电气化在中国能源转型中的作用
电气化在中国能源转型中的作用
电气化在中国能源转型中扮演着至关重要的角色。从工业生产到交通运输，再到建筑供暖，电气化不仅能够直接减少碳排放，还能通过提高能效间接降低能源消耗。本文将深入探讨电气化在中国能源系统中的应用前景和减排潜力。
电气化助力中国能源转型
终端用能和低排放燃料生产的电气化对中国能源向碳中和转型尤为重要。在承诺目标情景下，电气化将覆盖几乎整个能源系统，并将直接促成2020-2060年间累计减排量的13%；电气化还会推高能效，从而进一步减少排放。承诺目标情景中，中国在2020-2060年期间将实现电力需求几乎翻倍，并同时在2055年之前完成发电完全脱碳，这无疑是一项艰巨的任务。然而，中国过去曾实现过更快的电力需求增长，2000-2020年期间中国电力需求的年均增长达到9%左右，近年来中国电力需求的年增加量大致相当于印度尼西亚每年的发电总量（260太瓦时）。
承诺目标情景下，从目前到2060年，电力技术的部署将带来电气化和能效提高，由此实现的二氧化碳减排量中，工业领域的比重最大，达到45%，工业电气化增效减排的驱动因素包括：轻工业的中低温加热需求将由工业热泵和电锅炉满足，替代传统的化石燃料；以及以废钢为原料的电弧炉炼钢将扩大规模。此外，交通运输部门将占电气化减排量的35%：初期减排主要来自轻型车辆的直接电气化，长期减排将主要来自重型车辆转用电池动力（使用电解氢和氢衍生燃料也会间接促进交通运输减排，特别是在2040-2060年期间）。电气化也是建筑部门中的重要趋势，中国将逐渐停止使用煤炭和其他化石燃料进行供热和烹饪。燃料供给的电气化将贡献从现在到2060年减排量的不到10%，主要通过直接使用电解氢和生产氢基燃料来实现。
中国不同部门通过电气化实现的二氧化碳减排量
类似于其他国家的情况，中国经济加速电气化既反映了充分利用低碳可再生能源发电技术（主要是太阳能和风能）的目标，也反映了电力在终端应用中相对于其他低碳能源形式的环境和实践优势（例如许多电力技术的能效较高）。承诺目标情景中，电力在中国终端能源需求总量中的比重将从2020年的25%1增加到2060年的55%。如果把间接使用电力制造其他最终形式的能源考虑在内（主要是电解制氢和合成燃料），2060年这一比重将达到66%。电力将成为所有终端用能部门的主要能源载体，不过它在不同部门中的发展趋势将有很大差异。
2020-2060 年，中国不同部门和情景中的电力消费增长情况
电力现今已经是中国工业部门的重要燃料，满足其能源需求总量的四分之一左右。承诺目标情景中，工业用电需求在2020-2060年间将增长70%以上。直接用电的增长是为了满足轻工业制造、热泵和其他电热技术等的中低温热力需求。在轻工业领域，电动机存量也将迅速提升；然而，尽管能效等级较高的电动机所占比重将会增大，而且更多电动机将使用变速驱动技术，但总体电力需求仍将翻一番。在能源密集的钢铁和铝材行业，虽然产量将会下降，但利用废钢或废铝的再生产将是电力需求增长的重要推动因素。电力需求增长的另一个关键领域是一次材料生产的间接电气化（主要是在钢铁和化工部门），这一电气化转型是通过使用氢气来实现的：在钢铁行业中作为还原剂；在化工行业中作为氨和甲醇的生产原料。2060年承诺目标情景下中国工业消费的7000太瓦时的电力中，约13%将用于电解制氢。
建筑目前是第二大用电部门；承诺目标情景中，2020-2060年期间该部门的电力需求将增加60%以上，接近3700太瓦时，其主要推动力是电器使用的增加，以及烹饪和水加热的能源从传统生物质和化石燃料转为电力。承诺目标情景下，由于严格的建筑能源规范和电器能效标准，建筑部门的电力需求增速将低于既定政策情景下的水平；这一点与其他部门的趋势不同。由于建筑性能和设备效率逐步提高，空间采暖制冷以及照明的电力需求增幅较小。
虽然中国在公路交通运输电气化方面领先世界（IEA,2021a），但目前中国交通运输部门约95%的终端能源需求仍由石油产品和天然气满足。这种现状将在承诺目标情景中发生巨大的变化：到2050年，电力将超过石油成为交通运输部门的主力燃料。随着电池技术的改进，电力到2060年将满足公路交通运输用能的近三分之二。届时，乘用小汽车将以电动车为主，而许多卡车也将改用电动动力系统；不过，电动卡车的普及将比电动小汽车滞后十年以上：2060年，中型和重型卡车中的电动卡车比重将达到约50%。