“世界各国能源消费结构往往与能源资源禀赋和技术的发展水平等密切相关。从2021年世界各国一次能源消费结构对比图中可以看到，中国、美国、英国、日本等主要经济体还严重依赖化石能源，消费占比均超过75%。同时，可以看到，过去40年世界主要国家的能源低碳转型还远不能满足碳中和目标要求。因此，我们迫切需要推动能源低碳转型，在这个过程中，还需要充分考虑能源安全的挑战。”
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4月13日，第二十一届中国国际环保展览会（CIEPEC2023）在北京开幕。在同期举办的“第五届生态环保产业创新发展大会”主论坛上，浙江大学碳中和研究院院长、中国工程院院士高翔教授分享了他对电力碳减排科技创新与产业发展的思考。
要实现“双碳”目标，能源是主战场，电力是主力军
据国际能源署IEA统计，2022年，全球能源相关温室气体总排放量达到413亿吨CO2当量，其中CO2排放量达368亿吨以上，约占能源相关温室气体总排放量的89%。而全球电力热力行业CO2排放量约146.5亿吨，约占能源相关CO2总排放量的40%。
气候变化给可持续发展带来了严峻挑战，也加速了全球能源转型。
高翔说：“我国能源供应体系世界最大，已基本形成了煤、油、气、电、核、新能源和可再生能源多轮驱动的能源供应体系，特别是在新能源与可再生能源开发利用、化石能源高效清洁利用等方面已取得了世界瞩目的成就。”
据悉，我国水电、风电、光伏发电以及在建核电机组规模等多项指标连续多年稳居世界第一，2022年底非化石能源装机容量约12.7亿千瓦，约占电力总装机容量的49.6%。同时，我国建成了全球最清洁的煤电供应体系，截至2022年底，超低排放机组达10.6亿千瓦，约占煤电装机容量的94.6%，为我国打赢蓝天保卫战、推动空气质量持续改善提供了关键支撑。
高翔说：“要实现‘双碳’目标，能源是主战场，电力是主力军。因此，能源尤其是电力行业的绿色低碳科技创新与产业发展对于推进我国生态文明建设和经济社会高质量发展具有极其重要意义。从全球能源转型看，受能源资源、极端天气、地缘冲突、技术水平等因素影响，许多国家和地区已出现化石能源供应不足、可再生能源不稳定等重大能源安全问题，由此引起的能源供应短缺、用能成本大幅攀升等问题严重影响了社会经济发展。因此，我国的能源低碳转型过程需要充分考虑能源安全的挑战。”
构建多能互补融合的清洁低碳高效智慧能源体系
2022年6月7日，由浙江省能源集团、浙江大学、西湖大学共建的白马湖实验室（能源与碳中和浙江省实验室）成立，研究对象包括太阳能、风能等可再生能源高效利用，储能与氢能，化石能源清洁低碳利用以及智慧能源等方面。
“我们的思路是要通过一系列绿色低碳科技创新，来构建多能互补融合的清洁低碳高效智慧能源体系，进而推动绿色低碳转型，实现减污降碳协同增效。”高翔说。
比如，在光伏发电方面，国际上正在研发光伏新材料和系统关键部件，以不断提高光伏发电系统转换效率。近年来太阳能光伏材料光电转化效率不断取得了突破。这些材料和技术的进步，大大降低了光伏发电成本。当然，我们仍需加强对光伏电池新材料、新技术的研发，持续降本增效，提升光伏发电产业的竞争力，推动其大规模应用。
在这种背景下，白马湖实验室研发了全印刷制备大面积钙钛矿太阳能电池技术，并研制了高效钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池。同时，还开发了基于无人机的光伏组件缺陷智能识别技术，实现光伏组件缺陷类型的高精度识别及厘米级定位，在江浙、西北等10余个光伏电站应用，识别重要缺陷数量超1000余处。
高翔说：“据统计，2020年全国煤电发电量4.63万亿kWh，平均供电煤耗305g/kWh；若全国煤电平均供电煤耗值都达到目前最先进煤电机组的水平，则全国每年可减少约2.5亿吨的标煤消耗，可实现年减排CO2约7.2亿吨。另外，煤炭分级转化利用、富氧燃烧及超临界CO2发电等技术也是正在发展的碳减排关键技术。因此，在化石能源清洁低碳利用方面，我们主要是要构建涵盖CO2源头减排、末端捕集与资源化利用等高效、低成本的化石能源利用碳减排技术体系。发展高参数大容量发电技术是推动煤电碳减排的有效途径。”
据悉，浙江大学在煤炭分级转化利用技术，燃煤耦合生物质、氢、氨等低碳/零碳燃料发电技术，二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）技术，高效低能耗CO2吸收剂开发，烟气污染物与CO2协同减排技术等方面，不断加强研究和实际应用。
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