杨雷：碳中和定义能源新赛道，“未来十年，全球海上风电发电量要增加10倍”
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5月14日，“烟台海上风电研讨会”在山东蓬莱举办，政府相关部门负责人、国内外专家、企业代表聚焦北方风电母港建设，从政策保障、资源禀赋、产业链打造、国际合作等方面探讨山东烟台海上风电发展趋势及市场前景，为山东省海上风电产业发展提供理论支撑和智力支持。
北京大学能源研究院副院长杨雷作主旨报告
北京大学能源研究院副院长杨雷作主旨报告，分享了我国提出碳中和的背景，表示清洁能源将是未来发展的主流，发电技术成本的快速下降给行业和政府带来更大的信心。国际能源署预测，按照《巴黎协定》可持续发展的目标，到2030年，海上风电的发电量要增加10倍左右才能满足本世纪中叶碳中和目标的需要。建立新型电力系统要优化现有的能源体系，充分挖掘系统的灵活性潜力，这需要打破思维框限，为未来的商业模式创新提供更多的条件。
杨雷：尊敬的各位领导、各位嘉宾，非常荣幸来到美丽的烟台，这是一个很好的学习机会，借这个机会我给大家做一些简单汇报，希望能有点启发。
首先给大家介绍一下碳中和的背景。不少人觉得碳中和好像是近一年来的一个新事物，实际上它有非常深厚的传承，也经历了一个长期复杂的政治谈判磋商历程。从1990年中国正式作为缔约方签署了《联合国气候变化框架公约》开始，我国一直是应对气候变化的积极参与者。其中一个重要的节点是2015年中国作为主要推动方签订了《巴黎协定》。在《巴黎协定》框架下，通过国家自主贡献，要实现把温升控制在2摄氏度，力争达到1.5摄氏度的目标。2018年，联合国应对气候变化委员会对目标作出了评估，认为如果想要把温升控制在1.5度，到2050年就应该实现近零排放。
也就是说，3年前的时候我们就已经形成了一个科学的共识。到去年，我们国家正式宣布碳中和目标，全球范围已经形成了共识。我在这里也想跟大家介绍一下，在1990年缔约的时候，中国累计排放了全球大概7%的二氧化碳， 30年过去，我们已经是全球第一大二氧化碳排放国，是美国加上欧盟甚至要加上日本的总和，中国的累计排放量也达到17%，人均累计排放基本上是全球平均水平。在共同但有区别的原则下，承担大国的担当和责任，这是构建人类命运共同体的应有之义。我们可以看到，GDP占全球70%以上的主要经济体已经宣布了碳中和，大多数计划到本世纪中叶实现碳中和，最早的像挪威等国2030年就要实现碳中和。
另外要强调的是，碳中和不仅仅是一个大国担当的姿态，也是未来构建新的全球投资贸易格局的重要约束。国际上很多公司都宣布率先实现零碳，比如欧莱雅已经宣布所有产品实现零碳。宝钢的同事告诉我，卖到欧洲的钢材如果不能够提供碳标签的话，就不能出口。欧洲也正在倡导一个碳边境调节机制的制度，认为需要类似于碳关税这样的机制来保障减排效果。中国在试点碳交易市场的十年过程当中，二氧化碳的平均价格大概是不到24元人民币每吨，欧洲现在达到了40欧元每吨的水平，碳的价格全球会有很大差异。对于碳的边境调节机制我们认为合法性、操作性和有效性都有问题，可是我们也应该看到，包括像美国等国家都在积极的呼应碳关税这样的机制。在未来，如果不能做到更加低碳，更加可持续的模式的话，我们实现民族复兴的伟大愿望就会面临很大挑战。碳中和产生的新的贸易投资格局可能比加入WTO对我们经济的影响还要大。
前几天我在别处讲党课的时候讲，碳中和是我国最高领导层深思熟虑的重大决策。我在这里简要给大家回顾一下，习主席在短短半年多的时间内，据不完全统计，至少发表了13次有关碳中和的重要讲话。我给大家分享一下其中的简要脉络：去年9月首先提出来碳中和的概念，一些人认为这只是一个符合国际要求的说法或者权宜之计，后来习近平主席在11月的两次国际会议上特别明确地说，要说到做到，言出必行。后来也有一些人说，我们应该把2030年达峰的数设置得高一些，这样可以赢得一些最后发展机会。到了去年12月份的时候，在气候峰会上习主席进一步承诺到2030年单位GDP排放强度要下降65%以上，我们GDP增长的速度基本是有预期的，有这样的强度约束，就可以很容易测算出达峰的排放量，不会是一个摸高的值。想冲一个高峰，不符合未来碳中和和可持续发展的愿景。后来有一些企业和地方开始积极表态，包括一些主要央企要率先达峰，还有一些地方也提出要实现提前碳达峰和碳中和。今年4月份在领导气候峰会上，习主席再次表态支持有条件的地方和重点行业、重点企业率先达峰。像烟台这样有非常好的自然条件，又有各种资源，加上地方领导有决心，就应该属于有条件的地区，要力争提前达峰。在今年3月份召开的中央财经委员会第九次会议上，提出“碳达峰和碳中和”是党中央深思熟虑作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。我觉得碳中和战略的意义，可能比改革开放要弱一点，毕竟改革开放奠定了中华民族40年高速发展的基础，但我觉得跟加入WTO（入世）相比，碳中和要比入世的影响还要大。这么一个认识是我们以后行动最基本的判断。
碳中和有深厚的中华文化基础。《中庸》第一章第一节中就说到了中和，这是中华民族非常美好的字眼，我曾经向北大哲学老师请教，如果用四个字来概况我们中华文化，就是“阴阳中和”。“中和”原文是分开来表述的，借用一下原义，如果我们能够用低碳，不排放，那就是“中”，如果我们排了之后，能够把它处理掉，那就是“和”，所以“致中和，天地位焉，万物育焉”，这是非常美好的愿望。建设生态文明、可持续发展，中华文明永续发展是一脉相承的。
就像刚才所说的，碳中和不是一下就提出来的，早在3年前，清华大学就已经开始了实现《巴黎协定》目标的具体研究，很多单位和机构都贡献了智慧，我们可以看到在供给侧、需求侧等各方面的情况，以及要实现2度-1.5度目标所要做出的努力。能源在二氧化碳排放中占到了80%左右的份额，所以能源领域如何实现低碳是最重要的。尤其是减少化石能源的燃烧，这是我们未来面临的最大挑战。
在IEA发布的相关领域二氧化碳减排展望图中，我们可以看到，首当其冲的是电力，全球的情况跟中国也基本吻合，电力的排放目前占到总排放量的40%以上，在中国要更高一些。如何实现电力的减碳，这是一个非常现实的问题，图中，蓝线下降得比较快，比起工业，如炼钢、航空燃油等不容易减少碳排放的领域，电力行业更有条件率先实现低碳发展，这也是作为最大的二氧化碳排放来源的任务，比如通过风电、光伏等低碳电力的大规模发展，电力行业应该率先实现达峰与中和。
我简单梳理了一下，过去半年里，大概有20多份关于碳中和的研究，我借用两位院士的看法，说明电气化是未来能够实现低碳发展或者实现碳中和非常重要的方面。目前中国电力在终端能源消费占比比全球还要高一些，在终端用能比例中，电占到了约1/4，未来如果按照碳中和的情景，我们的电气化要占到70%乃至80%以上，其中非化石能源在一次能源占比将会达到80%左右，甚至更高。与此相对，清洁能源发电比例将更高，达90%以上。另外，大家对“碳汇”也寄予厚望，这确实是非常重要的一个方面，但现阶段看也要保持谨慎的乐观。未来清洁能源的发展将成为主流，这是一个不争的事实。
碳中和具备实现的条件。从全球来看，由于技术进步，在过去十年中，清洁发电技术由于成本高速下降，已经成为实实在在的引领者。国际能源署在去年的《全球能源展望》报告中提出，在未来“清洁电力可以满足全部新增电力的需求”。我清楚记得，2016年我刚到国际能源署（IEA）工作的时候，当时还说是85%，短短四年时间过去，这个数字就变成了100%。可以说，在这么短的时间里实现这些突发猛进的进展，技术进步给了相关行业和各国政府以更大的信心。
在这个过程中，中国是实实在在清洁能源发展的引领者，这不是我说的话，是国际能源署署长说的。他在各种国际场合都曾经说：“中国是世界第一风电装机国，也是世界第一光伏装机国，还是世界上第一电动汽车保有国”，除了市场大，我们也有完整的产业链。中国是世界第一的光伏制造国，72%的光伏中国制造，风机差不多是一半，还包括大规模储能。这些完整的产业，为我国在“碳中和”赛道上奠定了领先的基础。我们有规模，可是在提高发展质量上，未来的可持续方面还有更多的工作要做。
风电发展前景广阔。2020年全球陆上风电装机93GW，海上风电装机6GW，总装机接近1亿千瓦（100GW），其中，中国在陆上和海上方面都超过了一半多。据国家能源局发布的数据，2020年中国风电并网装机超过7000万千瓦。根据IEA的情景展望，如要实现《巴黎协定》可持续发展的目标，到本世纪中叶实现碳中和，未来十年陆上风电的发电量要增长2倍以上，而海上风电要增长10倍。所以说，风电具有巨大的发展潜力。
我们提出“风电光伏到2030年要实现12亿千瓦以上装机。”这是一个重大的机遇，也面临着巨大的挑战。第九届中央财经委员会上提出来“新型电力系统”的概念，要求以新能源为主体。建设新型电力系统，有点像摸着石头过河，我们自己的石头也快摸完了，不知道什么是新型电力系统。我简单分享一个德国的电力系统出力的图给大家：我们可以从图上看到，黄色的面积是光伏，白天很高，到了晚上就没有了，跨季节差异也非常大（下面的是冬天）。风电是深蓝色的，我们可以看到有时风比较大，可以占到一半以上的风电量，但有时候很少。如何保持电力系统的稳定和安全，这是一个特别大的挑战，大家应该都能感受到并网的问题一直是一个非常大的挑战。
国际能源署做过一个研究，包括风电、光伏为主的变动性能源并网发电量超过10%左右以上，就意味着进入了一个新的阶段（第三阶段），它不仅要求我们有更多的备用容量，挖掘系统现有灵活性潜力，还需要进行整个系统的优化，这个系统中，电源、电网、负荷和储能应该是能够非常灵活的衔接。去年中国风光可再生能源发电量已占到9.6%，面临着能源系统优化的重大课题。这个优化需要调动需求侧响应的潜力，这就必须需要一个灵活的电力现货市场，需要能支撑新的商业模式，比如德国，每15分钟就通过市场产生一个电价。
我们的电力改革仍然还在进行之中，会不断取得突破。今年初的时候，国家能源局、发改委专门对“源网荷储”一体化提出指导意见，也强调通过市场化手段来推动一体化的进展。各个地方政府也在做行动方案，应该说还有很多政策的具体问题需要探讨。
但我们也不能一味地等着政策完善了再行动。随着补贴的退出或者平价上网时代的到来，更多应该从行业自身来创新，挖掘发展空间。这里给大家讲一个例子，开发阿尔法Go把围棋冠军打败的的公司，它在做风电预测，通过机器学习（ML）技术，可以增加风电场的价值。通过机器学习不断的进行匹配，后面可以看到风场的价值在不断的提升，据说提升了20%以上。通过大数据的技术，把原来认为是不可调度的风电和光伏，通过很好的提前预测从而变得更加电网友好，这都是非常大的进展，我觉得这个会为未来的商业模式和市场提供更多的条件。
这里也给大家展示一个例子：这是规划中的北海3000万千瓦风电基地其中的一个概念模型，该工程不仅会构建一个输电网络，也会构建一个输氢的网络，还包括像氨这样的氢相关产品，通过Power-to-X相关技术会有更多的可能性。据了解欧洲在做氢传输管网的规划，到2040年，大概要建设2万多公里的输氢网络，基本上可跟天然气网络相提并论。这里也希望北海这个项目，能给大家一点启发，在未来的技术创新和商业模式创新方面，我们应该有更广阔的空间。
最后我再给大家讲一个多次讲过的故事。他叫波兰特·皮卡，创造了一个人类的壮举，驾驶太阳能飞机第一次环行世界，他说带给我们最重要的信息就是人类不用化石能源也可以实现环球航行。我很荣幸在欧洲跟他做过多次交流，他说自己不是搞能源的，也不是搞航空的，只是个有着冒险世家传统的心理学家。他说自己做太阳能飞机的时候，波音等公司不愿意替他制作飞机，怕失败了影响声誉，后来他就找了碳纤维的造船厂造了飞机，他说在天上遇到的困难肯定比地上多，但他这样一个外行都能实现靠新能源环球旅行，为什么呢？是因为他没有行业里那些思想的框限，这些相关的技术都已经有了，我们要做的，就是要首先打破思维的框限。我把这句话也送给大家，用我们习惯的话说，就是：碳中和首先需要的是一场思想革命。
谢谢大家。CWEA
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