【重磅】能源转型要注意多能互补

能源发展要关注不同级别、特点的能源区域划分，完善它们之间的智能联网。

在能源发展战略的讨论中，人们往往能看到一种有趣的现象：从事某一种能源的专业人员往往都强调自己所属专业的重要性，要求强化对其的支持。这是可以理解的。因为他作为专家有强烈地发展本专业愿望，也最了解其行业的真实的发展情况（特别是其困难）。但他对其他专业和经济发展的全局，往往缺乏足够的认识。这就需要深入地互相交流和在实践中发展已有的认识，在共同的探索中找到由化石能源为主体转向非化石能源为主体的转型道路。总体方向是肯定的：因地制宜、因时制宜的多能源互补，避免某种能源的缺陷而发挥其长处，以其总体的优势去促进经济的持续发展。

换言之，能源转型不是要简单的以非化石能源代替化石能源，更不是“风光独秀”单调的“一统天下”，而是要谋求适合发展中的不同情况，多种能源灵活互补、共同保障能源安全和经济发展的活跃局面。

石油在能源转型中的地位

石油生产过程中的碳排放容易引起人们的人关注。首先是油田、运输管线和炼厂无效排放和刺漏。这不仅影响环境，更是安全的大敌，因而是比较容易解决的问题。在整个产业链的运营过程中尽量减少以煤和石油为燃料动力，更多地使用天然气和绿电也会明显地减少其碳排放。

石油工业碳排放主要产生在油品的使用上。分散使用油品的交通运输、中小型企业和商业民用建筑不但消费量大而且其排放的碳和污染物难以被捕集存储。对其碳减排的重要方式是以非碳产品替代。首先是以电力，特别是以非化石能源为动力的电力（绿电）替代油品。这是各国目前以及近期所大力推行的油品替代方式。欧盟为推行“绿色新政”提出对新车销售平均排放量未能达标的企业征收巨额罚款，使2020年欧洲电动汽车销售量暴增三倍。第二是以氢气为动力替代油品，目前呼声亦甚高。油品的两种替代方式在很大程度上都要使用电池。于是种类、效率多样的电池纷纷出现。目前的难点是电池本身的成本过高和能量转换的效率不够高，特别是在使用安全上也往往出现问题。第三是以天然气代替油品在运输业，特别液化天然气是重卡和航船上使用已相当普遍。在配套设施具备的情况下，这种方式可降低运输成本和提高其环保效应。

油品的逐渐被替代直接影响到炼油业的发展方向。在不远的未来原油将不再主要转化为各种各样的运输燃油油品。这将使我国燃油油品在2025年左右达到3.56亿吨的需求峰值。与之相应，石油工业下游需加大对落后炼厂的淘汰、改造。

目前全球炼油能力和石油化工生产能力过剩日益增加。近20年，全球炼能利用率从90%左右降到80%左右，而在2020年的疫情影响下大幅下降到72%，创历史最低纪录。中国作为炼油化工第二大国，炼能利用率相对较高，且为2020年唯一炼能有所增加的国家，其利用率也仅为78％。今后原油需求和价格将逐渐降低。

相当部分油品被替代并不意味着石油需求的相应降低。从全球范围来说，石油消费的总量和其在能源中的比例在达峰以后会出现降势，这一点并没有争议。但以IEA为代表的某些机构的极端性意见却很难令人接受。IEA在2021年5月发表了被称为“历史上最重要和最具挑战性的”报告——《2050年净零排放：全球能源系统路线图》，提出需要立即停止化石能源、尤其是油气项目新的投资。它认为2050年煤炭需求将下降90%、仅占总能源的1%，天然气的需求下降55%，石油需求下降75%。大部分专家不同意其中许多过激的意见，并认为这特别不符合中国的实际情况。在仍处于化石能源时代煤炭时期的中国，石油的需求在相当时间内仍有上升的趋势。部分油品可被替代因而减低需求并不意味着石油消费马上会相应降低。根据2021年3月国家能源局发布的《关于2021年风电光伏发电开发建设有关事项的通知》，2030年碳达峰时非化石能源占比仅约为25%。清华大学项目组对与此相应的能源构成预测为煤炭、石油、天然气依次占45%、17%、13%。在能源消费总量仍然有所提升的情况下所需油气的数量仍然是相当大的。包括曾兴球在内的不少对中国油气实际情况有深刻了解的专家指出了：中国石油企业需要转型升级，但不应像BP那样退出油气产业，至少在近20年内不要说放弃、退出油气，就是减产都不行。

不同能源的互补和兜底作用

在目前看到的各种对2050年能源的预测中，共同点是以非化石能源为主体多种能源共存。以我国2021年发改委能源研究所和清华大学课题组提出预测为例，在能源构成中非化石能源占77.4%，其中风能占38.5%、光伏占21.5%（二者共占60%），非化石能源中煤炭、石油、天然气，分别占 5.4%、7.2%、9.8%。风能和光伏在能源中占有主力地位。其优点为整个产业链几乎为零排放，除设备外不需要什么原料；其缺点为发电量不稳定，且峰谷值难以人为控制。这就必须以其他的能源随时填补其发电量的谷值。

当几种负面作用叠加时，当发生严重的自然灾害或国家安全受到威胁时，其发电量的谷值可增大若干倍、持续的时间可能较长，如何承担能源安全供应的兜底作用就是一个相当严重的问题。

核电本身的性质，决定其很难承担很频繁的调峰任务。我国的核电站目前皆在沿海边缘地带，对许多地区来说是“远水难解近渴”。庞大的水电群分布在我国西南部黄河长江黄河上游，也有类似的困难。我国石油天然气处于大量进口的状态，满足需求的压力长期存在，油气的储存也是长期处于“欠账”状态而尚未完善的任务。在进口受到威胁时，其本身的供应安全形势就很严峻。在较长的历史阶段中达到国家排放要求的“清洁煤电”仍会存在，其分布也较普遍。在配备了碳捕集和碳储存的条件下，由其就近承担供电调峰填谷任务的主要部分就是一个相对合理的选择。

“众人拾柴火焰高！”当出现重大供应缺口时，地区内和邻近地区的其他能源应尽力而为地参与这一任务。这似乎是完成能源安全兜底任务的一个途径。

能源区划分和规模化、分布式的能源供应

基于发展的不平衡性，经济和能源发展的历史客观地形成了其分区性，在高级次的分区中可叠加着若干低级次的小区划分。基于对生产效率和利润的追求，专业性企业的规模化和集约化是发展的必然趋势之一。但这种趋势总要受到多种因素的限制。其与产业链的上下游企业间、供应与需求间的一定程度的分离总是存在的。两种趋势的具体结合，取得了某种扬长避短的优势。于是，现代经济出现了不同规模、不同特点的经济区多层次叠加，产业链各具特色各部分多中心发展的模式，出现了富有经济活力和特色的经济园区。后者往往成为经济发展迅速的生长点。

这种不同级次、规模相叠加的能源区划分，在目前往往与行政区有较多的联系。但最根本的分区因素，是经济联系的紧密程度。从宏观角度上，中国、欧盟等都可看作一个巨型能源区。进一步划分，我国的西北区和西藏高原、若干省区、超大型一线城市、多数省（自治区），甚至经济地理上密切联系的更小区域等，都可以看作一个较低层次的能源区。而最小级别的能源区，是多种类型的经济园区、大型居民—商业区等。它们之间彼此在纵向、横向上，可以有一定的叠加。从理想的模式出发，每个能源区内都有多种能源可以互补互调、不同用户间的错峰，尽量使区内供需的峰谷差缩小、某种能源出故障或需检修可用别的能源暂时补替。同时，它需要与周围的能源区建立联系，特别是在需要时能取得有更高级、更大规模能源支撑的能源区支援。这使得能源供应的安全性、经济性的要求，不断提高。

能源区的源网荷储一体化

以能源区内供需统一的视角，去发展经营能源经济促进了源网荷储一体化。供、需不再是分离，甚至对立的双方可以在充分的互相协商、互相磨合中发展。从供应方到用户之间的距离也可以优化到最小，从而削减长距离运输和在能源转换中损耗的比例。

众所周知，从供应方到用户绝大部分能源需要借助电网、管线等专用通道。这不仅需要大规模基本建设的投资和日常的经营维护，而且在长距离的运输和一次甚至多次的能源转换中能源效率的损失相当大。这就影响到能源的降本增效。成本上能否降低到经济上可替代化石能源的程度，是制约非化石能源发展也就是能源转型的最主要因素。而规模较小的能源区灵活的运营调度，恰恰能避免这一点。如依托虹桥综合交通枢纽建成的上海虹桥商务核心区节能示范工程，在占地面积4. 7平方公里内实现了550万平方米的公共建筑热、冷、电三联供，一次能源利用效率高达 81.2%。目前，该区节能率可达20%以上、二氧化碳减排率近45%。这个项目获得了2014年度中国分布式能源优秀项目奖。雄安新区能源建设，也是一例。雄安新区依托大区域网提供的电力和天然气，特别是发挥了本地区地热、光伏、风能等分布式能源的作用，建成了有特色的低碳新城。

分布式能源小区和与其相配合的源网荷储一体化，使其可成为“碳中和”的领跑者。它的建设经验启发人们应该从能源产业链的各个方面寻求储能解决方案。按照新行业技术标准规定，风电光伏发电站为满足其分钟至小时级最大波动幅度的要求，应按装机容量的15%~20%配置储能，抽水蓄能电站应满足服务对象日内至周内的调节要求。需求侧也应该响应调峰要求。为此，需要使电化学储能的电池行业快速发展。无论是化学电池还是氢燃料电池，都需要在安全、高效、方便等方面走向成熟。

电动汽车是耗电大户，私人汽车可利用分散的充电桩在夜间充电，也可在专业充电场快速更换已蓄满电的电池，后者则主要在谷值期充电。被称为“电池银行”的这些中大型充／换电站可进行全面的服务，如进行电池的梯次利用、拆解回收。为此，中石化宣布要在2025年建成5000座充／换电站。据对已有站点的面积测算，当前具备充／换电站建设条件的有1400座。看来，在需求侧建设储能设施的工作开始走向规模化。令人担忧的是，各种电池失火的事件不断发生。号称澳大利亚最大的“维多利亚大电池组”项目，在投产测试时失火烧了三天。看来，需求侧蓄电的安全仍是个待补足的短板。

实现上述能源安全、节约利用的条件，是实施多级的智能化能源联网。这在科技发展的今天，已经不是困难的事情。它关键在于加强“全国一盘棋”的顶层设计，打破区域部门的分割。在这方面中央做了很多示范，如长江三角洲和珠江三角洲经济区的发展，长江流域、黄河流域的环境保护和经济发展等工作。我们可以从不同类型、不同级别的能源经济区试点工作做起，逐步发展完善。全国性能源互联网的形成，不但能帮助各区域实现能源供需平衡，而且可以使能源发展更好地为经济发展服务，更好地实现国内、国外双循环。