方面，我們主要是要構(gòu)建涵蓋CO2源頭減排、末端捕集與資源化利用等高效、低成本的化石能源利用碳減排技術(shù)體系。發(fā)展高參數(shù)大容量發(fā)電技術(shù)是推動煤電碳減排的有效途徑。”

 

據(jù)悉，浙江大學(xué)在煤炭分級轉(zhuǎn)化利用技術(shù)，燃煤耦合生物質(zhì)、氫、氨等低碳/零碳燃料發(fā)電技術(shù)，二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)，高效低能耗CO2吸收劑開發(fā)，煙氣污染物與CO2協(xié)同減排技術(shù)等方面，不斷加強研究和實際應(yīng)用。