郑宇松：实现“碳中和”难吗（配图）
——实现“碳中和”城市能源智慧互联网图解
编者按：本记者陪同国投电重庆公司郑宇松向中国循环经济协会的领导、专家、学者汇报他的研究成果、申请专利、已办成厂的经验体会时，郑工在与我聊天时他向本记者讲述了自己忧国忧民的想法，为什么这么好的技术就难于推广呢？于是他终于拿出一篇落实国家能源局有关文件的落地想法，特此向关心“碳中和”城市能源智慧的同志们分享。
2025年5月郑宇松向中国循环经济协会领导专家学者汇报他20多年的研究成功和办厂的经验体会（陈龙狮摄）
1. 实现“碳中和”的减排量
从参考文献1中，我们知道，中国要实现“碳中和”，一定时间内需减少碳排放量37.05亿吨，此文中按38亿吨计算。
从参考文献3中，我们知道，2024年，全国燃煤发电的机组容量约为11.95亿千瓦，煤电发电量为63437.7亿千瓦时。按燃煤机组发一度电增加1千克的二氧化碳当量碳排放计算，2024年燃煤机组碳排放量为63.43亿吨。若燃煤机组减少发电量60%，则可减少碳排放量38.05亿吨。即“碳中和”就实现了。
二、实现燃煤机组减少38亿吨碳排放量的调峰方法
为实现碳中和，国家能源局发文《新一代煤电升级专项行动实施方案（2025—2027 年）》（发改能源〔2024〕1128 号）。要求现役机组最小发电出力达到 25%—40%额定负荷。
要实现现役机组最小发电出力达到 25%—40%额定负荷，应用不同燃烧特性的防水煤粉（长效煤粉）对应燃煤机组不同的负荷进行调节，就可实现（见另文防水煤粉的调峰，这里不详述）。
以不同燃烧特性的防水煤粉满足锅炉不同负荷下的调峰需求示意图
3. 为完成减排38亿吨碳，需增加的新能源电量
当燃煤机组平均发电量减少60%时，为保障现阶段用电安全，则新能源主要是光电、风电在现在基础上要增加：
63437.7亿千瓦时×60%=38062亿千瓦时，即3.8062万亿千瓦时。
截至2024年底，全国太阳能发电装机容量约8.87亿千瓦，风电装机容量约5.21亿千瓦（上述第2个问答）。光电、风电总装机容量为14.08亿千瓦。
2024年，全国风电发电量9916亿千瓦时，光伏发电量8341亿千瓦时。两者总量为18257亿千瓦时，合计达1.83万亿千瓦时。
因此在不弃风、弃光的条件下，现风电、光电的装机容量还需增加：
（3.8062万亿千瓦时÷1.83万亿千瓦时）×14.08亿千瓦=29.285亿千瓦。即要实现碳中和，还需增加2.08倍的新能源装机容量，即新能源装机容量要达到：43.365亿千瓦。
实现“碳中和”需大力发展清洁能源
4. 新能源发电能力增加后，发电量必须全部使用的方法分析
新能源发电设备虽能生产出燃煤机组减少的发电量，但电网能否有效全部消纳，是目前新能源大力发展的障碍。
下面从两个极端情况下的用能分析：
1、 首先，当新能源在极端情况下发电量为0时，参考文献7中，2024年，中国光电、风电总发电量合计达1.83万亿千瓦时。参考文献3中，2024年全国燃煤发电的机组容量约为11.95亿千瓦。即：1.83万亿千瓦时÷11.95亿千瓦=1531.3小时。即当燃煤机组由现在的4200小时/年增加到5731小时/年时，就可弥补新能源在极端天气下的缺口。这意味着中国数量庞大的燃煤电厂将是中国发展新能源的巨大优势，它将形成巨大的蓄能池，成为中国既能实现“碳中和”又能保障电网安全的优势。
2、 当新能源的瞬时发电总量超过电网用户用电量的时候，这时燃煤电厂不能停机，保持防水煤粉可带的10%的负荷用于维持厂用电并为电网调频。电网吸纳新能源的间歇式、波动式的多余负荷可消耗在，一是备用的制粉设备，备用设备越多，能平衡电网能力就越大。若在现有燃煤发电厂已有的制粉设备上多备用10套制粉设备，则可消耗全国燃煤机组最大发电量的30%的新能源的瞬时发电量（目前，燃煤电厂制粉厂用电占发电量的3%），这足以满足极端天气下，新能源的瞬时最大发电量。即，以生产防水煤粉的无限产量所需的可间歇式、波动式的无限耗能对应新能源的间歇式、波动式的有限产能。二当制备的防水煤粉超出燃煤机组的需求时，则将防水煤粉制成“水煤混合浆体”，而防水煤粉与水的合成浆体，可长期无损耗储存，可随时备用耗电制气，从而合成燃气并储存或接入燃气供应管道。特别说明，传统水煤浆不能无损耗储存。因此，传统水煤浆不具备消耗新能源的间歇式电能（参考文献11、12）。三是将新能源间歇式电能或燃煤电厂的紧急排气热能加热导热油，进行蓄热，用于干燥原煤及制防水煤粉和加热待电解的防水煤粉与水的合成浆体。
综上所述，将全国燃煤机组所用的煤粉集中利用富煤地区的电厂进行集中制粉并加工成可长期无损耗储存的防水煤粉，并用防水煤粉制成可长期无损耗储存的“水煤混合浆体”用于电解合成燃气，同时在现有新能源装机量上增加2倍的规模，并给富煤地区配置10倍的制粉设备（内地电厂的制粉设备取消），则新能源的间歇式、波动式的电能就可全部转换成制造防水煤粉的电能，并以防水煤粉的形式进行长期储存。即实现了将新能源间歇式、波动式的巨大产能以防水煤粉这种固态、安全、长期无损耗的形式储存下来。
当中国形成两套（一套新能源、一套传统能源）都能分别满足中国用电的供应系统，即使新能源在气候影响下形成剧烈的波动性、间隙性，它都能与传统能源形成“此消彼长”的安全供电格局，中国“碳中和”就实现了。即“碳中和”实现的速度仅与投资生产新能源的设备及消耗新能源的设备相关了。而这种投资规模会产生比房地产还大的拉动内需的可持续的发展的能力，他产生的利润空间是中国现有用电成本降一半的收益。它带动的产业足以解决上千万人的可持续的就业。
参考文献：引用资料均来自于豆包AI
一、中国实现碳中和，按现在的工业发展，还需要减少多少吨的碳排放量？
中国目前尚未明确公布按现在工业发展实现碳中和具体还需减少的碳排放量数值。不过，可从一些研究和目标规划来进行分析推测。
中国目前碳排放大约100亿吨。有研究指出，在2060实现1.5°C的碳排放路径中，工业板块碳排放需减少80%—85%。以当前工业碳排放占全国碳排放总量约39%计算（此前数据显示能源生产和工业生产过程中的碳排放量约占我国碳排放总量的85%，其中工业占比39%），工业领域要实现碳中和，需减少约31.2亿—33.15亿吨左右的碳排放量。
另外，《中国能源体系碳中和路线图》预计，到2060年中国工业二氧化碳排放量将下降近95%。若以当前工业碳排放占比及总量估算，大致要减少约37.05亿吨左右的碳排放量。
实现碳中和是一个长期过程，期间工业发展情况、技术进步、政策调整等都会对碳排放产生影响，具体减排量也会随之变化。
二、燃煤机组发一度电增加的碳排放是多少？
根据生态环境部、国家统计局、国家能源局联合发布的数据，2023年全国燃煤发电碳足迹因子为0.9440kgCO₂e/kWh。这意味着燃煤机组发一度电大约会增加0.9440千克的二氧化碳当量碳排放。
三、2024 年全国燃煤发电的机组容量是多少？煤电的发电量是多少？
2024年，全国燃煤发电的机组容量约为11.95亿千瓦，煤电发电量为63437.7亿千瓦时。
四、2024 年全国的用电量是多少？
2024年，全国全社会用电量98521亿千瓦时，同比增长6.8%。
分产业来看：
- 第一产业用电量1357亿千瓦时，同比增长6.3%。
- 第二产业用电量63874亿千瓦时，同比增长5.1%。
- 第三产业用电量18348亿千瓦时，同比增长9.9%。
- 城乡居民生活用电量14942亿千瓦时，同比增长10.6%。
五、2024 年全国的光电的利用小时数，以及风电的利用小时数是多少？
2024年全国并网太阳能发电利用小时为1211小时，同比降低81小时。全国固定式光伏平均年利用小时数1439.1小时。全国并网风电利用小时为2127小时，同比降低107小时。
六、2024 年全国的光伏的装机容量是多少？风电的装机容量是多少？
根据国家能源局发布的《2024年全国电力工业统计数据》，截至2024年底，全国太阳能发电装机容量约8.87亿千瓦，风电装机容量约5.21亿千瓦。
七、2024 年，全国的光伏发电量以及风电发电量的总量是多少？
2024年，全国风电发电量9916亿千瓦时，光伏发电量8341亿千瓦时。两者总量为18257亿千瓦时，合计达1.83万亿千瓦时。
八、2024 年全国水电的装机容量是多少？并网的发电总量是多少？
2024年，全国水电装机容量达4.36亿千瓦，其中常规水电3.77亿千瓦，抽水蓄能5869万千瓦。全国水电并网发电总量为12742.5亿千瓦时。
九、2024 年全国的光伏、风电的弃风、弃光的发电量是多少？
2024年，全国弃风率约为4.1%，弃光率约为3.2%。
已知2024年全国风电发电量9916亿千瓦时，光伏发电量8341亿千瓦时。由此可计算出，2024年全国弃风发电量约为9916×4.1%≈407.56亿千瓦时，弃光发电量约为8341×3.2%≈266.91亿千瓦时。
十、2024 年全国水电的弃水的电量是多少？
目前没有公开的全国水电弃水电量的准确数据。不过，可从四川省的情况做些推测。2024年四川省水电装机约占全国水电装机总容量的23%左右，位居全国第一。四川省2024年全年的弃水电量结算为108.22亿千瓦时。
若假设全国其他地区的弃水情况与四川类似（实际情况可能差异较大），按比例估算，全国弃水电量可能在470亿千瓦时左右。但这只是非常粗略的推测，实际的全国水电弃水电量可能因各地来水情况、电网输送能力、用电需求等多种因素的不同而有很大差异，准确数据需等待相关部门公布。
十一、水煤浆生产气的耗电量是多少？
水煤浆生产气的耗电量会受到多种因素的影响，例如生产规模、工艺技术、设备效率等，所以具体耗电量会有所不同。一般来说，水煤浆气化工艺的综合电耗大约在400 - 600千瓦时/吨合成气左右。但这只是一个大致的范围，实际耗电量可能会因企业的具体情况而有所波动。
十二、水煤浆气化工艺中，1 吨合成的水煤浆燃气能发多少电？
水煤浆气化工艺中，1吨合成的水煤浆燃气发电量会因多种因素而有所不同。
一般来说，如果是采用燃气 - 蒸汽联合循环发电（IGCC）等较为先进的技术，综合能源利用效率较高，1吨合成的水煤浆燃气大约可以发2500 - 3000千瓦时的电。但如果是单纯的燃气轮机发电或者蒸汽轮机发电，效率相对较低，1吨合成的水煤浆燃气发电量可能在1500 - 2000千瓦时左右。
例如，美国Tampa电站IGCC装置投入运行，发电量250MW，气化炉为单台，投煤量未知，假设按一定比例换算，可大致推测其发电水平在上述范围内。此外，“晋华炉”技术采用水煤浆 + 水冷壁 + 辐射式蒸汽发生器的气化炉，合成气中每吨合成氨可副产1.8吨高温高压蒸汽用于热电联产发电，能量利用高，但具体到每吨合成水煤浆燃气的发电量也需综合更多装置运行参数来确定。
十三、水煤浆在储存过程中，发热量会减少吗？
水煤浆在储存过程中，发热量通常会有所减少，原因如下：
氧化作用：水煤浆中的煤炭颗粒会与空气中的氧气发生氧化反应，使部分碳元素转化为二氧化碳等气体逸出，煤炭中的可燃成分减少，从而导致发热量降低。
- 微生物作用：储存过程中，微生物可能在水煤浆中生长繁殖，微生物的代谢活动会消耗煤炭中的一些有机物质，进而使发热量下降。
水分变化：如果储存条件不当，水煤浆中的水分可能会发生变化。水分增加会稀释煤炭中的可燃成分，导致单位质量水煤浆的发热量降低；水分减少则可能使水煤浆的流动性变差，影响燃烧效果，间接导致发热量不能充分发挥。
消息来源：澳门法治报
责任编辑：陈龙狮
