朱云来：新能源作为新型能源系统的可行性和优越性

中金公司原总裁兼首席执行官、中国能源网研究中心高级顾问朱云来在第五届未来能源大会高峰论坛上的精彩讲话。

大家好，跟大家分享一下现在谈的气候变化，双碳和零碳未来可行性的问题。限于时间，我谈一下基本的情况，有不对之处请大家批评指正。

这里可以看一下现在所谈的“双碳”问题，这张图是170年跨度的，第一次有数据的年份是1850年，1850年非常接近世界第一次工业博览会（1851年），基本上是同一时间，象征着工业革命的开端。从碳排放数据可以看出中间的红色在不断的提升，在这170年中间，累计排了1.7万亿吨的二氧化碳。然后二氧化碳浓度的蓝线也是增长了50%。中间这一张图可以看出来，事实上这个碳排，一部分被绿色植物吸收了，这是绿色的这部分，一部分被海洋吸收了，这是蓝色的部分，还有一部分被大气吸收了，就是黄色的部分。大概海洋吸收了40%，大气吸收了40%，绿色植物吸收了20%左右。它的结果是环境的变化，刚才说了碳的浓度增加了将近50%，温度增长了将近1.5度。底下是相应的同一时期的人口和经济，从一开始人口是从10亿涨到了将近80亿，也就是人口在这70年里面涨了将近10倍。产值从原来的0.4万亿到现在差不多100万亿。

还可以看出来，从1970年到2020年全球排碳1.03万亿吨，也就是占总历史排放的75%，四分之三是最近50年排的。如果按历史算老账的话，其中发达国家大概占了55%的累计的世界排放。

现在面临了较大的气候变化问题，解决的办法是太阳能，左边这个是太阳和地球的关系，就是为什么地球能接受太阳的辐射，右边这一半是太阳常数，就是太阳照到地球轨道的位置上，能量的强度是每平方米1367瓦/秒，这是太阳常数，因为它几乎是不变的，现在有卫星观测可以证明这一点。

这个是在大气的顶上，通过大气的过程它被各种吸收，能够到达地面直射的时候是差不多54%，还要考虑到白天黑夜的差别，所以这个能量还会进一步的摊薄。

看中国的地形，中国的地形通常叫三级台阶，就是绿色的这一块儿靠近东部，这是平原，中间这个浅黄色的部分包括新疆内蒙这边，这是高原，然后最后这个最深的这个地方就是青藏高原。大概这个绿色的部分是500米以下海拔，中间的这个大概在1000到3000米左右，然后青藏高原是3000米到6000米。这样的一个地形，它的相关的辐射的状况可以看得出来，就是除了西藏这一代，青藏高原是最高之外的高原部分，尤其是北方、西北和东北这一块儿的辐射强度是比较强的。最低的地方就是四川、贵州这一带，道理也很简单，因为它地形的影响，云量的分布，四川、贵州这一带的云量非常高，它的日照时间也是最短，东北这边日照最高。所以这是从资源上来讲，能源光源的分布。

如果用这样一个光能为基础的一个全新的能源体系，看看它的几大基本部分，就是发电、储电、输电、用电，这是典型的太阳能光伏板，这是输电，这是储电，这边是用电，今天时间有限我就讲一下一个大的概念。用这样的体系，光伏发电储电然后长距离的输电用电，我们测算了一下，2021年全国总的用电量是8.4万亿度。按每天的基本用电量不变，计算下来每天就是230亿度电，这个数听起来就可以理解的多了。如果你再想这个230亿度有白天用了一半、晚上用了一半。但晚上是无法通过光伏发电的，因为光伏最大的特点就是白天才可以发电，晚上是没有电的。所以需要白天发电以后把它存储下来，晚上再使用。这样就形成了一个发电、储电，输电系统。光伏电源主要在西北，而中国经济发达地区在东南，就必然的要有这么一个输电系统。现有的输电系统，是当时将西部的水电输到东部，运用这个高压线路。但是现在水电发电已经接近开发极限。现在我国年发电量已经是8万亿度了，如果继续增长，再翻一倍，就是16万亿度，所以相对来说水电就显得很拮据了。但是因为现在有了光电的可能，将来需要修更多的特高压线路，把这个光电电能从西北传到东南。

以年发电8.4万亿度，每天要发230亿度电的逻辑。来计算需要多少发电，需要多少储电，需要多少输电，需要多少用电。同时还要考虑到基本状况，比如考虑阴天的问题。当然理想的状况是每天都是晴天，可以日复一日的进行。但是如果第二天是阴天，你前一天就要把第二天阴天的时候需要用的电发出来，那你就要扩大你发电的规模，包括储电的规模。如果连续两天阴天，那你还要再增加更多这样的考虑。

因此，现在用连续两天阴天的可能性，在西北相对来说它的日照时间长，云量少，连续阴天的概率小很多。做了这样的判断以后，我们算出来这个系统，比如说这里的光电、锂电2.5日储能，预计总的投资需要221万亿元。这里我解释一下，221万亿是说一个完整的系统。但现在是一个转型的逻辑上，先看这个图，你可以看出来差不多在二十多年以前，全国的发电装机是3亿千瓦，目前的发电装机是24亿千瓦，它有一个逐渐增长的过程。也就是说目前的装机规模有24亿千瓦，但是如果现在制定一个新的策略，说从今天开始，不再新建化石燃料的火电设备，这一天实际上就意味着达到了碳达峰的第一个目标，也就是达峰了，因为你不再新建火电了，所有这些火电所要用到的化石燃料就到顶了，以后这些设备不断的再折旧减少报废，因此它应该是往下走的趋势，就是达峰了。另外一个逻辑，因为你不再建新的火电了，随着火电每年的折旧，最后它完成了它的设备寿命，最后就折成零了，就是这条红的虚线。

同时，为了保持供电，也就是新能源，可以每年按照火电的折旧的速率来投资替代火电的设备，因此它就有了一个增长的过程。假设折旧年限是20年，那么这个20年以后就变成了一个全新的比如说光电的体系，也达到碳中和了，甚至就是零碳了，因为我不再用任何化石燃料发电了。这个就是一个转型的路径。

这样算下来的话，储能是用锂电做一个测算，现在锂电固然很好，它的性能作为储电的角度来讲，刚才前面很多院士也讲了很多储电的问题。我觉得从他们的演讲中，经济上是可行的。如果要投资200万亿，那么要用20年，实际上只需要每年投200万亿的二十分之一，也就是一年10万亿。我国现在经济规模是120万亿，10万亿一年和现在经济的规模相比，每年的投资是40到50万亿，所以如果只需要从120万亿的经济规模里面拿出10万亿的投资新能源体系，20年以后就能成功的完成100%就地转型，对吧？从100%的火电到100%的绿电，这个可不可能，有没有其他限制条件呢？比如从土地角度考虑光伏板面积，按照这样测算，其实只需要4万平方公里的土地面积。

我给它挑了一个位置就在青海湖，青海湖的边上就是柴达木盆地，这一块儿刚好就是在柴达木盆地，柴达木盆地有多大呢？大概是有几十万平方公里。海南岛的面积是3万多平方公里，做光伏的电厂需要4万平方公里，当然这个地图还是有一个变形的影响，它的大小和高低纬度是不一样的。总而言之就是让你有一个小的概念，并不是像有一些媒体里面讲的说要占很多的地，其实要占的地很少，我国领土的面积是近千万平方公里的级别，而需要的光伏只是几万平方公里的概念，960万平方公里对4万平方公里的概念，就是4%的领土面积，而且它主要占的都是荒地，并不是耕地，以后再扩大几倍可能也没有关系。

现在听到的很多问题是因为大家没有考虑到输电的问题，需要在荒地发电以后，把输电线修过来。另外很多弃光、弃风的问题，是因为过去传统的火电体系就没有储能，如果有一点点的话也多数是为了调峰，但是它不是这种间歇式发电的概念，白天12个小时发的电，到晚上12个小时来用。或者因为有阴天的话我还要隔两天、隔三天来用。所以储能的时长要足够。

刚才这张图我想说明的就是除了前面讲的气候变化科学原理和自然的道理，以及太阳光能作为替代的潜力，这些都可以证明的。测算以后经济上也是可行。考虑到这里有一个随着自然折旧的速率来进行，它的好处就是说过去已经投资的，比如说火电资产，并不是立即作废，而是让它们充分的运用到自然寿命的折旧报废，等于说让它们充分发挥了它们原来所需要的经济效益。在这个过程当中，新的东西又不断的在补充，20年以后完成这个转型。所以从这个角度来讲，这个是完全经济可行的。

另外，我这里还要再提一下，按照原来煤电的价格情况，是0.5元左右一度的总成本。而按照新的转型系统算的话是1.31元一度，这个是比它贵了一点。那么还有一个重力储能的测试，这个重力储能实际上和抽水蓄能非常像，但是它实际上是通过混凝土块，就是重物，它这个应该说比抽水蓄能的效率还高，而且随处可建，所以它也大大增加了建设的可能性。这个目前略微贵一点，用它储能总体系统全成本达253万亿。但是这个250万亿折下来是1.5元一度，也可以从另外一个角度看这个1.5元一度是什么含义。就是说可以把所有的火电全部替代了，也可以倒过来看，这个价钱就是我们保护绿色环境、绿水青山的总成本，20年合计支付的总额。一年也就是12万亿。这样来讲应该还是很便宜的。

倒过来讲，250万亿，中国碳排占了全世界的三分之一，你再乘上三倍就是全世界的绿色保护价钱，全世界的总投资算起来就是100万亿美金。现在全世界的产值一年是100万亿美金，按同样的逻辑，如果需要20年完成这个100万亿美金的投资，一年投资是5万亿就够了。一年投资5万亿美元，然后在这样一个每年100万亿的经济规模里面，也是非常经济可行的。这个价钱目前可能比煤矿要贵，贵了三倍，但是实际上这还是很值得的。这是要保护我们这个地球。再说，现在欧洲的情况已经出现了变化，欧洲的煤价也在迅速涨价，它的碳税过去只有几十欧元，现在每一吨的碳税要上百欧元。最后碳税的价格比那个煤炭本身的价格还要贵。其实这个是符合道理的，无论全球100万亿美元投资或者我国250万亿元投资，需要有这样一个替换成本，也就是说花了这么多钱，买了一个干净绿色的地球，只有这样才能适合我们及后代的生存。

看看最近的各种天气恶化变化已经非常清楚了，前年的诺贝尔奖获得者的工作已经证明了世界这170年以来的变化，确实就是人类活动，也就是燃烧化石燃料的活动造成的直接结果。如果这样继续下去，气候就会变得更为恶化，甚至地球可能变成一种完全失衡的状态，这是人类面临的最大风险。

现在通过这样的技术，其实是可以彻底解决这个问题，所以我觉得还是非常令人激动。当然，这只是我的计算，我觉得将来还是需要社会各界的力量组织起来，有科学院的，有工程院的，有能源局的、发改委的，还有科技部的，还有各个产业各个行业的专家，因为有时候你会发现，当知道需要这样一种清洁能源，这么大的一个工程，那么很多各行各业的专家、科技人员，他们其实本来是有很多绝招的，但是它不知道这个社会有这个需要没有能够充分利用发挥。我现在希望通过这个计算来告诉社会各界，有这么大的需要，这么大的目标。现在已知的科学技术还有工业生产的能力，已经几乎基本上可行了，以后就是需要进一步的迭代。当大家都知道这个方向，都往这一个方向努力的时候，我相信这个进步会更快更大。

顺便说一下，刚才说的是8万亿度的能源结构，实际上这个里面还有一个概念就是那个叫做电力的能耗，除了电力的能耗，还有非电的能耗。拿中国举例子来讲，我国总能耗是将近50亿吨标煤，电力只占了差不多一半，一半偏少一点，还有一半是非电力的。比如说一个典型的冶金，说更具体一点就是钢铁。还有一个就是取暖，烧锅炉取暖，就是煤炭，它没有变成电，它直接变成热能了，这个就是所谓非电的能耗。

将来一个很重要的趋势就是把非电的能耗改成电力的能耗。比如刚才说的取暖，可以用地热、电暖，炼钢可以有氢气冶金，让它减少煤炭消耗，然后用电炉。这个因为时间原因我就不多讲了。

中国经济的分布特点，从面积来说，西部的面积很大，但是人口很少，然后这个产值是红色的，这个东部的产值最高，这个人口也很多，以及包括固定资产的积累，基本上都在这一块儿，所以刚才说的电源应该是在西北，但是需要有这样的输电线路输到东部。

工业重新布局，刚才说到的氢气的冶金，如果是用电用氢来冶金炼钢的话，把矿石运到西北，这样还减少了输电，可能是更好的一个考虑。这个是对工业布局的考虑。

来源：未来能源大会