導致地球溫室效應的氣體主要有二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、含氫氟氯的碳化合物、六氟化硫等，近30年二氧化碳的溫室氣體貢獻率占比80%以上。多項研究表明，無論從機理還是特征上看，地球升溫主要由二氧化碳導致。

我國正處于經濟高速發展期，二氧化碳排放自然會很高。作為負責任的大國，我國主動提出“碳中和”目標，但由于我國碳排放強度是國際平均水平的1.3倍，而且經濟發展與碳排放沒有脫鉤，對于當前的經濟總量、產業結構和能源結構來說，供能與用能結構的全面調整將面臨巨大挑戰。

多源互補推進能源供給側革命

我國西北地區的內蒙古、新疆、甘肅、青海和寧夏，風光可開發量達到397萬億千瓦時/年，相當于4700個三峽水電站，只要開發1/60就能滿足當前全國的電力需求。

目前，青海發電裝機4030萬千瓦，其中，清潔能源發電裝機3638萬千瓦，占比超90%，新能源發電裝機2445萬千瓦，占比超60%，2020年全省清潔能源發電量847億千瓦時，新能源發電量249億千瓦時，相當于替代原煤3811萬噸，減排二氧化碳6268萬噸；新疆風電裝機2009萬千瓦，光伏裝機1027萬千瓦；寧夏風電裝機1116萬千瓦，光伏裝機918萬千瓦，并建設了全球最大的光伏發電電解水制氫項目；內蒙古風能可開發潛力達1.5億千瓦，占中國陸地50%，風電裝機1849萬千瓦。

西北地區用電負荷不高，火電、光伏發電、風電可以打捆向華北和華中電網外送，減少煤電出力從而降低二氧化碳排放。如云南、四川的水電裝機比重近70%，水電豐枯期出力與負荷需求特性不匹配，造成棄水，而廣東、貴州以火電為主，區域之間可通過水電、火電互補運行，既減少棄水又節約煤炭資源，同時降低二氧化碳排放。

我國需要依托特高壓大電網對可再生能源進行基地化、規模化開發，如西南地區金沙江、雅礱江等流域建成了4個水電基地，三北地區及甘肅、新疆、寧夏等建成8個千萬千瓦級風電基地，青海、新疆、內蒙古等建成8個千萬千瓦級太陽能發電基地。

我國能源結構需要從煤電為主向光伏與風電為主轉變，發展抽水蓄能、電化學儲能，實現以光伏、風電優先消納為主的“水電+風電+光伏+儲能+核電+燃氣發電”多源互補運行方式。

“冷熱電氣”推進能源消費側革命

2019年，我國能源活動過程的碳排放為94億噸，其中能源生產與轉換過程的碳排放占比47%，能源消費過程的碳排放占比53%。能源消費過程中，工業碳排放占比30%，交通占比13%，建筑占比6%，其他占比4%。而工業領域中，鋼鐵碳排放占比17%，建材占比8%，化工占比6%。

針對鋼鐵、水泥、化工和有色等工業領域的碳減排，可通過再電氣化（如電窯爐、電鍋爐等）實現以電代煤；針對建筑樓宇、學校、醫院和企業的食堂等，可以推廣屋頂光伏、電源熱泵、電采暖和電氣化廚房等，實現以電代煤或以電代氣；我國新能源汽車保有量突破500萬輛，針對交通領域的碳減排，可以大力推廣電動汽車、氫燃料車，實現以電代油或以氫代油。

對于產業園區、機場、火車站、校園、醫院、綜合樓宇等，以燃氣分布式冷熱電三聯供為核心，互補整合光伏發電、小風電、地源熱泵、污水源熱泵、生物質能、工廠余熱余壓尾氣等，繼而將新能源發電轉換成制冷、制熱、制氣并進行儲能（蓄冷、儲熱、儲氣、儲電），實現連續需求用戶的用冷、用熱、用電、用氣、用氫等，就地利用分散新能源，減少碳排放。

新型電力系統催生能源技術側革命

以新能源為主體的新型電力系統應以風電、太陽能發電等新能源為主體，以煤電、氣電等化石能源為輔助，以輔助性電源支撐大規模波動性、間歇性風、光出力有效消納的新型電力系統。

我國日用電高峰一般出現在上午9~11點和晚上7~10點，而風電主要出現在后半夜，光伏在晚高峰為零；季用電高峰出現在夏、冬，而風電主要集中在春、秋。國網區域風電出力日波動可達6300萬千瓦，光伏出力日波動達到2億千瓦；相鄰兩日間風電發電量相差可達9.46億度，光伏發電量相差可達4.23億度；東北出現連續92小時無風，華北58小時無風，西北120小時無風；華中、華東持續8天無光，湖南、江西持續超過10天無光。1月6~8日，南方出現寒潮，寒潮前全國風電出力達到1.1億千瓦，寒潮后風電出力降低到0.6億千瓦，但寒潮后增加制熱電負荷5000萬千瓦，正負相差1億千瓦，相當于200臺50萬千瓦機組的停啟。

上述數據表明，在火電全部退出的情形下，儲能需要連續放電120小時或10天，充/放功率需要達到5000萬千瓦。2030年，我國風電、光伏發電裝機預計達到19億千瓦，電動汽車保有量達到4000萬輛。

發電、用電的高度雙側隨機性，需要構建以新能源為主體的新型電力系統，融合信息化、智慧化、互動化信息通信技術，憑借互聯互通能源網絡平臺，各類電力資源互動共享和互為備用，區域間、時段間的風光水火核、冷熱電氣氫等能源電力配置雙向互動、智能高效，新能源發電主動平抑波動，電網與發電、用戶友好協調，靈活柔性，精準調峰調頻，提升主動支撐性能。

各類投資主體需要能源體制革命

我國煤電油氣能源領域基本由國有企業壟斷經營，隨著冷熱電氣綜合能源供應體的出現，以及“風光水火”電的打捆互補運行，原來的壟斷狀態正在被打破，一些優秀的低碳設備技術民營企業、股份制企業蓬勃發展。

例如，比亞迪的電動公交車出口美國、日本、英國和法國等國；遠景能源的智能風機出口英國、墨西哥、阿根廷和法國等國；特變電工的光伏、風電出口智利、泰國、印度和巴基斯坦等國；金風科技的風機出口北美、歐洲和中東等地區；華為的智能光伏逆變器出口60多個國家和地區。

另外，用戶用能的多樣化（采暖業的熱負荷、煉油業的電負荷、造紙業的蒸汽負荷、商場的冷負荷、工業鍋爐的燃氣負荷）基本歸結為電、熱（熱水、蒸汽）、冷、氣（燃氣）等需求，可以通過電采暖、電制冷、電轉氣、儲能（蓄熱蓄冷儲氣儲電）、電動汽車、客戶群需求響應，與風電、光伏發電、小水電、地源熱、秸稈發電、燃氣冷熱電三聯供互補來實現能源梯級利用。

多能互補運行不僅需要“風光水火”電源的多補、“源荷儲”（冷源、熱源、電源、氣源，冷負荷、熱負荷、電負荷、氣負荷，儲冷、儲熱、儲電、儲氣）的多補，還需要“冷熱電氣”的互補。因而迫切需要能源體制革命，打破各主體之間的“行業分割”“地域分塊”，以及技術、市場和體制等壁壘，跨界融合冷熱電氣供應與需求，推動能效提升和新能源消納。

（作者系華北電力大學經濟與管理學院教授）