2021年6月29日，由騰訊研究院與騰訊新聞共同搭建的“騰訊對(duì)話·Tencent Dialogue”【科技世界觀】舉行了第三期對(duì)談。中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)教授江億以及香港科技大學(xué)教授顏河與騰訊云副總裁萬(wàn)超，聚焦“碳中和之能源革命和技術(shù)創(chuàng)新”主題展開“云對(duì)話”，對(duì)話由騰訊研究院院長(zhǎng)司曉擔(dān)任主持。
新能源時(shí)代，在“碳中和、碳達(dá)峰”加速的背景之下，能源產(chǎn)業(yè)如何轉(zhuǎn)型?建筑節(jié)能如何實(shí)現(xiàn)?水、風(fēng)、氫、光等可再生能源如何按需調(diào)配?一系列問(wèn)題亟待解答。在此次對(duì)談中，江億院士與顏河教授圍繞碳中和科技創(chuàng)新思路、能源低碳轉(zhuǎn)型技術(shù)與應(yīng)用，以及能源革命的風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)等議題進(jìn)行了深入討論。
江億院士在建筑節(jié)能領(lǐng)域深入研究數(shù)十年，顏河教授也在有機(jī)太陽(yáng)能領(lǐng)域內(nèi)有過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的探索，同時(shí)也是第二屆“科學(xué)探索獎(jiǎng)”能源環(huán)保領(lǐng)域的獲得者。兩位嘉賓分別從各自專業(yè)角度出發(fā)，重點(diǎn)分析了以光電普及為代表的能源革命可行路徑，以及如何通過(guò)能源革命推動(dòng)普及全新的用電文化。
一、實(shí)現(xiàn)碳排放目標(biāo)是推動(dòng)我國(guó)能源革命的重要機(jī)遇
2020年9月，我國(guó)在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上宣布，中國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。這是中國(guó)對(duì)國(guó)際社會(huì)的承諾，也是對(duì)國(guó)內(nèi)的動(dòng)員令。問(wèn)題在于，我國(guó)在人均GDP增長(zhǎng)的目標(biāo)壓力下，實(shí)現(xiàn)上述碳排放目標(biāo)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇是什么?
GDP與CO?脫鉤才能可持續(xù)發(fā)展
江億表示，人均GDP增長(zhǎng)的目標(biāo)與碳排放目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)其實(shí)并不矛盾。從發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)可以看出，當(dāng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平到一定程度的時(shí)候，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繼續(xù)增長(zhǎng)一般都會(huì)與碳排放量脫鉤。社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不意味著碳排放量的線性增長(zhǎng)，而打破線性方向?qū)崿F(xiàn)“脫鉤”的關(guān)鍵，就是國(guó)家內(nèi)部促成能源革命，改變?nèi)祟惿鐣?huì)獲取和使用能源的方式，通過(guò)新的路數(shù)獲取可再生能源。
這意味著，碳排放目標(biāo)的挑戰(zhàn)，核心是能源革命背后從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)到理念的全方位升級(jí)，進(jìn)而影響全社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)理念變革。
讓可印刷的發(fā)電“報(bào)紙”無(wú)處不在
顏河則從能源革命的挑戰(zhàn)解讀出實(shí)現(xiàn)碳排放目標(biāo)過(guò)程中的豐富機(jī)遇：一是可再生能源的普及空間很大，比如風(fēng)能、電能等再生能源發(fā)電占總發(fā)電量不到10%，光能的發(fā)電規(guī)模也可以再提升。
二是相關(guān)科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新與研發(fā)很有前途：首先在技術(shù)層面，顏河教授介紹了現(xiàn)在最新的太陽(yáng)能電池溶液制備生產(chǎn)工藝，“它不像傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池，還需要經(jīng)過(guò)高溫、耗電的工藝，而是可以用印刷的工藝來(lái)做，最終可以像印刷報(bào)紙一樣來(lái)印刷太陽(yáng)能電池。”可以想象，如果將來(lái)我們身邊所有的“報(bào)紙”都可以發(fā)電，我們把“報(bào)紙”貼在建筑上面，建筑自身就可以發(fā)電，停車棚也可以發(fā)電并給電動(dòng)車充電，城市所有的地方都可以放這種便宜的印刷出來(lái)的可以發(fā)電的“報(bào)紙”，這是可再生能源比較理想的應(yīng)用場(chǎng)景，讓可以印刷的發(fā)電“報(bào)紙”無(wú)處不在，讓可再生能源無(wú)處不在。
其次，在突破卡脖子難題的人才儲(chǔ)備方面也較為樂(lè)觀，以有機(jī)光伏為例，目前在清華大學(xué)、北京大學(xué)和中科院化學(xué)研究所聚集了相當(dāng)數(shù)量的強(qiáng)實(shí)力人才，下一代新興的太陽(yáng)能技術(shù)指日可待。
二、碳中和的科技創(chuàng)新體系：技術(shù)普及與文化變革并重
農(nóng)村光伏屋頂?shù)拈_發(fā)未來(lái)將貢獻(xiàn)1/4發(fā)電量
實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)背后的能源革命，涉及到能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)改變，核心是用可再生能源替代化石能源。江億用若干具體實(shí)例說(shuō)明碳中和科技創(chuàng)新體系的目標(biāo)，其一就是技術(shù)實(shí)際應(yīng)用落地的可行性和能源需求側(cè)的平衡。比如在光電實(shí)際應(yīng)用落地的場(chǎng)景中，多沙漠地帶的西部和中部地區(qū)比東部地區(qū)、農(nóng)村比城市有更大范圍的安裝空間，但東部和城市地區(qū)是我國(guó)用電重負(fù)荷地區(qū)，因此現(xiàn)階段我國(guó)部署光伏的策略仍然以東、中部地區(qū)為主，但是可以通過(guò)技術(shù)革新更充分利用有限空間，增加資源開發(fā)量。
按照衛(wèi)星云圖的AI解析結(jié)果來(lái)看，中國(guó)廣大的農(nóng)村屋頂，可以安裝的太陽(yáng)能光伏，按照20%的發(fā)電效率算，能裝20億千瓦，一年發(fā)電量能達(dá)到3萬(wàn)億度電(2019年中國(guó)總電力為7.5萬(wàn)億度)，中國(guó)到2035年全面電氣化，每年預(yù)計(jì)需要12萬(wàn)億度電，農(nóng)村光伏屋頂?shù)拈_發(fā)，未來(lái)將占比發(fā)電量的1/4。
從“源隨荷變”到“荷隨源變”的供給側(cè)改革
其二是可再生能源供給側(cè)和需求側(cè)的平衡，改進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)以解決電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的矛盾。當(dāng)前，自然發(fā)電的供給側(cè)與實(shí)際生產(chǎn)生活方式形成的需求側(cè)的電量曲線并不匹配，因此挖掘儲(chǔ)能潛力，成為碳中和科技創(chuàng)新的重要目標(biāo)之一。已有的儲(chǔ)能手段包括蓄水儲(chǔ)能、以蓄電池為代表的化學(xué)儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能，是典型的“源隨荷變”思路，“末端用電多少、高低電場(chǎng)得跟著調(diào)，跟著改變發(fā)電量。”江億認(rèn)為，基于電源側(cè)發(fā)電的不可控性，未來(lái)應(yīng)該提倡“荷隨源變”的解決思路，“有電我多用，沒(méi)電我少用，這叫作需求側(cè)響應(yīng)。”
以電動(dòng)汽車的技術(shù)發(fā)展為例，過(guò)去的電動(dòng)汽車強(qiáng)調(diào)賣點(diǎn)為“充電十分鐘，里程一千公里”，不僅在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上存在困難，而且會(huì)對(duì)電源側(cè)的電網(wǎng)造成極大負(fù)擔(dān)，與零碳目標(biāo)相去甚遠(yuǎn);而現(xiàn)在倡導(dǎo)的發(fā)展思路是采用智能充電樁，根據(jù)太陽(yáng)能變化電的產(chǎn)出情況進(jìn)行充電。顏河進(jìn)一步細(xì)化補(bǔ)充了未來(lái)在普及電動(dòng)汽車基礎(chǔ)上，廣泛應(yīng)用智能電力系統(tǒng)可能解決“源”與“荷”的矛盾：在日常生活、工作期間，閑置的電動(dòng)汽車在接入智能充電樁的同時(shí)實(shí)際接入了系統(tǒng)電網(wǎng)，在電源側(cè)充足時(shí)可以為電動(dòng)汽車充電，電源側(cè)不足則不充或從電動(dòng)汽車中反向充電，反補(bǔ)電力系統(tǒng)。“未來(lái)如果有3億輛電動(dòng)小汽車，一輛車50度電，50千瓦時(shí)的儲(chǔ)電量，3億輛就是150億度電。未來(lái)中國(guó)風(fēng)電、光電要出7萬(wàn)億到8萬(wàn)億，以7.5萬(wàn)億為例，一年350天，一天250億度電，就能儲(chǔ)150億度電，從而可以把光電風(fēng)電的電量充分利用起來(lái)。”
“光儲(chǔ)直柔”，讓建筑更節(jié)能
同理，未來(lái)的建筑也可以借由建筑材料的革新，成為儲(chǔ)能放能的具體單元。根據(jù)江億的介紹，現(xiàn)在推廣建筑的新型配電方式目標(biāo)為“光儲(chǔ)直柔”：“‘光’是光伏，‘儲(chǔ)’是建筑物里的儲(chǔ)能，‘直’是建筑物里配電要改成直流配電，柔是‘光儲(chǔ)直’三者的最終目的，實(shí)現(xiàn)柔性用電，或者叫做柔性負(fù)載。”根據(jù)電源側(cè)的情況，電源側(cè)有電則儲(chǔ)電，無(wú)則供給反補(bǔ)電源側(cè)或自行使用儲(chǔ)蓄的電能，緩解發(fā)電和用電之間的矛盾。而現(xiàn)階段有機(jī)光伏材料的發(fā)展很有可能讓這種設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)，相比于無(wú)機(jī)材料(如硅)，有機(jī)光伏材料更加柔軟，能夠?qū)㈦娹D(zhuǎn)化為光，在未來(lái)有望作為建筑材料完成發(fā)電和放電的功能;同時(shí)，相比于現(xiàn)在的硅材料，有機(jī)光伏材料有更豐富的顏色，可以更好地滿足人們的審美需求;還具備一定的可調(diào)節(jié)透明度，能根據(jù)需求過(guò)濾一定的陽(yáng)光光線，更好地適應(yīng)城市建筑場(chǎng)景需求。
騰訊作為產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的一部分，2013—2015年就開始探索光伏太陽(yáng)能技術(shù)應(yīng)用于智慧建筑領(lǐng)域。而顏河教授提到的有機(jī)光伏材料，以及江億院士的農(nóng)村屋頂光伏鋪設(shè)思路，恰好能解決萬(wàn)超提到的轉(zhuǎn)化率低以及建筑體的(采光、通風(fēng)、美觀等)生動(dòng)匹配難題。
全新的用電文化，促成真正的能源革命
在此基礎(chǔ)上，江億提倡一種全新的用電文化以實(shí)現(xiàn)“荷隨源變”的技術(shù)邏輯：相比于過(guò)往投入大成本以蓄電儲(chǔ)能的思路解決需求側(cè)的用電需求，未來(lái)還應(yīng)進(jìn)一步鼓勵(lì)用戶盡可能多用直接消納，“跟著太陽(yáng)走，直接消納光電，盡可能少給電力系統(tǒng)調(diào)峰增加負(fù)擔(dān)。”其次，在發(fā)電成本與用戶貢獻(xiàn)上，逐漸引導(dǎo)用戶形成“自助餐”的理解方式：相比于通過(guò)技術(shù)手段強(qiáng)調(diào)用戶貢獻(xiàn)，用戶接受“用戶電價(jià)為定額，但用戶用電量存在差異”更有利于在更大范圍內(nèi)新能源的推廣。上述技術(shù)邏輯的應(yīng)用和用電文化的形成將會(huì)促成真正的能源革命：在技術(shù)落地的情況下，從建筑到衣服面料等材料均可利用太陽(yáng)能發(fā)電，用戶也得以從原本依賴于集中式管理到可能的自主分布式管理，從而發(fā)展出高度分布性自適應(yīng)的能源使用方式。
三、科技企業(yè)如何助力碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)
中國(guó)設(shè)立長(zhǎng)期碳中和目標(biāo)，無(wú)論對(duì)于中國(guó)還是世界都具有劃時(shí)代的積極意義。但作為全球第一排放大國(guó)，實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)仍然任重道遠(yuǎn)，因此亟需多方主體共同參與?？萍计髽I(yè)因其自身社會(huì)責(zé)任與技術(shù)優(yōu)勢(shì)，需要運(yùn)用技術(shù)手段幫助自身、用戶以及供應(yīng)鏈更好地實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。
司曉院長(zhǎng)表示，騰訊可以提供實(shí)踐的一個(gè)場(chǎng)景。用電文化的培養(yǎng)是非常重要的。騰訊在之前不久提出，要把可持續(xù)社會(huì)價(jià)值的創(chuàng)新作為公司新的戰(zhàn)略方向，也為此先期投入500億，其中很重要的方向之一就是碳中和。碳中和除了騰訊自身建筑物以及比較大的IDC計(jì)算部分的碳中和之外，更重要的是，作為是離用戶最近的產(chǎn)品，微信、QQ都是覆蓋上十億的用戶，如何在用電文化乃至能源革命方面起到助力，三位嘉賓也給出了自己的建議。
在未來(lái)，科技企業(yè)促進(jìn)能源革命可以從以下方向努力：
其一是人工智能技術(shù)的應(yīng)用，助力實(shí)現(xiàn)“自調(diào)節(jié)、自融合、自適應(yīng)”的能源使用方式。江億認(rèn)為，人工智能技術(shù)一大重要應(yīng)用場(chǎng)景，就是識(shí)別電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的用電規(guī)律，為用戶提供個(gè)性化的、優(yōu)化的充放電方案。
萬(wàn)超也贊同這一觀點(diǎn)，并給出了具體的實(shí)踐路徑：以云端、大數(shù)據(jù)作為學(xué)習(xí)工具，將建筑里的數(shù)據(jù)集合起來(lái)做相應(yīng)的AI計(jì)算與分析，更深入地學(xué)習(xí)用戶的用電習(xí)慣后，提供優(yōu)化策略，最后下載到本地，實(shí)現(xiàn)本地化控制。
其二是企業(yè)內(nèi)部用電方式的改進(jìn)。顏河認(rèn)為，可以將科技企業(yè)耗電量大的計(jì)算設(shè)備直接放置在光伏發(fā)電較為充裕的位置，降低運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的耗能。同時(shí)綜合運(yùn)用人工智能技術(shù)，合理安排計(jì)算設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率：在電量充足的時(shí)候充分運(yùn)轉(zhuǎn)，在電量有限時(shí)采用部分運(yùn)作的方式。江億提出科技企業(yè)可以首先從辦公大樓的應(yīng)用場(chǎng)景增加光電、風(fēng)電等新能源的消納，比如停車場(chǎng)內(nèi)聯(lián)動(dòng)管理智能停車樁，或是在大樓內(nèi)率先安裝蓄能電池，提倡電能的使用。
其三是通過(guò)科技企業(yè)的影響力，引導(dǎo)用戶逐漸形成新的用電文化。司曉舉例說(shuō)，比如在社交產(chǎn)品上增加“綠色用電指數(shù)”，引導(dǎo)用戶在波峰波谷時(shí)更合理用電;或者通過(guò)類似于碳積分，如碳足跡的量化計(jì)算，讓用戶感知到每一次用電動(dòng)作對(duì)碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)，比如把閑置的車輛放在智能充電樁上的時(shí)候，實(shí)際上就是在為智能電網(wǎng)做貢獻(xiàn)。
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