中德可再生能源合作中心執(zhí)行主任陶光遠(yuǎn)：如何實(shí)現(xiàn)2060年碳中和？

 

全社會(huì)50%的使用能源：機(jī)械能、熱能、“冷”能、光能、電子設(shè)備驅(qū)動(dòng)能量，……，是由電能提供的。 

中國(guó)每年開(kāi)采出來(lái)的一半煤炭，是用來(lái)發(fā)電的。 

中國(guó)現(xiàn)在60%以上的電力，是由化石能源——主要是煤炭燃燒提供的。 

而碳中和的世界，電力不再由化石能源提供。而是由可再生能源提供?？稍偕茉刺娲茉刺峁╇娏τ袃蓚€(gè)問(wèn)題需要解決：

一是成本——現(xiàn)在已經(jīng)基本解決，而且可再生能源電力的成本還會(huì)越來(lái)越低，未來(lái)將遠(yuǎn)低于化石能源生產(chǎn)的電力；二是未來(lái)可再生能源的主力、無(wú)處不在的太陽(yáng)能和風(fēng)力不穩(wěn)定， 其波動(dòng)需要補(bǔ)償和消納，這正是德國(guó)轉(zhuǎn)型2.0 要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。 

過(guò)去的電力系統(tǒng)，是用電戶決定發(fā)電量。所以電力系統(tǒng)由電源、電網(wǎng)和用戶三個(gè)部分組成。

而在碳中和的電力系統(tǒng)中，主力電源是風(fēng)光電，但風(fēng)光電的發(fā)電出力受氣象和天文條件的影響，不穩(wěn)定。于是在碳中和的電力系統(tǒng)中，要對(duì)波動(dòng)的風(fēng)光電進(jìn)行調(diào)節(jié)，即補(bǔ)償和消納，于是就在電力系統(tǒng)增加了一個(gè)部分——智慧能源系統(tǒng)。智慧能源系統(tǒng)中有四大金剛，我們將在后面詳述。 

我們先看電源端。 

碳中和電力系統(tǒng)中的主力電源是風(fēng)光電，而水電在中國(guó)的西南部是主力電源。 

風(fēng)電的發(fā)電成本一直在穩(wěn)步下降，而且下降的速率現(xiàn)在還很快。

現(xiàn)在風(fēng)電的并網(wǎng)電價(jià)已經(jīng)與煤電相似，不遠(yuǎn)的將來(lái)就會(huì)明顯低于煤電。 

光伏的發(fā)電成本一直在快速下降，預(yù)計(jì)到2025年左右會(huì)在全國(guó)的范圍內(nèi)低于煤電，在2030年以后遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤電。從發(fā)電成本的角度看，10年后，風(fēng)光電可以全面取代煤電。 

在德國(guó)，可再生能源電力在總發(fā)電量中所占的比例，已經(jīng)從2002年的不到8.6%，發(fā)展到2020年上半年的55.8%。2019年上半年，波動(dòng)的風(fēng)光電在德國(guó)的總發(fā)電量中占34.8%。而在2020年上半年，就增加到了42%，而煤電+核電的發(fā)電量在德國(guó)的總發(fā)電量中現(xiàn)在僅占43%。

這是2020年6月27日~7月6日德國(guó)各類電源的發(fā)電出力和用電總負(fù)荷的變化曲線。 

從圖中可以看出在碳中和電力系統(tǒng)中的問(wèn)題，就是可再生能源的發(fā)電出力隨天氣波動(dòng)，而不能自行與電力需求吻合。兩者出現(xiàn)巨大的差異。 

這張曲線圖描述了在未來(lái)德國(guó)的電力系統(tǒng)中除了可再生能源供應(yīng)的電力之外，要滿足德國(guó)的電力需求還需要多少額外電力。到了2050年，60%的時(shí)間需要額外電力，最大值為約50GW。在另外40%的時(shí)間里，則是可再生能源電力 過(guò)剩，發(fā)電出力過(guò)剩的最大值可達(dá)70GW左右。

這就需要有不使用化石能源的技術(shù)方法，在可再生能源發(fā)電出力不足時(shí)提供額外的電力，在可再生能源發(fā)電出力過(guò)剩時(shí)消納掉過(guò)剩的電力。而不使用化石能源補(bǔ)償和消納可再生能源電力的方法，就被稱作智慧能源。