撬动绿色地球的支点：能源转型的“破”与“立”
发布于2024-10-07
文/Carrie Gan
2020年，中国正式向世界作出“双碳”目标——力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。新一轮的“能源革命”也由此在中国展开。由于“富煤、贫油、少气”的特点，中国作为全球最大的能源生产和消费国，形成了长期以来以煤为主的能源体系结构。这场全面迈向绿色能源的脱碳转型之旅，意味着一系列的产业和技术的“破”与“立”将由此拉开。从全球来看，一场大规模的能源格局调整也早已在各国深刻进行。“世界能源系统已不堪大任，所有信号都表明全球升温将超过1.5℃。因此，实现碳中和，维护世界能源安全，是各国携手构建人类命运共同体的紧迫任务。”世界能源理事会秘书长兼首席执行官安吉拉·威尔金森此前在第24届亚太电协大会上就这样指出。
EMBER 统计显示，全球已有超过 120 个国家和地区提出了碳中和目标。推动清洁能源的发展，实现能源结构的优化，是实现碳中和的核心路径。其中，如何以建设清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统为着力点，推动新型能源体系建设，已经是全球各国必须直面的课题。
破局：从构建新型电力系统开始
公开资料显示，亚太地区在世界人口占比超过三分之一，用电量占比超过50%，在较长时间内都将面临能源需求增长旺盛、能源资源及基础设施不平衡、清洁低碳转型任务重等问题。其中，根据世界资源研究所统计，中国电力行业二氧化碳排放占全国能源消耗产生二氧化碳排放总量的40%左右，其中煤电是最主要的碳排放源。
由此看来，要实现双碳目标，能源是主战场，电力是主力军。电力脱碳是能源转型破局的关键一步。
中国已经做出很多积极的尝试。据经济参考报等媒体报道，去年以来，“综合智慧零碳电厂”在全国多地建成。据介绍，“综合智慧零碳电厂”是一种无厂房、不烧煤，优先消纳“风、光、水”等产生的“绿电”。其运行原理是将来自工厂、商场甚至居民家的零散电力负荷聚合起来，通过智慧调控，对外等效形成一个与电网友好互动的“智慧电厂”，实现真正的零碳。
不过，如何破解电力分配和输送环节的压力，仍是向绿色能源转型必须攻克的首要难题。
以中国为例，事实上传统的电网早已不堪重负，也成为制约中国在绿色能源转型上取得进展的重要因素。因为从煤炭向可再生能源的快速转型给输电系统造成了压力。据英国《金融时报》报道，中国未来6年将投资逾8000亿美元升级电网，仅今年头4个月，中国已投资1229亿元人民币（合170亿美元）用于电网项目。该投资力度可谓空前，对比之下，美国在去年10月宣布了35亿美元的电网建设资金，涵盖44个州的58个项目。
但即便是如此庞大的投入，电力分配和输送环节面临的压力仍在不断加大。据英国《金融时报》等媒体报道，过去一年里，中国多个不同省份的100多个县市暂停将新建小型光伏项目并入配电网络。还有不少省级政府鼓励或要求光伏运营商使用电池储能设施，以减轻当地电网的负担。种种迹象都表明，许多地区的电网都已经达到了极限。
因而中国的脱碳持久战必须着重围绕构建新型电力系统入手，以推动传统电力系统朝着功能更强大、运行更灵活、更具有韧性的方向升级，进而可以实现能有效应对新能源大规模开发、高比例并网带来的电力电量平衡难、安全稳定控制难等挑战。
建立：持续推进亚太地区新能源国际合作
在推动能源转型的进程中，在新能源领域的国际合作也越来越重要。值得一提的是，中国电力企业联合会数据显示，共建“一带一路”倡议提出十年以来，中国电力行业与共建“一带一路”国家展开了多项绿色清洁能源合作，促进新能源技术和产品出口，累计完成投资额3000万美元以上项目119个，总金额221.7亿美元；签订电力工程承包合同约997个，总金额1544.5亿美元。特别是2021年以来，新能源投资数量占比显著上升，保持在50%以上。
十年来，中国也不断分享先进技术、方案，一批绿色能源合作项目相继建成，同各国在共建“一带一路”框架下加强能源合作。统计数据显示，2022年，新能源成为中国电力行业对外投资项目数量最多的领域，占比约58%。其中，太阳能发电8个项目，投资金额为13.31亿美元；风电6个项目，投资金额为5.19亿美元。中国以光伏和风电为主的海外项目开发与投资已初具规模，遍布东南亚、欧洲、大洋洲和拉丁美洲等。
不仅是能源转型，也是科技革命
纵观历史，能源转换往往与科技革命相互推动。前两次能源革命带来的是机械化、电气化和信息化的三次科技革命。
当下，人类进入了迈向绿色清洁能源的第三次能源转换。这进一步加大了其他能量与电能转换的需求。前文所述的，电力分配和输送环节的压力也是由此进一步加大。
庞大的能量转换和存储的需求，将带动逆变器等电能转换设备以及包括功率半导体、被动元器件、光学元器件等核心器件的需求快速增长，以及储能、光伏、电动汽车等应用领域的快速发展。
与此同时，以人工智能、数据中心和电动汽车为代表是新兴技术技术的迅猛发展，也使电力需求加速增长。而稳定的能源供给显然是这些先进技术发展的重要基石。智库“气候能源金融”(Climate Energy Finance)的数据显示，电能在能源使用总量中的占比在较长期内的上升趋势正不断加快——从2006年的12%上升到2023年的19%。其中，2024年前4个月的电力需求同比增长7.4%，快于第一季度国内生产总值(GDP)的5.2%的增速。
在多位专家都曾指出，新型电力系统建设犹如跑一场马拉松，其底层逻辑是要安全稳定供电，这不仅是能源革命，也是技术革命、体制革命。由国家电网编写的《新型电力系统与新型能源体系》一书中也指出，新型能源体系中的储能、综合能源、能源互联网等产业规模也将达到万亿元级别。
国际能源总署（IEA）发布的最新一期年度“世界能源投资(World Energy Investment)”报告中指出，2024年全球能源投资将超过3兆亿美元，其中约2兆亿美元流向清洁技术（clean technologies），包括新能源汽车、核能、智慧电网、储能、低排放燃料以及热泵等技术。其中中国在清洁能源投资中将占据最大份额，预计将达到 6750 亿美元。这主要得益于国内对太阳能、锂电池和电动汽车这三个行业的强劲需求。欧洲和美国紧随其后，清洁能源投资分别为 3700 亿美元和 3150 亿美元。另据研究集团Wood Mackenzie的数据显示，2023年中国占全球风电装机容量的65%，占全球光伏装机容量的60%。
此外，IEA报告中也指出，电网和电力储存也一直是制约清洁能源转型的重要因素。因为向清洁能源转型，意味着需要更多风能和太阳能发电，给电网持续带来压力。要提高电网的弹性和可靠性，智能电网技术发挥着关键作用。
而近年来，东亚地区（主要是日本和中国）在智能电网创新中占据主导地位，占总数的一半以上。IEA在对全球智能电网技术专利数据的回顾中指出，过去二十年里，智能电网创新的主要来源已经从欧洲和美洲过渡到亚洲，亚洲在这一领域发挥着更加突出的作用。
作者简介
Carrie Gan (干晔)
拥有14年媒体从业经验，她擅长深度剖析半导体和电子产业链的发展，专注于AI、自动驾驶等新兴技术和应用的报道，曾供职于福布斯中国和IT时代周刊等知名媒体机构。在2022年，加入贸泽电子，负责技术内容的创作和管理工作，致力于创作有趣、新鲜且具有深度的硬核科技内容。