【专家观点】我国能源体系的结构重塑与前沿趋势

全球气候变暖的警钟正持续拉响。2024年被确认为有记录以来最热的年份，全球平均气温已比工业化前水平高出约1.55°C。同年，中国平均气温也创下历史新高。这一切的背后，是持续攀升的二氧化碳排放。能源消耗是温室气体排放的最大来源，占全球总量的75.6%，而在我国，能源活动更是占据了约85%的二氧化碳排放量。

面对这一严峻挑战，我国已明确提出“2030年前碳达峰、2060年前碳中和”的战略目标。这不仅是一句口号，更是一场对现有高碳能源体系的根本性重塑。我国当前的二氧化碳年排放量超百亿吨，而通过植树造林和碳捕集利用与封存（CCUS）等技术手段所能抵消的“碳汇”能力（预计约20亿吨）远不足以平衡如此巨大的排放。因此，要从源头上实现革命性的变革——即构建“新型能源体系”和“新型电力系统”。这场变革的核心，是从根本上改变能源的供给结构和消费形态。

一、变革支柱一：能源结构的“低碳化”

未来能源体系的首要特征是低碳化，即从根本上颠覆当前化石能源占主导（约80%）的格局。目标是到2060年，非化石能源消费占比提升至80%以上。

在电力领域，风能和太阳能光伏被确认为是实现碳中和的“必然选择”。这不仅因为其清洁属性，也因为其他清洁能源面临各自的约束：水电受限于资源禀赋和生态保护；核电受限于安全标准和厂址稀缺；生物质能受限于原料运输和规模；而碳捕集利用与封存（CCUS）技术目前尚不成熟。

因此，以风光为代表的新能源将成为电力供应的绝对主体。根据规划，我国清洁能源装机占比将从2020年的43.5%快速提升至2030年的71.4%，并最终在2060年达到93.5%，国际可再生能源署也预测，到2050年全球91%的电力需求将由可再生能源提供。

二、变革支柱二：能源消费的“电气化”

与供给侧的低碳化相对应，消费侧将迎来深度“电气化”。我们将利用充裕的清洁电力去替代工业、交通、建筑等领域目前依赖的直接燃烧化石燃料。

目前，电能在我国终端能源消费中的占比约为30%，未来这一数字将大幅提升。预计到2060年，我国工业电气化率将达到60%，交通领域电气化率达到80%，建筑领域电气化率也达到80%。更进一步，电气化将催生新的产业链，通过“绿电-氢-氨-醇”的技术路径，利用清洁电力电解水制氢，再合成绿氨、绿色甲醇等，为难以直接电气化的重工业和长途运输提供零碳燃料。

三、变革支柱三：系统形态的“柔性、分散、数字化”

当电网中充斥着“白天有、晚上无”的光伏和“有风有、无风无”的风电时，传统的刚性电网便无法胜任。新型电力系统必须在形态上做出三大转变：

1. 高度柔性化：为应对可再生能源的波动性，系统平衡模式将从传统的“源随荷动”，转变为一个依靠储能和多能转换的非实时平衡模式。这需要大规模储能（包括抽水蓄能和新型储能）、传统火电的灵活性改造，以及虚拟电厂和电动汽车（V2G）等需求侧资源的深度参与。

2. 高度分散化：未来的能源系统将从“大基地、大电网”的单向集中式模式，演变为集中式与分布式并举的多元化网络。近年来，分布式能源已成为重要增量来源，2021年我国分布式光伏新增装机占比历史上首次突破50%。未来，工业园区 、整县屋顶光伏 、光伏建筑一体化（BIPV）以及“新能源+生态”（如光伏治沙 、农光互补）等模式将全面开花。

3. 高度数字化：要管理这个极其复杂、海量的多元系统，必须依赖数字化技术。能源系统将与大数据、人工智能、5G等信息技术深度融合，实现能量流、信息流和价值流的智能调控与优化配置，构建一个安全高效、协调互动的“高弹性大电网”。

产业前沿：风光技术的迭代跨越

这场能源变革的底气，来自于风电和光伏产业的技术进步与成本下降。

在风电领域，产业正加速向东中南部和海上转移。特别是海上风电，正通过机组大型化（如16MW机组的推出）推动成本快速下降。预计到2025年，陆上高风速地区度电成本可降至0.1元/千瓦时，近海风电也可降至0.4元/千瓦时。

在光伏领域，技术迭代速度惊人，已成为最具竞争力的电力产品。四川甘孜州已出现0.1476元/千瓦时的中标电价。产业正全面转向高效电池技术（如PERC、TOPCon、HJT）和大尺寸组件（182mm和210mm），光伏电池的实验室转换效率纪录被不断刷新，推动光伏产业从“奢侈品”真正走向“平价”时代。

编辑：于悦

本文来源：文章内容整理自国家气候中心气候服务主任师王阳研究员在2025年首都职工教育培训示范点企业绿色转型管理技术特色教育培训的授课内容，内容有删节。