6月28日，国际零碳城市大会在北京举行。中国工程院院士、清华大学建筑学院教授、清华大学建筑节能研究中心主任江亿在会上发表题为《城市能源系统的零碳转型》的主旨演讲。

中国工程院院士、清华大学建筑学院教授、清华大学建筑节能研究中心主任 江 亿

新能源装机应以东部为主

(资料图片)

江亿首先分析了城市能源系统当前存在的问题。他指出：“碳中和需要风电、光伏在电力领域占主导，其装机容量占比将达80%，发电量占比约达到60%，由于风电光伏是低密度能源，未来风电光伏装机需要1.17亿亩土地资源才能满足需求。由于风电光伏的装机成本和长途输电成本接近，河西走廊空间位置很难布置上百条千万千瓦级的特高压输电线路，因此，风电光电应重点在我国中东部用电负荷中心区布局，在我国中东部布局45-50亿千瓦新能源装机，西部布局20-25亿千瓦新能源装机，可以有效缓解日内调峰电网压力，降低长途输电系统的资金投入。”

针对东部地区装机的用地问题，江亿院士建议：“城乡建筑领域可以新增7.8亿千瓦新能源发电装机，农村屋顶大约可以新增19.7亿千瓦新能源发电装机。此外，海上风电、城市坡地、山地集中式风电光伏新增装机约为20-25亿千瓦。”

由此可见，在东部用电负荷中心新增新能源装机并非不可实现。

应对波动性能源并网需多管齐下

随着风电、光伏这类波动性能源大量接入电网，给电网安全带来了新的挑战。针对这种挑战，江亿建议多管齐下，解决风电光伏装机波动性问题。

他提出几点建议，针对电源与用电需求之间的季节性差异问题，要保留部分火电厂，用生物质、燃煤、燃气为原料，利用CCS技术回收二氧化碳，其利用小时数约为1500小时，将富余电力制氢、储氢或者合成燃料，供冬夏两季用电高峰期使用。

针对每日用电峰谷的变化，要发挥抽水蓄能和可调节水电的作用，应用不同的储能形式，可以提供15——20亿千瓦的调节能力。

从长远角度看，未来建筑+充电桩+电动车将成为重要的电力调节骨干。江亿认为，到2050年，将有3亿辆电动汽车可以参与调峰，以单车电池50——100kwh计算，其调峰能力约有30亿千瓦的调峰能力。将充电桩接入邻近的建筑配电网中，利用建筑用电低谷为车辆充电，建筑用电高峰为建筑供电。

需高度重视农村新型能源系统建设

针对广大农村，江亿认为需要高度重视农村能源转型的工作。一方面是因为农村新能源系统建设是新型电力系统建设的开路先锋，是零碳燃料的供应者，也是能源革命的发源地。建设以屋顶光伏为基础的农村新型能源系统，对于推动农村全面电气化和能源结构转型至关重要，此举既有利于乡村振兴，也对完成电力系统革命和实现低碳发展起到关键性作用。

江亿分享了山西芮城的新能源发展案例，他介绍道：“建成以屋顶光伏为核心，家用智能充电桩、直流用电末端及蓄电池为组成的家庭单元，并由众多家庭单元和零散空地太阳能光伏等组成村级直流微网，可以满足农村生活、生产、交通等全部用能需求。其剩余电力仍能送电上网，转变成可调控的优质能源资源，实现光伏电力的有效消纳，该系统已开始在山西芮城庄上村成为范例。”

低碳革命应有序推进

为如期实现2030年碳中和、2060年碳达峰，我国正在积极推进能源革命相关工作，江亿院士认为，低碳能源革命应有序推进。

在推进能源革命的过程中要满足能源供给和经济增长的需求。在推进能源低碳革命的过程中要先立后破，只有先建立起可靠的新能源供给才能停掉原来的高碳的能源供应体系。

在构建新型能源体系的过程中，江亿建议，我国能源的低碳转型可分为两步走：先电力、后其他；先交建筑交通、后工业；而电力系统又应先农村、后城市，“以农村包围城市”。

江亿表示，新型电力系统和零碳热力系统建设的过程中在不对制造业产生影响的前提下可以带动诸如电动车、充电桩、电力电子、热变换器等大批新兴产业发展，届时国内相关产业将实现快速升级，最终实现低碳转型。