中国工程院院士舒印彪:再电气化是实现碳中和的必然选择

2023-3-12 11:15 来源: 电联新媒 |作者: 舒印彪

再电气化重点领域与关键技术


实施再电气化是我国能源电力发展的重要方向,要聚焦再电气化重点领域,加快推进关键技术创新突破。

(一)电力供应清洁化

加快发展新能源。在西部、北部地区,加快在沙漠、戈壁、荒漠等地区的大型风光基地开发,提升新能源主动支撑能力和大规模外送效率。在东中部地区,因地制宜发展分散式风电、分布式光伏。在东南沿海地区,推进海上风电规模化、集约化开发。预计到2060年,我国风电、太阳能发电装机达到50亿千瓦,发电量占比超过60%。在技术开发方面,加快突破风机整体优化设计,叶片回收循环利用等技术;低成本高效率光伏发电、光伏组件回收再利用等技术;海上风电要突破平台的轻量化、柔性直流组网等技术;发展海洋能、地热能等发电技术。

统筹开发水电和核电。预计2060年,我国常规水电装机达到5.4亿千瓦,抽水蓄能4亿千瓦。加强西南水电统筹规划,实现流域“水风光”互补开发。积极推进抽水蓄能电站建设,因地制宜发展中小型抽水蓄能电站,发展梯级水能循环利用等技术。到2060年,我国核电装机将超过4亿千瓦,发电量占比达到18%。加快国产化第三代压水堆技术推广,发展高温气冷堆等第四代核电技术,推进核能在供汽、供热、工业制氢等领域的综合利用。

加快煤电清洁高效技术进步。提高煤电机组效率,提升灵活调节能力,实现从电量提供主体向兜底保供、调节服务转变。2030年前,煤电发电量和装机要达峰,发电量峰值约5.5万亿千瓦时。2060年,保留4亿千瓦左右装机容量的煤电,发电量1万亿千瓦时左右,发挥应急备用、调峰调频等作用。

突破捕碳固碳技术。CCUS是实现大规模人工碳移除的主要技术手段,目前我国投运及在建的CCUS示范项目约40个,年捕集能力约为300万吨,主要分布在石油、煤化工、电力等行业,但建设成本和捕集能耗偏高,尚不具备大规模商业化应用的条件。要加快突破碳捕集方法、材料、工艺、流程、利用等方面的技术瓶颈,推进大规模二氧化碳驱油、封存和化工应用。BECCS(Bio-Energy with Carbon Capture and Storage,生物质能-碳捕获与封存)技术将生物质与碳捕获与封存技术结合,实现负碳排放。全球生物质资源丰富,BECCS技术发展潜力巨大。预计到2060年,我国生物质发电装机规模有望达到2亿千瓦,其中BECCS占比力争达到1/3。

发展氢能和新型储能。预计到2060年,我国氢能消费比重达到10%~15%,其中80%以上是绿氢。加强绿氢制备关键技术研发,提高电-氢-电转换效率,发展高性能低成本氢燃料电池、氢燃汽轮机等技术。加快突破电化学储能热稳定性、系统集成、梯次利用、纳米材料等关键技术研发。发展蓄热、蓄冷、氢储等低成本、长时间尺度的储能技术,保障电力连续可靠供应。

(二)工业电气化

目前,我国工业领域的二氧化碳排放量为53亿吨,占全国排放总量的46%,其中钢铁建材、化工三大行业合计占工业排放二氧化碳总量的83%。要加快推进氢基燃料等低碳技术和生产工艺创新,打造新型工业技术体系。

钢铁行业。据中钢协发布的数据显示,2022年我国粗钢产量超过10亿吨,每吨粗钢的碳排放量达到了1.8吨,钢铁行业碳排放总量超过18亿吨。要大力发展氢还原冶金、直接电解炼钢等技术,充分利用钢回收资源,发展电炉短流程炼钢,推动钢铁工业的深度减碳。

建材行业。碳排放量约15亿吨,其中水泥玻璃陶瓷等生产过程的排放量占60%以上,要通过电能替代和绿氢等低碳能源的应用,加快建材行业的转型步伐。

化工行业。碳排放量为11亿吨,主要集中在化石能源燃烧、煤制甲醇、合成氨以及石油生产烯烃等环节。要通过电解、电加热等工艺,发展电制氢、氨、甲醇等技术,实现低碳转型。

(三)建筑电气化

目前,我国建筑领域碳排放6亿吨,占全国总量的5%。以电代煤、以电代气是建筑领域主要的减碳方式。以北京市为例,使用天然气的家庭大约是750万户,按每户平均消费200立方米,每年产生的碳排放为300万吨。可利用电厨炊、电加热等进行清洁替代,加速减碳进程。发展光电建筑产业、建筑附加型光伏、建筑光伏一体化等技术,通过分布式能源为建筑提供清洁电力。挖掘暖通空调、分布式能源、建筑蓄电等系统灵活资源,提升柔性用电水平。

(四)交通电气化

目前,交通领域碳排放为11亿吨,占全国碳排放总量的9%。我国石油对外依存度超过70%,交通领域占了我国接近60%的石油消耗量。以燃油小汽车为例,我国有2.5亿辆燃油小汽车,按百公里油耗8升计算,一年行驶7公里,每年消耗燃油超过1亿吨,产生碳排放3.3亿吨。

电动汽车替代将大幅减少石油消费量,实现节能减排、降低我国石油对外依存度。加强充换电基础设施和智慧车联网平台建设,实现电动汽车有序充放电。积极发展电气化铁路、城市轨道交通、港口岸电、电动船舶等技术。突破氢燃料电池技术瓶颈,探索合成烃燃料、全电飞机等前沿技术,加快打造绿色交通体系。

(五)农业及其他行业电气化

在生产、加工领域通过电气化技术提供电力、热力,提升智能控制水平,构建智慧生产体系。重点在农业耕作、灌溉、通风、供暖等生产过程及食品加工环节,拓展电气化应用,实现农林牧副渔绿色转型。对于采掘业等其他行业,聚焦开采、传输和加热环节,推动电集热、高温蒸汽热泵等技术进一步成熟应用。

结语

再电气化是能源电力发展的必然趋势,建立在化石能源基础上的经济结构、技术体系、产业体系正在发生深刻变革。发挥科技引领作用,强化前沿技术、颠覆性技术创新,大力推进再电气化进程,为人人享有更充足的清洁能源供应和更宜居的生活环境,推动人类文明进步作出更大贡献。
1234

最新评论

碳市场行情进入碳行情频道
返回顶部