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| 碳中和目标下能源发展走向何方？ |
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□ 邹才能 马锋 潘松圻
论地球能源演化与碳中和战略系列之——
能源转型势在必行，碳中和战略目标加速了新能源时代的到来。从传统化石能源向新能源转型，是能源发展的必然趋势和必然选择。能源发展具有化石能源低碳化、新能源规模化、能源系统智慧化三大趋势，遵循“科学无尽前沿、技术无穷力量”的宗旨，根植“只有枯竭的思想、没有枯竭的能源”的精神，通过绿色创新，贡献绿色能源，共建绿色家园，力争实现“能源独立”，共享“美美与共，天下大同”的愿景世界。
更新理念 打造绿色能源命运共同体
碳中和目标下，碳基能源向非碳基能源跨越，能源体系将加速向低碳化、零碳化转型，化石能源将从主体能源逐步转变为保障性能源，新能源将逐步成为主体清洁能源；能源技术将实现变革性突破，CCUS（碳捕获、利用与封存）/CCS（碳捕获与封存）、氢能与燃料电池、生物光伏发电、太阳能发电、光储智能微网、超级储能、可控核聚变、智慧能源互联网等颠覆性技术将逐渐被攻克。
能源理念将发生转变，从单一满足人类自身用能需求向呵护与共享地球的绿色用能转变，构建绿色能源命运共同体将成为打造人类命运共同体的重要组成部分，追求绿色创新、奉献绿色能源、建设绿色家园将成为新型能源科技创新体系的“三绿”目标。
能源理念的更新转变需要对能源科学理论的再认识和再发展。碳中和目标下，绿色能源体系建立是关键。能源学第一次以系统观的视角探究地球、能源、人类三者相互影响与协同演化这一科学问题，在时间和空间尺度，研究能源的形成分布、开发利用、有序替代、发展前景等内容，揭示地球系统中各种能量载体的共生分布关系及发展规律，对完善能源研究学科体系具有重要意义。
碳中和学以人类活动引起的碳排放与地球碳循环系统之间的动态平衡为目标，以无碳新能源有序替代化石能源为途径，以经济产业政策、能源技术等为内容，探究人类活动足迹对自然环境影响最小化的科学规律，是能源科学与社会科学的交叉学科。创新发展能源学与碳中和学，培养人才、创新技术与管理，将为可持续开发利用地球能源、清洁绿色发展、建设宜居地球提供理论指导。
绿色发展承载人类同呼吸共命运的价值追求，成为全球的共同关切和期望目标，蕴含世界协同合作的融合与交汇。从能源利益共同体向绿色能源命运共同体发展，需要人类在“地球村”理念的框架上，建立以共赢、互信、协同、参与、分享为基础的能源科技创新与能源合作发展新模式，共同应对气候变化等挑战，尊重自然、顺应自然、呵护自然，积极促进全球可持续发展目标的实现，助力推动人类命运共同体的构建，共建生态宜居的绿色地球。
创新引领 创建新型能源工业体系
科学创新无尽前沿，技术发展无穷力量，科学技术的创新是实现碳中和目标的主要驱动力。低碳化和生态化成为新一轮科技革命的显著特征，绿色、智慧、可持续发展成为重大主题。
发展“三碳”（碳减排、碳零排、碳负排）核心技术成为能源转型中科技创新的重要方向和关键目标。通过清洁替代、跨界融合、绿色接替三大路径，推动化石能源碳中和发展；通过发展碳工业体系与氢工业体系，构建以清洁、无碳、智能、高效为核心的“新能源”+“智能源”体系。
谋划构建世界“绿色能源命运共同体”，中国深入推动能源革命，加快建设能源强国，是碳中和目标下构建新型能源体系的根本举措。
能源新产业领域要创新技术引领、构建新的能源工业体系。依托新能源发展与储能“粮仓”建设，构建“绿电、绿氢、绿热、绿碳”产业体系。
从以火电为主体的“灰电”，向以新能源发电为主体的“绿电”产业发展；从以化石能源为主的“灰氢”，向新能源为主的“绿氢”产业发展，在大西北规模化发展风光热能与新型储能技术，实施“西氢东送”工程；在大东南利用海洋能并发展海水制氢技术，实施“氢化东南”。
利用地热与石油工业融合发展的先天优势，发展油气田地热能利用，构建供暖制冷一体化智能保民生“冷暖”的地热产业。提高“灰碳”的利用率，发展以CCUS/CCS为核心，涵盖碳捕集、碳运输、碳驱油、碳封存、碳产品、碳金融等一体化业务的全链条碳产业。
“三小一大” 构造新型绿色能源体系
我国在筑牢化石能源安全供给“压舱石”的同时，需筑高新能源绿色可持续发展“增长极”，依靠高水平科技自立自强，构建高质量的“清洁低碳、安全高效、独立自主”的绿色能源体系，实现中国能源生产与消费结构从以化石能源为主向以新能源为主的革命性转型。
2021～2035年，化石能源清洁化为主并提速新能源发展，依靠煤炭清洁利用产业化、页岩油气开采工业化、可再生及核能规模化，提升新能源占比、保障油气供给。
2036～2050年，化石能源与新能源并重发展，提升新能源规模，减量煤炭利用，力争页岩油与富油煤原位开采工业化释放大量资源潜力，储能、可控核聚变等关键技术取得颠覆性突破，“氢能中国”社会基本建成。
2051年之后，新能源生产消费占主体地位，全面低廉化、规模化应用，智慧能源体系全面建成，实现能源生产与消费结构从煤占比最大，油、气、新能源占比小的“一大三小”，向煤、油、气占比小、新能源占比最大的“三小一大”革命性转型，实现化石能源与新能源地位的历史性转换。
协同发展 形成灵活稳定的智慧能源系统
端稳化石能源饭碗，煤炭需要实现高效清洁利用和超低排放，发挥保障国家能源长远战略安全“储备”与“兜底”作用；石油需要实现稳产，以非常规石油战略接替为主，回归原料属性，发挥保障国家能源安全“急需”与民生原料用品“基石”的作用；天然气实现增产，常规天然气与非常规天然气并重发展，发挥保障国家能源安全与新能源最佳“伙伴”作用。
端稳新能源饭碗，需要实现多能源协调发展，实施集中与分布式并重的布局，发挥保障国家能源战略“接替”与“主力”的作用。
构建灵活稳定的智慧能源系统，充分应用新一代数字化、智能化信息技术，加快构建源、网、荷、储智慧协同，煤、油、气、电、氢多能互补，电网、热网、燃料网多网融合，产消双向灵活响应的智慧能源体系，实现多种能源系统在能源供给侧、输配侧、需求侧互联互通深度融合。
依靠智慧“大能源”管理，大幅提升能源利用效率，支持和鼓励各类能源主体自主接入能源系统、双向参与能源市场交易，促进能源利用效率和服务水平大幅提升。
做稳能源“粮仓”，强化天然气储备，发挥支撑可再生能源大规模开发利用的“稳定器”作用，形成战略储备与商业储备相结合、地下储库与地上储罐相结合的储备系统。
构建“保底+调节”特征的石油储备体系，实施“探而不采、产能储备”战略，建立10亿吨探明地质储量规模的石油资源战略储备。推动多能联储，由常规储油、储气为主，向机械储能、电磁储能、电化学储能等拓展，依据不同能源特点和经济社会常态与非常态下的能源需求差异，建立集中式与分布式协同的多种储能联动保障系统。
几个有趣的科学问题
随着人类进步与能源转型，除了“碳中和”，还需其他元素“中和”吗？
未来的终极能源，除了掌握可控核聚变技术，还有其他更高能量密度的绿色能源选项吗？
人工光合作用技术利用“人工树叶”制造“超级燃料”并固定二氧化碳，未来会被广泛使用吗？
人类可以逐步替代化石燃料的能源属性，但用什么替代其物质属性来维持人类发展？
新能源利用历经千年，从原始利用、规模化利用，向智慧高效利用的时间依然会很长吗？
资料来源：邹才能院士团队发表在《石油勘探与开发》第49卷第2期的文章——《论地球能源演化与人类发展及碳中和战略》。
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