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专题 | “专家话双碳”会议记录(整理稿)

 寒风中的枪手 2022-04-19

江亿 中国工程院院士、清华大学教授

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江亿,1952- ,籍贯:北京,博士学位。

他是国务院能源咨询专家委员会成员,国家气候变化专家委员会成员,住建部科技委委员;担任中国节能协会会长、中国制冷学会理事长,中国暖通空调专业委员会副理事长等多项专业学会职务。

他是人工环境科学的创始人之一。在建筑热环境模拟分析,地铁热环境仿真与控制,热网调节与优化,供热与空调系统的控制与管理等方面都曾做出重要的研究成果,致力于室内环境和建筑节能领域的研究。2007年至今,每年出版《中国建筑节能发展研究年度报告》;拥有发明专利100余项。曾获国家技术发明奖二等奖两项(均排名第1),国家科技进步奖二等奖两项(均排名第1),多项省部级科技进步奖励;曾获国际建筑模拟协会建筑模拟杰出贡献奖、日本首届井上宇市空调国际杰出贡献奖。

“双碳”工作当前需要重点考虑以下问题:

一是要该严格控制建筑总量,反对大拆大建。中国无论是房屋总量还是基础设施建设规模上跟20年前完全不一样了,完全满足未来这14多亿人口的生活发展。再接着盖,不光是拉动高碳,而且是巨量的浪费。去年中央经济工作会议也讲了进入新时期的发展,主要动力不应该再是城镇化和基础设施拉动,而是第三产业高科技、信息生物衍生的。这些转型要加强,而且拆了再盖要严格控制住。中国碳排放高,最主要是钢材、水泥建材生产过程碳排放高的产品的大量生产所造成的。中国每年10亿吨钢排名世界第一,世界第二的美国才1亿吨钢,我们是美国的10倍。这么高的产量,是巨大的市场需求驱动的,这些市场需求里面大头是盖房子和基础设施建设。从建筑总量上看,现在中国660亿平米的城乡建筑,未来预计750亿平米就完全满足要求,现在还有100亿平米是在施工期没竣工的,这两个加起来就760亿平米,这是完全满足中国未来人口对建筑的需求的。从人均面积看,按照750亿平米计算,我国人均面积55平米,已经超过日本、新加坡和韩国的人均水平,这里说的人均不是住宅面积,是把这些楼都加起来750亿平米除以14亿人口。现在形势与2000年时不一样了,不能再把房地产作为维持GDP发展、维持经济增长的驱动力了。
二是要转变人们的生活方式。从人均建筑用能看,OECD(经济合作与发展组织)国家是中国的3倍,美国是中国的6倍,单位面积中国是美国的40%,是OECD国家的60%。过去人民生活节省,现在随着经济发展,人民手里钱多了,人们开始不太注重节约了。各行业问我将来建筑用多少电,我们分析现在是1.95到2万亿,将来全面电气化加上私家车充电4万亿就够了。但其他行业认为4万亿度电是不够的,起码得5万亿、6万亿,与美国、日本等国家相比,人家那么高了,我们的用电量应该是趋于日本和美国之间。我认为中国应该走条新道来,不能走资源浪费的道路。美国是1950年的建筑能耗水平跟我们差不多,用20年时间翻两番,从20公斤平均一平米标煤涨到1970年的50公斤一平米。那段时间是1950年到1970年,期间各种节能技术都发展得特别快,但是因为生活方式变了,所以用能强度持续增长。日本在1965年的时候比咱们现在的人均和单位建筑面积能耗低得多,但是用了10年时间到1975年就翻一番多,现在还在涨。韩国是1998年涨起来的,这三个国家都是经济飞速发展之后有一个延迟期,延迟那么5、6年之后,建筑能耗就上来了。中国如果跟他们的规律一样,我们未来会大幅上涨,因此我们能否利用现在中央抓的生态文明建设和“双碳”目标,避免出现美国、日本、韩国发展期后来出现的问题,实现人类可持续发展的中国模式,是特别重要的。但是,当前的好几个文件要降低居民的电费、水价、采暖价格,我认为当前这些都在低价赔本运行,还要降的话就跟节能减排低碳相矛盾。世界上任何一个国家用电都是工业便宜居民贵,只有中国是居民便宜工业贵,这是为了维持社会和谐安定保民生,但是在新理念下这是不合适的,应该尽快建立起民政保障体系来安定民生。比如,北京也就是1万人的低收入群体,真是收入特别低用不起电,可由民政部门提供这部分人用电费用,其他人则是该多少电价就多少,这比普遍赔要好得多。采暖也是这样,电价是这样、燃气也是这样、水价也是这样。北京现在的气是2.6元/立方米,俄罗斯边境卖3元/立方米,到咱们手里降到2.6元/立方米,成本该是多少就是多少,不建议赔本运行。但是,不是说一下子就涨价了,需要先把民政保障体系建立起来,精准扶贫。

三是要合理布局,优化安排碳达峰各项工作。实现碳中和要有主从关系,什么快一点、什么慢一点、时序怎么着应该优化安排好,不能一窝蜂上。我们搞双碳最主要的目的是实现能源革命,把化石能源给取消了,变成零碳,这是最核心的目的。在这件事情里面最关键、最困难、最重大的任务就是建立零碳的新型电力系统,这应该是所有活里面最核心最难的,这是一个巨大革命,跟现在的电力系统比起来差很多,有个大变化。第一步应该把最主要的力量放在新型电力系统的建设上,而且是先立后破,别着急拆煤电。然后围绕这个所需要的相关工作来配套做,比如2035甚至2040年完成这个新型电力系统的建设。第二步是工业的流程改造放在第二步拖到2035年以后,把轻重缓急给分明白。

搞双碳电力系统先行,搞电力农村先行

一是建立东西部结合,以光伏发电为主的新型电力系统。为了建设新型电力系统,该在西北方向沙漠戈壁上发展还是在中东部地区发展分布式能源,是大集中还是分散与集中相结合,这些应该尽快组织讨论确定蓝图,把蓝图弄得特别清晰才对。我们组织了几个部门下功夫从各个角度来模拟,最后得到的结果是不应该把重点放在西北的戈壁滩上,而是应该集中跟分布相结合,东边跟西部的风电光电比例是七三开,光伏与风电也是七三开,光为主、风占小头,光是很大一块,把中东部的屋顶资源好好开发起来,城市里面保守估计是8.5亿千瓦的装机容量,农村房子不多但是有太多的屋顶可用,有20亿千瓦的装机容量,这两个加起来是28亿。28亿是什么概念?未来中国最后到2050建成社会主义现代化强国有65亿千瓦的风电光电就够了,其中光伏大约要45亿千瓦,这样城乡屋顶就有28亿的光伏,能够完成接近三分之二的光伏发电任务。

二是要科学发展分布式光伏。怎么发展屋顶光伏?去年发布了关于整县光伏的发展意见,结果几大电力集团加上私营企业一拥而上,把屋顶看成和山坡一样的可发展光伏空间,抢占资源。这反过来对电网系统形成很大威胁。电网公司担心对电力系统冲击大,出台指标让各个县只许搞5兆、搞10兆,实行总量控制。这个事情发展方向是不对的,弄不好会是遍地鸡毛,所以要科学发展分布式光伏,不论是城市还是农村,应该是优先自发自用自行消纳,通过光伏电力满足农民生活全部用能,包括采暖和炊事,替换掉目前的燃煤、燃气和生物质。然后进一步用光伏电力解决农业生产、交通用能,实现全面电气化。再剩下的电靠各种用电装置分布调蓄,跟电网公司配套起来有计划上网。这样,农村通过发展光伏率先实现能源革命,用电力替代目前的煤、气、油、柴,农村也由能源的消费者转变为能源的生产者,替换下来的秸秆、枝条、禽畜粪便等有可加工成生物质能源产品,进入能源市场流通,从而使生产和出售能源成为农村新的经济增长点。建设新型能源系统对中国能源革命有重大意义,对解决三农问题、缩小城乡差别也可有很大贡献,应作为首先发展的重点之一。

三是推动电动汽车参与储能调峰。当前,电力主要的问题在于光伏发电安装空间和储能调峰问题。对于安装空间问题,政策弄好了加上屋顶光伏的推动,不太困难;更大的瓶颈和困难是储能调蓄,因为用电和光伏不同步,只有破解了电源和用电侧不同步的问题,才能好好的去发展风电光电,建立新型电力系统。如何实现储能调蓄?可依赖电动车的发展。如果中国未来有3亿辆私人电动车,能解决70%风电光电的调蓄作用,比如在深圳,我们做整个深圳的出行规律研究,在全市的车辆跟踪模拟,分析认为未来私人车辆都变成电动车能起特别大的调蓄作用。但是其前提是有蓄充电,双向充放电。需要建设覆盖大范围区域的充电桩网络,停车场一位一桩,即停即插,充不充甚至反向放电是由电网的供需关系决定,这样车里面的电池就成了特别好的储电资源。谁都认为化学储能是未来最好调蓄的办法,但是化学储能方式最好的利用方法是分散安装而不是集中,与电动车(主要是私家车)配合。同时电动车可以与建筑搭载,建筑里面有不少可灵活调节的负载,可以根据要求改变用电功率。最难的是储电与调节,把车跟建筑二者优化组合,弄好了就变成了一个大的带有蓄能的柔性负载,基本可以解决调蓄问题。建设新型电力系统是以这个为主要目的,围绕它把该做的事情突出带动起来,比如加速推广电动汽车事业,加速推进建筑用电的柔性化改造,建设全域新型有序智能充电桩网络。带动起电动汽车产业、充电桩产业、电池产业、光伏产业、供电产业、电力电子器件等一大块新型的产业出来。这些产业的发展可以大力带动中国GDP,代替由房地产产生的经济增长,促进建成新型电力系统,因此这项工作需要精心策划规划好。现在电网研究的东西规划不够完善,目标是解决电力系统建设,使得我们有充足的电力供应,而且是零碳的,后面就都好办了。
四是大力发展工业余热供暖。供热是建筑用能的另一个重要方面。除了流程工业之外,中国的非发电工业用煤里面有一半大概5亿多吨用在轻工业产品上面,纺织、印染、皮革、造纸等十几个行业中,这种低压蒸汽或者热水,需要各种小锅炉、小火电,通过热电联产为这些需求供热。许多地方都希望解决这些小锅炉的替换问题。据测算,工业用热加上北方采暖用热有小10亿吨标煤,将来如何解决用热问题?全国范围的热大概测算,核电现在是5000万亿千瓦,将来会沿着海边有2亿千瓦。2亿千瓦核电,发电是1.6万亿,产出余热是每年70亿GJ。核电将来要发电8000小时余热就能出70亿GJ,只是现在都排海里,当然这70亿不能都计算上,但总可以利用其中很大一个比例。未来还一定会保留6.5到7亿千瓦的火电,功率挺大,但是每年只运行1000多小时就够了,解决关键时间如冬天调峰和其它静风天阴天的电力调峰。这些火电,也能产生每年三十几亿GJ的热量;还有流程工业,冶金、有色、建材和化工,将来还会留一些。这样核电、火电、流程工业等合起来有每年190亿GJ,只要把它们的70%回收用上就能满足建筑供暖和费流程工业的热需求。但是这里面最大问题跟电一样是时间差的事情,比如核电一年四季都发电产热,但是北方只有冬天要。工厂的余热是根据生产要求产生, 结果你是特殊的时候要,这样就产生了时间差。所以需要在全国各个地域发展跨季节的储热装置,跨季节把春夏秋冬的余热收集起来,还有垃圾发电、垃圾锅炉的余热,再加上数据中心的大量排热等等加起来190GJ就足够了。这就得全国性规划,再调动各种国企民企的积极性照着大规划方案去做,实现完全新的热能供应系统。举个例子,怀来县2700万平米的建筑需要热量,现在是烧煤锅炉,冬奥会期间让他们烧燃气,光一个县就小10个亿燃气费,目前怀来附近国家数据中心的余热,若取出来存储好,就可以解决全县域2700万平米的供热热源,还用不完,现在我们正在做仔细论证,争取实施出来;福建福清市的核电,就可以拿核电的余热供应大化工基地和新兴工业园的用;绍兴是重要的纺织用地,原来有热电厂解决生产用热问题,若取消热电厂,可用秦山核电站余热解决。连云港朝北走的化工产业,可以利用连云港核电。胶东半岛3个核电站建成了,可以使胶东半岛的供电供热包括海水淡化都通过核能综合利用解决。这样的案例都是在热电参与上综合起来解决建筑用热和工业用热的事情,一个统一规划,一个抓点带面实施。大连的红沿河核电站的余热能输送用到沈阳等地,这些都需要规划,但推动过程都很困难。比如跨季节储热,用空间的事情涉及到国土部门、环保部门等各部门,其实哪个也不是耕地,是海边选出一块,圈出来作为储热的热水库,经济上合理性大家都能算出来账,但是地方不敢批,起码需要到国土部到中央去批。通过这种途径把供热解决,为以后工业改革、能源系统打下基础。我们的基础,不是去强迫你把煤电厂关了,把锅炉灭了,而是有了保障之后通过竞争自然就能实现“后破”。
五是新型能源系统建设应该先建农村的新型能源系统。我现在在几个地方做试点。新型能源系统是什么呢?刚刚说了在家里房顶装上光伏。家里现在至少能装20千瓦,有的装了40千瓦。20千瓦发多少度电?发25000度电,家用不到5000度电,农民敞开用一年5000度电还多出20000度电。做饭、采暖、家用电,全能自给,车、农机具,包括农副业生产的设备用电也能保障,这样一来不要再用什么煤、油、气,所有的化石能源都赶出农村,靠这个电就能满足农村所有的用能要求,天就干净了,也就蓝了。这件事以前是听着天方夜谭,现在是真的可以实现。家里“低息贷款,还本付息”,等于老百姓白用电,10年之后还能赚钱,但是一个村得有1000万投资来解决村网改造问题,这个钱得有关部门掏。全国30万个村,一年搞10000个村,国家需要1000亿,30年3万亿,能把整个农村全部面貌改过来,农村都变成发电厂,每年给国家贡献10000亿度电。一个村需要1000万的投入,但是这样的投资在能源领域来看是小投资大收入,把原来各种农电补贴、农油补贴、柴油补贴取消,用来投资农村光伏。但是接着得抓农机具和电气化的改造,现在有好几个企业已经开始研究。农村的麦秸、稻草、玉米梗、果树枝条可以加工成各种各样的生物制燃料,或者是小颗粒、大块,要么就是大沼气最后变成生物制燃气,这些都是实实在在的真东西,而且已经实现了规模化,但是这些东西为什么推广不开,是因为以前总觉得是优先自用的政策,不应该优先自用,应该都变成商品进入流通市场,农民把电好好用了就行,这些都变成收入。如果种小麦靠麦秸加工之后卖的钱相当于三分之一的小麦收入,产粮户可以增收30%,这对于纯农村和农民的来说是一笔很大的收入。所以先下工夫抓农村,促进电力系统建设,把光伏在哪里装解决了,把农村面貌改了,这个弄好了6、7亿吨的标煤就节省出来了,生物质能置换出6、7亿吨的标煤,将来这叫零碳能源,这个事情要下大工夫抓。

虽然农村光伏分布式发电比清洁采暖的投资高一点,但是到春天夏天这个电能够往外卖,几年之后就能把安装的费用节省回来,农村要先行,搞双碳电力系统先行,搞电力农村先行。把农村搞完再带动城市,最后是工业,配合着交通、建筑跟上,大概的逻辑关系是这样。

六是推动工业节能提效。刚刚说了电力系统建设、新型热力系统建设、农村能源系统建设,和这三大战役与之相配套的车辆电气化、建筑的柔性改造配起来,整个作为第一大战役能够在2035年哪怕2040年完成,这就为后面实现全面碳中和打下了特别好的基础。而工业呢?现在中国全凭制造业,现在让制造业改造不合理,我们指望制造业吃饭挣钱,相当大的好的生产线都是本世纪相继建成的,回收期还没有到,现在都拆了是巨大浪费。改“零碳”要涉及到生产工艺的改革,整个流程和产品生产线都得改,很多技术还在研究,所以缓上十几年让他们做示范探索,等到2035年前后这个生产线自然要更新换代升级,那会技术也攒够了,能源也富余了,再改也不迟。但是现在我们可以从新上项目上提出要求,要么就上零碳的要么就不许上,原则上不允许建设燃煤电厂和以前的传统电厂、煤化工项目,原来的产业该做就做,到时候他就自己该换了。
七是GDP增长就靠拉动的新兴产业。建立新型电力系统不会减少发电量,不会影响电力发展,农村也不是凭空建起来的,刚刚说的电动汽车都是新兴产业,拉动一堆的新兴产业,一年也是好几万亿的产值,所以拉动新兴产业,必须上新的,老的不一定逼着你拆,然后15年、20年之后到能源系统也建好了,零碳的电也有了,技术积累也有了,咱们再去折腾旧产业,弄十几年、二十年中国就为强国了。所以要先抓新兴产业,为后面工业化的零碳提供基础条件才好改。现在保证40年的经济持续增长,GDP增长还得翻番,这也是最重要的中国的大事。所以这几样得协调好,这是先后顺序的事情。
最后,是天然气发展问题。我前天开会,请了四个院士跟我们校长谈未来的低碳科技,其中一个院士认为天然气得重点好好抓,我不这样认为,第一,天然气属于化石能源,将来到2060年的时候应该减到最少;第二,中国没有这个东西,需要进口,现在世界上折腾成这样,你说支持俄罗斯进口一点,但是这是政治支持,不能把整个国家能源都依赖进口。哪怕煤多烧两天也不能把煤炭削减了,去进口天然气用,既然说好将来是电气化,就奔着风电光电走,不必要拐个大弯,为利用天然气花多少万亿把基础设施、码头、储气等等什么的改,干完之后咱们可能就不用了,是浪费的。别看现在气紧张,五年前的国际市场供大于求,美国人希望你买,我们不需要听美国的,通过买天然气解他的急?所以天然气政策一定要把握住。天然气下乡,修到农村老百姓买不起瞎花钱,不能由某个行业的利益来影响国家的大政方针,这件事情希望组织辩论,把所有燃气相关的人组织起来辩论几天。现在的气粗点说1000亿用来发电,工业就是700、800亿,剩下的1000多亿是老百姓烧燃气锅炉。而这1000多亿的民用建筑锅炉完全可以垫底,不该用了,做饭、生活热水烧气,都用电就得了。这样去掉发电,两项加起来3000亿足够了,用气量不用涨到6000亿,不用大力推广天然气。加州都不用气,中国积极发展气不合适,这是大题目,我觉得中国应该就几个专题,把有关部门请过来专题开会研究。
再有就是把碳排放的指标体系建立起来。怎么计算、怎么算碳多少,当电力系统的大头,来源于零碳电力、来源于风电光电之后电量不是那么重要,而电功率变得特别重要,所以考核方法指标也在变化。原来一度电烧300克煤,现在一度光电什么也不烧,不用白不用,所以关键时候抓的点不一样了。包括实际动态的每个小时,像北京电力的碳排放因子不一样,波动特别大,真调控的时候800克二氧化碳一度电,真要是风电光电多的时候就剩下100多克二氧化碳一度电。这个数电网公司也说不明白,只是自己算就得了,无法动态公布,所有消费侧根据这个数选择什么时候多用电,什么时候少用电,随着碳排放因子变化而改变用电方式的事情对于建立新型电力系统有非常大的意义。需要打破电网公司以前什么事情都保密,不能公布的说法,这个不涉及国家安全,公布计算方法后能够从这里来考核碳排放,不是看平均的碳排放因子,得看怎么用、什么时候用,相关的指标体系现在是落后于整个工作,得下功夫组织力量,科学的制定出路线来,这些好好规范发展特别有意义。

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