21世纪经济报道记者卢陶然
新能源“靠天吃饭”，如何提高利用效率？
“当前，全国风光发电小时数约为2000小时，而全年有8760小时。如何提高新能源利用效率，突破中长期精准预测的能耗壁垒，是新型电力系统面临的现实难题。”日前，在第五届气象经济论坛上，中国工程院院士张小曳指出，AI的加持提供了一个可能性——未来AI系统有望以较小算力部署到县域，实现更长时效、更精准的预报预测。
张小曳院士长期从事大气化学、大气气溶胶、大气环境与气候变化研究。其团队构建的全球排放情景已被世界气象组织纳入耦合模式对比计划，为全球气候变化研究提供了来自中国的科学方案。
围绕能源气象融合、AI大模型应用、未来增温水平与中国碳中和路径等话题，张小曳接受21世纪经济报道专访时表示，AI大模型自身的碳足迹也引发关注，若算力中心以绿电直供支撑，AI碳足迹可大幅减少。随着非化石能源装机持续增长，中国有望走出一条绿色低碳高质量发展的新道路。
（中国工程院院士张小曳，受访者供图）
能源气象融合的关键方向
《21世纪》：从你的研究领域和工作实践看，气象科技在支撑能源强国建设、推动能源绿色转型方面，当前最关键的突破方向是什么？
张小曳：气象与能源转型可以有以下几个方向。第一是规划。我们团队正在做的，是将自然气候系统模式与社会经济发展模式耦合起来：不仅回答未来在哪里建设，更关键的是用什么技术、花多少钱，使经济成本最低。配套要留多少输电线路，在哪些地方补多少220千伏变电站，还要留多少储能、多少煤电带CCS来兜底。这一系列问题，对五年规划非常重要。
经济社会发展的一个重要驱动因素是价格。价格会催生最合理的能源结构分布，并带动产业结构、经济社会形态以及政策作出相应调整。这一部分与气象深度绑定。
建成后的运行环节，一年8760个小时，而全国风光发电小时数平均只有2000小时。能否实现百米甚至低于百米、分钟级的风光预报，以及超过十天的精准预测？
目前，超过十天的预测受能耗壁垒制约，必须引入参数化过程，会带来不确定性，做不到精准。但电力系统或电网目前普遍要求至少240小时的精准预报预测，以及短时、准确和快速的预报，这些是气象和能源转型可以深度绑定的着力点。
此外，在全年8760个小时里，能否预知未来气候变化不同阶段可能出现的极端天气的强度？例如，对企业而言，如何防备未来极端天气对电网的影响，对电网影响就非常大。这些又将气象与电力系统深度转型紧密联系在一起，贯穿于从选址规划到精准预报预测，乃至未来气候变化下的极端天气预估等环节。在气象系统与新型能源系统的建设和运行各自分开的场景中，以及二者耦合在一起的应用中，AI都可能提供强有力的支持。
《21世纪》：当AI深度应用于气象或能源系统时，理想状态是什么场景？能给新能源企业带来哪些比较直观的好处？
张小曳：AI技术深度应用到气象或能源系统，是有前景的方向。将来一旦形成AI预报预测系统，可以小型化并部署到县域，用很小的算力实现更长时效、更精准的预测。这是非常值得期待和关注的领域。
引入AI，还可以增加可再生能源发电量，突破点就是能否解决精准与能耗壁垒之间的矛盾。能耗与空间分布、时间分布有关——做更长时间、更大范围，或同样范围更精细化的预报预测，都要突破能耗壁垒。AI在这里发挥了重大作用，能让过去需要大量团队常年攻关的各种参数化方案的构建和优化实现跨越式发展。
《21世纪》：AI大模型本身也有能耗、碳排放和水需求。如何系统评估AI大模型的碳足迹？有没有切实可行的减排方式？
张小曳：有的，比如AI算力中心建在绿电旁边，目前国家电网已经放开绿电直供，可以直供园区、直供企业。算力若以绿电支撑，AI的碳足迹就会大幅减少。
从全国看，现在十度电里有四度电不排二氧化碳。到2035年，我国预估将有36亿千瓦非化石能源装机容量，仍按平均2000小时发电算，年发电量可能超过7万亿千瓦时，届时一半以上的电将是非化石能源发的。随着中国发展，如果经济社会运行包括AI算力中心主要都用绿电支撑，国家就会走出一条绿色低碳的高质量发展新路。
未来全球增温最可能低于2℃
《21世纪》：目前国际科学界对全球增温水平的判断发生了哪些变化？
张小曳：这个问题是各国政府和科技界在气候变化评估中一直在问的。现在每七八年做一次评估，核心就是能否给出未来最符合实际的增温水平。我们现在讲韧性（或者叫做恢复力）——韧性城市、气候韧性，韧性就是投资、减缓和适应三个维度的综合指标。未来比较符合实际的增温水平，决定了要针对怎样的增温水平采取适应措施并进行投入。知道未来比较符合实际的气候变化，就能花适当的钱来进行适应。
要得到未来比较符合实际的气候变化，一个重要的方面是未来的排放情景。情景就是假设社会经济各项活动，最关键的是人为排放的二氧化碳的变化——85%的二氧化碳排放来自化石燃料。情景如何假设、如何看待未来变化是非常重要的，而且是其中唯一的变量。
十一年前，2015年《巴黎协定》签署时，希望2100年全球地表温度不超过2摄氏度，力争不超过1.5摄氏度。但1.5摄氏度路径已被认为不符合实际：它要求2022年左右全球温室气体达峰，这并没有实现；同时要求2050年靠大量负排放技术实现碳中和，现在的可能性几乎没有。国际社会需要知道可能的最低增温是多少，并形成更新的期待。
对此，中国尽了很大努力，以风能、太阳能为代表的可再生能源大比例应用，使得风光价格大幅下降，美国、印度等国家的煤电不再起主导作用，2020到2025年，这些国家电力系统中的煤炭消费有的出现持平甚至下降。中国此前预计2028年碳达峰，但从目前数据看，峰值可能已在2025年出现，后续能否保持下降趋势仍有待观察。
特别高的排放情景，比如SSP5-8.5，也被认为不可实现，最重要的原因是，以中国为代表的国家在电力系统非化石能源应用中起到了决定性作用。现在国际科技界认为，未来比较靠谱的增温幅度，到2100年已经收窄。
《21世纪》：你的团队基于中国碳中和路径构建了全球排放情景。这个情景的核心结论是什么？中国路径对全球增温意味着什么？
张小曳：中国的碳中和路径起到了非常重要的作用。我们团队与清华大学能源经济系合作，根据中国碳中和路径，把中国的NDC以及各国NDC都考虑进去，得到一个格点化的全球排放情景，覆盖各种温室气体排放及所有人类活动产生的排放，一直推演到2300年。
目前已有8个地球系统模式根据这种情景做了测算：21世纪60年代中期全球温度会达峰。中国这条情景线给出的结果是，到2100年全球地表温度将上升1.93摄氏度。也就是说，随着中国绿色低碳高质量发展，我们可以带领全球一起落实《巴黎协定》，应对日益严重的气候变化——未来气候变化可能并不会从一个温暖时代走向一个沸腾时代。所有数据都已发表，全球共享，全世界很多科学家都在一起做这个事情。
全球温度将在21世纪60年代达峰
《21世纪》：如果未来增温如中国情景所研判，稳定在2℃左右，全球气候系统将呈现怎样的图景？这对气候适应工作意味着什么？
张小曳：这个情景也被世界气候研究计划（WCRP）采纳，专门设立了政策对齐的耦合模式对比计划，希望情景不断迭代、不断逼近更符合实际的气候变化。比较符合实际的就是中国情景，显示未来增温可能低于2摄氏度或2摄氏度左右。这就是未来可能的气候变化：全球二氧化碳将在21世纪50年代后期达峰，全球温度将在21世纪60年代初期或中期达峰。
绿色那条就是中国的故事线。21世纪50年代初期以后（甚至更提前一些），气候变暖增速就会明显放缓，逐渐停滞，甚至会往下走。我们要对未来气候变化有信心。
举个例子，北大西洋经向翻转环流在逐渐走弱，如果继续走弱，冬天，北大西洋周边国家、欧洲国家会出现暴风雪。但在绿色这条比较可能的增温水平下，事情并没有那么坏，21世纪50年代以后就会逐渐稳住。所以知道未来比较可能的变化，包括极端事件，对我们会有非常大的好处。
如果我们能把温度稳定在2摄氏度，格陵兰冰盖的冰量损失也会稳住，南极冰量损失也会稳住。全球海平面到2050年上升约20厘米。如果稳定在2摄氏度，冻土消融趋势在21世纪50年代以后也会稳住，不会出现大量冻土二氧化碳释放的情况，9月份北极海冰的损失也不会有太大变化。
