編者按：2021年7月8日，以“碳中和與未來能源”為主題的“第三屆未來能源大會”在北京召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網聯合主辦。會上，美國弗吉尼亞理工大學高級研究所所長、IEEE PES主席Saifur Rahman發表了“Challenges & Opportunities for Carbon-neutrality in the Global Electric Power Sector”的主旨演講。

以下內容根據論壇演講實錄進行整理。

Saifur Rahman：大家好，我是弗吉尼亞理工大學的賽義夫·拉曼教授。我是弗吉尼亞理工大學高級研究所的主任，也曾于2018和2019年擔任IEEE電力與能源協會的主席。

在長篇大論之前，我們必須先談談能源被用在了哪里?發電來自哪一部分?什么來源?請看屏幕上方的圖表，電力來自石油、煤炭、天然氣、核能、水力、風能和太陽能，石油所占比例很小，發電量僅占3.1%，主要是在偏遠地區，煤炭較為重要，占36.7%，其次是天然氣23.5%，核能10.4%，水力15.8%，風能大約是5%，太陽能不到3%等等。這僅是用來發電的，如果大家想知道所有的能源使用分布情況，你們會發現情況是不同的，石油僅占電力來源的3.1%，而總體則為33.1%。為什么差距這么大?因為運輸部門包括公路運輸、海運、空運，這一切都是以石油為燃料的。煤炭占四分之一27%，天然氣占24%，核能占4.2%，現在絕大部分的核能都用于發電。水力6.4%，風力2.2%，太陽能1.3%。

現在，情況發生了什么樣的變化?在1985年至2019年的35年中，2019年是可獲得的最新的數據。如果回到1985年，可以看到全球總產量約為10010太瓦時。這是35年前，今天大約是28000太瓦時，是過去的三倍。煤炭過去占比很大，現在仍然很大，1985年煤炭約占總量的45%，現在仍然大約是40%。天然氣增長顯著，因為隨著整體產能的增加，煤的使用量沒有以前那么多了。天然氣填補了缺口，當然石油也減少了很多，核能也差不多，水力有所增長。最大的增長來自風能和太陽能。

大家可以在這張圖里看到，我們看到如何利用可再生燃料解決未來的脫碳問題，讓我們看看二氧化碳排放量。最高的20個國家，請看左邊的表格。中國是目前二氧化碳排放量最高的國家高達90億噸，其次是美國、印度、俄羅斯等等。屏幕右側是一個餅狀圖，這里顯示中國2019年排放量約占29%。接下來是美國，然后是印度，然后是俄羅斯等等。這些都是二氧化碳的排放大國。而爭議在于屏幕的左側，大家可以看到前20個國家，這是國家的二氧化碳排放總量。然而各國情況并不相同，中國的人口約為美國的三倍，所以如果我用另一種方式來計算，按照人口人均的方式來計算，各國排放情況又是什么樣?看看，現在中國第一，美國第二，印度第三，沙特阿拉伯第10，澳大利亞第15。

看看這張按人均人口計算的圖表，澳大利亞之前是第15，現在是第二。沙特阿拉伯之前是第10，現在是第一。美國是第三之前是第二，中國則一路降到第12。印度之前是第三，現在是第20。

這就取決于你計算的方法，按國家總量或按人均量，這場辯論我們現在無法解決，但它應該以這樣的方式討論。那么問題是排放從哪里來?我們看，從2000年20年前的數據，我給大家看這個是想說明情況并沒有太大變化。在接下來幾張幻燈片中你會明白，三分之一來自發電廠，三分之一來自運輸業，20%來自直接工業使用，居住和商業則占12%，這是20年前的分類數據。

現在的情況，看屏幕右邊，如果只看美國，美國的二氧化碳排放主要來自運輸部門，而不再是發電廠，其次是工業和商業使用。以國家為單位的變化，在過去40年間，從1982年至今，中國過去排在美國和歐盟之后的第三位，而現在中國排名第一，是目前最大的，過去排放量不到20億噸，現在則是每年100億噸。從這一點上我們可以看出情況的變化，問題是在一些大量發電，也大量排放二氧化碳的國家，情況發生了怎樣的變化?

如果把1990年作為100來參考，情況發生了什么變化?在過去的30年左右，英國已經從100變成了60，因為他們把所有的煤電廠都轉變成了核能或天然氣廠。德國已經從100大幅下降到68，法國從100降到80，日本仍然保持基本不變，美國也總體保持不變，澳大利亞排名上升了，因為澳大利亞現在更多用煤炭來發電，從而產生二氧化碳。這很有趣!

全球煤炭的使用情況如何?全球煤炭需求的75%以上來自亞洲國家，中國占了一半左右，每年消耗超過40億噸左右煤炭，中國消耗了一半，印度排第二，五分之一，然后是其他亞太地區，如泰國、越南、馬來西亞、印度尼西亞等等。然后是世界其他地方，世界其他地區的消耗量還不到10億噸。好消息是在屏幕右側，新建火力發電廠的進展如何?這張圖表示火力發電廠獲得最終投資批準的情況，獲得批準之后開始施工。回到2010年，產能是100千兆瓦，也就是2010年獲得批準的新產能。中國占了一半以上，再回到2018年，這個數字從100+降到20+跌幅很大。這意味著隨著發展世界的煤炭用量越來越低，二氧化碳產量從而也越來越少。

現在看看中國，總體形勢向好。2001年中國約1/4的電力來自水力、太陽能、風能，剩下的3/4來自熱力，主要以煤炭為基礎，2016年增長到了33.8%，2018年水力、太陽能、風能占37%。2030年是52%，也就是說到2030年，中國將有一半以上的電力來自可再生能源。很有趣!

因此2030年中國將開始減少二氧化碳的排放，煤炭并不是唯一的排放源，二氧化碳是主要污染氣體，其他來源包括一氧化二氮、氫氟碳化物，全氟化碳化合物和六氟化硫，1997年全球排放量為300億噸，2018年變成410億噸，那么現在的問題是哪種能源的發電量更多?

左手邊是英國，看看1990年到2019年的數據，1990年沒有風能和太陽能可言，而現在它們占比巨大，大約25%來自風能和太陽能，煤炭在英國的使用量也很大，石油產量較少，而天然氣產量增加了不少。1999年天然氣產量幾乎為零，現在是40%+，這是英國。

美國的數據類似，回到1990年水力與現在差不多，那時沒有風能和太陽能，它們從2010年開始出現，現在已經超過了10%，天然氣增加了煤炭減少了。德國也差不多，那么下一步會是什么樣呢?這僅僅是美國，2018年美國發電量約為1000千兆瓦，預計到2050年將達到3400千兆瓦，但其中大部分將來自太陽能、風能、水力、核能和天然氣，煤炭將會被淘汰，這是美國。

那我們該怎么辦?減少發電行業的碳排放，如何做到?減少用電量，毫無疑問，或者減少燃料發電，也就是說更高效或者更多利用可再生能源和核能發電，這就是我們提出的解決方案。

這是今天的市場，在左側，哪個國家的可再生能源產能更多?中國是最高的。中國的可再生能源發電量超過70萬千兆瓦，主要是水力、太陽能和風能，美國第二、巴西第三，在如今全球的分類數據中，一半以上的可再生能源發電來自水力發電，23%來自向岸風、20%來自太陽能，這很好。

那么接下來就是成本，在屏幕的左邊，太陽能過去每兆瓦時的成本超過350美元或每千瓦時35美分，現在已經降到4美分左右了，風能也差不多，煤炭一直保持在每千瓦時10美分左右。從2020年到2050年離岸風力發電成本將降到4美分，煤炭保持不變，太陽能將大幅降低，大約每千瓦時2美分。太陽能和向岸風這些都是未來，是我們發展前進的方向。

那么底線是什么?底線是如果我們繼續減少電力行業的碳排放，我們只能做這么多，而如果其他行業的排放，主要是運輸業不減少，我們就會面臨嚴重的問題。我們將無法實現到2050年降低2℃的全球變暖目標，絕無可能。

那我們該怎么辦?大規模推廣電動汽車將有所幫助，這樣我們就不會消耗那么多汽油，但是我們必須確保汽車所用的電不是來自煤炭。

大家可能知道今年我要競選IEEE主席，選舉將在年底舉行，希望能得到你們的支持，謝謝大家!