隨著「十四五」漸行漸近，我國能源發展的未來戰略規劃成為業內熱議的話題，從長期來看，能源低碳轉型是我國實現「碳中和」目標和解決能源安全問題的主要路徑，也將是「十四五」期間能源發展的主基調。
日前，本報記者就我國能源轉型的目標和路徑等問題採訪了中國工程院院士、清華大學教授江億。他認為，未來我國年發電量將達到11-12萬億kWh，其中，風電和光伏發電量將達5-6萬億kWh，同時，為應對低碳轉型帶來的電力系統供需之間時間的不匹配，氫儲能將成為重要的發展方向。
記者：隨著「十四五」的到來，我們國家能源轉型的步伐也在逐漸加快，您如何看待能源低碳轉型和國家發展戰略的關係？
江億院士：在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上，習近平主席指出：「中國將提高國家自主貢獻力度，採取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭於2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。」表明了中國政府在緩解氣候變化上的積極立場和大國責任，明確了今後四十年能源革命的目標、任務。
從能源領域的長治久安來講，我們首先面臨能源安全問題，我國油氣資源不足，對外依存度高；其次面臨大氣治理問題，只有徹底改變能源結構，才能根治霧霾；同時還面臨氣候變化問題，要在2030年碳排放達峰，2060年力爭實現碳中和，這對能源結構和用能方式是巨大挑戰。
要解決這些問題，唯一的途徑就是實現能源結構轉型，由化石能源為主轉向低碳能源結構，實現以「可再生能源+核能」的零碳能源為主的低碳能源結構，使化石能源比例大幅度降低，從而實現能源安全、解決大氣汙染、實現碳減排。
記者：如何實現這一轉型目標？
江億院士：我們先要明確遠期目標，比如在2060年前實現「碳中和」，實行倒逼機制；然後規劃設計低碳能源結構下的能源供給、能源輸配、能源轉換和終端用能方式；再討論實現這一目標的路徑，使轉型過程滿足社會經濟發展對能源的需求。
記者：在轉型路徑下，未來將會呈現什麼樣的低碳能源結構？
江億院士：未來將是電力為主、燃料為輔的能源結構：以風電、光電、水電、核電為主的電力供應，和以生物質能為主的燃料供應。因為零碳能源的主要形式為電力，所以應儘可能加大終端用能中電力的比例，減少對燃料型能源的依賴，實現電氣化，未來的「能源轉換鏈」需要由「熱—電」轉變為「電—熱」。
未來的能源總需求，將有11-12萬億kWh電力；14億噸標準煤當量的燃料，主要用於工業生產；以及主要用於北方供暖和工業生產用熱的80億GJ餘熱。其中，在11-12萬億kWh的電力構成中，零碳電力佔比將達到75%，包括1.6萬億kWh核電、2萬億kWh水電和5-6萬億kWh的風電及光伏發電，同時，還會有2-3萬億kWh燃煤燃氣電力，用於調峰。
記者：風電、光伏發電的不可調控，一天內的峰谷差，以及夏季空調導致用電量的急升、冬季枯水期水電不足等季節因素，都會對電力系統帶來一定的挑戰，如何解決電力系統供需之間時間的不匹配？
江億院士：需要靈活電源、蓄電、用電側的需求側響應方式來實現供與需的平衡。在電源側，水電具有最好的靈活調節特性，抽水蓄能電站則專門用於電力峰谷調節，同時，燃煤燃氣電廠、核電廠和風光互補也都可以作為調節方式。在蓄電或蓄能方面，可以通過空氣壓縮和目前正飛速發展的電池技術來平衡電力供需，此外，將電解水制氫轉為燃料，通過燃料電池再發電的儲氫技術也將是重要的蓄能方式。
與此同時，還可以通過用電側的需求側響應模式來調節電力供需，電力充沛時，選擇大功率用電，電力不足時，採用小功率或停止用電，根據電網的供需關係及時響應、調節。例如，在工業領域，有電爐煉鋼、電解鋁、電解銅等可中斷的高耗電生產過程；在交通領域，通過電動汽車充電，未來將有2億輛小轎車，可提供超過60億kWh的儲電能力，佔日均用電總量20%；在建築用電領域，應採用新的柔性用電方式使建築由造成電網峰谷差的元兇變為協調供需平衡的「虛擬電廠」，可以通過建築內的分布式蓄電，變剛性用電為柔性用電，也可以通過建築配電與周邊的智能充電樁聯動，利用建築空餘配電容量充電，在用電高峰期還可以由電動汽車向建築供電。
記者：建築的柔性用電方式，對於電力系統會帶來哪些具體的改變？
江億院士：柔性用電建築可以降低電網容量，全面推廣電動汽車後，如果單獨為充電樁配電，將導致電網容量嚴重不足，如果把充電樁接入柔性建築內網，利用建築配電空餘容量充電，就不必要增容；同時，柔性用電建築還可以削峰填谷，成為虛擬電廠，用電高峰期可響應電網要求大幅度減少用電功率，用電低谷期可響應電網要求大功率接納谷電；當50%以上電源來自外部不宜調整的風電、光電、核電時，柔性建築調節容量將在平衡電網供需關係中起重大作用。
記者：在建築領域參與能源轉型方面，光伏與建築的結合近年來被寄予厚望，您如何看待建築在這一方面可以發揮的作用？
江億院士：當前，光伏和風電的成本已經接近燃煤發電，尤其是光伏電池的成本，已從2000年的50元/W下降到低於1.5元/W。然而，光伏發電的進一步發展，卻面臨著諸多瓶頸，比如安裝空間、接入方式和接入成本、調節方式。而光伏與建築的結合，有助於破解光伏電力發展的瓶頸。
一方面，建築屋頂和可接受太陽輻射的垂直表面是發展光伏的重要資源，我國城鄉建築有250億平米可開發利用表面，如果開發利用其中70%，可安裝20億kW光伏電池，年發電量將超過2.5萬億kWh。另一方面，建築光伏優先滿足自用，可大幅度降低接入成本和損耗，光伏直接與負載連接，可以避免多次變換、變壓、傳輸的投資和損耗。
記者：您剛才提到「餘熱」是未來低碳能源結構中的重要部分，對於「餘熱」的利用，您有什麼建議？
江億院士：我們要建設區域熱網，充分回收利用火力發電餘熱和工業餘熱供熱。未來我國將建設1.5-2億kW核電，排放2-3億kW餘熱，其中，50%在北方地區；同時，我國北方還需要3-5億kW燃煤燃氣電廠，以滿足冬季枯水期用電和部分調峰需要，而3億kW燃煤燃氣火電排放4.5億kW餘熱，可作為冬季建築供熱熱源；此外，部分高能耗工業生產過程排放1-2億kW左右餘熱，大部分也在北方。這些餘熱的75%，合計6億kW，可為170億平方米建築供暖提供熱源。
在這個過程中，需要解決餘熱產地與需要供熱建築地理位置的不匹配、餘熱生產變化與建築供熱需求的變化不一致、保證供熱可靠等問題，所以要跨區域聯網，多熱源聯合供熱並，在末端使用燃氣調峰。