专家观点 | 王一波研究员：绿色电力来替代化石能源发电，是实现碳中和，解决碳排放问题的关键路径

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专家观点 | 王一波研究员：绿色电力来替代化石能源发电，是实现碳中和，解决碳排放问题的关键路径

2022 年 2 月 10 日 光伏专委会CPVS

作者 | Talk君

讲到绿色电力，像太阳能发电、风力发电

海洋能发电等等，这些可再生能源发电

我们都认为是绿色电力

用绿色电力来替代化石能源发电

就是实现碳中和、解决碳排放问题

的一个关键路径

风能、太阳能，可再生能源的资源是大自然赋予人类巨大的能源宝库，取之不尽，用之不绝，但要开发利用太阳能风能，切实完善高比例可再生能源发电的电力系统，还具有很大挑战。

这是一刻talks的讲者，中国科学院电工研究所主任研究员，全球清洁能源“创新使命”中方首席科学家，中国可再生能源学会光伏专委会秘书长王一波的演讲。

实现碳中和，绿色电力系统的三个挑战

大家好，我是一刻talks的讲者王一波。那么讲到绿色电力，像太阳能发电、风力发电、海洋能发电等等，这些可再生能源发电，我们都认为是绿色电力。用绿色电力来替代化石能源发电，就是解决碳中和，实现碳中和解决碳排放问题的一个关键路径。

风能、太阳能，可再生能源的资源是大自然赋予人类巨大的能源宝库，取之不尽，用之不绝，但是用来开发利用太阳能风能的这个技术，是打开这个宝库的钥匙，我们一直没有掌握。但是在过去二十年里面，光伏和风电的技术，发生了巨大的进步，光伏电池从8%的这个效率到了26%，已经完全实现了商业化。

那么现在这个时间节点上，我们用的怎么样了，实话说，我们现在用的还并不是特别得好，这张图里面给出了一个现在的数据和未来的趋势，在2020年大体上全球这个能源消费里面，特别是电力消费里面，就来自于可再生能源发电的比例还相当低。包含水电、风电、光伏在内，也只有25%。那么如果想实现碳中和，到2060年，2050年，不同国家有不同的这个时间表，那么大概起全球需要两件事，第一，电力的这个供给量要翻一倍以上，第二，这个比例要达到86%以上，全是来自于可再生能源。

那么从25%到86%，这么大的这个差距中间，是不是还有什么关键的技术问题没有跨越呢？那么现在来看最核心的一个问题就是电力系统的技术。

我们知道风电光伏，最大的特点是什么，这个间歇性、波动性、季节性、随机性很强、不确定性很强。现在的电力系统它是难以适应的，那么下一代这个电力系统，高比例可再生能源系统的电力系统，一定是需要重大的技术创新才能实现，那么从技术的创新的方向上来看，有三个重大的技术方向。

首先第一个还是可再生能源发电，那么可再生能源发电本身来说，创新的方向有两个核心关键词，一个关键词是经济型，另外一个关键词是可靠性，咱们风电和光伏，它天然是靠天吃饭的，我们的设备全是在哪儿呢？荒郊野外各不同的应用场景，那么装备的可靠性这一定还是一个重要的一个问题。

第二个挑战来自于电力系统，电力系统我们说，一般来说就是在人类历史上，最复杂的一个人造系统，它连接了几十亿的人，上亿个家庭，但是传统的电力系统，刚性有余、柔性不足，所以在第二大挑战里，通过发展各种各样的，挖掘各种各样的灵活性资源，打开灵活性的窗户，那么实现可再生能源，更大比例的，更高水平的，接纳可再生能源，这是一个重大的挑战。

第三个挑战是在于数据和数字化，那么这个挑战在于哪儿呢，现在的电力系统，以及未来的电力系统，数字化一定是一个重要的基石。现代的电力系统的运行，它也是基于数据，基于现场的监控，所以它也是电力系统，安全可靠运行的一个基石。

电力系统有很多很多的，各种各样的设备，这些设备得用同样的语言来说话，相互才能理解，那么电力系统里的数字化，它的标准化和互操作性，就成了一个问题。

为应对这些重大挑战，必须依靠清洁能源技术创新，到2030年全球用于清洁能源技术创新方面的投资需求将达到每年十万亿元人民币以上，仅靠少数国家的政府性研发投入远远不够。“创新使命”是2015年巴黎气候变化大会上发起的一项倡议，通过聚合政府部门和私营企业的资源，加快清洁能源技术创新。至今，包括中国、美国等24个国家和欧盟正式加入了“创新使命”，这些成员国覆盖了全球人口的60%、全球GDP的70%，同时这些国家是温室气体排放最多的经济体，也覆盖了全球能源领域政府性投资最多的经济体。

2021年到2030年是“创新使命”第二阶段。中国率先提出了“绿色电力”使命倡议，旨在探索和示范100%可再生能源电力系统技术方案。倡议提出后，很快得到英国、意大利的响应，中英意共同担任了牵头国。2021年6月，国家科技部部长王志刚在“创新使命”部长级会议上签署了联合声明，“绿色电力未来”使命任务正式启动实施。

当前的绿色电力技术仍旧可以被看成是一颗有待成长的小树苗，为有效应对绿色电力技术创新所面临的三个重大挑战，“绿色电力未来”使命从低成本高可靠的可再生能源、电力系统灵活性、电力系统集成数据和数字化三个方面开展国际合作工作，标识出海上风电、高效新型光伏等十七个创新主题和100多项创新性技术。其中就包括，刚才所提到的海上风电、海上漂浮式光伏、海上全直流发电等技术。

我们希望通过十年的努力，集合世界各国政府、企业和科研机构的共同作用，进一步组织策划国际合作行动，开展多边合作研发、应用示范、能力建设、知识分享、经验交流等任务，使这棵小树苗变成一棵参天大树。

预计到2030年，“绿色电力未来”使命将示范验证在不同地理和气候条件下的电力系统，能够有效集成最高100%的太阳能风能等波动性可再生能源，并保障系统成本效益、安全性和韧性。着力突破效率29%以上的新型光伏电池、单机10-20兆瓦的海上风电机组等一批先进技术，建立10个以上不同类型的绿色电力技术示范工程。

“绿色电力未来”使命采取了开放的机制，除了中国、英国、意大利三个牵头国以外，已有十个国家和欧盟正式加入，十个私营企业担任了核心团队成员，其中包括两个来自我国的光伏和风电行业的龙头企业：隆基股份、金风科技。此外，使命合作伙伴还包括国际能源署、国际可再生能源署和世界银行。