中國能源低碳轉(zhuǎn)型世紀(jì)大劇的幕布就此拉開，由能源低碳轉(zhuǎn)型為主導(dǎo)的、改變中國生產(chǎn)和生活方式的偉大實(shí)踐就要在中華大地展開。黨的十九大及十九屆二中、三中、四中、五中全會已經(jīng)指明了中國經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展的方向和節(jié)點(diǎn)，擘畫了藍(lán)圖，但針對這場世紀(jì)能源電力低碳轉(zhuǎn)型的進(jìn)程和形態(tài)，還需要進(jìn)一步刻畫和分析戰(zhàn)略要點(diǎn)及重大問題。
王志軒
(中國電力企業(yè)聯(lián)合會專職副理事長)
一、中國碳中和承諾的歷史意義
中國提出在2060年前“努力爭取實(shí)現(xiàn)碳中和”目標(biāo)，這是自1992年《聯(lián)合國氣候變化框架公約》制定以來，國際社會在應(yīng)對氣候變化領(lǐng)域中最重大的事件之一。這一宣示，標(biāo)志著中國作為世界上最大的發(fā)展中國家，作為煤炭生產(chǎn)、消費(fèi)、貿(mào)易量最大和煤炭消費(fèi)為絕對主體的能源大國，作為世界上最大的電力系統(tǒng)以煤電為基礎(chǔ)的國家，在即將全面建成小康社會、開啟全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家新征程的初始階段，向世界莊嚴(yán)承諾要在40年之后實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》確定的目標(biāo)作出重大貢獻(xiàn)。屈指算來，大多數(shù)發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)90年代碳排放已經(jīng)達(dá)到峰值，要在2050年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)需要約60年;中國在2030年前努力爭取二氧化碳排放達(dá)峰，要在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和其過程是30年，是發(fā)達(dá)國家的一半時(shí)間，而且這一階段正是中國實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的關(guān)鍵階段。
中國能源低碳轉(zhuǎn)型世紀(jì)大劇的幕布就此拉開，由能源低碳轉(zhuǎn)型為主導(dǎo)的、改變中國生產(chǎn)和生活方式的偉大實(shí)踐就要在中華大地展開。黨的十九大及十九屆二中、三中、四中、五中全會已經(jīng)指明了中國經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展的方向和節(jié)點(diǎn)，擘畫了藍(lán)圖，但針對這場世紀(jì)能源電力低碳轉(zhuǎn)型的進(jìn)程和形態(tài)，還需要進(jìn)一步刻畫和分析戰(zhàn)略要點(diǎn)及重大問題。
二、碳中和基本問題分析
——減少碳排放是碳中和的核心要義。《巴黎協(xié)定》提出，要把全球平均氣溫升幅控制在工業(yè)化前水平以上低于2攝氏度之內(nèi)，并努力將氣溫升幅限制在工業(yè)化前水平以上1.5攝氏度之內(nèi)，需要盡快達(dá)到溫室氣體排放的全球峰值，并在“本世紀(jì)下半葉實(shí)現(xiàn)溫室氣體源的人為排放與匯的清除之間的平衡”。同時(shí)，《巴黎協(xié)定》設(shè)立了“國家自主貢獻(xiàn)”(NDCs)機(jī)制，即締約方應(yīng)采取國內(nèi)減緩措施，實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)目標(biāo)。筆者認(rèn)為，對一個(gè)國家的NDC而言，碳中和是指，到2060年這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，將2060年度的國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體總量，與通過植樹造林、減碳或購買碳信用等措施減少的碳排放相加后的凈排放量為零。可見，碳中和的要素中包含了時(shí)間節(jié)點(diǎn)、以年度為碳排放量核算時(shí)間單位、全國范圍、溫室氣體(折算到二氧化碳，簡稱碳)、直接排放(燃燒化石燃料排放或工業(yè)過程排放等)和間接排放(生產(chǎn)或服務(wù)過程中所消耗的中間產(chǎn)品中隱含的間接碳排放)、碳吸收、低碳、零碳、負(fù)碳排放(如采用生物質(zhì)能發(fā)電并捕集和封存其碳排放)、購買碳排放權(quán)等因素。因此，碳中和包括減少碳排放和增加碳匯兩個(gè)方面。由于中國能源體系以化石能源尤其是以高碳的煤炭為支撐，減少煤炭的消費(fèi)處于中國完成碳中和任務(wù)的支配地位。電力低碳轉(zhuǎn)型不僅是減少化石能源使用的主要措施，而且對于改變中國能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會向低碳轉(zhuǎn)型發(fā)揮著基礎(chǔ)性和決定性作用，因此，本文主要研究電力低碳轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略問題。
——中國在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰是迫切的現(xiàn)實(shí)問題，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和是戰(zhàn)略問題。那么，中國承諾40年之后實(shí)現(xiàn)碳中和是權(quán)宜之計(jì)嗎?顯然不是。這個(gè)承諾可以在黨的十九大擘畫的宏偉藍(lán)圖之中找到答案。黨的十九大提出了中國到2050年建成富強(qiáng)民主文明和諧美麗的社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國，其中“美麗”的內(nèi)涵必然包含了碳的標(biāo)準(zhǔn)，也可以說一個(gè)高碳甚至中碳的國家不會成為一個(gè)“社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國”。因此，中國的發(fā)展必然是在2030年前碳排放達(dá)到峰值之后，由高碳向中碳、再向低碳過渡，當(dāng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化強(qiáng)國之后，再奮斗10年到2060年實(shí)現(xiàn)碳中和社會，之后進(jìn)一步發(fā)展形成負(fù)碳社會。這種以碳減少為特征的過程與黨的十九大提出的構(gòu)建“綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系”和“清潔低碳、安全高效的能源體系”是一脈相承的，也可以說是一體多面的表述，新的有關(guān)碳達(dá)峰及碳中和的承諾，進(jìn)一步明確了中國低碳的進(jìn)程和程度，是黨的十九大精神的深化和落實(shí)。
——中國的碳中和承諾是自我加壓的自覺行動。習(xí)近平主席多次強(qiáng)調(diào)，應(yīng)對氣候變化不是別人要我們做，而是我們自己要做，對于碳中和這個(gè)世紀(jì)難題，以現(xiàn)在全人類的智慧和中國的實(shí)際情況，難以對四十年之后中國碳中和情況做出百分百的肯定判斷。事實(shí)上，不論世界上哪個(gè)國家提出了什么承諾，從本質(zhì)上講都是有條件的和具有一定不確定性的。不論從主觀認(rèn)識上還是從歷史看，中國定是竭盡全力、更愿意提前而不是推遲實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。再從世界范圍看，全世界對可持續(xù)發(fā)展、綠色發(fā)展、低碳發(fā)展已經(jīng)形成了共識，隨著《聯(lián)合國氣候變化框架公約》《巴黎協(xié)定》等要求以及IPCC等機(jī)構(gòu)的研究不斷深入，盡快實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)必將會成為大多數(shù)國家的自覺行動。
——中國電力低碳轉(zhuǎn)型已經(jīng)具備了必要基礎(chǔ)條件。碳中和雖然是新承諾，但以新能源發(fā)展為代表的低碳電力發(fā)展實(shí)踐在中華大地星火燎原。新能源發(fā)展的技術(shù)條件、產(chǎn)業(yè)條件和經(jīng)濟(jì)性是實(shí)現(xiàn)碳中和的最重要基礎(chǔ)和動力。2006年到2019年，風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)由207萬千瓦增長到20915萬千瓦，增長了101倍，發(fā)電量增長了71倍。太陽能發(fā)電裝機(jī)由2011年的212萬千瓦增長到20418萬千瓦，增長了96倍，發(fā)電量增長了373倍。風(fēng)電及光伏發(fā)電的造價(jià)分別由2011年的8231元/千瓦、14881元/千瓦分別下降到7862元/千瓦、5827元/千瓦，上網(wǎng)電價(jià)由2009年的0.51元/千瓦時(shí)(風(fēng)電Ⅰ類資源區(qū))、2011年的1.15元/千瓦時(shí)(光伏Ⅰ類資源區(qū))下降到2020年的0.29元/千瓦時(shí)、0.35元/千瓦時(shí)(風(fēng)光Ⅰ類資源區(qū))。非化石能源消費(fèi)占一次能源消費(fèi)的比重不斷提高，2019年已經(jīng)達(dá)到15.3%。新能源發(fā)展的規(guī)模效應(yīng)、技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，顯著促進(jìn)了成本下降，使得新能源與傳統(tǒng)能源在經(jīng)濟(jì)上逐步有了同臺競爭的條件。而且，從現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展趨勢看，新能源的經(jīng)濟(jì)性還有較大的挖掘空間，給中國實(shí)現(xiàn)碳中和創(chuàng)造了最重要的基礎(chǔ)和條件。驅(qū)動能源低碳轉(zhuǎn)型的動力不僅僅是應(yīng)對氣候變化的要求，還是解決能源資源短缺和保障能源安全的要求，而僅從經(jīng)濟(jì)驅(qū)動力來看就有強(qiáng)大的生命力。能源轉(zhuǎn)型的驅(qū)動力已由被動的政策驅(qū)動型向主動的市場驅(qū)動型發(fā)展。此外，中國已經(jīng)構(gòu)建了生態(tài)文明建設(shè)的理論體系和制度框架，以促進(jìn)新能源發(fā)展為標(biāo)志的法律體系、政策體系、技術(shù)體系、產(chǎn)業(yè)體系等不斷發(fā)展和完善，給新能源發(fā)展提供了制度保障。
——中國先進(jìn)而強(qiáng)大的電力系統(tǒng)為能源電力的低碳轉(zhuǎn)型提供了基礎(chǔ)保障。一是中國解決了幾十年來低水平用電下的大面積電力短缺問題。2019年中國人均裝機(jī)達(dá)到1.44千瓦/人，人均用電量達(dá)到5186千瓦時(shí)/人，超過世界人均水平，解決了無電人口的用電問題，使電力供應(yīng)基本滿足國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需要。二是建成了以特高壓為骨干網(wǎng)架、全國聯(lián)網(wǎng)、各電壓等級相互協(xié)調(diào)的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)，智能電網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了基礎(chǔ)。三是已建成的10億千瓦級的高效而年青的煤電系統(tǒng)，既是能源電力低碳轉(zhuǎn)型的最大阻礙，也是當(dāng)前中國能源系統(tǒng)優(yōu)化、促進(jìn)低碳電力發(fā)展、維護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的堅(jiān)強(qiáng)支撐。中國煤電在低碳發(fā)展中的矛盾是由中國能源和電力特點(diǎn)所決定的。特點(diǎn)之一，中國煤炭年消費(fèi)量約40億噸，電煤及熱電聯(lián)產(chǎn)供熱用煤占比約60%，其中煤電機(jī)組中約47%的機(jī)組是熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，由于中國煤電機(jī)組能效處于世界領(lǐng)先水平并成功地控制了大氣污染物排放，如二氧化硫、氮氧化物、煙塵年排放總量都下降到百萬噸級以下。煤電熱電聯(lián)產(chǎn)的不斷發(fā)展，成為中國幾十年來改善煤煙型污染的最大功臣。之二，中國煤電機(jī)組的平均運(yùn)行年齡約12年，顯著低于歐美國家煤電平均運(yùn)行40年的情況，大規(guī)模淘汰煤電顯然為時(shí)尚早。之三，如果過早以新能源大量替代煤電，不僅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行受到嚴(yán)重影響，而且經(jīng)濟(jì)社會的運(yùn)行也會受到重大影響。中國煤電在電力系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和國民經(jīng)濟(jì)中的作用和特點(diǎn)，是中國與發(fā)達(dá)國家在電力低碳轉(zhuǎn)型中最顯著的區(qū)別。如果不能做到辯證地看待這一區(qū)別，就不能正確地推進(jìn)中國的低碳電力發(fā)展。之四，為了促進(jìn)能源電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型，國家出臺了積極支持分布式能源、儲能、電動汽車、需求響應(yīng)、綜合能源服務(wù)等政策措施，大量的試點(diǎn)示范工程也在推進(jìn)，為大規(guī)模開發(fā)利用新能源提供多方面的支持和儲備。另外CCUS在中國已進(jìn)行多個(gè)試點(diǎn)，對此技術(shù)有了新的認(rèn)識。成熟的儲能技術(shù)是改變能源低碳轉(zhuǎn)型進(jìn)程和形態(tài)的關(guān)鍵因素，是大規(guī)模采用新能源、最終替代煤電的前提和基礎(chǔ)。
——我國已經(jīng)初步具備了轉(zhuǎn)型的經(jīng)濟(jì)社會基礎(chǔ)。碳中和不僅涉及電力低碳轉(zhuǎn)型，也涵蓋了經(jīng)濟(jì)、社會等各個(gè)層面的低碳轉(zhuǎn)型，經(jīng)過多年的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、消費(fèi)結(jié)構(gòu)向有利于低碳發(fā)展的方向和模式過渡;新能源汽車、低碳交通、低碳工業(yè)、低碳城市、低碳產(chǎn)業(yè)園區(qū)、低碳建筑、低碳農(nóng)業(yè)等方面都得到了不同程度的發(fā)展，形成了眾多的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?中國傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)高峰已過，高載(耗)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展得到抑制;為了適應(yīng)“雙循環(huán)”和高質(zhì)量發(fā)展要求的新型基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)建設(shè)已開始布局和推進(jìn)。同時(shí)，作為改變農(nóng)業(yè)、林業(yè)、草地等生產(chǎn)方式和保護(hù)方式的“基于自然的解決方案”也在積極推進(jìn)，使碳中和的“增加碳匯”發(fā)揮更大作用。
以上基本情況和基礎(chǔ)條件，既是中國在推進(jìn)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展中的成功實(shí)踐，也是中國承諾實(shí)現(xiàn)碳中和的底氣、能力和實(shí)力。
同時(shí)，我們要認(rèn)識到，實(shí)現(xiàn)碳中和這件事實(shí)在太大、太難、太復(fù)雜。如果認(rèn)為不費(fèi)力氣、自然而然就實(shí)現(xiàn)了碳中和則是大錯(cuò)特錯(cuò)。
——實(shí)現(xiàn)碳中和存在巨大的復(fù)雜性。中國碳中和涉及經(jīng)濟(jì)、社會、能源各個(gè)領(lǐng)域;涉及國內(nèi)、國際的政治、外交、國家關(guān)系、國際貿(mào)易活動等因素。當(dāng)前，國際形勢出現(xiàn)了百年未有之大變局，而未來幾十年甚至更大變化的可能性是存在的。這些因素之間的互相影響，進(jìn)一步增加了多維性、復(fù)雜性，而這些復(fù)雜性是難以用模型計(jì)算的，也是難以預(yù)測的。
——新能源大規(guī)模替代化石能源在技術(shù)上存在瓶頸。從技術(shù)層面看，可再生能源發(fā)電、儲能、系統(tǒng)靈活性等一些瓶頸性技術(shù)仍未突破，技術(shù)方向也存在不確定性，智能化技術(shù)的整體條件并未完全具備，使現(xiàn)有能源、電力系統(tǒng)還難以承受無任何約束的新能源大規(guī)模發(fā)展。
——碳中和的最大障礙是系統(tǒng)性的經(jīng)濟(jì)性問題。能源轉(zhuǎn)型不是某一品種的能源在經(jīng)濟(jì)上具有替代另一品種能源時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型，而是涉及到整個(gè)經(jīng)濟(jì)、社會系統(tǒng)是否具有經(jīng)濟(jì)性?，F(xiàn)階段不平衡不充分問題還有待解決。經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展還處在爬坡階段，還難以背負(fù)更加沉重的有礙發(fā)展的負(fù)擔(dān);高碳能源特性十分顯著。因此，碳中和前途是光明的，道路是曲折的。
三、實(shí)現(xiàn)碳中和的路徑、原則及風(fēng)險(xiǎn)防范
(一)能源科技革命是實(shí)現(xiàn)碳中和的根本力量
當(dāng)把歷史拉回到40年前的20世紀(jì)80年代，在當(dāng)時(shí)，我們不會想象到今天衣食住行的諸多變化，而40年后會有更多新生事物是我們今天想象不到的，因?yàn)榧夹g(shù)的發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型的相互影響，會更加快速地改變世界。我們要對科技創(chuàng)新對碳中和的作用有一個(gè)基本的認(rèn)識。實(shí)現(xiàn)碳中和是人類社會權(quán)衡各種因素后，在現(xiàn)實(shí)條件下達(dá)成的應(yīng)對氣候變化的基本共識和有效途徑，它事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會長期發(fā)展的全局性戰(zhàn)略問題，充分體現(xiàn)了人們對可以預(yù)見的能源科技發(fā)展的期望和信心。就像人類解決糧食問題一樣，實(shí)現(xiàn)碳中和也需要通過能源科技革命來實(shí)現(xiàn)。從長遠(yuǎn)看，人類對解決能源問題的信心是樂觀的，如受控核聚變技術(shù)一旦突破(也必將突破)并得到商業(yè)化應(yīng)用，人類將擺脫分子水平的化學(xué)能約束進(jìn)入到受控核聚變利用的時(shí)代，人類能源利用問題將得以根本性解決。但是，應(yīng)對氣候變化的迫切要求，就是要在目前科技水平“基本”可以支撐的條件下，克服困難，逢山開路、遇水搭橋式地立即行動。正如風(fēng)能光能雖然蘊(yùn)藏量大，但實(shí)際開發(fā)利用中能量密度低、隨機(jī)性及波動性大，需要通過持續(xù)性科技創(chuàng)新和管理創(chuàng)新來解決能源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行問題。
(二)實(shí)現(xiàn)碳中和“四個(gè)階段”
在實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的40年中，初步分析大體可分為“四個(gè)階段”：2020～2030年碳總量減緩上升階段，2030～2040年碳總量由波動下行到穩(wěn)中有降，2040～2050年碳總量線性下降階段，2050～2060年碳總量加速下降階段。在四個(gè)階段中，能源消費(fèi)總量、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、技術(shù)進(jìn)步水平、能源品種供應(yīng)結(jié)構(gòu)以及電力系統(tǒng)的特征都會產(chǎn)生相應(yīng)的變化。
顯然，中國2030年前碳達(dá)峰目標(biāo)與2060年前碳中和目標(biāo)是遞進(jìn)關(guān)系，從發(fā)展的一般規(guī)律看，碳達(dá)峰的時(shí)間越提前、峰值越低，對碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)就越有利，所以應(yīng)促進(jìn)峰值目標(biāo)盡快達(dá)到和盡可能降低峰值。但是，這種“促進(jìn)”也是有限度和需要符合中國客觀實(shí)際的。碳中和像是讓中國經(jīng)濟(jì)社會低碳發(fā)展跑一場40年的“馬拉松”。如果開始松懈，后面再趕在規(guī)定的時(shí)間也達(dá)不到目的地;但一開始就超越實(shí)際使勁過大，傷及本體，也可能功虧一簣，全面下滑。因此，要把經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的主要因素以及科技發(fā)展的因素考慮進(jìn)去，提出基本合理的分階段路徑，并根據(jù)發(fā)展的情況及時(shí)評估修正。
(三)實(shí)現(xiàn)碳中和應(yīng)堅(jiān)持的原則
——堅(jiān)持創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的新發(fā)展理念。這是中國高質(zhì)量發(fā)展的中國特色的要求，五個(gè)方面就是五個(gè)維度，缺一不可，共同推動發(fā)展的政策、策略和成果。
——堅(jiān)持安全、綠色(清潔、低碳、生態(tài))、經(jīng)濟(jì)、便捷。前三個(gè)要素是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基本要求，也是全世界各國的共同價(jià)值追求。對大國而言，能源安全是第一位的，綠色和經(jīng)濟(jì)是約束性因素。而“便捷”是基于以人為本，用戶需求為導(dǎo)向的必然。
——堅(jiān)持因地制宜。承認(rèn)地區(qū)的差異性和發(fā)展的不平衡性，使得碳中和在中國一些省(市區(qū))、城市、行業(yè)率先實(shí)現(xiàn)，并起到示范和引導(dǎo)作用。在實(shí)現(xiàn)碳中和的過程中，不同地區(qū)和行業(yè)的融合性和互補(bǔ)性加大，更多的共享機(jī)制會出現(xiàn)。
——堅(jiān)持底線思維和紅線思維。堅(jiān)持保能源安全的底線思維和生態(tài)文明建設(shè)的紅線思維，碳中和的過程應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃，協(xié)調(diào)推進(jìn)。
——堅(jiān)持全國一盤棋原則。發(fā)揮中國國土空間大、市場空間大、環(huán)境和資源狀況不平衡、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的特點(diǎn)，做好時(shí)間、空間統(tǒng)籌規(guī)劃，推進(jìn)農(nóng)村能源革命、建筑能源革命、工業(yè)能源革命、交通能源革命等，化劣勢為優(yōu)勢，發(fā)揮出大國優(yōu)勢。在碳達(dá)峰和碳中和的行業(yè)(或地區(qū))分目標(biāo)制訂上，世界上各個(gè)國家和我國各行業(yè)(地區(qū))的情況都不一樣，不能以某一行業(yè)(地區(qū))是否率先、滯后達(dá)峰或者實(shí)現(xiàn)碳中和作為評判國家整體碳減排進(jìn)程的指標(biāo)。如中國電力行業(yè)可以做到率先達(dá)峰，但這樣的達(dá)峰對國家整體達(dá)峰是促進(jìn)還是減緩需要整體考慮。中國用于供熱的散燒煤炭數(shù)以億噸計(jì)，在現(xiàn)階段還難用氣或電全部替代，最有效的利用方式是通過熱電聯(lián)產(chǎn)。如，中國寧夏回族自治區(qū)銀川市，采用華電靈武電廠百萬千瓦機(jī)組的空冷乏汽換熱與汽輪機(jī)抽汽聯(lián)合加熱技術(shù)，通過46千米長并經(jīng)河底隧道穿越黃河的管線工程，給市區(qū)50萬戶、7000萬平米的居民集中供熱，電廠熱效率提高了23個(gè)百分點(diǎn)，已替代燃煤供熱鍋爐455臺套，是市區(qū)大氣環(huán)境根本性改善的最主要措施，取得了較好的社會、環(huán)境、能源、經(jīng)濟(jì)效益。在這種情況下，電力行業(yè)的碳排放量總量即便是升高的，但總體上促進(jìn)了全社會碳排放量減少和達(dá)峰提前。
(四)要防范的各種風(fēng)險(xiǎn)
——既防范“速勝”也防范“慢慢來”。碳達(dá)峰和碳中和都是非常迫切而重大的系統(tǒng)工程，需要有時(shí)不我待的積極態(tài)度，更需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。一方面要防止做急功近利的事，或者搞脫離實(shí)際的“一刀切”，其結(jié)果得不償失。碳中和之所以有四個(gè)階段，是因?yàn)榭陀^規(guī)律使然，只有在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)做正確的事情才能獲得較好的回報(bào)。如顛覆性技術(shù)對能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程有重大影響，但我們現(xiàn)在并不完全清楚什么時(shí)候可以出現(xiàn)顛覆性技術(shù)，過于快速推進(jìn)一些不成熟的技術(shù)或項(xiàng)目，存在大量資金沉淀的風(fēng)險(xiǎn)和推倒重來的風(fēng)險(xiǎn)，不僅浪費(fèi)了金錢，而且耽誤了轉(zhuǎn)型進(jìn)程。如在火電廠脫硫工程的建設(shè)上，有些電廠在幾年內(nèi)推倒重來了好幾次。另一方面，要鼓勵(lì)進(jìn)行探索性實(shí)踐和創(chuàng)新，而不能等著慢慢來;同時(shí)，我們已經(jīng)有了很多用于不同區(qū)域、行業(yè)、場合的低碳可行技術(shù)和商業(yè)模式，完全可以立即挖掘現(xiàn)有節(jié)能減碳空間。
——防范照搬硬套的拿來主義。面對中國特色的碳中和，歐盟或者一些國家的減碳方案并不一定適合我國，我們面臨的道路大多是前人沒有走過的道路，必須根據(jù)中國國情走中國特色的碳中和道路。
——防范“黑天鵝”“灰犀牛”事件的風(fēng)險(xiǎn)。中國低碳發(fā)展是首要動力、是內(nèi)生要求推動，當(dāng)技術(shù)快速進(jìn)步、世界處于和平環(huán)境、多邊公平貿(mào)易推進(jìn)順利時(shí)，會加快中國碳減排進(jìn)程;當(dāng)國際形勢向動蕩的方向變化，或遇重大自然災(zāi)害等，會減慢這一進(jìn)程。要有發(fā)生重大偶然事件影響碳減排進(jìn)程的各種準(zhǔn)備。
——防范各種重大碳鎖定工程建設(shè)。與增加碳排放量有關(guān)的重大工程建設(shè)，會造成碳鎖定效應(yīng)，必須堅(jiān)決防止。如不到萬不得已，不應(yīng)選擇用新建純凝汽式煤電項(xiàng)目滿足電量需求的做法。
——防范CCS項(xiàng)目一哄而起?？梢赃M(jìn)行繼續(xù)研究、跟蹤有關(guān)技術(shù)進(jìn)展，但不宜被誤導(dǎo)盲目決策或者補(bǔ)貼大規(guī)模、大范圍的CCS工程或者示范項(xiàng)目。說到底，能源低碳轉(zhuǎn)型是技術(shù)與經(jīng)濟(jì)在項(xiàng)目、區(qū)域、社會各層面都能平衡的結(jié)果。在經(jīng)濟(jì)上算不過賬的項(xiàng)目，或者指望政府補(bǔ)貼的項(xiàng)目是不可持續(xù)的，也難以在區(qū)域和社會層面大面積商業(yè)推廣應(yīng)用。CCS難以成為未來減碳的重大措施，不僅因?yàn)榧夹g(shù)仍不成熟，而且在碳“捕集”“封存”環(huán)節(jié)存在經(jīng)濟(jì)性差、能耗高等頑癥難以解決，就其運(yùn)輸環(huán)節(jié)而言也存在巨大的安全、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行條件上的種種障礙。如果考慮到以碳利用為目的的CCUS發(fā)展，則應(yīng)當(dāng)是在重點(diǎn)落實(shí)“U”的上面因地制宜開展相關(guān)工作。
四、碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)下電力系統(tǒng)特征分析
“不謀萬世者，不足謀一時(shí);不謀全局者，不足謀一域”，隨著能源電力轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，電力系統(tǒng)的形態(tài)必然會發(fā)生一些重要變化，我們現(xiàn)在還難以對轉(zhuǎn)型細(xì)節(jié)進(jìn)行描述，但對一些客觀規(guī)律和重大變化還是可以把握的。把握這些規(guī)律和特征，有助于提前作好一些準(zhǔn)備。
由于碳中和包括源和匯兩個(gè)方面，從現(xiàn)有認(rèn)識水平看，能源電力發(fā)展過程自身難以實(shí)現(xiàn)碳中和，初步分析，達(dá)到碳中和時(shí)的電力系統(tǒng)有可能有以下演變和特征：
——能源消費(fèi)總量會在碳排放量達(dá)到峰值后逐步下降，但電能消費(fèi)總量一直呈上升趨勢。上升的主要動力是總體消費(fèi)水平提高，通過改變生活用能方式、交通用能方式、動力用能方式等替代煤、油、氣、分散使用的生物質(zhì)能，以及用電能生產(chǎn)氫能和其他合成原材料。年人均用電量將會達(dá)到1萬千瓦時(shí)/人以上。
——低碳能源尤其是光伏發(fā)電、風(fēng)電替代煤炭成為主體能源，其電能占比65%左右。
——能源結(jié)構(gòu)多元化，其中核電、水電是低碳電力的重要構(gòu)成，其電能占比20%左右;必要的氣電、煤電，對電網(wǎng)和重大負(fù)荷中心起著極為重要的電源支撐作用，其電能占比約10%左右;生物質(zhì)能和其他綜合利用發(fā)電約占5%左右。
——堅(jiān)持大電網(wǎng)支撐下的分布式能源協(xié)同發(fā)展。中國能源資源格局、能源負(fù)荷格局、能源安全穩(wěn)定要求，決定了低碳能源的大范圍優(yōu)化配置與就地平衡共存的特點(diǎn)，決定了分布式能源系統(tǒng)將是促進(jìn)碳中和的重要能源供應(yīng)形態(tài)，也決定了大電網(wǎng)與分布式能源系統(tǒng)是互補(bǔ)關(guān)系，好似骨骼和肌肉的關(guān)系，二者共同構(gòu)成了能源電力系統(tǒng)的安全支撐。
——多種方式的儲能成為電力系統(tǒng)靈活性運(yùn)行的主體。如水電站提高儲能功能、抽水蓄能、化學(xué)電池儲能、電動汽車參與儲能、壓縮空氣儲能、電熱冷儲能等技術(shù)廣泛應(yīng)用于發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)，與電網(wǎng)調(diào)節(jié)、發(fā)電側(cè)機(jī)組調(diào)節(jié)一起形成季、月、周、日、時(shí)、分、秒等不同時(shí)間尺度的電力、頻率、電壓、功角等各種電力平衡需求。
——由于儲能的高度發(fā)展，使得傳統(tǒng)的“發(fā)→輸→變→配→用”的單方向鏈?zhǔn)诫娔芘渲梅绞?，通過儲能裝置連接形成了多向電能配置模式，也使電力供需主體屬性更加模糊，生產(chǎn)方式的變化反過來會促進(jìn)生產(chǎn)關(guān)系的調(diào)整。
——電力供需平衡高度耦合，智能化的需求響應(yīng)融入常態(tài)的電力供需平衡;綜合能源服務(wù)成為園區(qū)、社區(qū)、小型區(qū)域等用能主體的主要供能形態(tài)。
——就全國而言，終端能源使用以電能為主，占能源消費(fèi)量的60%左右。
——中國仍然是世界上商品生產(chǎn)、流通和高端制造業(yè)大國，以現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)劃分看，第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)和居民用電比例大致為40%、30%、30%左右(第一產(chǎn)業(yè)約為1%左右)。
——更多的電能成為中間能源產(chǎn)品。未來人均用電量的概念與現(xiàn)在已經(jīng)不同，主要區(qū)別是電能不只是終端能源，還會成為能源中間產(chǎn)品用來優(yōu)化終端用能(如儲能)、維護(hù)電力系統(tǒng)安全和改變終端用能結(jié)構(gòu)(如電制氫及合成原料等)，且作為中間產(chǎn)品的電能需求會大幅度增加。
——由于產(chǎn)業(yè)形態(tài)的重大變化，一些產(chǎn)業(yè)會消失，而一些新興產(chǎn)業(yè)會出現(xiàn)，三個(gè)產(chǎn)業(yè)的劃分會多次調(diào)整，甚至將信息和智能化產(chǎn)業(yè)分離出來，而儲能的電能交換會單獨(dú)統(tǒng)計(jì)和分析，由低碳、綠色電能生產(chǎn)出的二次能源如氫能，再由氫能生產(chǎn)出其他原料、產(chǎn)品所用的電能持續(xù)增加，會成為電能增量的重要主體。
——新基建的內(nèi)涵根據(jù)轉(zhuǎn)型的需要不斷完善，其外延不斷變化，電網(wǎng)也不斷根據(jù)需求進(jìn)行完善升級，使之成為真正的智能化電網(wǎng)，“大云物移智”在幾年后就已平淡無奇成為常態(tài)。
五、碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)下“十四五”電力發(fā)展的幾點(diǎn)建議
“千里之行始于足下”。前已述及中國實(shí)現(xiàn)碳中和需經(jīng)過碳的慢增長、波動下降、線性下降、加速下降四個(gè)階段。以碳中和承諾為起步點(diǎn)，“十四五”是第一階段的第一個(gè)5年，首先要邁出關(guān)鍵性步伐。從目標(biāo)導(dǎo)向、問題導(dǎo)向、底線思維導(dǎo)向看，電力行業(yè)在“十四五”期間要做好的工作包括：保障電力安全、彌補(bǔ)電力系統(tǒng)短板、優(yōu)化煤電功能、啟動一批核電和大型水電建設(shè)、推動儲能商業(yè)化發(fā)展和促進(jìn)綜合能源服務(wù)、以碳統(tǒng)領(lǐng)完善節(jié)能減排政策體系等。同時(shí)要做好能源與交通、建筑等涉碳行業(yè)的銜接。
——保障電力安全。包括保障電力(熱電聯(lián)產(chǎn)的熱力)供應(yīng)，持續(xù)改善用電營商環(huán)境，防范重大電力系統(tǒng)安全事故和重大電力生產(chǎn)安全事故等。“安全第一”是電力行業(yè)最具特點(diǎn)的行業(yè)性質(zhì)，“人民電業(yè)為人民”行業(yè)宗旨也是底線思維的體現(xiàn)。保障電力安全同時(shí)包括電能的“量”和“質(zhì)”兩個(gè)方面要求，但從科學(xué)上和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性上看，并不能保障在任何時(shí)候、任何范圍、任何條件下、對任何對象都百分百保障電力安全。電力安全在不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段、不同技術(shù)背景、不同電力水平下有不同量化要求和有序用電要求。在低碳電力轉(zhuǎn)型過程中，由于隨機(jī)性、波動性大的新能源發(fā)電大規(guī)模進(jìn)入電力系統(tǒng)(并網(wǎng)或不并網(wǎng))，對電網(wǎng)、其他并網(wǎng)電源、部分電力負(fù)荷、熱電聯(lián)產(chǎn)的熱力供應(yīng)等都造成不同程度的影響，一些新型風(fēng)險(xiǎn)(如互聯(lián)網(wǎng)黑客攻擊等)對電力系統(tǒng)也形成潛在安全隱患，這些因素對電力安全提出了更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因此需要針對電力安全新特點(diǎn)，制訂專門的量化指標(biāo)和防范要求。
——彌補(bǔ)電力系統(tǒng)短板。包括還未有效解決和進(jìn)一步擴(kuò)大新能源發(fā)展而形成的電力系統(tǒng)短板和問題進(jìn)行有效彌補(bǔ)和防范。一是有效解決拖欠的風(fēng)電、光伏發(fā)電的約3000億元補(bǔ)貼到位問題，緩解新能源企業(yè)的困難，增強(qiáng)新能源投資者的信心;同時(shí)，根據(jù)新能源的發(fā)展持續(xù)完善后續(xù)政策。二是優(yōu)先解決為消納新能源而配套的電網(wǎng)輸送、電源優(yōu)化、省(區(qū))間聯(lián)網(wǎng)問題。三是提高電力系統(tǒng)靈活性，包括有序安排煤電機(jī)組的靈活性改造、燃?xì)怆姀S的建設(shè)、發(fā)電側(cè)和電網(wǎng)側(cè)重大儲能工程建設(shè)(如抽水蓄能電廠)。四是強(qiáng)化需求響應(yīng)措施，鼓勵(lì)工業(yè)園區(qū)、公共機(jī)構(gòu)、大型用電用能單元等建設(shè)熱電冷儲能設(shè)施。
——持續(xù)完善智能電網(wǎng)建設(shè)，更加重視智能配電網(wǎng)建設(shè)。能源互聯(lián)網(wǎng)、綜合能源服務(wù)、智能能源系統(tǒng)、智能電力系統(tǒng)等形式或模式，萬變不離其宗，其理想的實(shí)現(xiàn)方法都是在能源系統(tǒng)的各單元(對象)進(jìn)行能量流和信息流的數(shù)字化，在此基礎(chǔ)上形成智能決策對系統(tǒng)進(jìn)行智能操控。對于電力低碳轉(zhuǎn)型系統(tǒng)而言，智能電網(wǎng)是基本平臺(形態(tài)、構(gòu)架)，要根據(jù)能源轉(zhuǎn)型的要求不斷完善智能電網(wǎng)，并發(fā)揮其基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性、支撐性作用。隨著分布式發(fā)電和微網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，更加有利于就地建設(shè)和消納可再生能源。因此，“十四五”應(yīng)將智能配電網(wǎng)建設(shè)放到優(yōu)先加強(qiáng)的位置。
——明確煤電定位，嚴(yán)格限制煤電建設(shè)。在保障能源安全和穩(wěn)定供應(yīng)上，煤電應(yīng)承擔(dān)托底保供和重要負(fù)荷中心支撐性電源的作用，在促進(jìn)新能源發(fā)展上要發(fā)揮靈活調(diào)節(jié)的主力電源作用，在能源資源大范圍優(yōu)化配置上要發(fā)揮區(qū)域能源基地的作用。在嚴(yán)格限制新建燃煤電廠的同時(shí)，盡可能提高現(xiàn)有燃煤電廠的效率和效益，對于確需煤電支撐的電網(wǎng)區(qū)域，在滿足節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保要求前提下，對接近設(shè)計(jì)壽命的電廠，開展針對性的評估和技術(shù)改造使其繼續(xù)發(fā)揮作用。這種做法相比新建燃煤電廠不僅經(jīng)濟(jì)性好，而且原有的外部條件(土地、水源、電網(wǎng)、道路、運(yùn)輸、社區(qū)等)得以充分利用，極大減少新增電源的全生命周期的碳排放和電力系統(tǒng)的整體碳排放，是一舉多得的好事。煤電的逐步大規(guī)模退出是必然的，但是何時(shí)退出，如何退出，不僅涉及煤炭和電廠兩個(gè)投資主體，而且根據(jù)電廠的不同，涉及鐵路公路運(yùn)輸、電網(wǎng)格局、西電東送、支撐電源、供熱格局、水資源平衡、上下游產(chǎn)業(yè)、地方經(jīng)濟(jì)、國際貿(mào)易等各個(gè)方面，對此，“十四五”期間應(yīng)當(dāng)開展周密而詳細(xì)的籌劃工作。
——在保障安全和保護(hù)生態(tài)的前提下啟動一批核電、大型水電建設(shè)。對于中國這樣一個(gè)以煤為主的能源大國而言，要實(shí)現(xiàn)碳中和離開了核電和大型水電是難以完成的，而且對于一個(gè)以可再生能源為主體的巨型電力系統(tǒng)而言，沒有一定的基礎(chǔ)性高能量密度的電源支撐是很難運(yùn)行的。而且，核電和水電所解決的不僅僅是能源、電力問題，其與國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的各個(gè)方面都密切相關(guān)。考慮到核電和水電的建設(shè)周期長，前期工作量極大，要想不拖碳中和的后腿，“十四五”必須要有明確而堅(jiān)定的行動。
——推動儲能商業(yè)化發(fā)展。儲能是解決以可再生能源為主體的能源低碳轉(zhuǎn)型的“終極”支撐，決定了能源轉(zhuǎn)型的形態(tài)和進(jìn)程。但由于大規(guī)模、安全性和經(jīng)濟(jì)性好的儲能技術(shù)和設(shè)備還難有商業(yè)規(guī)模，成為了碳中和進(jìn)程中的最大瓶頸。“十四五”要有選擇地盡快推進(jìn)一些有前景的儲能設(shè)備(模組)技術(shù)商業(yè)化發(fā)展。
——促進(jìn)新電氣化發(fā)展，加強(qiáng)與各工業(yè)部門和農(nóng)業(yè)電氣化溝通和合作。可再生能源只有轉(zhuǎn)換為電能才能高質(zhì)量、大規(guī)模、大范圍應(yīng)用，因?yàn)樵谔贾泻湍繕?biāo)下，電氣化與低碳化是同義語。但低碳發(fā)展要求下的電氣化與傳統(tǒng)的電氣化從內(nèi)涵上看是不同的。傳統(tǒng)的電氣化主要表現(xiàn)的是為了用電而發(fā)電，不考慮其發(fā)電能源和發(fā)電方式是什么，而新電氣化不僅是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型的必然，也是為了低碳而用電，電的來源必須是低碳的，發(fā)電方式是綠色的。電氣化的主要部門是交通、工業(yè)、建筑、新產(chǎn)業(yè)部門以及農(nóng)業(yè)部門，這些部門的電氣化與電力部門必須高度合作，互相了解需求和特點(diǎn)，在規(guī)劃中要增加部門間的溝通聯(lián)系(包括指標(biāo)體系的構(gòu)建)，共同促進(jìn)新電氣化發(fā)展。
——以碳統(tǒng)領(lǐng)完善節(jié)能減排政策。中國的節(jié)能減排經(jīng)過幾十年的發(fā)展取得了巨大的成就，尤其是工業(yè)部門的節(jié)能減排大都達(dá)到了世界先進(jìn)水平。但從碳指標(biāo)來看還有很大的潛力可挖。碳減排與節(jié)能雖然具有較大的同效性，但在一些領(lǐng)域卻不完全一致，在碳中和的目標(biāo)下，應(yīng)當(dāng)以碳減排作為直接目標(biāo)，將節(jié)能減排統(tǒng)領(lǐng)在碳減排之下。這樣，可以更加有的放矢，而且有利于碳市場發(fā)展。碳市場已經(jīng)是國家確定的基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)政策，“十四五”的關(guān)鍵是要在啟動碳市場之后快速將碳市場擴(kuò)大到工業(yè)和社會方面。尤其是將低碳政策與碳市場綜合考慮，以發(fā)揮碳市場的更大作用。
2020年9月22日，國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表重要講話時(shí)提出，中國將采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。盡管還未明確實(shí)現(xiàn)碳中和的具體路徑，但作為全球最大的碳排放和能源消費(fèi)主體，我國實(shí)現(xiàn)碳中和需要能源系統(tǒng)的顛覆性變革，必須從以化石能源為主轉(zhuǎn)向以可再生能源為主。從全球范圍來看，目前世界上已有30多個(gè)國家以政策宣誓或法律規(guī)定等不同方式設(shè)定了各自的碳中和目標(biāo)時(shí)間，如表1所示，碳中和目標(biāo)時(shí)間較早的國家包括烏拉圭和芬蘭等，分別設(shè)定了2030年和2035年實(shí)現(xiàn)碳中和。從表1可看到，絕大多數(shù)國家將碳中和目標(biāo)時(shí)間設(shè)定在了2050年，我國是2060年，新加坡則設(shè)定在了本世紀(jì)后半葉早期。
為實(shí)現(xiàn)2060年碳中和的目標(biāo)，亟需加快能源轉(zhuǎn)型的步伐，電能作為清潔、高效的二次能源，在推動能源轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的過程中扮演著關(guān)鍵角色，提升我國各終端用能部門的電氣化水平是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的必然路徑。而目前我國電力行業(yè)又是二氧化碳排放的主要來源，為應(yīng)對氣候變化，實(shí)現(xiàn)我國既定的碳排放達(dá)峰目標(biāo)和碳中和目標(biāo)，電力行業(yè)亟需加速轉(zhuǎn)型，加快向以可再生能源為中心的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，加速能源電力系統(tǒng)深度脫碳進(jìn)程。
(一)從能源供給側(cè)分析
為加速實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有能源系統(tǒng)向清潔低碳、安全高效的能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)2030年前二氧化碳排放達(dá)峰和2060年前碳中和的目標(biāo)，重點(diǎn)在于明確形成“以電為中心”和加快以可再生能源為中心的新一代電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型共識、健全新時(shí)代下的電力市場體系，加快開展頂層設(shè)計(jì)和總體部署，制定能源轉(zhuǎn)型路線和實(shí)施方案，明確可再生能源發(fā)展的長期目標(biāo)和階段性目標(biāo)，推動能源、電力領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用，加速推進(jìn)能源新基建，構(gòu)建大規(guī)模高比例可再生能源的新一代電力系統(tǒng)。
當(dāng)前推動可再生能源發(fā)電需要從以下幾方面著手：1)制定對可再生能源發(fā)電新增裝機(jī)投資的量化目標(biāo);2)加大對清潔電力系統(tǒng)各個(gè)方面的投資力度，支持零碳電氣化的配套基礎(chǔ)設(shè)施投資，例如特高壓輸電、電動汽車、智能配電網(wǎng)、儲能和數(shù)字化電網(wǎng)等，以保障不斷增加的高比例可再生能源電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行;3)加快新能源汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和加快氫燃料電池、熱泵及電解水制氫技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。
隨著大規(guī)模高比例可再生能源的新一代電力系統(tǒng)的構(gòu)建，再電氣化對電力系統(tǒng)靈活可控、智能感知、安全可控等提出了更高要求，需要將數(shù)字化、智能化等現(xiàn)代信息技術(shù)與電力系統(tǒng)深度融合。未來可再生能源不僅要滿足電力需求增量，還要滿足煤電退出的存量缺口。一方面，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等間歇性電源大規(guī)模、高比例并網(wǎng)，對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、電量消納提出了挑戰(zhàn)。需要加強(qiáng)區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)、提高靈活調(diào)節(jié)能力，依托特高壓輸電技術(shù)、智能電網(wǎng)技術(shù)和電力市場，在全國大范圍內(nèi)優(yōu)化配置能源資源。另一方面，再電氣化促使電動汽車、微電網(wǎng)、分布式能源等交互式能源設(shè)施廣泛接入，以及綜合能源服務(wù)等新型需求大量涌現(xiàn)，使得電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測和潮流控制更為復(fù)雜，對電力系統(tǒng)智能互動水平也提出了更高要求。因此，需要推動大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等現(xiàn)代信息技術(shù)與電力系統(tǒng)深度融合，增強(qiáng)源網(wǎng)荷儲之間的智能互動，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的可再生能源消納，同時(shí)滿足更加多樣化、個(gè)性化、交互式的用能需求。
(二)從能源消費(fèi)側(cè)分析
終端用能部門極高的電氣化率是支撐我國2060年碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的必然路徑(碳中和目標(biāo)下2060年我國分部門終端能源消費(fèi)構(gòu)成展望如表2所示)，針對三大終端用能部門脫碳路徑分析如下。
1.工業(yè)部門。我國工業(yè)部門用能需要加速向清潔能源轉(zhuǎn)型，進(jìn)一步提高工業(yè)部門的電氣化水平。目前，我國鋼鐵行業(yè)二氧化碳排放占全國排放總量的15%左右，水泥行業(yè)二氧化碳排放占全國排放總量的13%左右，此外，石化和化工行業(yè)也是二氧化碳排放的主要來源之一。針對鋼鐵行業(yè)，電爐鋼技術(shù)的碳強(qiáng)度遠(yuǎn)低于高爐生產(chǎn)技術(shù)，隨著以可再生能源為中心的電力系統(tǒng)的構(gòu)建和逐步成型，利用電爐鋼技術(shù)路徑可逐步實(shí)現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)的零碳目標(biāo)。此外，利用電解水制氫，以氫氣直接還原鐵也能夠?qū)崿F(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)的零碳化，并能夠從整體上實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)大幅度減排。對水泥行業(yè)而言，一種可行的脫碳路徑是用電氣化供熱和配合CCS技術(shù)。針對化工行業(yè)，其中一種可行的脫碳途徑是利用零碳電力的Power-to-X生產(chǎn)路徑。
2.交通部門。為了實(shí)現(xiàn)我國交通部門的碳中和，需要將路面運(yùn)輸(公路和鐵路服務(wù))全面電氣化，同時(shí)長途航空和船運(yùn)改用零碳燃料(氫氣、氨等)。1)路面交通。目前，我國高鐵已基本實(shí)現(xiàn)了全面電氣化，普通速度的鐵路交通在未來也將逐步實(shí)現(xiàn)全面電氣化。純電動汽車將在未來主導(dǎo)中短距離的交通出行，而氫燃料電池汽車則會在長距離貨運(yùn)卡車和重型卡車中占據(jù)主要地位。2)航空和海運(yùn)。針對航空海運(yùn)領(lǐng)域，直接應(yīng)用電氣化實(shí)現(xiàn)碳中和的空間較小，因此，航空和海運(yùn)交通的脫碳則必須主要依靠零碳的新型燃料。對于航空領(lǐng)域，依靠生物航空燃油和合成航空燃油是實(shí)現(xiàn)碳中和的主要技術(shù)路徑。此外，未來需要使用生物燃料和氨對船運(yùn)領(lǐng)域進(jìn)行深度脫碳。綜上，零碳電能、氫能、航空燃油、生物燃料和氨等多種綜合能源的使用將會進(jìn)一步加速我國碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
3.建筑部門。電氣化是實(shí)現(xiàn)我國建筑部門碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵。目前，制冷、照明和家用電器均已實(shí)現(xiàn)了百分之百電氣化。未來熱泵技術(shù)在建筑部門的大規(guī)模應(yīng)用和電力烹飪技術(shù)的進(jìn)步，將進(jìn)一步提升建筑部門的電氣化水平、加速該部門實(shí)現(xiàn)碳中和的進(jìn)程。與此同時(shí)，隨著數(shù)字化、智能化等新一代信息技術(shù)在更大范圍內(nèi)應(yīng)用于建筑部門，以及智能家居、智能家用電器的普及和應(yīng)用，建筑部門的電氣化水平將會得到迅速提升，從而進(jìn)一步加速建筑部門的脫碳進(jìn)程。
綜上分析，在碳中和目標(biāo)的引領(lǐng)下，我國電力系統(tǒng)電源側(cè)需要加速推進(jìn)清潔能源電氣化，實(shí)現(xiàn)對化石能源的增量替代和存量替代。用戶側(cè)需要廣泛深入實(shí)施電能替代，實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)高度電氣化。電氣化是我國構(gòu)建安全、綠色、高效、智慧新一代能源系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的必然選擇，這就要求電能需要來源于零碳電力。因此，碳中和目標(biāo)下，嚴(yán)控煤電規(guī)模、轉(zhuǎn)變煤電功能定位、調(diào)整煤電區(qū)域布局、樹立煤電峰值意識、明確煤電退出路徑是實(shí)現(xiàn)我國煤電高質(zhì)量發(fā)展，推動我國能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。
六、電力行業(yè)碳排放提早達(dá)峰，“十四五”是關(guān)鍵
(一)電力行業(yè)碳排放空間預(yù)算
2015年由近200個(gè)國家參與的巴黎氣候大會通過了《巴黎協(xié)定》，旨在控制全球平均氣溫升幅在2攝氏度以內(nèi)，爭取控制在1.5攝氏度以內(nèi)，來應(yīng)對能源與氣候危機(jī)。此次我國提出2030年前實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，這對碳排放主要部門的電力行業(yè)來說無疑是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，電力行業(yè)應(yīng)在2025年左右提前實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰，才能確保2030年前碳排放達(dá)峰的實(shí)現(xiàn)。我國要實(shí)現(xiàn)低于2攝氏度的目標(biāo)，需要控制2011～2050年期間累積二氧化碳排放量在2800億～4000億噸內(nèi)。能源相關(guān)行業(yè)二氧化碳排放量占全國碳排放總量的比例一般在75%左右，在加速電氣化的情況下，估算2020～2050年電力行業(yè)碳排放空間在600億～900億噸。
為實(shí)現(xiàn)我國電力行業(yè)2025年左右實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰，按照前文估算出的電力行業(yè)二氧化碳排放預(yù)算空間，設(shè)定基準(zhǔn)情景、高碳情景和低碳情景來分析電力行業(yè)年度碳排放空間。
基準(zhǔn)情景下我國電力行業(yè)二氧化碳排放預(yù)算為690億噸，煤電行業(yè)的碳排放在2025年達(dá)到峰值45億噸，2050年后實(shí)現(xiàn)凈零排放，年排放估算如圖1所示。
高碳情景下我國電力行業(yè)二氧化碳排放預(yù)算為900億噸，煤電行業(yè)的碳排放在2025年為46.2億噸，并將在2027年左右達(dá)到峰值47.1億噸，2055年后煤電實(shí)現(xiàn)凈零排放，年排放估算如圖1所示。
低碳情景下中國煤電部門二氧化碳排放預(yù)算為560億噸，煤電行業(yè)的碳排放在2023年達(dá)到峰值44億噸，在2025年降為43.2億噸，2045年后實(shí)現(xiàn)凈零排放，年排放估算如圖1所示。
(二)“十四五”電力需求預(yù)測
若電力行業(yè)在2025年提早實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰，首先應(yīng)確定“十四五”期間電力需求情況。新基建可以對沖新冠肺炎疫情對經(jīng)濟(jì)發(fā)展與電力消費(fèi)的抑制作用，對電力消費(fèi)拉動作用巨大。為實(shí)現(xiàn)2060年碳中和目標(biāo)，我國積極推進(jìn)電氣化來降低一次能源利用。雖然新基建和電氣化對電力消費(fèi)有巨大的拉動作用，但規(guī)模有限。新基建的拉動作用從整體來看是優(yōu)化經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，拉動作用并不會那么夸張，是一個(gè)長周期性、引領(lǐng)性的拉動。而電能替代和提升電氣化率則會在短期內(nèi)拉高用電需求，把未來終端消費(fèi)要轉(zhuǎn)為用電的部分能源需求提前釋放或?qū)崿F(xiàn)，因此從中長期來看并不會改變電力需求增速穩(wěn)步放緩的大趨勢。從人均GDP和人均電力消費(fèi)的變化情況來看，2025年人均用電量可達(dá)6000～6200千瓦時(shí)/人，結(jié)合2025年人口14.2億的預(yù)估，預(yù)計(jì)全社會用電量約為8.5～8.9萬億千瓦時(shí)，考慮能效技術(shù)進(jìn)步、終端電氣化提高等情況，“十四五”期間的年均增速約為3%～4%。
(三)碳排放情境下電力規(guī)劃情景
在滿足8.9萬億千瓦時(shí)的高電力需求前提下，對三種碳排放情景所對應(yīng)電力供給進(jìn)行設(shè)定：1.高碳情景：考慮到“十四五”期間煤電仍為提供電力供應(yīng)的主力軍，除正常機(jī)組退役淘汰以外，計(jì)劃內(nèi)的煤電項(xiàng)目繼續(xù)新建?？稍偕茉囱b機(jī)保持勻速發(fā)展，2025年非化石能源裝機(jī)占比50.5%;2.基準(zhǔn)情景：根據(jù)“電改9號文”和“能源安全新戰(zhàn)略”等，考慮“十四五”期間將引入現(xiàn)貨市場、推動跨省區(qū)電力交易和實(shí)現(xiàn)可再生能源平價(jià)上網(wǎng)，不再新核準(zhǔn)建設(shè)煤電項(xiàng)目，只續(xù)建“十三五”期間停緩建的項(xiàng)目，2025年非化石能源裝機(jī)占比52.7%;3.低碳情景：為履行《巴黎協(xié)定》低于2攝氏度氣候變化目標(biāo)，電力行業(yè)在“十四五”期間進(jìn)一步壓縮煤炭消費(fèi)，不再建設(shè)煤電項(xiàng)目，進(jìn)一步優(yōu)化跨省區(qū)電力調(diào)度，大力強(qiáng)化能源效率，2025年非化石能源裝機(jī)占比達(dá)55.3%，詳見表3。
在滿足“十四五”期間電力需求、各類型資源可開發(fā)潛力、可再生能源發(fā)電競爭力、可調(diào)動的需求響應(yīng)規(guī)模、系統(tǒng)靈活性及非化石能源發(fā)展目標(biāo)等約束下，采用規(guī)劃模型測算三種電力發(fā)展情景中2025年全國電源裝機(jī)規(guī)模及發(fā)電量如下表3。三種電力發(fā)展情景中，2025年全國電源裝機(jī)規(guī)模分別為27.28億千瓦、27.71億千瓦和27.75億千瓦，非化石能源發(fā)電裝機(jī)比重分別為50.5%、52.7%和55.3%，非化石能源發(fā)電量比重分別為41.2%、43.1%和45.3%，二氧化碳排放量分別為46.2億噸、45億噸和43.2億噸。
從全國整體煤電裝機(jī)規(guī)模來看，假設(shè)“十四五”期間繼續(xù)新增1億千瓦煤電裝機(jī)，正常退役3300萬千瓦，則2025年煤電裝機(jī)規(guī)模約為11.5億千瓦。這是不考慮政策干預(yù)和需求響應(yīng)削峰的基準(zhǔn)結(jié)果，根據(jù)前文對“十四五”期間電力供需分析，在高需求(8.9萬億千瓦時(shí))情況下三種電力供應(yīng)模擬基本滿足用電需求，且煤電年利用小時(shí)數(shù)保持在4068～4167小時(shí)(高于4000小時(shí))區(qū)間，基準(zhǔn)和低碳情景在可接受范圍，高碳情境下12億千瓦煤電裝機(jī)產(chǎn)能過剩嚴(yán)重，且拖延電力行業(yè)碳排放達(dá)峰時(shí)間。在當(dāng)前輸電線路通道能力約束下，考慮需求響應(yīng)削峰及系統(tǒng)可靠性，全國2025年煤電裝機(jī)合理規(guī)模應(yīng)保持在10.6～10.8億千瓦左右，若需求響應(yīng)削峰規(guī)模達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)(只形成最高用電負(fù)荷3%的需求響應(yīng)規(guī)模)，則煤電合理規(guī)模應(yīng)保持在10.6～11.5億千瓦(11.5億千瓦中0.5億千瓦為戰(zhàn)略備用機(jī)組)。
七、“十四五”加速電力脫碳的路徑：供給側(cè)改革與市場化協(xié)同
截至2019年底，全國煤電裝機(jī)10.4億千瓦，占全國總裝機(jī)比重達(dá)51.7%;2019年煤電發(fā)電量4.56萬億千瓦時(shí)，占全國發(fā)電量比重達(dá)63%。如此看來，在目前我國煤電碳減排潛力見底的形勢下，“十四五”期間如何正確引導(dǎo)煤電定位、煤電退出是決定我國電力行業(yè)碳排放達(dá)峰的關(guān)鍵。
(一)嚴(yán)控煤電規(guī)模
2020年2月國家能源局發(fā)布的2023年煤電規(guī)劃建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警結(jié)果中，國內(nèi)29個(gè)省份中僅3個(gè)省的煤電裝機(jī)預(yù)警為紅色。嚴(yán)控煤電規(guī)模，順應(yīng)新基建的清潔高效發(fā)展方向，為提升可再生能源消納創(chuàng)造空間。我國目前各開發(fā)階段(在建、緩建、停建、封存、核準(zhǔn)、核準(zhǔn)前開發(fā)和宣布)煤電項(xiàng)目的容量共計(jì)4.13億千瓦。如若不加以控制，“十四五”期間煤電規(guī)模可達(dá)到14億千瓦，不僅造成未來煤電產(chǎn)能進(jìn)一步過剩，擱淺資產(chǎn)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，還會推遲我國電力行業(yè)碳排放達(dá)峰。如若實(shí)現(xiàn)“十四五”期間電力行業(yè)碳排放達(dá)峰，煤電合理規(guī)模應(yīng)嚴(yán)控在11億千瓦以內(nèi)。確保“十四五”期間煤電裝機(jī)達(dá)峰、發(fā)電量達(dá)峰和碳排放達(dá)峰，并盡可能降低其峰值水平，是確保能源系統(tǒng)2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵。
(二)優(yōu)化煤電存量機(jī)組
優(yōu)化煤電存量機(jī)組是實(shí)現(xiàn)我國煤電清潔高效發(fā)展的重要舉措。節(jié)能減排改造、“上大壓小”、淘汰落后機(jī)組仍是建立清潔高效煤電體系的關(guān)鍵路徑。
2019年底我國共有8.9億千瓦煤電機(jī)組實(shí)現(xiàn)了超低排放，占全部煤電機(jī)組的85%。“十四五”期間繼續(xù)推進(jìn)剩余具備條件的煤電機(jī)組超低排放和節(jié)能改造，對于不具備條件的煤電機(jī)組適當(dāng)采取“上大壓小”的方式進(jìn)行替代，進(jìn)一步降低煤電平均供電煤耗。
在保證電力、熱力供應(yīng)安全的前提下，繼續(xù)淘汰關(guān)停排放、能效不達(dá)標(biāo)的落后煤電機(jī)組。引導(dǎo)非供熱亞臨界煤電機(jī)組優(yōu)先退出，控制煤電規(guī)模在11億千瓦以內(nèi)。
(三)推動煤電區(qū)域性功能定位調(diào)整
由于我國區(qū)域性資源和負(fù)荷差異較大，風(fēng)電、光伏發(fā)電資源主要集中在東北、西北，水電資源主要集中在西南，而負(fù)荷主要集中在華北、華中、華南和華東等地區(qū)。針對區(qū)域性差異，煤電要從電量型電源向電力電量型電源轉(zhuǎn)變，充分發(fā)揮自身基礎(chǔ)電源的優(yōu)勢，保證電力安全的同時(shí)，通過提供靈活性服務(wù)來提升新能源消納。
東北、西北、西南等新能源資源豐富的省份需要大規(guī)模、低成本儲能技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用解決新能源電力可信容量不足的問題，引導(dǎo)原本充當(dāng)尖峰負(fù)荷的煤電機(jī)組退出。華北、華南、華中等負(fù)荷較高、新能源發(fā)展?jié)摿^大的省份，需要通過大力發(fā)展新能源和煤電靈活性改造，引導(dǎo)煤電由充當(dāng)腰荷資源向充當(dāng)尖峰負(fù)荷資源轉(zhuǎn)變。華中、華東等負(fù)荷較大且煤電體量較大的省份，需要通過加強(qiáng)需求側(cè)管理、重視儲能、推進(jìn)煤電靈活性改造等措施，引導(dǎo)煤電由充當(dāng)基荷資源向充當(dāng)腰荷資源轉(zhuǎn)變。將煤電增量重點(diǎn)放在西部，支撐可再生能源外送;中部省市要加強(qiáng)對本地電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，明確電源、負(fù)荷、儲能等不同電力資源的系統(tǒng)功能定位;只有在出現(xiàn)基荷電力不足趨勢的情況下，才可適度新建煤電。
面對未來高比例可再生能源并網(wǎng)，提升系統(tǒng)靈活性將成為“十四五”及中長期煤電發(fā)展的關(guān)鍵詞，尤其是在電力市場競爭環(huán)境下，不具備發(fā)電成本優(yōu)勢的煤電機(jī)組需要提供靈活性輔助服務(wù)來獲得更多的收益。引導(dǎo)煤電功能定位調(diào)整不僅可以改善煤電的利用效率，化解煤電生存困難的窘境，還可以提升可再生能源的消納。從而可再生能源將逐步替代煤電在電力供給中的主導(dǎo)地位，以實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)碳排放達(dá)峰，甚至碳中和的目標(biāo)。
(四)碳市場和電力市場耦合，助力煤電退出
由于煤電技術(shù)進(jìn)步和結(jié)構(gòu)優(yōu)化空間受限，加之可再生能源發(fā)電即將實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，繼續(xù)采取行政導(dǎo)向的煤電退出效果將觸底。在電力市場化改革加速推進(jìn)的背景下，如要進(jìn)一步有效控制電力行業(yè)碳排放，工作重心應(yīng)轉(zhuǎn)移到市場機(jī)制設(shè)計(jì)與配套政策完善上。
為實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰和碳中和目標(biāo)，未來在電力市場基礎(chǔ)上引入碳市場。充分發(fā)揮現(xiàn)貨市場競價(jià)規(guī)則的作用，碳市場將提升煤電發(fā)電成本，從而倒逼落后的低效煤電機(jī)組的競爭性淘汰。考慮碳排放成本時(shí)，燃煤機(jī)組出力有所減少，燃?xì)鈾C(jī)組出力有所增加。而水電機(jī)組出力調(diào)整快，套利能力強(qiáng)，基本不受影響。在電力系統(tǒng)調(diào)峰能力足夠的基礎(chǔ)上，風(fēng)電和光伏出力也不會受到太大影響，儲能設(shè)備一般在電價(jià)較低的低谷時(shí)充電，在電價(jià)較高的高峰時(shí)放電，兩者的差額減小，其通過充放電的套利行為也將有所減少。碳市場和電力市場耦合下會拉高邊際出清機(jī)組報(bào)價(jià)，這樣也會發(fā)出價(jià)格信號，吸引更豐富的需求響應(yīng)、儲能等靈活性資源進(jìn)入市場，系統(tǒng)發(fā)電的碳排放總量將不斷減少，最終以市場為驅(qū)動力實(shí)現(xiàn)脫碳。接下來需要進(jìn)一步完善省間交易機(jī)制，打破僵化的利益分配格局，做大跨區(qū)輸電的 “盤子”，實(shí)現(xiàn)在更大范圍內(nèi)的資源調(diào)配與電力互濟(jì)。
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