“我国现在是世界上最大的能源消费国，2020年，全世界的能源消费总量是189.9亿吨标准煤，我国能源消费总量是49.8亿吨标准煤，占了约四分之一，对外依存度是20%，其中原油对外依存度是73%，天然气对外依存度是43%。”
12月15日，在2021中国光伏行业年度大会暨（滁州）光伏创新发展高峰论坛上，中国工程院院士汤广福对我国目前的能源消费结构分析表示，中国能源消费要实现从固体煤炭为主导，跃过油气，向可再生能源转变，难度可想而知。
对此，汤广福称，要构建以新能源为主体的新型电力系统，其中包括要实现电力电源清洁化、电力系统柔性化、电力系统数字化和电力系统电力电子化。
据汤广福介绍，全球碳排放的90%来自能源系统，能源系统碳排放的83%是化石能源。2019年，我国的碳排放是98.3亿吨，占世界总量的30%左右，差不多是美国、欧盟、日本的总和。
目前，部分欧美发达国家已经完成了从煤炭到油气转型，正加速向可再生能源转变。例如美国通过页岩气革命，2020年油气发电量占其总发电量的60%，而油气的碳排放大约是煤炭的一半；英国和德国的风、光发电量占比超过40%，天然气发电量也接近40%。
“我国风、光发电量占比在11%左右，油气发电量占比不到3.5%，火电的发电量占比在2020年还是71.2%。”汤广福说，油气发电是能调节的灵活电源，由于我国缺油少气且对外依存过大，导致限制了光伏、风电的快速发展。
另外，从能源转型目标来看，汤广福表示，到2035年，我国的能源消费总量将降至57亿吨标准煤，对外依存度降至19%，到2060年，我国的能源消费总量将降至55亿吨标准煤；清洁能源装机占比要从现在的43.4%升至2035年的73%，2060年的96%，特别是非化石能源的消费比重要从目前的15.9%上升到2060年的80%。
“10年碳达峰，40年碳中和，如此急速的转型，给我们电力系统带来了特别巨大的挑战，而电力系统是目前规模最大、层次最复杂、强非线性的人造系统。不过，到2060年，我国石油、天然气可以实现除了化工行业的能源独立。”汤广福说道。
在汤广福看来，电力系统是未来能源转型的核心，如风、光、水、核等能源都必须转化成电能，储能、氢能也需要通过电能转化，“所以在新能源发电占比越来越大的当下，新能源发电的波动性、随机性对电力系统安全带来了巨大的挑战，包括电力电量平衡难度极大、发电负荷不确定、电网脆弱性增强等。”
今年3月，中央财经委员会第九次会议指出，要“深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统”。对此，汤广福分析称，所谓“新型电力系统”是指电力系统要实现电力电源清洁化、电力系统柔性化、电力系统数字化，电力系统电力电子化。
“风、光发电占比在2030年要到31.3%，在2060年要到56.6%，而目前火电仍占主导地位，2030年占比要降至52%，2050年要降至20%，即使到了2060年，火电占比还有10%左右，所以要发挥火电能源保障的基石作用、保底作用，大力发展火电的清洁化再利用。”汤广福说道。
此前，我国的电力系统一直处于“刚性”状态，电力系统总资产超过4万亿元，而随着新能源发电比例提升，电力系统“柔性化”逐渐被提上议程。不过，我国灵活电源的比例过低，抽水蓄能和燃气发电的装机容量占比仅8.1%，发电量不足4%。
对此，汤广福建议，要加强灵活电源建设，提升系统灵活性，如提高抽水蓄能、燃气发电占比，提升火电机组调节能力；通过区域电网柔性互联互通，发挥电网的间接储能作用，实现资源优化利用；提升电能存储能力，助力电网“削峰填谷”。
“目前抽水蓄能仍是大规模电能存储的最佳手段，面向能源电力系统，物理储能、电化学储能的经济性、效率、容量等仍然不足，而未来氢能是跨周、跨季节的重要储能手段。”汤广福说道。
此外，通过数字技术和物理系统的深度融合，可实现对电力系统的“数字赋能”。汤广福表示，电力系统需要提升数字分析水平，加强电网协调控制能力；促进多元用户供需互动，提升需求侧管理水平；加强数字与设备融合，提升设备智能化水平。
“电力系统的发电、输电、变电、配电和用电各个领域，都广泛采用了电力电子装置，未来电力电子装置在电力系统各环节的占比仍将大幅度提升。”汤广福举例称，包括灵活交流输电技术、特高压直流输电技术、柔性直流与直流电网技术等。
