（一）能源科技革命是实现碳中和的根本力量

当把历史拉回到40年前的20世纪80年代，在当时，我们不会想象到今天衣食住行的诸多变化，而40年后会有更多新生事物是我们今天想象不到的，因为技术的发展和能源转型的相互影响，会更加快速地改变世界。我们要对科技创新对碳中和的作用有一个基本的认识。实现碳中和是人类社会权衡各种因素后，在现实条件下达成的应对气候变化的基本共识和有效途径，它事关经济社会长期发展的全局性战略问题，充分体现了人们对可以预见的能源科技发展的期望和信心。就像人类解决粮食问题一样，实现碳中和也需要通过能源科技革命来实现。从长远看，人类对解决能源问题的信心是乐观的，如受控核聚变技术一旦突破（也必将突破）并得到商业化应用，人类将摆脱分子水平的化学能约束进入到受控核聚变利用的时代，人类能源利用问题将得以根本性解决。但是，应对气候变化的迫切要求，就是要在目前科技水平“基本”可以支撑的条件下，克服困难，逢山开路、遇水搭桥式地立即行动。正如风能光能虽然蕴藏量大，但实际开发利用中能量密度低、随机性及波动性大，需要通过持续性科技创新和管理创新来解决能源系统的安全稳定运行问题。

（二）实现碳中和“四个阶段”

在实现碳中和目标的40年中，初步分析大体可分为“四个阶段”：2020～2030年碳总量减缓上升阶段，2030～2040年碳总量由波动下行到稳中有降，2040～2050年碳总量线性下降阶段，2050～2060年碳总量加速下降阶段。在四个阶段中，能源消费总量、能源消费结构、技术进步水平、能源品种供应结构以及电力系统的特征都会产生相应的变化。

显然，中国2030年前碳达峰目标与2060年前碳中和目标是递进关系，从发展的一般规律看，碳达峰的时间越提前、峰值越低，对碳中和目标的实现就越有利，所以应促进峰值目标尽快达到和尽可能降低峰值。但是，这种“促进”也是有限度和需要符合中国客观实际的。碳中和像是让中国经济社会低碳发展跑一场40年的“马拉松”。如果开始松懈，后面再赶在规定的时间也达不到目的地；但一开始就超越实际使劲过大，伤及本体，也可能功亏一篑，全面下滑。因此，要把经济社会发展的主要因素以及科技发展的因素考虑进去，提出基本合理的分阶段路径，并根据发展的情况及时评估修正。

（三）实现碳中和应坚持的原则

——坚持创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念。这是中国高质量发展的中国特色的要求，五个方面就是五个维度，缺一不可，共同推动发展的政策、策略和成果。

——坚持安全、绿色（清洁、低碳、生态）、经济、便捷。前三个要素是经济社会发展的基本要求，也是全世界各国的共同价值追求。对大国而言，能源安全是第一位的，绿色和经济是约束性因素。而“便捷”是基于以人为本，用户需求为导向的必然。

——坚持因地制宜。承认地区的差异性和发展的不平衡性，使得碳中和在中国一些省（市区）、城市、行业率先实现，并起到示范和引导作用。在实现碳中和的过程中，不同地区和行业的融合性和互补性加大，更多的共享机制会出现。

——坚持底线思维和红线思维。坚持保能源安全的底线思维和生态文明建设的红线思维，碳中和的过程应统筹规划，协调推进。

——坚持全国一盘棋原则。发挥中国国土空间大、市场空间大、环境和资源状况不平衡、区域经济发展不平衡的特点，做好时间、空间统筹规划，推进农村能源革命、建筑能源革命、工业能源革命、交通能源革命等，化劣势为优势，发挥出大国优势。在碳达峰和碳中和的行业（或地区）分目标制订上，世界上各个国家和我国各行业（地区）的情况都不一样，不能以某一行业（地区）是否率先、滞后达峰或者实现碳中和作为评判国家整体碳减排进程的指标。如中国电力行业可以做到率先达峰，但这样的达峰对国家整体达峰是促进还是减缓需要整体考虑。中国用于供热的散烧煤炭数以亿吨计，在现阶段还难用气或电全部替代，最有效的利用方式是通过热电联产。如，中国宁夏回族自治区银川市，采用华电灵武电厂百万千瓦机组的空冷乏汽换热与汽轮机抽汽联合加热技术，通过46千米长并经河底隧道穿越黄河的管线工程，给市区50万户、7000万平米的居民集中供热，电厂热效率提高了23个百分点，已替代燃煤供热锅炉455台套，是市区大气环境根本性改善的最主要措施，取得了较好的社会、环境、能源、经济效益。在这种情况下，电力行业的碳排放量总量即便是升高的，但总体上促进了全社会碳排放量减少和达峰提前。

（四）要防范的各种风险

——既防范“速胜”也防范“慢慢来”。碳达峰和碳中和都是非常迫切而重大的系统工程，需要有时不我待的积极态度，更需要有严谨的科学精神。一方面要防止做急功近利的事，或者搞脱离实际的“一刀切”，其结果得不偿失。碳中和之所以有四个阶段，是因为客观规律使然，只有在恰当的时机做正确的事情才能获得较好的回报。如颠覆性技术对能源转型进程有重大影响，但我们现在并不完全清楚什么时候可以出现颠覆性技术，过于快速推进一些不成熟的技术或项目，存在大量资金沉淀的风险和推倒重来的风险，不仅浪费了金钱，而且耽误了转型进程。如在火电厂脱硫工程的建设上，有些电厂在几年内推倒重来了好几次。另一方面，要鼓励进行探索性实践和创新，而不能等着慢慢来；同时，我们已经有了很多用于不同区域、行业、场合的低碳可行技术和商业模式，完全可以立即挖掘现有节能减碳空间。

——防范照搬硬套的拿来主义。面对中国特色的碳中和，欧盟或者一些国家的减碳方案并不一定适合我国，我们面临的道路大多是前人没有走过的道路，必须根据中国国情走中国特色的碳中和道路。

——防范“黑天鹅”“灰犀牛”事件的风险。中国低碳发展是首要动力、是内生要求推动，当技术快速进步、世界处于和平环境、多边公平贸易推进顺利时，会加快中国碳减排进程；当国际形势向动荡的方向变化，或遇重大自然灾害等，会减慢这一进程。要有发生重大偶然事件影响碳减排进程的各种准备。

——防范各种重大碳锁定工程建设。与增加碳排放量有关的重大工程建设，会造成碳锁定效应，必须坚决防止。如不到万不得已，不应选择用新建纯凝汽式煤电项目满足电量需求的做法。

——防范CCS项目一哄而起。可以进行继续研究、跟踪有关技术进展，但不宜被误导盲目决策或者补贴大规模、大范围的CCS工程或者示范项目。说到底，能源低碳转型是技术与经济在项目、区域、社会各层面都能平衡的结果。在经济上算不过账的项目，或者指望政府补贴的项目是不可持续的，也难以在区域和社会层面大面积商业推广应用。CCS难以成为未来减碳的重大措施，不仅因为技术仍不成熟，而且在碳“捕集”“封存”环节存在经济性差、能耗高等顽症难以解决，就其运输环节而言也存在巨大的安全、经济、运行条件上的种种障碍。如果考虑到以碳利用为目的的CCUS发展，则应当是在重点落实“U”的上面因地制宜开展相关工作。

四、碳达峰和碳中和目标下电力系统特征分析

“不谋万世者，不足谋一时；不谋全局者，不足谋一域”，随着能源电力转型的推进，电力系统的形态必然会发生一些重要变化，我们现在还难以对转型细节进行描述，但对一些客观规律和重大变化还是可以把握的。把握这些规律和特征，有助于提前作好一些准备。

由于碳中和包括源和汇两个方面，从现有认识水平看，能源电力发展过程自身难以实现碳中和，初步分析，达到碳中和时的电力系统有可能有以下演变和特征：

——能源消费总量会在碳排放量达到峰值后逐步下降，但电能消费总量一直呈上升趋势。上升的主要动力是总体消费水平提高，通过改变生活用能方式、交通用能方式、动力用能方式等替代煤、油、气、分散使用的生物质能，以及用电能生产氢能和其他合成原材料。年人均用电量将会达到1万千瓦时/人以上。

——低碳能源尤其是光伏发电、风电替代煤炭成为主体能源，其电能占比65%左右。

——能源结构多元化，其中核电、水电是低碳电力的重要构成，其电能占比20%左右；必要的气电、煤电，对电网和重大负荷中心起着极为重要的电源支撑作用，其电能占比约10%左右；生物质能和其他综合利用发电约占5%左右。

——坚持大电网支撑下的分布式能源协同发展。中国能源资源格局、能源负荷格局、能源安全稳定要求，决定了低碳能源的大范围优化配置与就地平衡共存的特点，决定了分布式能源系统将是促进碳中和的重要能源供应形态，也决定了大电网与分布式能源系统是互补关系，好似骨骼和肌肉的关系，二者共同构成了能源电力系统的安全支撑。

——多种方式的储能成为电力系统灵活性运行的主体。如水电站提高储能功能、抽水蓄能、化学电池储能、电动汽车参与储能、压缩空气储能、电热冷储能等技术广泛应用于发电侧、电网侧和用户侧，与电网调节、发电侧机组调节一起形成季、月、周、日、时、分、秒等不同时间尺度的电力、频率、电压、功角等各种电力平衡需求。

——由于储能的高度发展，使得传统的“发→输→变→配→用”的单方向链式电能配置方式，通过储能装置连接形成了多向电能配置模式，也使电力供需主体属性更加模糊，生产方式的变化反过来会促进生产关系的调整。

——电力供需平衡高度耦合，智能化的需求响应融入常态的电力供需平衡；综合能源服务成为园区、社区、小型区域等用能主体的主要供能形态。

——就全国而言，终端能源使用以电能为主，占能源消费量的60%左右。

——中国仍然是世界上商品生产、流通和高端制造业大国，以现在产业划分看，第二产业、第三产业和居民用电比例大致为40%、30%、30%左右（第一产业约为1%左右）。

——更多的电能成为中间能源产品。未来人均用电量的概念与现在已经不同，主要区别是电能不只是终端能源，还会成为能源中间产品用来优化终端用能（如储能）、维护电力系统安全和改变终端用能结构（如电制氢及合成原料等），且作为中间产品的电能需求会大幅度增加。

——由于产业形态的重大变化，一些产业会消失，而一些新兴产业会出现，三个产业的划分会多次调整，甚至将信息和智能化产业分离出来，而储能的电能交换会单独统计和分析，由低碳、绿色电能生产出的二次能源如氢能，再由氢能生产出其他原料、产品所用的电能持续增加，会成为电能增量的重要主体。

——新基建的内涵根据转型的需要不断完善，其外延不断变化，电网也不断根据需求进行完善升级，使之成为真正的智能化电网，“大云物移智”在几年后就已平淡无奇成为常态。