發(fā)電技術(shù)要為綠色低碳電力生產(chǎn)提供支撐。這里面需重點(diǎn)促進(jìn)可再生能源發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，特別是要注重發(fā)展以下技術(shù)：（1）光伏發(fā)電技術(shù)雖已發(fā)展到可平價(jià)上網(wǎng)的程度，但這類(lèi)技術(shù)在降成本、增效率上還有潛力可挖；（2）太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)對(duì)電網(wǎng)友好，既可保證穩(wěn)定輸出，也可用于調(diào)峰，但目前發(fā)電成本過(guò)高，未來(lái)應(yīng)在材料、裝置上尋求突破；（3）風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也基本具備平價(jià)上網(wǎng)的條件，未來(lái)要在大功率風(fēng)機(jī)制造、更高空間風(fēng)力的利用、更遠(yuǎn)的海上風(fēng)電站建設(shè)上下功夫；（4）地?zé)岱植紡V、總量大，但能量密度太低，如要將地?zé)嵊糜诎l(fā)電，還得重點(diǎn)突破從干熱巖中提取熱能的技術(shù)；（5）生物質(zhì)能也是可再生能源，目前生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)是成熟的，但其在總的電力供應(yīng)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(shù)有待進(jìn)步；（7）傳統(tǒng)的水電我國(guó)開(kāi)發(fā)程度已經(jīng)較高，未來(lái)在雅魯藏布江、金沙江上游開(kāi)發(fā)上還有較大潛力。

2022年5月24日，濟(jì)南市長(zhǎng)清區(qū)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)施 中新社發(fā) 徐舟/攝

除以上可再生能源發(fā)電以外，社會(huì)公眾還得接受這樣的現(xiàn)實(shí)：要達(dá)到碳中和，核電還得較大程度地發(fā)展，因?yàn)楹穗姂?yīng)作為“穩(wěn)定電源”的重要組成部分。此外，火電還得在“穩(wěn)定電源”“應(yīng)急電源”“調(diào)節(jié)電源”方面發(fā)揮作用，正因?yàn)槿绱耍盁o(wú)碳電力”在很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)是難以實(shí)現(xiàn)的，除非我們把火電站排放出的二氧化碳收集起來(lái)再予以封存或利用。

儲(chǔ)能技術(shù)在未來(lái)的電力供應(yīng)系統(tǒng)中將占有突出的位置，這是因?yàn)轱L(fēng)、光發(fā)電具有天然波動(dòng)性，用戶(hù)端也有波動(dòng)性，這就需要用儲(chǔ)能技術(shù)作出調(diào)節(jié)?？梢赃@樣說(shuō)，如果沒(méi)有環(huán)保、可靠并相對(duì)廉價(jià)的儲(chǔ)能技術(shù)，碳中和目標(biāo)就會(huì)落空。

儲(chǔ)能是最重要的電力靈活性調(diào)節(jié)方式，包括物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能和電磁儲(chǔ)能三大類(lèi)，而靈活性調(diào)節(jié)還有火電機(jī)組的靈活性改造、車(chē)網(wǎng)互動(dòng)、電轉(zhuǎn)燃料、電轉(zhuǎn)熱等方式和技術(shù)。

物理儲(chǔ)能主要有四類(lèi)。一是抽水蓄能電站，它是最成熟的技術(shù)，我國(guó)以東部山地為依托，已建、在建和規(guī)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(chǔ)能，主要是利用地下鹽穴、礦井等空間，該類(lèi)技術(shù)在我國(guó)還處在起步階段。

三是重力儲(chǔ)能，簡(jiǎn)單地說(shuō)是利用懸崖、斜坡等地形，電力有余時(shí)把重物提起來(lái)，需要電力時(shí)把重物放下用勢(shì)能做功，這類(lèi)技術(shù)我國(guó)尚處在試驗(yàn)階段。

四是飛輪儲(chǔ)能，這是成熟的技術(shù)，但其能量密度不高。

化學(xué)儲(chǔ)能就是利用各類(lèi)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(tài)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(yīng)用場(chǎng)景，它們?cè)谖磥?lái)的電力供應(yīng)系統(tǒng)中具有不可或缺的地位，但今后會(huì)遇到電池回收、環(huán)保處理、資源供應(yīng)等問(wèn)題。

電磁儲(chǔ)能主要是超級(jí)電容器和超導(dǎo)材料儲(chǔ)能，目前看，它的作用還有待觀察。

現(xiàn)有火電機(jī)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(shí)機(jī)組可以發(fā)揮100%發(fā)電能力，用電低谷時(shí)只“出工”20%或30%。

這個(gè)技術(shù)一旦成熟，應(yīng)該非常管用，尤其在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的早中期階段，應(yīng)將其作為主打技術(shù)。車(chē)網(wǎng)互動(dòng)是指電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)的互動(dòng)。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，今后大量的電動(dòng)汽車(chē)整合起來(lái)就是一個(gè)非常龐大的儲(chǔ)能系統(tǒng)，如果在電網(wǎng)電力有余時(shí)，它們中的一部分集中充電，而電力不足時(shí)，它們中的一部分向電網(wǎng)輸電，這樣就起到了平滑峰谷的作用。這個(gè)想法很美好，也有點(diǎn)“浪漫”，但如何將理論上的可能性轉(zhuǎn)化為實(shí)踐中的可行性，估計(jì)還得創(chuàng)新商業(yè)模式。

電轉(zhuǎn)燃料就是把多余電力轉(zhuǎn)化為氫氣、甲烷等燃料，電力不足時(shí)再把燃料用于發(fā)電。電轉(zhuǎn)熱儲(chǔ)能則是用水、油、陶瓷、熔鹽等儲(chǔ)熱材料把多余的電轉(zhuǎn)化為熱儲(chǔ)存，需要時(shí)再為用戶(hù)放熱。

新型電力供應(yīng)系統(tǒng)的第三個(gè)主要組成部分是輸電網(wǎng)絡(luò)。從實(shí)現(xiàn)碳中和的邏輯分析，我國(guó)未來(lái)的電網(wǎng)將有以下幾個(gè)突出特點(diǎn)：（1）遠(yuǎn)距離的輸電規(guī)模將在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上增加數(shù)倍，意味著要把西部的清潔電力輸送到東部消納區(qū)，輸電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需求巨大；（2）為了統(tǒng)籌、引導(dǎo)大空間尺度上的發(fā)電資源和用戶(hù)需求，大電網(wǎng)應(yīng)是基本形態(tài)；（3）貼近終端用戶(hù)（如工業(yè)園區(qū)、小城鎮(zhèn)等）的分布式微電網(wǎng)建設(shè)將受到重視，并將成為大電網(wǎng)的有效補(bǔ)充；（4）為解決波動(dòng)性強(qiáng)的可再生能源占比高、電力電子裝置比例高的特點(diǎn)，需要在電網(wǎng)的智能化控制技術(shù)上實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

從上面的介紹可知，建立一個(gè)新型電力系統(tǒng)，其實(shí)是逐步“擠出”火電的過(guò)程，或者嚴(yán)格地說(shuō)，是一個(gè)把火電裝機(jī)量占比減到最小的過(guò)程，留下的火電也得作“清潔化”改造。

我國(guó)具有充足的風(fēng)能、太陽(yáng)能，從理論上講，資源絕對(duì)足夠。但能不能把這些分布廣、能量密度低的風(fēng)、光資源利用起來(lái)，并保證電價(jià)相對(duì)便宜，研發(fā)出先進(jìn)的技術(shù)，尤其是儲(chǔ)能技術(shù)是關(guān)鍵中的關(guān)鍵！

四、能源消費(fèi)端的技術(shù)需求

能源消費(fèi)端的減碳有兩個(gè)關(guān)鍵詞，一是替代，二是重建。所謂替代就是用綠電、綠氫、地?zé)岬确翘寄茉刺娲鷤鹘y(tǒng)的煤、油、氣，而重建則強(qiáng)調(diào)在替代過(guò)程中，一系列工藝過(guò)程需要重新建立。

對(duì)此，我們可分九個(gè)領(lǐng)域，對(duì)能源消費(fèi)端的低碳化所需研發(fā)的技術(shù)或替代方式分別作出簡(jiǎn)單介紹。

1.建筑部門(mén)應(yīng)在三個(gè)方面發(fā)力。首先是對(duì)建筑本身作出節(jié)能化改造；其次是針對(duì)城市的建筑用能，包括取暖/制冷和家庭炊事等，均應(yīng)以綠電和地?zé)釣橹鳎晦r(nóng)村的家庭用能，則可采用屋頂光伏+淺層地?zé)?生活沼氣+太陽(yáng)能集熱器+外來(lái)綠電的綜合互補(bǔ)方式。

2.交通部門(mén)可著眼于五個(gè)方面。未來(lái)私家車(chē)以純電動(dòng)車(chē)為主；重卡、長(zhǎng)途客運(yùn)可以氫燃料電池為主；鐵路運(yùn)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(shí)發(fā)展磁懸浮高速列車(chē)；船舶運(yùn)輸行業(yè)中的內(nèi)河航運(yùn)可用蓄電池，遠(yuǎn)航宜用氫燃料電池或以二氧化碳排放相對(duì)較少的液化天然氣作為動(dòng)力；航空則可用生物航空煤油達(dá)到低碳目標(biāo)。

3.鋼鐵行業(yè)碳排放主要來(lái)自煉焦和焦炭煉鐵，它可分兩階段實(shí)現(xiàn)低碳化。第一階段是對(duì)煉焦?fàn)t、高爐等的余熱、余能作充分利用，同時(shí)用鋼化聯(lián)產(chǎn)的方式把煉鋼高爐中的副產(chǎn)品充分利用起來(lái)。第二階段是逐步用新的低碳化工藝取代傳統(tǒng)工藝，研發(fā)和完善富氧高爐煉鋼工藝，煉鋼過(guò)程中以綠氫作還原劑取代焦炭，對(duì)廢鋼重?zé)捰枚塘鞒糖鍧崯掍摷夹g(shù)等。

4.我國(guó)建材行業(yè)的排放主要來(lái)自水泥、陶瓷、玻璃的生產(chǎn)，其中80%來(lái)自水泥。建材行業(yè)低碳化應(yīng)從三方面研發(fā)技術(shù)，一是用電石渣、粉煤灰、鋼渣、硅鈣渣、各類(lèi)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(shí)，盡可能用綠電、綠氫、生物質(zhì)替代煤炭；三是用綠電作能源生產(chǎn)陶瓷和玻璃。

5.化工排放來(lái)自?xún)纱蠓矫?，一是生產(chǎn)過(guò)程用煤、天然氣作能源，二是用煤、油、氣作原材料生產(chǎn)化工產(chǎn)品時(shí)的“減碳”，比如用煤生產(chǎn)乙烯，需要加氫減碳，其中加的氫如果不是綠氫，就會(huì)有碳排放，減的碳一般會(huì)作為二氧化碳排放到大氣中。因此，化工行業(yè)的低碳化應(yīng)從四個(gè)方面入手，一是蒸餾、焙燒等工藝過(guò)程用綠電、綠氫；二是對(duì)余熱、余能作充分的利用；三是適當(dāng)控制煤化工規(guī)模，條件許可時(shí)盡量用天然氣作原料；四是對(duì)二氧化碳作捕集—利用處理。

6.有色工業(yè)中的碳排放主要來(lái)自選礦、冶煉兩個(gè)過(guò)程，在整個(gè)冶金行業(yè)排放中，鋁工業(yè)排放占比在80%以上，因?yàn)殡娊怃X工藝用碳素作陽(yáng)極，碳素在電解過(guò)程中會(huì)被氧化成二氧化碳排放。因此，冶金工業(yè)的低碳化一是在選礦、冶煉過(guò)程中盡可能用綠電；二是研發(fā)綠色材料取代電解槽中的碳素陽(yáng)極；三是對(duì)電解槽本身作出節(jié)能化改造；四是對(duì)鋁廢金屬作回收再生利用。

7.在其他工業(yè)領(lǐng)域中，食品加工業(yè)、造紙業(yè)、纖維制造業(yè)、紡織行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)等也有一定量的碳排放，其排放來(lái)源主要有兩個(gè)方面，一是生產(chǎn)加工過(guò)程中用的煤、油、氣，二是其廢棄物產(chǎn)生的排放。這些行業(yè)的低碳化改造主要在于用綠電替代化石能源，同時(shí)做好廢棄物的回收再利用。