一、碳中和对能源创新发展带来的挑战与对策

　　目前，130多个国家和地区提出了温室气体净零排放或实现碳中和的目标，占全球碳排放总量的88%左右，但具体如何实现，还没有可行的系统性解决方案。我国在核电、风电、光伏发电、水电等清洁能源技术方面已取得一定领先优势，近年来有力推动了能源绿色低碳转型，但远不足以支撑未来碳中和目标。要实现碳中和，必须要在绿色低碳领域取得颠覆性重大突破，这些颠覆性技术是要不来、买不来、讨不来的，只能依靠自主创新。这些技术攻关也不能留待明天去解决，恰恰相反，一步之差就可能造成永远的落后，科技创新的需求从未像今天如此迫切，这对“十四五”能源创新发展提出了巨大挑战。

　　中央财经委员会第九次会议强调，“要推动绿色低碳技术实现重大突破，抓紧部署低碳前沿技术研究，加快推广应用减污降碳技术。”《规划》落实党中央有关要求，坚持把创新作为引领发展的第一动力，瞄准“双碳”目标，部署了一系列科技创新任务。一是强化储能、氢能、碳捕集利用与封存、天然气水合物等前沿科技攻关，力争在新一轮能源变革中取得竞争优势。二是持续加大风电、太阳能发电、先进核能等研发力度，巩固我国在非化石能源开发利用方面的优势长板。三是进一步提高煤炭、油气的绿色开采和清洁高效利用技术水平。四是完善能源科技和产业创新体系，实施科技创新示范工程等。

　　二、化石能源消费增长给碳达峰带来的挑战与对策

　　能源领域碳排放量与化石能源消费量直接相关。目前我国化石能源消费量仍呈现持续增长态势。“十三五”期间，化石能源消费量增加了约3.7亿吨标准煤，其中煤炭、石油、天然气消费量分别增加了0.4亿吨、1.0亿吨、1350亿立方米左右。2021年，煤炭、天然气、原油消费量分别同比增加了4.6%、12.5%、4.1%，化石能源消费增长趋势仍在延续。根据需求预测，“十四五”全国油气消费还将保持较快增长，遏制煤炭消费增长势头也存在很大困难。“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期，如何在保障能源安全的前提下有效控制化石能源消费，为2030年前实现碳达峰打好基础，是“十四五”面临的重大挑战之一。

　　《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》明确提出，严格控制化石能源消费，实施可再生能源替代行动，确保安全降碳。《规划》贯彻中央文件要求，一方面大力发展风电、太阳能、水电、核电、生物质能、地热能、海洋能等各类非化石能源，加快替代化石能源，另一方面坚决遏制高耗能高排放低水平项目盲目发展，严格合理控制煤炭消费增长，优化天然气使用方向，推进炼化产业转型升级。通过化石能源与非化石能源“此消彼长”实现结构调整，完成碳排放控制目标。

　　三、油气对外依存度攀升对能源安全的挑战与对策

　　我国油气资源比较匮乏，石油、天然气储量仅占全球的1.5%、4.5%，而消费量占全球比例高达16.7%、8.6%。目前我国石油、天然气对外依存度已达到70%、40%以上，“十四五”时期随着油气消费量增长，对外依存将继续攀升。在原油进口通道方面，原油进口量的70%左右需经过马六甲海峡，运输链安全风险较大。与原油相比，天然气虽然对外依存度相对较低，但对上游供应稳定性的要求更高，一旦出现供应紧张，对冬季取暖等民生需求影响更大。因此，当前及今后一段时期，油气都将是我国能源安全的主要短板。

　　按照“十四五”规划纲要“立足国内、补齐短板、多元保障、强化储备”的要求，《规划》重点从以下几方面提升油气安全保障能力。一是加大国内油气勘探开发力度，推动油气增储上产。二是完善储备体系，提升天然气储备和调节能力，加强安全战略技术储备。三是推进石油消费替代，加快发展新能源汽车、生物燃料、港口岸电等。四是增强进口多元化和安全保障能力，分散安全风险。

　　四、需求季节性波动对能源供应保障的挑战与对策

　　“十三五”时期，我国能源供需总体宽松，但电力、煤炭、天然气均出现了区域性时段性供应紧张的情况，主要原因是迎峰度夏期间制冷和度冬期间采暖需求陡增，供应能力难以满足尖峰负荷需要。近期全球极端天气频发，2020年12月寒潮天气袭击我国中东部地区，湖南、江西等地电力负荷突破纪录，采取了有序用电措施。2021年2月、7月美国得州、加州等地区先后遭遇严寒和极端高温天气，部分能源设施中断，电力、天然气供应出现危机。如何保障季节性尖峰负荷和极端天气下的能源供应安全，是全球共同面临的难题。

　　《规划》兼顾系统安全性和经济性，在合理安排产能建设规模的基础上，一是全面加强能源储备能力建设，除油气储备外，还要建立健全煤炭储备体系，多元化发展安全高效储能;二是挖掘需求侧调节潜力，增加用能需求弹性，重点提高电力需求侧响应能力;三是强化底线思维，针对可能出现的极端情况，制定应急预案，提高应急安全管控和事故恢复能力。

　　五、新能源快速发展对电力系统带来的挑战与对策

　　随着碳达峰、碳中和目标的提出，新能源发展将进一步提速。《规划》提出加快发展风电和太阳能发电。研究预测到2060年碳中和情景下，风电和太阳能发电等新能源发电量占比将超过一半，成为电量供应的主体。风电和太阳能发电具有随机性和波动性的特点，出力基本不可控，转动惯量低，电力电子设备应用广泛，电力供需实时平衡和安全稳定运行的难度大幅增加，对电力系统规划、设计、运行提出了巨大挑战。

　　中央财经委员会第九次会议提出构建新型电力系统，是保障新能源快速高质量发展的必然途径，也是一项长期性系统性工程。《规划》对新型电力系统建设目标提出了阶段性安排，到2035年要取得实质性成效，“十四五”时期要促进新能源占比逐渐提高，并从源、网、荷、储四个方面提出了建设新型电力系统的具体举措。在电源侧，推进煤电灵活性改造和调峰气电、抽水蓄能电站、储热型光热发电等调峰电源建设，提高电源灵活调节能力。在电网侧，积极发展智能配电网、主动配电网、智能微电网、柔性直流电网等，创新电网结构形态和运行模式。在负荷侧，大力提升电力负荷弹性，促进供需双向互动。在储能侧，积极发展多种技术路线多种应用场景的新型储能，为新能源发展提供支撑。

　　六、系统日益庞大复杂给优化运行带来的挑战与对策

　　我国能源系统规模庞大而且还在不断扩张，能源生产和消费总量、发电装机容量和用电量均居世界第一位，已建成世界上规模最大的全国互联电网。同时，随着风电和太阳能发电、储能、氢能、电动汽车等发展壮大，能源系统运行特性更加复杂，储能和电动汽车的能量双向流动特征明显，分布式能源使供给侧和消费侧的界限逐渐模糊，系统安全高效优化运行的难度和挑战日益增加，传统管理运行模式已不能满足能源体系转型升级的需要。