杜祥琬：要重视分布式低碳能源网络

　　 杜祥琬 
　　应用物理与强激光技术和能源研究专家。 
　　中国工程院原副院长，中国工程物理研究院高级科学顾问。现任国家能源专家咨询委员会副主任、国家气候变化专家委员会主任。 
　　主持我国核试验诊断理论和核武器中子学的系统性创新性研究。是我国新型强激光研究的开创者之一，使我国氧碘化学激光等新型强激光技术跨入世界先进行列。他主持研究了“中国能源中长期（2030、2050）发展战略研究”、“我国核能发展的再研究”、“中国可再生能源发展战略研究”等能源发展战略重大咨询研究项目。参加了我国应对气候变化减排的科学论证，主持研究了“应对气候变化的科学技术问题研究”等重大咨询研究项目。作为中国代表团高级顾问，参加了多次联合国气候谈判大会。荣获国家科技进步特等奖一项、一等奖一项、二等奖两项。2000年获何梁何利科技进步奖。 
　　1997年当选为中国工程院院士。

杜祥琬 © 吕学谦／摄

　　作为中国工程院院士、国家气候变化专家委员会主任，古稀之年的杜祥琬不仅没有退下科研一线，还一直忙着在做上接天气，下接地气的事情。他说：“积极应对气候变化是推动低碳转型的重要动力，是中国自身的战略需求。我想通过能源和气候的工作，以科学的方式，为国家转变发展模式起到一些积极的作用。”

认识中国能源战略全局

　　黄晓艳：您曾提到：我国必须创造一种可持续能源发展的中国模式。您认为中国能源变革、能源革命应该有哪些内涵，需要采取哪些战略 ？

　　杜祥琬：中国的能源革命需要有质的变革，需要重塑中国能源结构。能源革命可分成消费革命、生产革命、技术革命、体制革命。能源的消费革命就是要逐步由低效、粗放转变为节约、高效；能源的生产革命由黑色、高碳逐步走向绿色、低碳；技术革命是消费革命和生产革命的支撑；体制革命是能源革命能否取得成功的保障。 
　　中国的绿色、低碳能源战略有三大支柱：一个支柱是消费革命中的节约提效。习近平总书记讲话提出，推动能源消费革命，抑制不合理能源消费需求。我们以前的高耗能产业发展太大、太快，形成了过剩产能，加之由粗放的供给来满足增长过快的需求，这中间许多不合理需求会造成大量能源的浪费。因此，对人口众多、人口资源有限的中国来说，节约和提效，抑制不合理需求，淘汰过剩产能，是能源发展战略的第一方向。 
　　第二方向就是煤炭、石油等化石能源的高效、洁净化利用和控制总量。煤炭和石油是中国能源的大头，今后几十年间中国的煤炭和石油在一次能源结构中的比例会逐步下降，但仍将是主导能源之一。我国每年消耗的煤炭占全球的50.4%，多一半的煤炭消耗是直接燃烧（而非发电），这是最污染的利用方式。面对中国发展具有明显的高碳特点，却又不得不用的高碳能源，就要做好洁净化利用。对于直燃煤炭一定要做好替代，增加煤炭发电的比例。在替代过程中，煤电洁净化有两个概念，一是在环保污染排放中脱硫、脱硝、除尘需要达到国家标准，这是可以做到的。另外就是低碳化。在低碳化方面，如何做到低碳的要求，我们做得并不好。二氧化碳属于温室气体，烧煤本身产生热，排放大量的二氧化碳，真正有多少能通过碳储存、碳捕捉，技术解决还有待创新。煤炭的低碳利用很有潜力, 创新的空间很多，但也有很多问题尚待解决。属于高碳的石油也是如此，洁净化利用就要提高油的品 位，要逐步减少并控制总量。 
　　我国煤炭占比较高达66%，现在每年降一个百分点，2020年争取到60%以下，2030年到50%以下，要让煤碳石油不要突破天花板，“十二”五有一个规划，“十三五”也要有规划。 
　　中国总能源不可能一下就减，化石能源增速会逐浙减缓。在一段时间以后，我国能源需求总量的增量将由天然气和非石化能源来补充。天燃气是我们要发展的石化能源，现在占5.4%—5.7%，以后可以提高到10%以上，这中间发展空间很大。逐步减少煤炭、石油的利用比例，降低高碳能源的占比，满足总能源需求，控制石化能源总量，这是第二个战略。 
　　第三个战略就是发展非石化能源（包括洁净的可再生能源和核能）为主的能源体系，改善能源结构。这是中国能源必然的发展方向，也是全球共同的发展趋势。我国已经明确具体的目标：在我国一次能源结构中，非化石能源占一次能源消费总量的比重在2020年能够达到15%，2030年能超过20%。 
　　能源消费进入多元化是一个必然趋势，当非化石能源占比超过10%就是多元结构阶段。我国的非石化能源占到了11.4%，勉强可以算是进入到了多元化能源结构的第二阶段，也就是石化高碳能源与非石化低碳能源并存的阶段。中国能源的战略只要把握住以上这几个宏观走向，梳理好基本的线条，预计到2050年就可以进入到一个以非石化能源为主的新阶段，这样中国的能源结构算是比较低碳的。

智能大电网与分布式低碳能源网并存

　　黄晓艳：2015年，中国正式确定了《能源互联网+行动计划大纲》，目标是建立新的能源利用体系，推动生产、运输、消费和相关政策措施的链式变革。9月26日，习总书记发表重要讲话，倡议探讨构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求。“能源互联网”已上升到国家战略层面，人们对它的了解却不多，能否谈谈您本人是如何看待能源互联网的?

　　杜祥琬：大家对能源互联网的理解虽有不同，但对于能源的两个共同趋势，大家共识是一致的：一个是走向低碳；一个是增加电的比例，提高终端能源当中电力的比例。我国大量煤炭都是直接燃烧，散烧煤、直燃煤是污染的大头，低效不好管理，我们要加快散烧煤的替代，把它先变成电，就可以上网，能很好管理。这就联接到了能源互联网。 
　　能源互联网实质是把信息技术与能源技术结合起来，信息技术提高电网管理的效率，把网络节点互联起来，对需求侧和供给侧都加强实时管理。另外一侧就是洁净的能源，特别是当太阳能等非石化能源越来越多，如何让网络智能化。因为太阳能、风能的间歇性，对网络会有一定的波动性，如何解决网络的接纳性问题，增强相互间的互补和平滑，使电网发电出力显现较为平缓，如何提高间歇性风能和太阳能并网率，这就要发挥智能电网的优势。储能技术也很重要。通过储能技术可以把多余的太阳能、风能存储，等到合适时再放出来用。间歇性的可再生能源要跟储能技术给合，才能稳定，再与自动化、互动化、信息化的智能电网结合起来，利用自动化的信息技术来管理整个能源，包括电源、需求侧、供给侧。智能电网加上信息技术，再加上大数据，这都是从大电网的概念出发。 
　　能源互联网另一个关键点需要研究，就是发展分布式的能源网络。农村要现代化，要就地城镇化，每个人的用能水平就要提高。如何能不高碳，充分利用好可循环、可利用的可再生能源？就是用分布式的天然气、太阳能、生物能等能源来满足农村城镇化对能源增长的需要，让每一个农户、每一个乡村，既是能源的消费者，也是能源的生产者，这样的分布可以减少大电网的负担，还可以节约煤炭能源。于是，我们提出了分布式低碳的能源网络，这个网络可以是微电网，也可以与大电网结合。 
　　我个人理解认为：未来的能源互联网电网，一定是集中式智能的大电网与分布式的低碳能源网相结合，两者都少不了。这两者的核心都是低碳化和电力化，这是统一的。但集中式和分布式如何结合，大家可以探讨，可以精心设计。

　　黄晓艳：能源互联网为能源革命目标的实现提供技术支撑。在全球能源领域，让您印象深刻的能源技术创新是什么？

　　杜祥琬：回答这个问题，我可以举个例子来说明。太阳能创新很重要的表现是在太阳能电池上，通过不断改进太阳能电池的材料和工艺，提高效率。太阳能电池材料由厚硅变成薄膜硅，进一步改进薄膜，薄膜然后柔性化，大大提高了效能。现在美国、德国实验室的非硅太阳能电池光电转换效率能达到40%，而硅电池最高也就19%、20%，我国的太阳能电池的转换效率只有15%左右。如果没有基础研究作为支撑的话，中国太阳能走不到前列。 
　　中国在能源领域的研究以跟踪型为主，而引领未来则要靠基础研究，这是一个国家核心竞争力的重要体现。中国真讲科技创新，讲科技引领，缺的还是基础研究，原创比较薄弱。虽说企业是技术创新的主体，但中国科技企业水平很多还不够，许多基础性研究更需要国家级的研发机构和高校去发挥作用。据我了解，中国科学院在基础研究方面的任务就很重。 
　　我们要先把基础打好，踏踏实实从基础研究作起，在基础研究中发挥国家研究院所和高校的作用，把政产研企学真正结合，推动企业的技术应用创新，争占能源新科技的战略制高点。

高碳发展并非必由之路

　　黄晓艳：中国面临的能源问题非常复杂，国内国外有各种不同的认识，社会各界也有不同的声音。谈谈您本人对中国能源发展空间的方向性认识问题及看法。

　　杜祥琬：现在我们往往听到这样一种说法，跟美国相比中国的人均能耗还很低，还有很大的发展空间，这需要引起我们的警醒。中国需要对走向现代化的路径进行思考。 
　　典型的发达国家可以分成两种类型：高碳型现代化和相对低碳型的现代化，这个概念我希望大家能建立起来。美国以占全世界5%的人口消耗了全世界20%的能源，走的是高碳型发展的现代化。欧洲和日本的人均能耗只有美国的1/2，碳排放只有美国的1/2～1/3，却走向水平并不低的现代化。国际的经验已经表明，走向现代化，高碳发展并非必由之路，低碳路径同样可以通向现代化，走向富裕。 
　　另外，以发达国家平均水平作标杆也是一个很危险的概念。发达国家平均水平的人均能耗多少，人均电能水平多少，听起来似乎很合理。中国作为人口大国，切不可把发达国家平均水平的人均能耗、人均电力、人均汽车等人均量作为现代化的指标，这是一种不可持续发展的生活方式。中国如果这样做，就会让中国走到一个准美国模式。因此，中国要认清我们的发展空间，争取走一种新型工业化发展的道路，也就是中央提出的坚持走资源节约型、环境友好型的能源之路。 
　　现在中央强调提出调整产业结构，降低高耗能产业，把低能耗新型服务产业搞上去。在我看来，发展过程中，过剩产能、高耗能产业该下就下，低能耗新型产业该上就上，这是经济规律。当经济到了一定的发达程度后，人均耗能并不提升，经济还能继续发展，其一是产业结构的调整，其二就是能效提高。 
　　十八大提出推进绿色发展、循环发展、低碳发展。为此，我们留了15年的发展时间让碳排放总量达到峰值，就是要把强化的低碳措施、低碳路径压缩到我们工业化、城市化阶段，就是为了实现相对低碳的发展，实现资源节约型、环境友好型的发展。

　　黄晓艳：我国现阶段的低碳能源发展主要面临哪些困难？

　　杜祥琬：中国低碳能源有“三匹马”：可再生能源，核能，天然气（含非常规）。如果只依靠其中一种能源想把煤炭从66%的量降下来，几乎是不可能的。需要让三驾马车互相补充，联合发挥力量，才有可能较早实现对煤炭的高比例替代。到2050年，低碳能源三套车的总量可能会占到50%以上，这对中国能源来说就是革命性的突破。实现这样的突破会有许多的困难，因为全球煤炭只占一次能源的30%，而中国的一次能源当中煤炭占到了66%。因此，我们的任务很艰难。 
　　低碳能源发展面临的主要困难是要进一步降低可再生能源成本，要有更好的市场竞争力。这几年太阳能、风能的成本价格就降低了不少。再拿生物质能来说，现在农村的废弃物利用得很少，秸杆燃烧是能源问题，是社会问题，也是治理难题。现在对燃烧秸杆是禁堵还是疏导，需要有方式和方法。一部分还田，另外通过生物质能的多联产，可以把大量的秸杆做成燃料乙醇，可以燃烧发电，可以做沼气，还可以做肥料。不过目前最困难还是价格和成本问题，需要多方的扶持。另外一个困难就是产业模式的经济性。国家从能源战略政策上要重视分布式能源低碳网络的利用，帮助可再生能源企业去克服困难。最后，能源发展中的困难还包括一些体制方面问题。

向低碳转型时不我待

　　黄晓艳：有民众担心，中国在巴黎气候大会上承诺的低碳发展会限制和妨碍我们国家工业化发展。对此您怎么看？

　　杜祥琬：中国是一个快速发展的国家，但资源有限、环境容量有限。目前，中国经济走到了必须转型发展的关键期，中国要应对气候变化，不纯粹是为了国际谈判，也是中国未来的需求，中国需要在世界能源环境中寻求最优的能源发展战略和路线。 
　　在巴黎召开的第21届联合国气候变化大会上，我国正式明确2030年中国碳排放有望达到峰值，并将于2030年将非化石能源在一次能源中的比重提升到20%。这既是一个负责任大国的担当，也是国内自身转型发展的内在需求。 
　　这里我要解释一下：中国承诺2030年达到峰值指的是二氧化碳的峰值，它跟工业化不仅不矛盾，而是引导，引导中国走新型工业化的道路。工业化需要的是能源。我国现在煤炭消耗的总量还有一段时间的增加，等到天燃气、可再生能源发展到一定程度可以替代煤炭时，煤炭和石油达到峰值就要降低下来，而不是中国的能源要降下来，也并不妨碍中国工业的现代化。我们不要一说节能减排，控制石化能源，就有人担心会影响中国的工业化进程。 
　　我们不可能永远躺在煤炭上过中国的日子。现在中国的能源70%花在工业化上，30%花在老百姓的生活上，将来老百姓生活要提高，工业用能就要降下来。工业化并不等于高耗能，随着工业化的完成，高耗能产业就会饱和。中国经济要有新型发展，需要创新来驱动，需要有新型的服务产业来支撑。 
　　经济学中著名的库兹涅茨曲线呈现了经济发展水平与环境污染程度的倒U型曲线。中国的经济发展是先污染、后治理，还是在边发展的同时，尽量减少环境污染，这是我们需要思考的问题。因此，在今年联合国应对气候变化巴黎大会上，我提出了中国需要走出新型的库兹涅茨曲线现代化。

　　黄晓艳：预测一下，“十三五”期间，能源互联网重点应用将分布在哪些领域？

　　杜祥琬：对于能源互联网，从国家层面已经有了一些文件和概念，智能电网将会有明显的进步，国家正在进行布局。但我并没有清楚地看到分布式能源低碳网络方面的行动。特高压只是一个技术，一个手段，但不是目的。电网要高效、要安全，什么地方需要特高压就可以用。我们的目的就是要电网高效、经济、安全，而分布式分散的低碳能源网络也是为了这个目的，它跟大电网应该是互补关系。我希望“十三五”期间这两方面都能有些进步。

　　黄晓艳：科技工作者应该承担什么样的社会责任？

　　杜祥琬：从我个人来说，年龄大了，原本应该好好休息，不用再忙。可我却在古稀之年还被安排了一些上接天气，下接地气的事情在干。上接天气指的是关注气候环境变化，参与了国家能源发展战略层面一些决策和国际上的气候变化谈判。下接地气指的是最近在工程院做能源咨询，做了农村能源、废物垃圾利用、垃圾资源化的研究课题。 
　　天气问题影响到全球的气候变化，全球的环境，也影响到中国在国际的地位和形象。应对气候变化关系到全世界的永续发展和子孙后代的福祉。从气候变化谈判会议上，我感觉中国正面临着一场国际竞赛。全球发达国家强调低碳，发展中国家要把脱贫与绿色、可持续结合起来，所以我们国家提出了一个很好的说法：就是在保护中发展。 
　　中国2020年全面奔小康，前提是生态文明，全面小康的短板也是生态文明。现在，环境问题已经影响到了大家基本的生活质量，我们不要虚的GDP，无效的GDP，不要走浪费发展的路径，而要把生态文明建设做好。 
　　中国要实现现代化，建设美丽中国、美丽乡村，首要解决环境的问题，解决农村发展的问题。科研人员除了做好科技研究外，还要接地气，要去了解中国的实际问题。正是通过课题调研，我们深入下到农村，接触到低层民众，真正发现了农村面临的具体问题，真正了解到农村废物垃圾怎么围城，怎么污染农村，怎么去解决农村废物能源利用，真正明了低层民众所思、所想和所为。 
　　我们要把农村和城镇废物垃圾的能源化与资源化提升到一定高度，这涉及到千家万户和每一个公民，需要全社会共同参与。后续我们可做的事情还有很多，这是科技工作者的义务和责任。最后我想呼吁，全社会要重视垃圾处理，引导并建立新的产业链条，这就是环保产业新的增长。