全球碳中和运动缺乏一个明确的理论基础

 

热力需求的核心是温度要对口（有些应用也需要压力对口），高温工业过程（如发电）产生的余热完全可以是其他中低温过程所需要的热能。著名工程热物理学家吴仲华【5】结合热力学的第一和第二定律，提出的“分配得当、各得其所、温度对口、梯级利用”的能量利用16字原则，至今对于热能的循环利用还具有重要的指导意义。建筑物的暖通需求是能耗和碳排放大户，应同时做好通过“被动房”和“主动房”技术提升建筑物能效，优化建筑物用能结构。

 

交通领域亦需要通过电气化与氢燃料电池等技术路径，并在全社会提倡低碳出行尽可能减少燃油消费等，积极打造绿色交通体系。但需要注意的是，航空与海运领域在未来较长一段时间内，还需要液态燃料来驱动。包括生物质燃料在内的“零碳”燃料，或者说是“碳中和燃料”将扮演重要角色。

 

综上，从能源系统视角，可以看到从单个能源产业角度无法看到的现实，从而避免一些片面的做法。这里涉及的几个核心问题包括：

 

首先，由于化石能源一直担负着能量提供与材料提供的双重功能，系统分析要求我们在能量的低碳转型后，必须要为材料的供应寻找新的可行途径。基于这一点，那些认为未来社会全部由电力驱动的观点就站不住脚，100%电气化或者电力加氢能的碳中和技术路径就可能是一个战略误区。从这个角度看，中央提出“构建以新能源为主体的电力系统”，而不是“构建以新能源为主体的能源系统”，是非常科学合理的。

 

其次，能源低碳化转型要在保障能源安全的前提下稳妥进行，可参照发达国家的经验，在未来一定时期（如10-20年）内，将一定比例（如60%）的能源作为保障能源供应安全的基础能源，拿出剩余的部分参与能源转型，主要用可再生能源、天然气和核电来代替煤电。由于我国基本没有燃油发电，而且油气具有良好的工业基础，在核聚变工业化突破之前，石油需要力求总量稳定，为煤炭的产业转移和核能发展赢得时间和空间。天然气要稳中有升，对石油进行有序替代，确保油气行业低碳转型，最终向零碳过渡。这样分步滚动实施碳中和计划，而不是一步到位。

 

第三，电力、热力或交通移动力是人类生活与生产活动所需要的能量服务。对于节能减碳而言，提高“有用能量”占总消耗能量的比例，即提高能效，可以减少能源浪费，进而减少碳排放。这就要求相关技术设备在设计指标方面更加精确、严苛，尽可能提高各环节转化和传输效率，甚至可以按照有用能量的概念重新设计耗能设备，以此反推能源转化和供应系统的合理性。这就是为什么在很多耗能领域存在巨大节能空间的原因。2016年，北京国际能源专家俱乐部对杭州泵浦公司的循环水节能技术开展了评估与推广工作。按该公司介绍，我国的化工、电厂、冶金行业的循环水冷却系统普遍存在“大马拉小车”现象，80%以上的循环水系统具备15%以上的节能潜力。

 

第四是重视对电、热、冷等多种用能需求的集成与优化，提高能量的综合利用效率，降低碳排放。

 

能源系统的特征是任何一种资源都可提供多样的能源服务，而任何一种能源服务都可由不同的能源资源来提供。这就需要围绕着某一需求，或者某个客户，针对其能量需求对不同技术和资源进行集成优化、梯级利用，提升整体效率，降低碳排放和客户综合成本。并通过先进技术对各种资源进行整合，促进传统能源系统向更高效、更安全、更清洁、更智能、更协调的现代能源体系转变。

 

第五是重视数字技术的推广应用。当前，数字技术正在以“互联网+”为主要手段的第一阶段向以物联网、大数据、人工智能和区块链等为主要手段的第二阶段进军，更多的行业将被新的数字化浪潮重塑。数字技术作为新的生产力，可推动不同种类能源在更大范围内优化配置，构建电力、天然气、热力与互联网运营商之间互惠共赢的能源互联网生态圈，这对提高能源系统整体能效，降低CO2排放起着关键作用。建议国家在电力系统现有“能源互联网”的整体架构基础上，筹划能源化工领域数字化发展的整体架构，明确重点应用领域与试点项目。

 

第六是全局优化。能源系统是一个互联互通的体系，碳中和战略需要全局考虑，不能只考虑局部优化。如将数据中心这样的电耗“巨兽”转移到可再生能源富足的西部，必将导致西电东送电量减少；在内蒙古牧区“一刀切”禁止新上发电项目有可能会影响到东北和华北的电力供应。碳中和在需求侧应强化节能工作，充分开发身边的可利用资源，在供应侧还应整合各类低碳要素资源，跨领域、跨行业、跨地区进行协同、有序、稳步推进。碳中和在路径上也应多元化，而不是过分依赖某一技术路径。

 

此外，能源基础设施是城市基础设施的组成部分，可以通过城市规划及智慧城市建设，将水、电、通讯、交通、生活垃圾处理等城市基础设施进行集成优化，产生融合效应。 内.容.来.自：中`国`碳#排*放*交*易^网 t a np ai f an g.com