電力行業(yè)碳中和的實現(xiàn)路徑與對策

李坤

摘要：改革開放以來，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，電力企業(yè)為我國發(fā)展做出了很大貢獻。電力部門作為最大的碳排放部門，其低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展對于中國實現(xiàn)碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)至關(guān)重要。研究結(jié)果顯示，電力部門在2050年實現(xiàn)二氧化碳零排放的目標(biāo)是完全可以做到的。碳排放需要在2025年左右達到峰值，2030年后快速下降，到2050年可以實現(xiàn)零排放。最關(guān)鍵的措施是從2020年開始，停止新增煤電項目并加速淘汰，在2030年后加速推廣應(yīng)用碳捕集與封存（CCS）技術(shù)。同時，必須完成大規(guī)模的可再生能源發(fā)電滲透，到2050年爭取實現(xiàn)占比達到90%。

關(guān)鍵詞：電力行業(yè);碳中和;實現(xiàn)路徑;對策

引言

碳達峰、碳中和目標(biāo)的提出是國家重大戰(zhàn)略決策，事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類命運共同體。能源電力行業(yè)技術(shù)資金密集，存在高度的路徑依賴，技術(shù)路線試錯成本極高。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，應(yīng)超前研判、全面分析電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)改變?yōu)殡娏ο到y(tǒng)帶來的變化與挑戰(zhàn)，深入研究電力低碳轉(zhuǎn)型路徑及轉(zhuǎn)型過程中的重大問題，力爭就技術(shù)形態(tài)、技術(shù)方向等關(guān)鍵問題形成廣泛共識。針對于此，本文闡述新型電力系統(tǒng)的發(fā)展階段，提出策略性發(fā)展建議，以期為電力行業(yè)中長期發(fā)展提供基礎(chǔ)參考。

1電力部門低碳轉(zhuǎn)型需要解決的主要問題

經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，生態(tài)文明建設(shè)和環(huán)境因素倒逼，國家政策引導(dǎo)，共同推動中國進行能源體系轉(zhuǎn)型重構(gòu)。中國電力部門轉(zhuǎn)型的最終目標(biāo)應(yīng)該是實現(xiàn)大規(guī)模開發(fā)利用可再生能源，使電能成為主要能源供給。但由于電力部門自身的客觀條件和發(fā)展特點，未來實現(xiàn)碳中和目標(biāo)還要面臨很多的挑戰(zhàn)和問題。

首先是大規(guī)模煤電裝機的處置問題。我國現(xiàn)有的煤電總裝機平均機組年齡也只有12年，如果大量的煤電設(shè)施提前加速淘汰，會嚴(yán)重影響現(xiàn)有電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，這也是對固定資產(chǎn)投資的嚴(yán)重浪費，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟成本。針對煤電帶來的經(jīng)濟支持作用和“碳鎖定”影響，如何正確看待其辯證關(guān)系，是電力部門低碳轉(zhuǎn)型過程中面臨的首要問題。

其次是如何發(fā)展高比例可再生能源問題。高比例的可再生能源并網(wǎng)不僅僅是簡單的建造風(fēng)電、太陽能發(fā)電設(shè)備，還包括建設(shè)相匹配的電網(wǎng)系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、調(diào)度體系等。我國現(xiàn)有的跨區(qū)域電力外送通道無法滿足傳輸需求，分布式儲能技術(shù)研究才進入發(fā)展起步階段。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，嚴(yán)重制約未來大規(guī)?？稍偕茉吹陌l(fā)展。

針對以上背景和問題，研究電力部門中長期低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)和可行的實現(xiàn)路徑具有非常重要的現(xiàn)實意義。

2電力行業(yè)碳中和的實現(xiàn)路徑與對策研究

2.1新型電力系統(tǒng)需要突破“冷熱電氣”生產(chǎn)的各自物理界限

傳統(tǒng)的能源供應(yīng)基本是國企“區(qū)域化壟斷”經(jīng)營著供電、供熱、供水、供燃氣，固定的價格與固定的市場下，缺乏壓力與積極性去“互通有無，優(yōu)勢互補”，很難真正構(gòu)建出綜合能源服務(wù)體系。以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)下，能源生產(chǎn)和消費界限需要打破，各種能源業(yè)務(wù)領(lǐng)域的界限需要弱化，傳統(tǒng)的單一能源供應(yīng)模式需要轉(zhuǎn)向多能源協(xié)同供應(yīng)模式，這樣才可以提高綜合用能效率。可見，針對新建的園區(qū)、機場、火車站、醫(yī)院、校園等，電力、燃氣、熱力、供冷、供水管廊等基礎(chǔ)設(shè)施需要融合規(guī)劃，冷、熱、電、氣多種能源系統(tǒng)間的技術(shù)壁壘需要打通，如電力企業(yè)在配電園區(qū)正在試點的“光伏電站+風(fēng)電站+變電站+5G基站+儲冷/儲熱/儲氫/儲電站+充電站+數(shù)據(jù)中心站”多站合一就是一種突破。

2.2電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型，逐步實現(xiàn)零碳電力

碳排放的本質(zhì)是化石能源的大量開發(fā)和使利用，只有徹底轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式才能從根本上實現(xiàn)碳中和。碳中和的關(guān)鍵應(yīng)該是盡可能更多、更快地推動各部門電氣化，確保電力來自零碳資源而不是化石能源，實現(xiàn)“兩個替代”，即能源開發(fā)清潔替代和能源消費電能替代。形成清潔能源為主中心的能源供應(yīng)體系和電為主的能源消費體系，一邊以風(fēng)能、光能等清潔能源發(fā)電，另一邊實現(xiàn)以電代煤。

不管是從國際視角還是國內(nèi)視角，主要二氧化碳排放源是電熱水汽生產(chǎn)供給行業(yè)。全球電力熱力行業(yè)二氧化碳排放占比為42%，國內(nèi)有將近一半的省市電力熱力行業(yè)排放二氧化碳占總排放量占比超過50%。如果實現(xiàn)零碳電力，實現(xiàn)清潔能源發(fā)電，大力發(fā)展太陽能、風(fēng)能、光能，碳達峰、碳中和的目標(biāo)也能更順利地完成。

2.3完善利益平衡、統(tǒng)籌兼顧的市場機制，建立綠色金融政策保障體系

發(fā)揮市場在資源配置方面的決定性作用，以市場化手段解決新能源系統(tǒng)利用成本顯著提高的問題。積極探索容量補償機制，挖掘電力系統(tǒng)“源網(wǎng)荷儲”靈活性資源配置潛力，保障新能源的高效利用及用戶供電的可靠性。完善電力等能源品種價格的市場化形成機制，優(yōu)化差別化電價、分時電價、居民階梯電價政策，發(fā)揮促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、緩解電力供應(yīng)緊張矛盾的積極作用。科學(xué)設(shè)置碳排放總量控制目標(biāo)、配額分配方式，建立碳價與電價的聯(lián)動機制，實現(xiàn)碳交易與其他綠色交易品種的協(xié)調(diào)。發(fā)揮政府投資的引導(dǎo)作用，構(gòu)建與碳達峰、碳中和目標(biāo)相匹配的投融資政策體系。有序推進綠色低碳金融產(chǎn)品和服務(wù)開發(fā)，設(shè)立碳減排貨幣政策工具;建立綠色信貸評估機制，完善綠色金融政策框架。

2.4保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行

轉(zhuǎn)型期的電力系統(tǒng)仍然是交流電力系統(tǒng)，必須遵循交流電力系統(tǒng)的基本原理和技術(shù)規(guī)律，尋求新的手段、加快措施布局，保障足夠的系統(tǒng)慣量、調(diào)節(jié)能力、支撐能力，筑牢電網(wǎng)安全穩(wěn)定基礎(chǔ)。

系統(tǒng)慣量是系統(tǒng)安全運行的基本要求。一是保持適度規(guī)模的同步電源，通過技術(shù)創(chuàng)新來調(diào)整常規(guī)電源的功能定位，在政策層面保障燃煤機組從裝機控制轉(zhuǎn)向排放控制。二是擴大交流電網(wǎng)規(guī)模，提高同步電網(wǎng)整體慣量水平，增強抵御故障能力，更好促進清潔能源消納的互聯(lián)互通。三是開發(fā)新型慣量支撐資源，發(fā)展新能源、儲能等方面的新型控制技術(shù)，提高電力電子類電源對系統(tǒng)慣量的支撐能力。

調(diào)節(jié)能力是電力系統(tǒng)適應(yīng)不斷加大的波動性、有功/無功沖擊的重要保證。關(guān)于調(diào)峰，在提升電源側(cè)調(diào)節(jié)能力的同時，推進電動汽車、分布式儲能、可中斷負荷參與調(diào)峰，扎實提高電網(wǎng)資源配置能力，共享全網(wǎng)調(diào)節(jié)資源。關(guān)于調(diào)頻，推動新能源、儲能、電動汽車等參與系統(tǒng)調(diào)頻，發(fā)揮直流輸電設(shè)備的頻率調(diào)制能力。關(guān)于調(diào)壓，發(fā)揮常規(guī)機組的主力調(diào)壓作用，利用柔性直流、柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）設(shè)備參與調(diào)壓，研究電力電子類電源場站級的靈活調(diào)壓，探索分布式電源、分布式儲能參與低壓側(cè)電壓調(diào)節(jié)。

支撐能力是電力系統(tǒng)承載高比例電力電子設(shè)備、確保高比例受電地區(qū)安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。一是開展火電、水電機組調(diào)相功能改造，鼓勵退役火電改調(diào)相機運行，提高資產(chǎn)利用效率。二是在新能源場站、匯集站配置分布式調(diào)相機，在高比例受電、直流送受端、新能源基地等地區(qū)配置大型調(diào)相機，保障系統(tǒng)的動態(tài)無功支撐能力，確保新能源多場站短路比水平滿足運行要求。三是要求新能源作為主體電源承擔(dān)主體安全責(zé)任，通過技術(shù)進步來增強主動支撐能力。

結(jié)語

碳中和提出背景下，為更好的實現(xiàn)我國電力行業(yè)的碳達峰及碳中和目標(biāo)，電力行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展勢在必行。本文以電力行業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)碳中和目標(biāo)為出發(fā)點，發(fā)現(xiàn)碳中和目標(biāo)下電力行業(yè)在低碳轉(zhuǎn)型的發(fā)展過程中面臨的問題?；谶@些將要面臨的問題，本文提出了解決對策，認(rèn)為上述的碳中和目標(biāo)下電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型問題，可以通過推動煤電向清潔高效的方向發(fā)展、推進可再生能源發(fā)展、加強智能電網(wǎng)建設(shè)、加快制定電力企業(yè)長期規(guī)劃、推進低碳減排技術(shù)及規(guī)模化應(yīng)用的對策來解決。并對碳中和目標(biāo)下電力行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑做了一個構(gòu)想，將電力企業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型的問題及對策在發(fā)展路徑中做了進一步的延伸。

參考文獻

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