人类再电气化与地球再野化

■浙江华云电力工程设计咨询有限公司总经理 陈飞

地球是全人类赖以生存的唯一家园。自工业革命以来，人类工业生产效率大幅提升，开发利用自然资源的能力显著提高，化石燃料的消耗急剧增长，伴随着人类物质财富的飞速积累，大量生产性废弃物污染大气、水、土壤环境，地球生态环境持续遭到破坏。伴随着人类活动的影响，全球性气候变暖、土地荒漠化加剧、生物多样性锐减等环境问题不断出现。根据国际能源署报告，2022年全球二氧化碳排放量达到368亿吨，排放速率是1950年的6倍，大气中的二氧化碳浓度已经接近工业革命前的2倍。

为应对气候变暖、生态环境恶化等危机，减少碳排放、推广绿色低碳的生产生活方式已成为全世界的广泛共识。2020 年9 月22 日，在第七十五届联合国大会上，我国提出，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。在解决生态环境危机、实现碳中和的进程中，人类再电气化和地球再野化不可或缺。人类再电气化充分利用现代能源技术，进一步拓展电能的利用范围和规模，深度替代煤炭、石油等终端化石能源消费，推动全社会电气化水平再度跃升，促进清洁能源大规模开发利用，最终实现以清洁能源为主导的新型能源体系。地球再野化通过采取生态修复、植树造林、丰富生物多样性等措施，有序恢复地球生态平衡，提升自修复、自净化、自平衡能力，推动构建人类命运共同体，实现地球可持续演化发展。

人类再电气化与地球再野化共同服务于地球可持续发展

人类再电气化与地球再野化在目标上是一致的，再电气化推动人类消费行为向有序可控转变、减少二氧化碳和污染物排放；地球再野化推动建设人与自然和谐共生的美丽家园，两者均服务于地球生态修复和可持续发展。

人类再电气化通过减少人类活动碳排放防止气候变暖，推动地球可持续发展。“双碳”目标是我国基于推动构建人类命运共同体的责任担当和实现可持续发展的内在要求作出的重大战略决策。人类再电气化通过人为干预，在源端限制化石能源的使用、在终端不断提高电能消费占比来减少二氧化碳排放，是实现“双碳”目标的有效途径。我国在气候雄心峰会上提出的目标是，2030年单位GDP碳排放要比2005年下降65%以上，风电、光伏发电总装机容量要达到12 亿千瓦，非化石能源占一次能源消费比重要达到25%左右。

地球再野化通过提升生态系统韧性和维持生物多样性，推动地球可持续发展。再野化是指对受到较多人为干扰后的自然生态系统的重建过程，通过修复自然过程，使其成为自我持续且具有韧性的生态系统。再野化的最终目标是在减少人类活动影响的同时，恢复功能完备的本地生态系统，实现地球可持续发展。我国在气候雄心峰会上提出的目标是，2030 年森林蓄积量要比2005 年增加60 亿立方米。在2021 年昆明生物多样性大会上，我国宣布正式设立三江源、大熊猫、东北虎豹、海南热带雨林、武夷山等第一批国家公园，保护面积23万平方千米，涵盖近30%的陆域国家重点保护野生动植物种类，加快构建以国家公园为主体的自然保护地体系。森林碳汇和国家公园将在实现碳中和目标、提升生态系统韧性方面扮演越来越重要的角色。

人类再电气化加速能源清洁低碳转型，减少人类活动对生态的影响

能源转型发展的终极目标是，人类活动所消耗的能源主要来自非化石能源。再电气化是人类通过干预控制自身能源活动行为，实现集中控碳脱碳的核心途径。再电气化将重构全球能源体系，使能源发展摆脱资源不均、时空错位和环境影响约束。再电气化从四个方面加速全球能源清洁低碳转型进程：

（一）再电气化推动能源转型，构建新型能源体系，能源开发方式转变使得碳排放向源侧集中治理转变

清洁能源开发利用绕不开电能转换，当前90%以上的非化石能源需要转化为电能加以利用。再电气化推动能源供给清洁低碳转型，提升非化石能源占一次能源消费的比重，形成风、光、水、生、核、氢等多元化清洁能源供应体系。未来五年，我国非化石能源消费比重年均增长1%；到2035 年，新增电量80%来自非化石能源发电；到2050年，非化石能源成为主体能源。再电气化推动火电机组实现深度脱碳，煤电和天然气发电机组作为应急备用、兜底保供和调峰调频的调节手段，是解决新能源不确定性的重要措施，所产生的二氧化碳排放需要通过捕集、利用与封存（CCUS）技术实现火力发电净零碳排放。

（二）再电气化推动产业转型，构建新型产业体系，用能结构转变使得终端能源消耗和碳排放解耦

电能作为清洁高效的二次能源，通过绿色电力替代化石能源的消耗，改变传统用能方式，是降低终端碳排放、减少污染物排放，推动能源消费集中控碳脱碳的重要手段。国家能源局《新型电力系统发展蓝皮书》提出，推动各领域先进电气化技术及装备发展进步并向各行业高比例渗透。交通领域大力推动新能源、氢燃料电池汽车全面替代传统能源汽车；建筑领域积极推广建筑光伏一体化清洁替代；工业领域加快电炉钢、电锅炉、电窑炉、电加热等技术应用，扩大电气化终端用能设备使用比例。再电气化通过改变社会用能结构，使得原先零散无序的消费侧碳排放行为、污染物排放行为转换成供给侧发电的有序可控行为。

（三）再电气化推动生活方式转变，构建绿色低碳消费体系，环保理念转变促进生态环境可持续发展

再电气化显著提高人类生活质量，智能家居、全电厨房等应用在提升生活便捷性、安全性的同时，提升了人民生活的幸福指数，减少了污染物排放，降低了对生态环境的影响。再电气化有助于提高人们消费行为的自觉性，使得人们生活在衣、食、住、行、游等各个领域向绿色转型，如选择公共电动交通出行、选择没有污染的绿色环保产品等，通过绿色消费倒逼绿色生产，推动全社会逐步形成绿色低碳的生活方式和消费方式。

（四）再电气化推动电网转型，构建新型电力系统，电力的传导特性使得减污降碳集中可控

电网作为能源转换和传输的中心环节，推动减污降碳由消费侧向供给侧转移。推动以特高压为骨干网架的坚强智能电网的发展，实现大规模新能源开发和清洁能源大范围优化配置。截至2022 年底，国家电网有限公司累计建成33项特高压工程。“十四五”期间，国家电网有限公司将持续完善特高压和各级电网网架，服务好沙漠、戈壁、荒漠大型风电光伏基地建设，支撑和促进大型电源基地集约化开发、远距离外送，力争到2025 年公司经营区跨省跨区输送电量中，清洁能源电量占比达到50%以上。电网全环节业务向智能化转型，推动电网运行和终端用能高效化发展。能源大数据作为核心生产要素的基础作用充分体现，在终端用能监测和能效提升方面发挥着重要作用；基于北斗和5G的“发—传—用”电全链条碳排放远程联动测量等技术的应用，为碳交易、碳资产管理和碳集中治理打下重要基础；发输配用全链条实现全息感知和协同控制，形成高度智能化、低碳化的运行决策体系和平台化、共享化的价值实现体系，支撑高比例新能源并网、高效利用和安全经济运行。

协同推进再电气化与再野化，促进人与自然和谐共生

人类只有一个地球，地球可持续发展事关全人类的共同命运。在推进再电气化、构建新型能源体系过程中，持续开发稀有矿物资源，大规模发展海上风电、光伏、抽水蓄能等势必会对环境造成一定的负担和影响。这就要以系统观、大局观协同推动人类再电气化和地球再野化，不避过往、关注当下、展望未来，在能源开发、生态保护和人类发展中协同演化，实现人与自然和谐共生。建议统筹处理好三对关系，做好三个方面的工作：

（一）处理好过往发展与再野化的关系，做好传统能源开发遗留的生态治理修复

传统电气化依赖于化石燃料的开发，早期存在无序开采、没有规模化开发、没有严格实行环保设施与主体工程“三同时”制度，无规划甚至非法的乱采滥挖，遗留了许多环境保护历史欠账问题。要解决历史遗留下来的废弃矿区的治理和生态修复问题，需要政府部门制定专项规划、设立专项资金、开展专业化系统修复，鼓励和支持社会资本参与生态修复。要解决还在开采阶段的传统矿区的保护、治理和修复问题，按照“谁开发、谁保护，谁污染、谁治理，谁破坏、谁恢复”的原则，加强矿区生态环境和水资源保护、废弃物和沉陷区治理，杜绝出现边开采边污染的现象。

（二）处理好当下发展与再野化的关系，再电气化过程中务必同步推进再野化

一是正确应对矿产开发由开采煤炭逐渐向开采稀有金属的转变。随着新能源发电、新能源汽车、信息产业等新业态快速发展，稀土、锂、钴等稀有矿物资源需求快速增长。世界银行预计，到2050 年全球对稀有矿产的需求增长500%。稀有金属在自然界中含量稀少、分布稀散、难以提取，需要大范围开采和提炼提纯，会对环境造成一定影响。例如，每提取1吨稀土元素，会排放6万立方米含盐酸的废气、200立方米废水、1—1.4吨放射性废弃物，共约2000吨有毒废物。因此，需要同步做好开采过程中的生态保护和再野化工作。

二是正确应对能源开发由大型煤电基地向大型风光基地的转变。《“十四五”现代能源体系规划》提出，加快推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地项目建设。按照规划，2025 年全国风电、光伏发电规划装机容量10.5亿千瓦左右，国家电网有限公司经营区超过9亿千瓦。到2030年，国家电网有限公司经营区新能源总装机超过13 亿千瓦，超过煤电成为第一大电源。大型风光基地、海上风电、抽水蓄能和特高压输电通道等工程建设和运行势必会对环境造成影响，需要优化选址并做好环境影响分析，建设过程中要做到“三同时”。

三是正确应对调度模式由经济调度向生态调度的转变。在新形势下，电力系统调度模式要向兼顾清洁低碳、生态友好转型。低碳调度即在满足电力系统安全、经济运行的基础上减少化石燃料的消耗，尽量消纳风电、光伏等新能源电力，减少弃风弃光，并减少二氧化碳排放。生态调度即综合鱼类产卵、鸟类迁徙和电网调度运行等需求，通过健全生态调度机制，降低对生态系统的影响。我国已在三峡、向家坝水库开展了促进产漂流性卵鱼类自然繁殖生态调度试验，在流域生态功能改善方面取得了良好成效。今年上半年，位于荷兰北海的Borssele和Egmond aan Zee两座海上风电场因鸟类迁徙停机4小时，环保部门计划在今年秋天鸟类大规模迁徙时，在相关的风电场实施更详细的停机计划。

（三）处理好未来发展与再野化的关系，建立公众共治的行动体系，应对工业文明向生态文明的转变

生态文明的第一要义是人与自然和谐共生。大自然是人类赖以生存发展的基石，加强生态文明建设事关人类安全发展大局，关系到人类命运共同体，人与自然和谐共生是实现社会、经济、生态可持续发展的必由之路。

生态文明时期能源驱动方式将由化石能向自然能转变。工业文明阶段的能源消耗以化石能源为主，在促进经济社会发展的同时也导致了严重的环境问题。生态文明建设推动能源驱动方式向自然能驱动转变，通过大力发展风电、光伏发电等非化石能源，构建以新能源为主体的新型电力系统，提高能源自给率和减少对环境的影响。

生态文明时期人工智能技术将广泛用于解决发展的不确定性。人工智能正试图改变人类认知过程并超越人类认知能力的极限，在探索和管理现实世界和数字世界方面可能逐步发挥主导作用。在新型电力系统中，针对自然能驱动能源具有随机性和波动性特征，在供给侧需要人工智能充分利用气象等数据做好风光出力预测，在消费侧需要人工智能优化用能策略，提升用能效率和用能的灵活性。2016年，DeepMindApplied 开发了一种人工智能优化谷歌数据中心的冷却系统，将能耗降低40%。

生态文明时期要加快构建公众共治体系。在地球再野化方面需要构建政府、企业和公众共治的行动体系，引导公众建立良好的用能习惯，践行简约适度、绿色低碳的生活理念和生活方式，形成政府有职责、企业有责任、公众有义务全员参与的生态文明建设行动体系。在再电气化进程中也一样，为提升新型电力系统灵活调节能力，需求响应、虚拟电厂等体系建设也亟待建立公众共治体系，强化源网荷储协同发力，实现全员共同参与。■