在“双碳”目标引领下，我国能源产业正从传统化石能源依赖向清洁低碳转型。我刊编委会名誉主任王有为用数据和案例，分析了我国未来低碳能源结构的布局。从光能、风能、水能、核能、生物质能，到全球领先的电网技术与跨区域能源调配，我国能源产业正以“绿”破局，经历从“高碳”向“零碳”的深刻变革，为地球可持续发展注入强劲动力！
王有为，中国城市科学研究会绿色建筑与节能专业委员会主任，《施工技术(中英文)》编委会名誉主任。
根据《中国建筑节能年度发展研究报告（2019）》，我国2017年电力供应为6万亿kW·h，2050年预计实现电力供应9.5万亿kW·h，包括2.5万亿kW·h建筑用电，2万亿kW·h交通用电，5万亿kW·h工业用电，如表1所示。
2050年直接燃料供应预计达18亿tce，生活消费2.5亿tce，交通消费3.5亿tce，工业消费12亿tce。
可获得的生物质能源包括5亿t农业秸秆、4亿t林业秸秆、3亿t动物粪便、1亿t餐厨垃圾，充分的利用可折合8亿tce。此外，还可在戈壁滩、盐碱地上种植能源作物，可获得生物质燃料2亿t，充分的利用可折合1亿tce。这些生物质能可制成生物燃气2600亿m3，高温裂解气1600亿m3，压缩颗粒燃料4亿t。其中，生物燃气可形成负碳1亿t，高温裂解气可形成负碳0.5亿t，且生物燃气的剩余物又可成为优质肥料，返回农田。
国家已将光能、风能作为主力能源。光与风是自然界赋予人类的最大资源，是不可阻挡与破坏的资源。我国地域宽广、水域丰富，有足够的能源潜力，可在科学技术创新的大潮中续写新篇章。
陆地上不同纬度太阳能得能大小不一，专家们已就全国31个省市太阳能安装角度、峰值日照时数、每瓦首年发电量、年有效利用小时数等关键参数进行了梳理。由于光伏使用年数的限制已提高到50年，结合建筑业装配式建筑的推进，屋面板寿命也是50年，将二者集成生产，统一运输安装，组成有我国特色的BIPV建筑工艺。单体建筑安装光伏后，常复查2个关键数据，一是建筑本身消化光伏电能的百分比（消纳比），二是占建筑负荷的总比例。在规划到位的情况下，不少地区采用屋顶与墙面相结合的设置方法。我国东部有些城市已采取严格的设计的基本要求，若建筑上未设置光伏，施工图审查不通过，即不予开工。目前的现状是我国西部戈壁沙漠上光伏基地光能占比53%，东部建筑上光能占比39%。美国加州基地光能占比51%，建筑上（以屋顶为主）光能占比49%。
哈密是太阳能资源最好的地方之一，光照时间约3500h/年，熔盐塔式光热发电站通过14500面定日镜反光发电，将太阳能反射到181m高的集热塔顶部进行光电转换，太阳下山后熔盐储存罐里的能量继续发电，实现全天24h不间断发电（见图1）。年发电量1.98亿kW·h，节省标煤6.19万t，减少19.84t烟尘、15.48万t二氧化碳和61.89t二氧化硫的产生。
我国最大的光伏基地设在新疆塔里木盆地塔克拉玛干沙漠，33万km2全部铺满光伏板，总装机规模将突破3.3万GW，发电将会超过100万亿kW·h。目前我国每年用电10万亿kW·h（世界用电30万亿kW·h）。
同时，最大750kV超高压环网合龙完成，共有9个变电站，近10000座铁塔，环线km，可将电能输送全国各地。
一是用无人机冲洗，无人机上装有高压雾化喷头，1m2光伏板用水1L，加一次水可冲洗400m2；
二是利用自动擦洗机器人，每排光伏板均配有1个自动擦洗机器人，其沿导轨移动，每天可擦洗多遍；
华能18MW超大风电机组在辽宁营口启动发电（见图2），这是全球单机容量最大的风电机组，每年可输出7400万kW·h清洁电能，满足4万户家庭年用电需求。每年节约标煤2.5万t，减少二氧化碳排放超过6万t。
风力发电是当今发展最快的绿色能源之一。与陆地风电不同，海上风电更少受占用土地、噪声污染等因素制约。“向海争风”的一大支撑是海洋端装备研发制造能力的迅速提升。2021年，我国自主研发制造的抗台风型漂浮式海上风电机组在广东并网发电（见图3），国内首个“海上风电+储能”海上风电场建设进入储能交付期，多项技术全球领先。
2021年全国海上风电新增并网容量1690万kW，同比增长4.5倍，累计容量跃居世界第一。据国际能源署预测，2040年我国海上风电装机容量将与整个欧盟相当，减排能力将进一步提升。
我国研制的全球最大直驱型漂浮式海上风电机组在福建福清下线层楼房高度，技术核心包括直驱和漂浮。风机高而不倒的原因是通过弹性海底锚链牵引，可自动伸缩以抵抗17级台风，并通过调节下方空管内的水流方向保持平衡。
耗资1800亿元，苦心规划70年，我国建成顶级规模、全球唯一百万千瓦级机组水电站——白鹤滩水电站（见图4）。地下洞室总长217km，拦河拱坝高289m，水库库容206.27亿m3。总装机容量1600万kW，年均发电量624.43亿kW·h。开阀6min可灌满整个西湖，每天发电量满足50万人一年的生活用电。
雅鲁藏布江下游水电工程总投资1.2万亿元，采用“截弯取直、隧洞引水”技术，在山体中建设5座梯级电站。通过修建隧洞，采用截弯取直和隧洞引水技术，直接利用雅江大拐弯处2230m的天然落差转化为水能资源。
国务院常务会议决定核准浙江三门、广西防城港、广东台山、山东海阳、福建霞浦5个核电项目、10台机组均采用自主核电技术，总投资超过2000亿元。
自2022年以来，我国已连续4年每年核准10台及以上核电机组，有望推动投资近万亿元。我国商运核电机组58台，核准在建机组54台，核电总体规模首次跃居世界第一。
从能源装备产业来看，四川、上海、黑龙江是我国核电装备产业的重镇。我国具有完整自主知识产权的三代核电技术“华龙一号”，堪称“国之重器”，也是在核电领域与国产大飞机、国产首制邮轮相提并论的“现代工业明珠”（见图5）。
钍为天热放射性元素，是钍基核反应堆原料，其储量高于铀。2025年3月，我国内蒙古白云鄂博发现一座百万吨级储量的超大型钍矿，所含钍金属可供国家使用6万年。2024年10月，我国完成世界上首次熔盐堆加钍试验，成为目前世界上唯一运行的钍基熔盐堆（综合试验平台）。
通过创新核电布局，加速开启沿海-内陆-边疆三维立体式布局，为核电强国新时代铺平道路。
近期，在上海浦东新区老港新村建造了一座蓝色大楼，这就是再次生产的能源利用中心二期工程（见图6）。其使用先进的烟气净化系统，实现废水零排放，废气降到最低水平，每年消纳300万t生活垃圾，为上海每年垃圾总量的1/3，发电15亿kW·h，是29万人口城镇一年的用电量。产生的炉渣加工成砖和水泥等建材，彻底改变了填埋、堆肥和露天焚烧的传统落后方式。
现在我国垃圾焚烧技术遥遥领先，实现将渗透液处理、飞灰处理、臭气处理于一体的多元化解决方法，将垃圾高温烧到1100℃后，二噁英可以充分分解。在垃圾处理方面我国向全世界提供了模板，东南亚国家采用我国先进设备和理念。2020年我国城市生活垃圾无害处理率已高达99.7%，全国100多座垃圾焚烧发电厂每年焚烧生活垃圾3.7亿t。
截至2023年底，我国煤电装机容量达11.8亿kW，超过美国（2.36亿kW）、印度（2.29亿kW）、俄罗斯（0.48亿kW）三国装机容量总和5.13亿kW的2倍以上。全球光伏累计装机容量突破425GW，我国以228GW的装机容量占全球总量的53.6%。更令人瞩目的是风电领域，自2009年超越美国后，我国已经连续14年保持新增装机容量全球第一，2023年新增装机容量达75.8GW。
2023年全年，我国发电量达9.46万亿kW·h，是美国发电量的2倍多，是欧盟27国发电总和的3倍多，充分显示了我国电力技术的统治力。
2024年我国计划新增电力装机容量2.5亿kW，相当于法国、德国、意大利现有装机容量之和。我国实现电力革命的核心优点是成本，因电价较低，德国化工巨头巴斯夫公司将生产线迁往湛江，对于高能耗行业，我国具备先天的竞争优势，这是我国持续推动电力建设的原因。
更重要的是，我国可提供高品质的电力，可开展功率大且耗电量高的高超音速飞行器、飞机、导弹设计风洞试验。
人工智能也是电能消耗大的领域之一，以OpenAI训练大语言模型GPT-4为例，完成一次训练需要约3个月的时间，耗电2.4亿kW·h，未来AI技术发展取决于能源的后勤保障。
对于美国的页岩气、俄罗斯的天然气、澳大利亚的铁矿资源均需通过货轮运输或管道输送。我国通过利用电力与可再次生产的能源，完成了张北可再次生产的能源柔性直流电网工程，全方面提高了京津冀地区绿色电能比例。当1100kV特高压技术将输电距离延伸到5000km时，损耗率仅有2.8%，这在某种程度上预示着未来在撒哈拉沙漠建设的光伏电站可直接向长三角地区输送电力，成本较液化天然气发电低40%。未来有极大几率会出现这样的场景：蒙古国的风电通过800kV线路直供京津冀地区，缅甸的太阳能经云南枢纽输往粤港澳大湾区。
能源是一个民族、一个国家生存与发展的命脉，我国是幅员辽阔、资源丰富的国家，随着人口增长与经济发展，原有的传统能源出现了不能与之俱进的短板，石油对外依存度80%，天然气对外依存度达50%，生活、生产方式出现了新的转变，产能方式在科学技术创新指导下发生了深刻变化。电气化率是低碳建筑的核心，我国将从化石能源进口演变成清洁能源出口，我国能源产业为气候平均状态随时间的变化作出了划时代的贡献，提高了国家GDP，并解决了相关领域就业问题。截至2025年6月底，我国可再次生产的能源装机容量达21.6亿kW，约占我国总发电装机容量的59.2%。在2024年全球新增装机容量中，我国增量相当于美国、欧盟国家、印度等地区总和的1.5倍以上。
鄂公网安备