中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：電力行業(yè)是我國碳排放大戶，占全行業(yè)排放總量近 40%。電力行業(yè)的 減排成效直接關(guān)系我國“雙碳”目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)。本文闡述了我國電力行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和碳排放水平，預(yù)測(cè)了未來電力生產(chǎn)與消費(fèi)總量，提出未來 40 年碳減排總量 30 億噸的目標(biāo)。通過對(duì)比分析，確定我國電力行業(yè)可行的準(zhǔn)零排放水平，提出不同場景下的減排路徑。對(duì)于構(gòu)建新能源為主體的電力系統(tǒng)，分析了資源開發(fā)、系統(tǒng)安全和經(jīng)濟(jì)性等面臨的制約因素，提出相應(yīng)的對(duì)策措施和建議。
關(guān)鍵詞:碳達(dá)峰;碳中和;準(zhǔn)零排放;新型電力系統(tǒng);系統(tǒng)安全
一、“雙碳”目標(biāo)必將對(duì)中國電力行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響
全球氣候變化日益成為人類生存和發(fā)展面臨的最為突出的非傳統(tǒng)安全威脅。應(yīng)對(duì)氣候變化不僅是我國實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化面臨的最大挑戰(zhàn)，同時(shí)也倒逼我國能源轉(zhuǎn)型、選擇綠色發(fā)展之路。對(duì)此，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。2020 年 10 月 29 日，中國共產(chǎn)黨第十九屆五次會(huì)議通過《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī) 劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》，提出到 2035 年“廣泛形成綠色生產(chǎn)生活方式，碳排放達(dá)峰后穩(wěn)中有降，生態(tài)環(huán)境根本好轉(zhuǎn)，美麗中國建設(shè)目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)”。2020 年 12 月 12 日，習(xí)近平主席在氣候雄心峰會(huì)上進(jìn)一步宣布，到 2030 年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比 2005 年下降 65% 以上，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到 25% 左右，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到 12 億千瓦以上。中國成為全球主要排放國里首個(gè)設(shè)定碳中和目標(biāo)期限的發(fā)展中國家， 這也是中國繼《巴黎協(xié)定》承諾的基礎(chǔ)上，在碳排放達(dá)峰時(shí)間和長期碳中和問題上設(shè)立的更高目標(biāo)。
中國首次提出碳達(dá)峰碳中和的目標(biāo)，引起了國際社會(huì)的極大關(guān)注。中國能源碳排放量占世界能源碳排放總量的比重為 28.8%。無論對(duì)于整個(gè)世界還是對(duì)于中國自身而言，中國探索到 21 世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)“近零碳排放”的戰(zhàn)略路徑意義重大，對(duì)全球?qū)崿F(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有至關(guān)重要的作用。
電力行業(yè)是我國碳排放大戶，占能源行業(yè)排放總量四成多。因此，電力行業(yè)的減排成效關(guān)系到我國總減排目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)。我國電力供給是以火電為主體的生產(chǎn)體系。根據(jù)國家能源局、國家統(tǒng)計(jì)局和中電聯(lián)發(fā)布數(shù)據(jù)整理，以裝機(jī)容量計(jì)，2021 年全國電力總裝機(jī) 23.77 億千瓦，火電裝機(jī)容量 13 億千瓦，占到 54.69%;以發(fā)電量計(jì)， 2021 年全國發(fā)電量為 8.11 萬億千瓦時(shí)，火力發(fā)電約占 64.5%?；痣娙匀徽冀^對(duì)主導(dǎo)地位。電力行業(yè)減排的重要工作是調(diào)整以碳基為基礎(chǔ)的能源發(fā)電形式，減少火力發(fā)電量。
可見，電力行業(yè)的碳減排任務(wù)十分艱巨。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，電力需求還將大幅增長。碳達(dá)峰不是“沖高峰”，中國電力行業(yè)要實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，理論上意味著碳達(dá)峰后不僅不能新增碳基電力，而且還需要在目前的基礎(chǔ)上減少 50% 以上的火力(以燃煤為主)發(fā)電量。電力結(jié)構(gòu)將需要革命性調(diào)整。這種調(diào)整不僅需要非碳基電力的增量替代與存量替代同時(shí)進(jìn)行，還要保證電力體系的安全穩(wěn)定，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境多目標(biāo)的協(xié)同發(fā)展?！半p碳”目標(biāo)必將對(duì)中國電力行業(yè)未來 40 年的發(fā)展帶來深刻而巨大的影響。
二、電力行業(yè)碳排放現(xiàn)狀
經(jīng)過 10 余年的努力，我國電力結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，節(jié)能效率不斷提升，低碳發(fā)展取得很大進(jìn)步。2012 年-2021 年期間，我國總發(fā)電量由 4.98 萬億千瓦時(shí)增長至 8.11 萬億千瓦時(shí)，其中火電發(fā)電量占比從 78.6% 下降至 64.5%，可再生能源發(fā)電量占比從 15.6% 上升至 30.5%?；痣?以煤電 為主)比例不斷下降，可再生能源快速增長。根據(jù)國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2021 年我國可再生能源裝機(jī)規(guī)模突破 10 億千瓦，風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)均突破 3 億千瓦，海上風(fēng)電裝機(jī)躍居世界第一。2021 年，我國可再生能源新增裝機(jī) 1.34 億千瓦，占全國新增發(fā)電裝機(jī)的 76.1%。其中，水電新增 2349 萬千瓦、風(fēng)電新增 4757 萬千瓦、光伏發(fā)電新增 5488 萬千瓦、生物質(zhì)發(fā)電新增 808 萬千瓦，分別占全國新增裝機(jī)的 13.3%、 27%、31.1% 和 4.6%。2021 年， 全國可再生能源發(fā)電量達(dá) 2.48 萬億千瓦時(shí)，占全社會(huì)用電量的 29.8%。其中，水電 13401 億千瓦時(shí)，同比下降 1.1%;風(fēng)電 6526 億千瓦時(shí)，同比增長 40.5%; 光伏發(fā)電 3259 億千瓦時(shí)，同比增長 25.1%;生物質(zhì)發(fā)電 1637 億千瓦時(shí)，同比增長 23.6%。
此外，在過去的 10 年中火電機(jī)組容量等級(jí)持續(xù)向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展，裝機(jī)容量 6000 千瓦及以上電廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗從 2010 年的 335 克/千瓦時(shí)下降至 2021 年的 302.5 克/千瓦時(shí)，提高了利用效率，有效地減少了碳排放。
據(jù)全球碳計(jì)劃 Global Carbon Project(GCP) 估算，2020 年全球范圍內(nèi)二氧化碳排放約為 341 億噸，受新冠肺炎疫情影響，近 10 年來首次出現(xiàn) 下降。其中我國排放約 100 億噸，較 2019 年下降 1.7%，仍然是世界碳排放最高的國家。
表1 2012-2021年我國能源發(fā)電量與占比 單位:億千瓦時(shí)
數(shù)據(jù)來源:中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)、國家可再生能源中心、中國核能行業(yè)協(xié)會(huì)。
根據(jù)國際能源署 International Energy Agency (IEA)最新發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2021 年全球能源相關(guān)二氧化碳排放量約為 363 億噸，達(dá)到有史以來的最高水平。世界經(jīng)濟(jì)從新冠肺炎危機(jī)中強(qiáng)勁反彈，并嚴(yán)重依賴煤炭來推動(dòng)這一增長。盡管 2021年可再生能源發(fā)電創(chuàng)下了有史以來最大的增長，但碳排放因能源需求的復(fù)蘇、惡劣的天氣和能源市場條件而加劇，特別是天然氣價(jià)格的飆升，導(dǎo)致更多的煤炭燃燒。全球二氧化碳排放量增加超過 20 億噸，按絕對(duì)值計(jì)算是歷史上最大的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)抵消了前一年下降。截至目前，暫未有官方權(quán)威渠道公布 2021 年度世界各國的碳排放總量，2019-2020 年世界主要國家(地區(qū))碳排放總量見表 2。
表2 2019-2020世界主要國家(地區(qū))碳排放總量
根據(jù)對(duì)中國碳核算數(shù)據(jù)庫China Emission Accounts and Datasets(CEADs) 分析，2019 年和 2020 年我國電力行業(yè)碳排放分別約為 39.35 億噸和 46.24 億噸。2020 年單位千瓦時(shí)碳排放為 594 克，相比 2005 年的 848 克/千瓦時(shí)下降了約 30%，但仍然遠(yuǎn)高于世界平均水平和美國、歐盟等發(fā)達(dá)國家(地區(qū))。由此可見，無論是總排放量還是單位千瓦時(shí)排放量，我國電力行業(yè)減排空間很大。
表 3 2020 年世界主要國家(地區(qū))發(fā)電量和碳排放有關(guān)指標(biāo)
數(shù)據(jù)來源:根據(jù) BP 和中國碳核算數(shù)據(jù)庫整理計(jì)算所得。
三、電力行業(yè)準(zhǔn)零排放目標(biāo)確定
如前所述，2020 年我國電力行業(yè)年碳排放總量約 46.24 億噸，排放水平約 594 克/千瓦時(shí)。如果橫向比較，中國電力行業(yè)碳排放比全球 487克/千瓦時(shí)的平均水平仍然高出了22%。對(duì)比全球主要國家，電力生產(chǎn)碳排放量從低到高大致分成五個(gè)檔次: 1近零排放標(biāo)準(zhǔn)是單位千瓦時(shí)碳排放 100 克以下，國家有挪威、瑞典、瑞士、法國等; 2超低排放區(qū)間是100 克到 200 克之間，國家有新西蘭、加拿大、奧地利、芬蘭、丹麥、比利時(shí)等; 3低排放是 200 克到 300 克之間，國家有英國、匈牙利、西班牙、葡萄牙、意大利等; 4中排放是 300 克到 500 克之間，國家有德國、荷蘭、 智利、美國、捷克、土耳其、墨西哥、以色列等; 5高排放是 500 克以上，國家有日本、韓國、 希臘、愛沙尼亞、中國、印度、波蘭、澳大利亞、 南非等。
碳中和國家并不是意味著一噸碳都不排放，只是碳排放和碳匯集之間盡可能達(dá)到平衡。電力的低碳化是一個(gè)國家碳中和的先決條件。大部分發(fā)達(dá)國家在 2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的情境下，電力行業(yè)都要基本實(shí)現(xiàn)脫碳化(零排放)或者近零排放。比如歐盟 2050 綠色新政實(shí)現(xiàn)碳中和的情景下，預(yù)計(jì)電力行業(yè) 80% 以上的裝機(jī)都將是可再生能源裝機(jī)，部分國家甚至是 90% 以上。由此，本文通過研究比較全球主要國家電力行業(yè)的碳排放標(biāo)準(zhǔn)，提出我國電力行業(yè)合理的碳排放水平，確定電力行業(yè)的近零排放目標(biāo)。
(一)碳達(dá)峰至碳中和期間，電力生產(chǎn)總量年均增長率為 2.1% ~ 2.3%
電力生產(chǎn)與實(shí)際GDP、資本存量和熟練勞動(dòng)力人口(年齡為14~65)三個(gè)變量之間存在自然對(duì)數(shù)關(guān)系。在此，我們采用三變量模型預(yù)測(cè)電力消費(fèi)量，然后通過電力生產(chǎn)與消費(fèi)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算得到電力生產(chǎn)量。
在電力預(yù)測(cè)中，三個(gè)自變量影響最為敏感的是 GDP 的取值。長期的 GDP 準(zhǔn)確預(yù)測(cè)難度很大。對(duì)于中國未來經(jīng)濟(jì)，本文以 2040 年為界，認(rèn)為之前可以保持中速增長，采用年均增長率為4%的假定;此后將逐漸減緩，每 10年降 1 個(gè)百分點(diǎn)，2050 年增速在 2%，2060 年保持在 1% 左右。對(duì)于資本存量，采用永久庫存法估計(jì)整個(gè)經(jīng)濟(jì)中每年的實(shí)際資本存量。14 歲~65 歲人口采用《2020 年中國人口老齡化市場分析報(bào)告》的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并做了一定修正。我國從 2015 年開始，14 歲~65 歲人口數(shù)量從 9.96 億的峰值穩(wěn)步下降，目前已降到 2010 年 9.8 億的水平。本文預(yù)測(cè)從 2020 年，老齡化使得這一年齡段的人口每年減少 200 萬，2060 年將下降至 9 億。80% 受教育程度保持在 12 年左右。熟練勞動(dòng)人口數(shù)量變化有一定減少，但質(zhì)量變化不大。未考慮全社會(huì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)電力消費(fèi)的影響。
在碳達(dá)峰至碳中和期間，電力生產(chǎn)總量是增加的，年均增長率 2.1%~2.3%。2015年至2060 年，全國電力生產(chǎn)總量，以及火電、水電、核電、 風(fēng)電和太陽能發(fā)電量變化趨勢(shì)如圖 1。
圖 1 碳中和目標(biāo)下主要電力發(fā)展過程
(二)電力行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)確定
本文對(duì)電力行業(yè)單位千瓦時(shí)碳排放量擬定了三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，分別為100克/千瓦時(shí)、50克/千瓦時(shí)和 10克/千瓦時(shí)。圖 2 是不同標(biāo)準(zhǔn)下的電力行業(yè)碳排放過程預(yù)測(cè)。
電力行業(yè)產(chǎn)生的碳排放量就將直接影響全行業(yè)總減碳量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此也會(huì)影響中國 2060 年碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
圖 2 電力行業(yè)不同標(biāo)準(zhǔn)下的碳排放過程預(yù)測(cè)
如果將電力碳排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為 10克/千瓦時(shí)，屆時(shí)碳排放總量為 1.7 億噸。這是一個(gè)極低的碳排放水平，接近“零碳排放”標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)難度將非常大。我國在 2060 年能源行業(yè)要實(shí)現(xiàn)碳中和，電力行業(yè)低碳發(fā)展目標(biāo)是盡可能降低單位千瓦時(shí)碳排放，但對(duì)電力行業(yè)發(fā)展，甚至經(jīng)濟(jì)社會(huì)安全穩(wěn)定將是巨大的影響和挑戰(zhàn)，因此極端的高限標(biāo)準(zhǔn)并不一定是最優(yōu)選擇。
為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，把電力行業(yè)單位千瓦時(shí)碳排放標(biāo)準(zhǔn)確定為50 克更為合理可行。目前挪威、瑞士等國單位千瓦時(shí)的碳排放量已經(jīng)在 50 克以下，雖然國家間電力結(jié)構(gòu)各異，但可以預(yù)見達(dá)到這個(gè)水平是可以實(shí)現(xiàn)的。
從 2020 年的 594 克/千瓦時(shí)碳排放現(xiàn)狀開始，到實(shí)現(xiàn) 2060 年 50 克/千瓦時(shí)的減排目標(biāo)，意味著每 10年減少 130 多克，減排幅度也是很大的。不同排放標(biāo)準(zhǔn)下的減排預(yù)測(cè)見(圖 3)。
圖 3 不同場景下的減排過程
四、減排路徑
電力行業(yè)要達(dá)到“準(zhǔn)零碳排放”標(biāo)準(zhǔn)，碳排放總量要比 2020 年減少 30 億噸。從發(fā)展過程來看， 50克/千瓦時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)可以促使電力行業(yè)在 2027 年左右達(dá)峰，峰值排放量達(dá)到 42.95 億噸，如圖2。若以 100克/千瓦時(shí)的排放標(biāo)準(zhǔn)，碳達(dá)峰時(shí)間大約在 2037 年，后續(xù)的碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)壓力很大。
火力發(fā)電供給量在 2027 年達(dá)峰值為 5.82 萬億千瓦時(shí)，隨后發(fā)電量需要逐年下降。無碳發(fā)電由增量替代轉(zhuǎn)換為存量替代。非水可再生能源發(fā)電量增長最快，未來 40 年的年均增長率為7.5%~8%，常規(guī)水電和抽水蓄能發(fā)電量也需要快速增長，2040 年之前的年均增長率 3.3%。核電以提供基荷電量為主，本文預(yù)計(jì)偏謹(jǐn)慎增長。
圖4 2060年不同電力種類發(fā)電量構(gòu)成
2060 年，我國電力行業(yè)的發(fā)電量構(gòu)成:風(fēng)電 + 太陽能發(fā)電量占總發(fā)電量的 75%;水電發(fā)電量占比 15%;核電占 3%;火電占 7%。各類生物質(zhì)發(fā)電不足 1%，在此忽略。
如此高比例的新能源發(fā)電量，我們預(yù)測(cè)需要80億千瓦~90 億千瓦新能源裝機(jī)。我國并不缺乏新能源資源。根據(jù)國家可再生能源信息管理中心 提供數(shù)據(jù)顯示，我國陸地 50m、70m、100m高度層風(fēng)能資源技術(shù)開發(fā)量分別為 20 億千瓦、26 億千瓦和 34 億千瓦，我國近海領(lǐng)域風(fēng)電資源技術(shù)開發(fā)量約 1.9 億千瓦，深海風(fēng)電資源技術(shù)可開發(fā)量約為 20 億千瓦，我國太陽能技術(shù)可開發(fā)量更是達(dá)到 156 億千瓦，可滿足技術(shù)可開發(fā)的容量要求。
從資源稟賦的角度，新能源替代化石能源在理論上是可行的。但這些低碳資源如何開發(fā)出來，又能夠安全地被電網(wǎng)消納，還要以可接受的價(jià)格被消費(fèi)者所接納，無論中間還是兩端都存在不少的制約因素。
五、制約因素與對(duì)策
如前所述，電力行業(yè)要實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，75%的電量需由新能源發(fā)電來提供。未來打造有更強(qiáng)新能源消納能力的新型電力系統(tǒng)，在資源開發(fā)、系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)性方面還存在以下制約因素。
(一)資源開發(fā)制約因素與對(duì)策
不同行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)、任務(wù)以及措施對(duì)新能源開發(fā)形成掣肘。例如國土空間規(guī)劃和土地資源用途管制，一些地方的發(fā)展規(guī)劃設(shè)置了太多限制開發(fā)的紅線，新能源開發(fā)可利用的土地資源非常有限;環(huán)境規(guī)劃一方面要求碳減排，另一方面又不讓開發(fā)。更有甚者認(rèn)為，只要開發(fā)就是破壞環(huán)境，環(huán)境保護(hù)與資源開發(fā)在理念上形成了對(duì)立。
應(yīng)進(jìn)一步開展全國風(fēng)能、太陽能等新能源資源勘查和評(píng)估，確保資源的精準(zhǔn)、高效利用，最大程度提高太陽能、光伏、生物質(zhì)、地?zé)岬刃履茉窗l(fā)電形式的總體發(fā)電量，滿足未來發(fā)電總量的增長需求;形成規(guī)模布局集中式多能互補(bǔ)可再生能源發(fā)電基地和因地制宜部署分布式生產(chǎn)、消納電源形式相結(jié)合的發(fā)展格局;推動(dòng)新能源發(fā)電技術(shù)進(jìn)步，提高新能源資源利用效率和電力經(jīng)濟(jì)性，做好關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與重大工程布局。在發(fā)展新能源的同時(shí)，優(yōu)化電化學(xué)儲(chǔ)能、抽水蓄能、燃?xì)怆娬镜褥`活電源規(guī)劃，支撐新能源消納能力持續(xù)提升。
(二)系統(tǒng)安全制約因素與對(duì)策
高比例新能源接入對(duì)電網(wǎng)安全和運(yùn)行穩(wěn)定提出了巨大挑戰(zhàn)。隨著新能源大規(guī)模接入，常規(guī)電源被大量替代，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和調(diào)頻、調(diào)壓能力持續(xù)降低，電網(wǎng)發(fā)生大范圍、寬頻帶、連鎖性故障的風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)累積。此外，大量分布式新能源接入配電網(wǎng)可能引起系統(tǒng)功率失衡、線路過載、節(jié)點(diǎn)電壓超限等問題，對(duì)供電可靠性帶來極大挑戰(zhàn)，這說明中國目前的電力系統(tǒng)還沒有為可再生能源 大規(guī)模接入做好轉(zhuǎn)型準(zhǔn)備，更無法適應(yīng)未來可再生能源裝機(jī)占比逐年上升的發(fā)展趨勢(shì)。而我國電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力目前還存在短板，抽水蓄能電站、燃?xì)獍l(fā)電等靈活調(diào)節(jié)電源比重僅為6%， 大型水電、附加碳捕集與封存技術(shù)的煤電靈活性改造容量效益的保障政策缺失，制約可再生能源發(fā)展。
從根本上解決可再生能源發(fā)展和電力系統(tǒng)不匹配的問題，要從電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)充分挖掘靈活性資源的潛力，以新規(guī)劃理念引導(dǎo)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)備”各類靈活性資源的協(xié)調(diào)發(fā)展。
在電源側(cè)，要提高新能源資源富集地區(qū)靈活性電源的比重，規(guī)劃建設(shè)調(diào)節(jié)性能好的大型水電站、抽水蓄能電站和燃?xì)怆娬?利用現(xiàn)有水電基地，規(guī)劃建設(shè)“水風(fēng)光儲(chǔ)”清潔能源基地;發(fā)揮梯級(jí)電站群調(diào)節(jié)性能優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化風(fēng)、光資源的配比，在電源側(cè)打捆電力外送，減小對(duì)電網(wǎng)沖擊。
在電網(wǎng)側(cè)，可借助人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，提升電網(wǎng)對(duì)新能源發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行管理能力，建立高精度、高可信度的新能源功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，為高比例新能源并網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
在用戶側(cè)，儲(chǔ)能技術(shù)能夠解決新能源消納和波動(dòng)性問題，調(diào)節(jié)負(fù)荷，大大提高電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。儲(chǔ)能系統(tǒng)可以峰谷套利，參與電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)，提供應(yīng)急備電等多種功能，在工商業(yè)儲(chǔ)能領(lǐng)域、需求側(cè)響應(yīng)、分布式光伏優(yōu)化、充電站擴(kuò)容、家庭儲(chǔ)能等眾多用戶側(cè)方面有著較大的應(yīng)用價(jià)值。
(三)經(jīng)濟(jì)性制約因素與對(duì)策
目前，全球已有超過 30 個(gè)國家的風(fēng)電和光伏成本低于化石燃料發(fā)電，這只是表象。從系統(tǒng)整體來看，新能源并沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上的“平價(jià)”。配套電網(wǎng)建設(shè)、調(diào)度運(yùn)行優(yōu)化、備用服務(wù)、容量補(bǔ)償?shù)容o助性的投資不斷增加，整個(gè)電力系統(tǒng)成本隨之增加，最終將由終端用戶買單，傳導(dǎo)到全社會(huì)。2019 年，德國可再生能源裝機(jī)占比接近 40%，10 年提高了 24 個(gè)百分點(diǎn)，而電價(jià)上漲了 30%。近 10 年以來，澳大利亞電力價(jià)格指數(shù)已飆升 117%，遠(yuǎn)高于同期 CPI。其中，南澳州電價(jià)更是高居全球度電稅后價(jià)格第三，僅次于丹麥、德國。
我國電價(jià)改革 40 多年來已明顯低于發(fā)達(dá)國家的電價(jià)，確保了接近發(fā)達(dá)國家的供電保障能力和電力服務(wù)水平。隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)，新能源裝機(jī)比例的提高，可以預(yù)測(cè)未來的系統(tǒng)成本必將是上升的。屆時(shí)降電價(jià)的預(yù)期與系統(tǒng)成本上漲之間的矛盾會(huì)愈發(fā)突出。
從電力系統(tǒng)總體發(fā)展來看，預(yù)計(jì)在“十四五” “十五五”期間，新能源“平價(jià)”利用面臨挑戰(zhàn)，但合理控制發(fā)展節(jié)奏，將有利于緩減新能源利用成本上升。同時(shí)也需要通過市場競爭機(jī)制，推動(dòng)全社會(huì)共擔(dān)綠色發(fā)展成本。要注重經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益協(xié)同，既要算好“經(jīng)濟(jì)賬”，也要算好“民生賬”。一是在考慮新能源輔助投資的基礎(chǔ)上，加快技術(shù)進(jìn)步，以降低新能源發(fā)電成本的進(jìn)一步; 二是兼顧公平滿足兜底，保障基本公共服務(wù)供給，妥善處理電價(jià)交叉補(bǔ)貼，確保居民、農(nóng)業(yè)、重要公用事業(yè)和公益性服務(wù)等用電價(jià)格相對(duì)平穩(wěn);三是向公眾普及低碳綠色轉(zhuǎn)型成本，增進(jìn)社會(huì)各方對(duì)價(jià)格改革的理解支持，形成共同推動(dòng)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的全社會(huì)合力。
六、結(jié)論和展望
我國電力行業(yè)碳排放總量居世界首位，碳排放水平也高于世界平均水平。預(yù)測(cè)中國未來 40 年電力生產(chǎn)與消費(fèi)總量還將增長。2060 年電力生產(chǎn) 將超過 17 萬億千瓦時(shí)，碳排放水平需降低至50克/千瓦時(shí)以下，才能實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)的碳中和。
目前，我國是以煤電為主體的電力生產(chǎn)體系，可再生能源電力只占 27%，非水可再生電力占比更是不足10%。未來，將構(gòu)建以可再生能源為主的新型電力系統(tǒng)，非水可再生電力占比將超過 75%，煤電的發(fā)電量占比需要降低至 7%。屆時(shí)，新能源發(fā)電量將達(dá)到 13 萬億千瓦時(shí)左右，總裝機(jī)容量超過 80 億千瓦。
建設(shè)超高比例的新能源電力系統(tǒng)，將在資源開發(fā)、系統(tǒng)安全和經(jīng)濟(jì)供給等方面面臨諸多困 難和制約因素。但是，這些困難和制約因素并不是不可逾越的。我們要發(fā)揮社會(huì)主義集中力量辦大事的制度優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，制定多行業(yè)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的碳中和資源發(fā)展規(guī)劃，促進(jìn)新能源資源開發(fā)。
我國的智慧能源體系也將得到飛速發(fā)展。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)必將促進(jìn)新能源功率高精度預(yù)測(cè)， 遠(yuǎn)海風(fēng)電電力遠(yuǎn)距離輸送，大規(guī)模高精度交直流混聯(lián)電網(wǎng)仿真，自我感知能力的“源網(wǎng)荷儲(chǔ)備”多元接入的多級(jí)調(diào)度協(xié)同和廣域協(xié)調(diào)安全穩(wěn)定控制關(guān)鍵技術(shù)，高比例新能源和高比例電力電子裝備接入電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行控制技術(shù)，新型制氫、儲(chǔ)氫技術(shù)等技術(shù)將快速發(fā)展。
（本文作者：杜效鵠，王繼琳，張 妍）
作者簡介
杜效鵠，男，工學(xué)博士，水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院正高級(jí)工程師，主要從事可再生能源規(guī)劃、自然災(zāi)害防治、安全管理和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方 面的研究工作。
文章來源
本篇文章發(fā)表于《中國能源》雜志2022年第8期。
