能源区块链与双碳战略研究｜五种常见的可再生能源

沼气产业的重要性毋庸置疑。

上世纪末，我国户用小沼气取得良好发展，为解决当时农村生态保护、肥料缺乏、燃料与照明用能问题发挥重要作用。

然而进入21世纪，农村生产、生活情况发生改变，户用小沼气、养殖场沼气工程在取得更快发展的同时，处境逐渐尴尬。

2015年，我国提出沼气转型升级，学习欧洲经验，将发展重点转向工业化大型项目，着重发展规模化沼气和生物天然气项目（单个项目日产生物天然气1万以上）。

近年随着“双碳”目标的提出，全社会需要具有负碳排放特性的沼气产业做出相应贡献的呼声越来越高。在新时代、“双碳”目标背景下，对我国沼气产业历史进行总结，寻找到一条适应中国特色的沼气发展道路，让沼气产业实至名归发挥重要作用，十分必要。

一、工业化沼气产业发展存在的主要问题

1 技术工艺不成熟

1.1 核心发酵技术仍处于探索阶段

当前国内工业化沼气工程核心发酵工艺，均为引进欧洲技术工艺。

当前核心厌氧发酵工艺有湿法（发酵浓度＜ 12%）、半干法（12% ≤发酵浓度＜20%）、干法（发酵浓度≥ 20%）三种，湿法工艺在畜禽粪污应用广泛，对干黄秸秆原料适应性差，对原料粒径要求3 cm以下，且含杂含土量要求严格。湿法工艺以流场实现匀质搅拌，干黄秸秆难以均质，易出现浮渣结壳现象，且发酵浓度低，固液分离后沼液浓度（5~8%）高，沼液回流非常困难，实际容积产气率低（0.8~1.2）、投资高、占地面积大、能耗高。

相较于湿法工艺，半干法工艺简洁、投资少、原料适应性强、自耗能低、容积产气率高、沼液外排压力小、厌氧消化较彻底。我国引进的半干法工艺，也存在原料适应问题。如，上料稳定性差，搅拌均质难、物料分层严重，进出料系统经常堵塞，现有的进口固液分离机不适用等一系列问题。但半干法工艺对物料要求低（原料5cm左右即可），含土含杂量要求宽泛，适应性强，控制方便，实际运行中容积产气率可稳定在1.5以上，随着设备国产化的提升，建设投资下降空间较大。

干法工艺近年引进国内，因为国外技术保密，需全套技术和设备进口，造价高，目前在我国基本处于试验探索阶段。

1.2 原料粉碎及预处理技术不成熟

我国干黄秸秆收储以落地打包为主，原料含土含杂率高，严重时超过30%；受到收集贮存制约，含水率变化在20~75%。市场主流粉碎以小农机为主，装备水平低，可靠性差，无除土、杂、铁功能，对原料特性变化及多种类原料基本没有适应能力，同时需要人工拆包，处理量低（2~3 t/h）。目前我国无专业的秸秆粉碎机厂家及满足行业需要的成套设备。

秸秆预处理能提高秸秆发酵效率，解决浮渣结壳、发酵困难、分层等问题。常用的预处理方法有物理法，包括破碎、揉丝、蒸汽爆破、辐射等；化学法，包括酸处理、碱处理、湿法氧化等；生物法，包括黄储、真菌处理、酶处理等。目前我国尚未形成可以适应国内不同类型原料的成熟可靠的秸秆预处理技术工艺。

不同的核心发酵与预处理技术工艺，在我国仍处在工程验证应用阶段。经过这几年的不懈努力取得一定突破，已经有企业系统掌握能够有效解决国内原料适应性的技术工艺路线，正在进行示范推广。

2 工艺、设计、装备制造服务单位能力不足

目前市场上相关服务单位普遍成长于农村户用小沼气时代，缺乏工业化理念和系统性思维。国内无成熟专业的工业化沼气工程工艺设计单位。关键技术、核心装备均由欧洲国家引进，设备选型生搬硬套，没有结合中国原料特性再创新。专业设备制造企业主要是小农机制造商，标准化程度低，设备可靠性、稳定性差，自动化程度低，远未形成装备制造系列化。此外，工程总承包单位普遍抱有“只管建设不管运营”固有观念，总包项目建成后很难做到达产稳产。

3 工业化沼气项目产业链长，商业模式不成熟

3.1 原料收储运体系未建立

目前我国农业农村有机废弃物收储运体系仍处于初级阶段，缺乏稳定的收储运组织，原料量、质、价可靠保障较为困难；收储标准和规范尚未建立，收储运队伍缺乏专业性，除基本质量难以保证外，甚至发生原料腐烂或高温自燃。市场比较混乱，政府未参照城市垃圾收集体系，深度引导建立可持续的农业农村有机废弃物储运保障体系。以秸秆为例，原料多属于一年一季，储存时间超过8个月；用量大（日产4万m³沼气项目，年秸秆用量超过7万t），尤其是东北区域玉米秸秆，秋冬季收储秸秆含水率不一，存在大量雪包秸秆，进一步增加了收储难度。

3.2 沼气高值化利用途径缺乏

沼气直供和供热需建设独立管网，沼气项目多位于乡镇、农村地区，且经济普遍欠发达，价格承受能力差，管网覆盖程度低，部分项目受特许经营权限制，存在并网难、价格低等问题。国家虽然鼓励生物质能非电利用，但尚未出台非电利用具体支持政策，沼气发电与生物质直燃竞争，补贴拖欠，项目现金流差，能源端产品缺乏可持续盈利能力。沼气直供和供热刚刚起步，成熟案例少，市场接受程度低。

3.3 沼渣、沼液高值化应用处于初级阶段

沼渣、沼液高值化应用是项目盈亏重要因素，也是项目正常稳定运行的基础。工业化沼气项目沼渣、沼液量大（半干法工艺日产4万方沼气项目，年产沼渣7.2万t，沼液1.4万t；湿法工艺沼液量更大）。沼渣、沼液是生产有机肥、育秧基质、液态有机肥的优质原料，但相关产品生产、市场推广正在起步阶段，用户认可程度低，大规模推广应用仍需培育。部分地区环保部门对沼渣、沼液认识不足，采取“一刀切”政策，禁止沼渣、沼液直接还田使用，颠覆了千百年来农业发展常识。

4 秸秆及混合物料沼气碳减排方法学尚未制定

碳资产收益是工业化沼气项目社会效益体现，是项目增加收益，增加盈利的根本。目前秸秆沼气和秸秆混合物料沼气项目碳减排方法学未制定，需要相关部门、企业、协会组织合作创新研究，明确基准线排放、项目排放计算原则和方法，以及监测数据和方法，并尽早经生态环境部认可后，开展项目备案、年减排量核算、碳市场交易等工作。

5 多部门管理，牵头部门不明确，政策协调难度较大

国家对发展沼气非常重视，现阶段沼气产业的特殊性也十分需要政策扶持。但是沼气产业链长，涉及能源、发改、财政、农业农村、生态环境、住建等部门，多头管理、九龙治水，牵头部门不明确，多年来一直无法形成合力推动发展。政出多头，原则性支持意见多，具体可执行落实的措施少，政策引领发展的效果难以彰显。

二、继续坚定信心，在“双碳”背景下，沼气产业大有可为

1 欧洲先进经验为我国沼气产业发展提供参照

欧洲是全球沼气产业发展先进地区，有超过40年工业化沼气发展经验，技术、商业模式成熟。沼气已经成为欧洲可再生能源的重要组成部分，是欧洲现代化农业循环经济可持续发展的关键支柱和未来化石天然气的主要替代补充。

欧洲沼气项目数量多、遍布全国，德国有9600余座，意大利1500余座。欧洲沼气原料多元化，主要有能源作物、秸秆、畜禽粪便、生活垃圾等；工艺成熟且技术多样化，拥有湿法、半干法、干法厌氧发酵等多种工艺，产气效率高、自耗能低、自动化程度高；装备制造、设计建设、运营管理和产品服务等方面，形成了完整的工业化、规模化产业体系和成熟的商业模式。德国等沼气产业成熟国家，农民25%的收入来自沼气。除沼气发电方兴未艾外，近年各国均大力发展沼气提纯制生物天然气，到2030年主要国家的生物天然气将占到用气量的10%。因大规模沼渣、沼液还田，欧洲化肥、农药的使用量处在全球较低水平，土壤有机质含量保持较高水平。沼气的负碳排放特性，使之成为欧洲目前碳市场最受欢迎的减排品类，沼气产业也已成为欧盟2050年实现碳中和目标的重要支撑。

2 发展工业化沼气产业是实现双碳目标的主力军

秸秆厌氧发酵综合利用，可以将植物在生长过程中吸收的CO2，部分通过沼渣、沼液进入土壤，增加土壤碳库。相较于风能、太阳能的低碳排放，沼气产业综合利用具有典型的负碳排放特性，能够发挥更显著的碳减排作用。

根据研究，每利用1万m³沼气可减少115 t温室气体排放，预计2060年我国沼气产业可减少温室气体排放10亿t。我国2030年碳达峰时碳排放量约106亿t，到2060年沼气产业可为碳中和贡献9.4%的减排量，沼气产业必将为我国双碳目标实现发挥关键作用。

3 发展工业化沼气产业是解决面源污染，增加清洁能源供给的有效途径

农业种植和养殖产生的有机废弃物，是治理难度最大的面源污染源。2020年中国农作物秸秆产量约8.6亿t，粪污38亿t。参考欧洲经验，沼气产业以处理秸秆为主，辅助处理粪污。农业有机废弃物通过厌氧发酵处理，既无害化解决面源污染，又生产清洁燃气，沼渣、沼液生产优质有机肥，促进农业绿色可持续发展。到2060年，如仅仅考虑40%秸秆和养殖粪污通过制沼气无害化处理，每年可生产沼气2000亿m³，如提纯生物天然气，可达到目前国内常规化石天然气年开采量的80%，可使未来我国天然气对外依存度由66.7%下降到41.7%。

4 发展工业化沼气产业能够推动农村能源革命，促进美丽乡村建设

我国农村分布广阔分散，交通与能源供给相对薄弱，环境治理难度大，广大农村处在社会供能体系的末端，面临着能源分散、供能不足、品质差、成本高等诸多老大难问题，很多地区无法脱离秸秆、薪柴、燃煤作为生活能源，效率低且污染环境。

沼气可因地制宜，宜气则气，宜电则电，气、电、热综合开发，实现具备一定储能和便利调节功能的、稳定的多元化清洁能源供给，在降低综合用能成本的同时，提高农村供能质量与可靠性。

以秸秆为主，协同处理畜禽粪污、有机垃圾的沼气项目，可减少面源污染、保护生态环境，有效解决新农村建设人居环境治理难题。沼渣、沼液替代化肥，实现农药减量，可以建立农业绿色循环产业模式提高农产品质量，增加农民收入，保证食品安全，在推动农村用能结构转型升级，实现农村能源革命的同时，促进美丽乡村建设。

5 沼渣、沼液有效保护耕地，保障农业可持续发展

耕地地力决定我国粮食生产能力，是粮食安全的重要保证。长期以来过量使用化肥和农药，有机质补充少，导致我国地力严重透支，土壤板结严重。

自上世纪50年代大规模开垦东北黑土地，黑土层平均每年减少0.3~1.0 cm，部分黑土层厚度已减少到0.2~0.3 m。沼气项目生产的沼渣、沼液是优质有机原料，可改良土壤，提高土壤保水保肥性，增加土壤有益微生物，有效提高肥料利用效率，实现化肥和农药长期高效减施，推动农业绿色可持续发展和土地保护，对实现国家“藏粮于地”战略具有不可替代的作用，有利于保障粮食安全、生态安全。

“双碳”背景下煤炭行业高质量发展探讨

欧凯 张宁 吴立新 索婷

（煤炭工业规划设计研究院有限公司）

新中国成立以来，在党中央、国务院的正确领导下，煤炭工业在百业待兴的基础上起步，在艰苦奋斗中前进，在改革开放中发展，尤其是进入新时代以来，行业发展不断实现新突破，取得了举世瞩目的成就。近两年，碳达峰碳中和目标背景下煤炭消费减量，煤炭消费比重下降，煤炭行业发展受到一定影响，同时也给煤炭行业带来转型升级的机遇。

一、煤炭工业具备高质量发展基础

在一代代煤炭人的艰苦奋斗下，煤炭行业从无到有，煤炭工业从小到大、由弱到强，实现了从起步、腾飞到跨越的巨变，作为我国重要的能源基础产业，为国民经济和 社会 发展注入了强大动力。

（一）对国家经济 社会 发展的能源供应保障能力增强

我国煤矿“三机一架”的装备制造能力处在世界前列，年产千万吨综采技术和装备达到世界领先水平。行业持续推动化解过剩产能、淘汰落后产能、建设先进产能，全国煤炭供给质量显著提高。“十三五”期间，全国累计退出煤矿5500处左右、退出落后煤炭产能10亿吨/年以上，安置职工100万人左右，超额完成化解过剩产能目标。截至2020年底，全国建成年产120万吨以上的大型现代化煤矿约1200处，产量占全国煤炭产量的80%左右，其中，建成年产千万吨级煤矿52处，产能8.2亿吨/年。全国年产30万吨以下的煤矿1129处，产能1.48亿吨/年左右。

自新中国成立至2020年底，煤炭行业贡献了约924亿吨煤炭。我国煤炭年产量由 1949年的3432万吨，增加到1978年的6.8亿吨，到2013年的最高点为39.7亿吨，2020年产量为39亿吨，支撑了我国GDP由1978年的3645亿元增加到2020年的101万亿元。煤矿安全法律法规标准体系不断完善，煤矿安全生产责任制度体系不断健全，安全 科技 装备水平大幅提升，安全生产投入大幅增加，煤矿职工安全培训不断强化，促进煤矿安全生产形势有了明显好转。煤炭百万吨死亡率由1978年的9.713下降至2020年的0.059。煤炭安全供应保障能力实现跨越式提升。

（二）具备高质量发展的 科技 创新能力

煤炭行业技术创新体系不断健全完善， 科技 创新驱动发展的能力显著增强。特厚煤层综放开采、煤与瓦斯共采、燃煤超低排放发电、高效煤粉型工业锅炉、现代煤化工技术等达到国际领先水平。充填开采、保水开采、煤与瓦斯共采、无煤柱开采等煤炭绿色开采技术得到推广应用，煤炭资源回收率显著提升。煤矿机械化、自动化、智能化、数字化、绿色化转型全面提速。2020年 ，原煤入洗率达到74.1%，比2015年提高8.2个百分点。矿井水综合利用率、煤矸石综合利用处置率、井下瓦斯抽采利用率分别达到78.7%、72.2%、44.8%。建成400多个智能化采掘工作面，实现了地面一键启动，井下有人巡视、无人值守。采煤、钻锚、巡检等10种煤矿机器人在井下实施作业，71处煤矿列入国家首批智能化示范建设煤矿。

煤炭由单一燃料向燃料与原料并重转变取得新进展。2020年，煤制油、煤制烯烃、煤制气、煤制乙二醇产能分别达到931万吨/年、1582万吨/年、51亿立方米/年、489万吨/年。煤炭上下游产业融合发展，煤电、煤焦、煤化、煤钢一体化发展趋势明显。

（三）不断完善的市场化体系为高质量发展提供制度保障

新中国成立以来，煤炭工业生产力水平不断提升，同时，也在不断进行体制改革 探索 ，从最开始的完全计划经济，到计划经济和市场相结合，再到完全市场化，为国家经济体制和市场化改革提供了实践样本。

我国煤炭工业完成从新中国成立初期的计划经济体制，到改革开放时期的政府定价向市场化定价转变。1993年开始，我国确立了以市场形成价格为主的煤炭价格机制。1994年1月，国家取消了统一的煤炭计划价格，除电煤实行政府指导价外，其他煤炭全部放开。2004年，我国建立煤电价格联动机制，形成电煤价格“双轨制”。2013年，煤炭价格实现完全市场化定价，市场在配置资源中的决定性作用越来越突出。2016年以来，煤炭行业作为推动供给侧结构性改革的试点行业，煤炭上下游企业逐渐建立了中长期合同制度和“基础价+浮动价”的定价机制，发挥了煤炭市场平稳运行“压舱石”和“稳定器”的作用。2021年9月26日召开的国务院常务会议决定，对尚未实现市场化交易的燃煤发电电量，从2022年1月1日起，取消煤电价格联动机制，将现行标杆上网电价机制，改为“基准价+上下浮动”的市场化机制。这意味着，我国将告别已经实行了15年的煤电价格联动机制。

二、“双碳”目标下煤炭高质量发展对能源低碳转型将发挥重要支撑作用

以煤为主的能源资源禀赋，决定了未来相当长一段时间我国经济 社会 发展仍将离不开煤炭。在碳达峰碳中和过程中，仍需要煤炭发挥基础能源作用，为经济 社会 发展提供能源兜底保障。

（一）煤炭是新能源发展的有力支撑

“双碳”目标下，风、光等可再生能源发电成为增量电力供应的主要来源。近年来，我国大力发展新能源技术，非化石能源发电在我国电力结构中的占比显著上升。然而，受气候、天气、光照等人为不可控的自然条件影响，可再生能源供给能力不确定性大，提供的主要是能源量，能源供应和调节能力有限。可再生能源大比例接入电网，给电网的安全稳定运行带来严峻挑战，需要清洁高效的燃煤发电等灵活性电源作为调峰电源平抑电力波动。我国在大力发展风能、太阳能等可再生能源发电技术，逐步提高非化石能源发电占比，持续优化电力结构的过程中，仍需要煤炭煤电的有力支撑。预计到2060年实现碳中和后，燃煤发电装机规模仍需保持3亿至4亿千瓦，年耗煤量3.9 亿吨 6.4亿吨。

（二）煤炭是能源安全的“压舱石”

能源安全稳定供应是一个国家安全的保障和强盛的基石。在国际能源博弈和地缘政治冲突不断加剧的背景下，煤炭依然是国家能源安全的“压舱石”，短期内没有资源能替代煤炭的兜底保障作用。应当深刻认识我国能源资源禀赋、经济 社会 发展要求和能源发展规律。2020年12月21日，国务院新闻办公室发布《新时代的中国能源发展》白皮书，明确提出推进煤炭安全智能绿色开发利用，努力建设集约、安全、高效、清洁的煤炭工业体系，煤炭仍然是我国最经济安全的能源资源。

煤炭具备适应我国能源需求变化的开发能力，具有开发利用的成本优势，煤炭清洁高效转化技术经过“技术示范”“升级示范”已趋于成熟，具备短期内形成大规模油气接续能力的基础，应当充分发挥煤炭在平衡能源品种中的作用，保障我国能源安全。

三、“双碳”目标下煤炭行业迎来高质量发展机遇

“双碳”目标对于煤炭行业既是巨大挑战，也是空前机遇。在挑战与机遇并存下，煤炭行业势必迎来新一轮技术升级和产业转型。煤炭行业由自动化向智能化、无人化迈进，由超低排放向近零排放、零排放迈进。可以预见的是，自2021年到2060年，煤炭在能源消费中的占比将逐步下降，由主体能源转变为基础能源，再由基础能源转变为保障能源，最后转变为支撑能源，也代表着我国煤炭行业将向着绿色智能的方向快速迈进。

（一）依托技术革新，向高质量高技术产业发展

当前煤炭行业正处于第四次煤炭技术革命时期，应当以此次技术革命为契机，推动煤炭产业向着数字化、智能化的新产业和新业态转型。“双碳”目标下，煤炭产量将回归合理规模，走高质量发展、高端发展之路，迈向更加重视生产、加工、储运、消费全过程安全、绿色、低碳、经济的存量时代，走优质、高效、洁净、低耗的能源可持续发展道路。

未来将有更多煤矿采用高效节能的技术和设备，着力建设碳中和示范矿区引领工程，开展余热、余压、节水、节材等综合利用节能项目，持续优化煤炭开发利用工艺、技术和系统性管理，提高煤炭资源开发利用效率。

逐步将煤矿开采由机械化、自动化向数字化升级，打造采掘智能化、井下无人化、地面无煤化，最大限度地减少采煤过程对生态环境的破坏。聚焦“绿色开采、清洁利用、生态治理”的产业方向，构建实时透明的煤矿采运、洗选、治理等数据链条，不断优化智慧决策模型，建设现代化煤炭经济体系，将数字技术融入到煤炭资源的开发、加工、利用全产业链，全面提升煤炭的管理治理水平和综合利用效率。最终步入井下无人、地上无煤的煤炭工业5.0时代，实现深地原位利用，煤、电、气、热、水、油实现一体化供应，以及太阳能、风能、抽水蓄能与煤炭协同开发，基本实现近零排放。

（二）依托生态修复，打造绿色经济新的增长点

在淘汰落后产能的过程中，废弃矿区也在逐渐增加。可以通过矿区生态修复来增加生态碳汇。未来亟需开展全生命周期矿山生态修复理论与技术链，重点包括减沉保水协调开采、充填开采、土壤修复与生物多样性恢复关键技术等。选择适应性强、生长良好的树种和草种进行造林绿化，通过“地貌重塑、土壤重构、植被重建、景观重现、生物多样性重组与保护”工程技术对矿区损毁土地进行修复，改善土壤理化性质，创造新的经济效益，提高土壤碳截获能力，增加植物碳储量。

矿井空间包括矿区地面空间和地下空间。数据显示，我国煤矿塌陷区面积超过两万平方公里，井下空间体积超过156亿立方米，空间利用潜力巨大。例如，以发展煤基综合能源基地为目标，矿井地面空间利用包括发展风、光电站；井下空间利用包括开发抽水蓄能电站、化学储能、地热能开发、二氧化碳封存等。当前矿井空间初步开发，仅包括建设地面光伏电站、井下博览馆等，未来可利用矿井空间发展可再生能源、现代农业、现代医疗等。预计到2030年，我国关闭或废弃矿井将达到1.5万处，大量土地资源被闲置。而与此同时，随着我国光伏产业发展迅猛，可利用建设光伏电站的土地愈发紧缺。因而利用采矿沉陷区进行光伏电站建设，把光伏发电和矿山生态治理相结合，既能解决土地资源有效利用问题，又对生态环境治理具有积极意义。

（三）依托多能互补，建设高效、绿色、经济的综合能源基地

煤炭与可再生能源具有良好的互补性。煤炭与可再生能源在燃烧和化学转化方面的耦合，逐步形成模式，突破了一系列技术难点，为煤炭与可再生能源深度耦合提供了良好基础。同时，煤矿区具有发展可再生能源的先天优势，除了丰富的煤炭资源外，还有大量的土地、风、光等其他资源，采煤沉陷区可为燃煤发电和风光发电深度耦合提供土地资源。煤矿井巷和采空区形成的地下空间，可用于抽水蓄能、井下碳吸附和碳储存、地热能等开发利用。

煤炭企业具备主动发展新能源的条件，可以充分发挥煤矿区优势，以煤电为核心，与太阳能发电、风电协同发展，构建多能互补的清洁能源系统，将煤矿区建设成为地面－井下一体化的风、光、电、热、气多元协同的综合能源基地。

四、结语

立足我国能源资源条件和经济 社会 发展需求，对标“双碳”目标实现，依托 科技 创新和系统性变革，通过高效转化和循环利用，煤炭将更多用于生产煤基高端化工品和碳材料等精品；通过与可再生能源等多元互补，煤矿将成为现代能源供应系统基地；通过充分利用煤矿区地面地下空间和资源，煤矿区将成为清洁能源生产基地；煤炭企业将成为新能源开发的参与者、煤基高端材料和高价值产品的引领者。

9月，全国各地拉闸限电的消息开始在互联网上不断发酵。随着东北地区在用电高峰期对居民实施突然的拉闸限电，让这场电力行业热门话题一下子发展成为全民热点，进而也引发了对能源利用更为深入的思考。显然，随着我国经济的快速发展，能源危机和环境污染加重的背景下，要实现碳达峰、碳中和目标，大规模、高比例发展能源综合应用是必然趋势。

清洁能源综合服务作为一种满足终端客户多元化能源消费的新型能源服务方式，正成为各能源企业打造发展新动能的重要增长极。对此，四季沐歌与建筑环境与能源研究院达成战略合作，在北京成立了“双碳”技术研究中心；太阳雨与中国建筑科学研究院环能院更是成立清洁热能产业首个碳中和研究中心，就“双碳”背景下，打造多能互补的综合能源应用体系；哈思更是在产品研发上，推出光伏热泵产品，集光伏和热泵两大可再生能源的应用产品，不仅为用户节省了可观的电费，还大幅减少了建筑能耗 ......

多能融合

目前，可再生能源与传统能源的“较量”迎来拐点。在中国传统能源“减煤”“脱碳”的过程中，太阳能、地热能和空气能等清洁能源正强势突起。在清洁能源的发展日益受大众关注、“清洁能源替代”逐渐成为发展主线的今天，采用单一的可再生能源供热，难以解决需求侧遇到的诸多问题，若采用多能互补的形式，使各种能源取长补短，便可弥补单一能源供热方式的不足。从用户侧来看，如何推陈出新、更好地为客户服务、挖掘清洁能源的发展潜力、有效促进清洁能源占比的进一步提升，促进绿色低碳发展进程，成为行业发展的重点。

随着经济发展和社会进步，清洁供暖主要有这些变化：供暖面积将不断扩大，建筑用能最终将大于工业用能；供暖质量将不断提高，要求用能少、更舒适、更智能、更经济；供暖环境友好水平将不断提升，最终要求污染物和温室气体零排放。近几年通过清洁供暖，可以实现高能效性、高生态性、高便捷性、高舒适性的取暖方式。

不过，多种分布式能源大量接入，同样会给电力系统稳定带来挑战。打个比方，过去电网像一艘巨轮，以后分布式电源多了，可能就是无数艘小吨位货船、小船和巨轮共同组成船队，彼此之间的协调配合就显得特别重要。

基于此，以四季沐歌为例，围绕“太阳能 +”、“热泵 +” 的双核技术路线形成的“双核低碳智耦技术”打造一系列解决方案，通过其清洁能源耦合智能操作系统 (CAS+)，可实现不同能源组合在不同场景下实现最佳拼配，最大程度减少能源损耗。多能融合将进一步撬动清洁能源行业长期稳定的需求，突破拓展传统能源业务的限制，打造更加全面的系统化解决方案。

跨界融合

需要注意的是，现代能源的发展路径一定不是单一的。通往低碳未来的道路需要多种能源的力量，实现多能互补、跨界融合，才能产生“1+1>2”的效应。

能源企业的边界正在逐步趋同。过去传统能源企业（包括化工、电力、石油等）均属于垂直式发展，做好自己的事情就可以。但在双碳背景下，各个行业未来将横向协同，实现系统创新整合。而连接各个行业、企业的桥梁就是碳捕集等低碳化路径的发展。

基于此，以四季沐歌为代表的专注于清洁采暖与热水领域的能源企业，积极与电力、燃气等央企国企等传统能源企业以及国投城投平台合作，充分发挥各自技术、资源和机制等优势，在智慧新能源解决方案和综合智慧能源服务等方面广泛开展科学研究、产品研发等战略合作，同时不断拓展双方合作领域和途径，构建长期合作新格局，形成科技协作新合力，为新能源建设发展做出积极贡献。

对此，国家电力投资集团公司负责人也曾公开表示，将以融合为思路，源网荷储协同互动，通过多品种能源互补的综合智慧能源，实现电力系统的平衡和稳定。目前，国家电投已经开展了 420 个综合智慧能源项目，总投资超过 1310 亿元。

推进融合

当然，在布局全国清洁能源综合服务体系中需要多方努力。在供应链方面，需进一步拓展横向合作伙伴的数量，同时也需要加深纵向合作深度，实现持续共赢；在综合服务体系上需要进一步加快服务范围的扩大速度，提升项目规模，深度制定应用于各行各业的定制化服务，同时开发具有互联网服务性质的清洁能源综合服务平台，打破封闭式发展的路径依赖，助力实现用能结构低碳化。

在具体的服务模式中，以点带面，以树立起标准化的项目工程为手段，逐步推广清洁能源综合服务商理念，积极参与业主的用能结构设计，寻求多元、跨界、低碳、高效、智能、互联，在满足多元化用能需求的同时，有效提升业主能源利用效率，促进可再生能源的协同发展。

从客户需求出发，整合集发电、充电、储能、节能、智能交通等多种功能耦合，提供灵活的用能解决方案，因地制宜地打造电、热、冷、气、水与风、光、地热能等零碳资源多能互补用能结构，智能、协同、安全和高效地满足业主需求，助力业主实现清洁能源替代。

融合，只有坚持高起点、高标准、高定位，着眼长远、系统谋划、整体设计，才能更好打破旧格局、开创新局面。“打捆”送出，成功实现平稳并网、综合效益多赢；构建新型电力系统的融合之路。“清洁能源 +”融合实践探索出了新思路，也带动了新技术新产业发展；实现碳达峰、碳中和，面临诸多挑战，靠各自为战、单枪匹马不可能成功，需要更多方面相互借力、齐心协力，共同下好一盘棋。

可再生能源有太阳能、生物能、风能、水能、海洋能、地热能、氢能、核能等。

1、太阳能：直接来自于太阳辐射。主要内是提供热量和电能。

2、生物能：由绿色植物容通过光合作用，将太阳能转化为化学能，储存在体内，可沿食物链单向流动，最终转化为热能散失掉。通过燃烧和厌氧发酵获得沼气来取得能量。

3、风能：由太阳辐射提供能量，因冷热不均产生气压差异，导致空气水平运动——风的形成。主要是通过风力发电机来获得能量。

4、水能：由太阳辐射提供能量，产生水循环，来自海洋的暖湿空气，受热上升，太阳能转化为势能，当在高山上形成降水后，水往低处流，势能转化为动能，就是水能。主要是通过水力发电机来获得能量。

5、海洋能：包括潮汐、波浪、洋流等海水运动蕴藏的能量，也是取之不尽用之不竭的。潮汐能主要来自于月球、太阳等天体的引力，波浪、洋流的能量主要是受风的影响。主要是通过潮汐的动能来发电。

6、地热能：来自于地球内部放射性元素的衰变。可以用于地热发电和供暖。

7、氢能：通过燃烧或者是燃料电池来获得能量。

8、核能：通过核能发电站来取得能量。

可再生能源的特点：

可再生自然资源在现阶段自然界的特定时空条件下，能持续再生更新、繁衍增长，保持或扩大其储量，依靠种源而再生。

一旦种源消失，该资源就不能再生，从而要求科学的合理利用和保护物种种源，才可能再生，才可能“取之不尽，用之不竭”。土壤属可再生资源，是因为土壤肥力可以通过人工措施和自然过程而不断更新。

可再生能源泛指多种取之不竭的能源，严谨来说，是人类有生之年都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源，如化石燃料和核能。

大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源，而是百年甚至千年的。

参考资料：百度百科-可再生能源

拒绝浪费：将食物残渣转化为可再生能源

我们可以思考一件事：如果把浪费的食物视为一个国家，那么它将是世界上仅次于美国和中国的第三大温室气体排放国。

食物浪费已经成为日益严重的全球性问题。仅澳大利亚每年就扔掉760万吨食物。这足以填满1万3千个奥林匹克游泳池。

将食物废料运到垃圾填埋场后，它会释放甲烷等沼气。甲烷是一种温室气体，其威力是二氧化碳的28到100倍。

联合国估计，全球8%-10%的温室气体排放来自于食物浪费。在澳大利亚，这个比例约为3%。

对气候来说，食物浪费不是好事——但，凡事也有例外。

分解食物残渣

西澳大利亚州如何处理食物浪费呢？默多克大学的博士生Chris Bühlmann发布了一项研究，研究关于如何利用食物残渣生产可再生能源。

Chris Bühlmann表示，厌氧消化这种生物过程蕴含大量机遇（注：厌氧消化指有机质在无氧条件下，由兼性菌和厌氧细菌将可生物降解的有机物分解为CH4、CO2、H2O和H2S的消化技术）。

他还说，厌氧消化可以将食物残渣分解成沼气，也就是甲烷和二氧化碳的混合物，进而产生可再生能源。这听起来是个双赢的方案，但如何实现呢？

这个方案很简单，就是从分解的食物中捕获甲烷并将其燃烧。和燃烧其他碳氢化合物一样，化学反应会释放热能（也就是能量）和二氧化碳（CO2）。

释放二氧化碳固然不是好事，再加上向大气中释放的二氧化碳比提取利用的要多，就更糟糕了。而值得庆幸的是，燃烧甲烷产生的二氧化碳，在光合作用下可以被下一代农作物吸收。这就意味着多余的二氧化碳不会释放到大气中。

除此之外，还有其他好处。

Chris Bühlmann表示，随着燃煤发电逐渐被可再生能源取代，厌氧消化所产生的多余二氧化碳也会由此抵消。并且，二氧化碳的抵消量要比人们想象的还要多。

近期，一项针对家庭食品垃圾厌氧消化的环境可持续性研究结果显示，在垃圾填埋场，一吨食物废料会产生193kg的二氧化碳当量。而通过厌氧消化产生可再生能源，可以抵消每吨食物垃圾产生的 39 千克二氧化碳当量。

这将为澳大利亚每年节省近3亿公斤的二氧化碳排放量。

发展厌氧消化行业

厌氧消化不仅能够产生沼气，还可以产生乳酸一类的天然副产品，这也是Chris研究的重点。

Chris说，全球范围内的乳酸市场一直在快速增长，最近预计2021年至2028年的复合年增长率为8%。

乳酸可用于清洁产品、药品、食品和化妆品。在碳中和的过程中生产这种化学物质让厌氧消化更具可行性。

向食品垃圾宣战

在理想世界，不会存在食物浪费。多余的食物可以提供给饱受饥饿的人。

但在现实世界，食物浪费这个问题不会立刻消失。因此，Chris认为厌氧消化是一种利用食物垃圾的方法。

他说，目前，大多数食物垃圾都会被填埋，这不仅会导致气候变化，且几乎没有从食物垃圾中回收经济价值。

生物提炼工艺能够回收这些食物垃圾，生产出有价值的工业生化产品、现代生物材料和生物燃料，从而取代那些从化石资源中生产的产品。

与此同时，有了像Chris这样的研究人员，我们有理由期待，在未来，食物废料可以转化为更多可再生能量。

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在能源生产与供应领域，现阶段同样存在这样的“不可能”，即能源的生产与供应无法同时达到“稳定”、“清洁”以及“廉价”这三方面的目标。

为了实现双碳目标，需要我国现行的能源结构作出调整，大幅增加风力、太阳能等具有间歇性特点的可再生能源以替代传统的化石燃料以达到大幅减排的效果。但上述可再生能源的“间歇性”对我国能源供应的稳定性造成一定挑战；同时，上述可再生能源虽然可以脱碳具有一定的“清洁性”，但其经济性目前仍与传统化石能源相比不具有优势，因此形成了一个能源的不可能三角形。

“十三五”期间，我国持续推进供给侧结构性改革，煤炭工业全面落实能源安全新战略，推进自身消费革命、供给革命、技术革命、体制革命、国际合作，全面实施煤炭绿色开采和清洁高效利用，支撑我国能源结构全面优化和多能互补的现代能源体系建设，促进国民经济和社会高质量发展。

面对“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的目标，煤炭作为我国最重要的基础能源和能源安全的压舱石，必须走智能绿色低碳开发利用创新之路，以煤矿智能化为标志的煤炭技术革命和技术创新成为行业发展的核心驱动力，煤炭资源智能绿色开发与清洁低碳利用是发展主题，技术创新将支撑煤炭资源成为最有竞争力的能源和原材料资源。

“十四五”时期及未来一段时间内，同步推进“四化”——工业化、城镇化、信息化和农业现代化，依旧是我国发展的重要目标。在此背景下，能源消费—供给关系将更加合理，能源需求将稳步增长。

我国能源需求仍将保持增长。2019年，我国人均一次能源消费为3.47吨标准煤/年，居全球第48位，远低于发达国家。美国、加拿大等发达国家人均用电量超1000千瓦时，而我国人均用电量刚达到其一半水平。

中等收入群体在我国经济发展过程中势必出现消费变化，形成消费升级，而能源作为保障性支撑，其需求与碳达峰之间仍有很大发展空间。

但是，我国经济发展方式不断转型，从高速发展逐渐转变为健康持续发展，经济发展以人为本，以发展质量为核心，经济增速放缓带来节能减排技术不断进步将使能源利用效率显著提升，能源需求在未来的增速将缓慢下降。

煤炭在能源消费结构中的占比将持续下降。2017年以前，煤炭在我国能源消费结构中的比重一直在60%以上，2020年降至57%，在进一步发挥煤炭、煤电对能源稳定保障作用的同时，“碳达峰、碳中和”的目标愿景将推动我国能源绿色、低碳、和谐发展，促进化石能源清洁高效利用。建立多能融合供应体系将是“十四五”时期及未来一段时间能源发展的重要任务，促进化石能源的清洁高效低碳利用，大力发展可再生能源，安全有序发展核电。我国提出，到2030年非化石能源在能源供应中的比率将达到25%左右。到2030年煤炭占一次能源消费的比率有望降至50%以下。

各种能源

主要机遇包括：经济全面绿色转型升级，构建形成高质量的以创新驱动和绿色低碳为导向的绿色产业经济体系，可再生能源利用技术、工业、建筑、交通等领域终端能源利用电气化技术快速发展。挑战是我国能源禀赋多煤、贫油、少气，电力供给结构短中期仍将以煤炭为主导，转型难度大，交通、工业、建筑等部门脱碳关键核心技术仍待突破。