“碳中和”背景下“十四五”能源電力發(fā)展趨勢分析

唐偉

（國網能源研究院有限公司）

0 引言

2020年9月，中國國家主席習近平在第七十五屆聯(lián)合國大會指出：中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，2060年前實現(xiàn)碳中和［1］。同年 12月，習近平主席在氣候雄心峰會上進一步宣布：到2030年，中國單位國內生產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比重將達到25%左右，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12×108kW以上［2］。能源轉型向清潔低碳方向發(fā)展，是實現(xiàn)碳中和目標的必然趨勢，“十四五”是落實“雙碳”目標、實現(xiàn)由高碳時代邁步低碳時代的關鍵時期，需科學謀劃、有序落實。

1 “十三五”期間能源電力概況

從能源供應看，“十三五”以來，除2016年因煤炭供應量下降導致能源供應量有所下降外，其他年份能源供應量均穩(wěn)步提升。根據中國能源統(tǒng)計年鑒數據和中電聯(lián)等機構公開數據測算，2019年，可供全國消費的能源供應總量達46.4×108t標準煤。2015—2019年煤炭占能源供應的比重從68.0%降至63.5%，仍是主要的能源品種；石油占比從19.6%提高至20.7%；天然氣占比從6.3%提高至8.2%；一次電力占比從 4.6%提高至 5.9%（一次電力指水電、核電、風光發(fā)電等）。

從一次能源消費看，“十三五”期間一次能源消費逐年增長，結構持續(xù)優(yōu)化，清潔化趨勢加快（見表1）。2019年全國一次能源消費總量達48.7×108t標準煤，占全球能源消費的比重達 24.3%，一躍成為世界最大能源消費國。根據《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》目標，非化石能源在一次能源消費中的占比提升至15%以上，煤炭消費比重降低到58%以下，而2019年已提前完成這一目標。

表1 我國一次能源消費概況

從終端能源消費看，全國終端用能清潔化態(tài)勢明顯，煤炭消費增速放緩，占比呈下降趨勢，清潔能源占比大幅上升。第三產業(yè)和居民部門的能源消費保持較快增長，第二產業(yè)增速放緩，各終端部門/產業(yè)用能結構持續(xù)優(yōu)化。分省來看，終端能源消費情況差異較大。煤炭消費占終端能源消費比重較高的典型省份主要有河北、山西、寧夏、湖南；石油消費占比較高的典型省份主要有上海、北京、廣東、天津、海南；天然氣消費占比較高的典型省份主要有海南、青海、重慶、四川、安徽。能源終端消費呈現(xiàn)電能占比不斷提升，經濟發(fā)達省份多數高于欠發(fā)達省份的特征。終端電氣化水平排名靠前的有浙江、廣東、江蘇和北京，這些省份由于產業(yè)轉型較早，經濟結構主體以輕化工、裝備制造及第三產業(yè)為主，因此電氣化水平較高，單位GDP用電量較低。青海、甘肅、新疆、寧夏等經濟相對較弱省則是依靠高耗電產業(yè)（如電解鋁）拉高用電水平，以保持高水平的電氣化。東部地區(qū)用能占全國終端能源消費接近50%。

從能源供需平衡看，我國能源供需基本保持平衡，但仍存在局部地區(qū)高峰時段供應偏緊的局面。雖然我國能源供應保障能力不斷增強，但受極端天氣變化、運輸能力有限等問題影響，仍存在結構性供應偏緊情況。

從人均能耗看，我國人均能耗水平逐年提高。2019年我國人均能耗為3.371 t標準煤/人，比世界平均水平（2.583 t標準煤/人）高0.788 t標準煤/人，2020年人均能耗約3.471 t標準煤/人，人均用電量仍低于主要發(fā)達國家。

從能源利用效率看，我國終端能源強度逐年下降，能效水平提升明顯。根據國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布的《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，“十三五”期間單位產值能耗降低比例應在15%以上，2016—2019年累計下降約 14%。第二產業(yè)單位 GDP能耗相對較高，第一及第三產業(yè)單位GDP能耗較低，主要高耗能行業(yè)產品的單位產量能耗均呈現(xiàn)逐年下降趨勢，但整體水平仍高于國際領先水平，東部地區(qū)是中國能效水平最高的區(qū)域，中部地區(qū)能效水平發(fā)展不均衡，西部地區(qū)是能效水平較落后的地區(qū)。

從電力生產供應看，“十三五”以來，全國發(fā)電量保持較快增長態(tài)勢。2019年，全國發(fā)電量達7.33×1012kW·h，較 2015年增長 28%，年均增長6.3%，其中非化石能源發(fā)電量占比首次突破30%。2020年非化石能源發(fā)電裝機占比超過 44.4%，較2015年提高9.6個百分點，其中可再生能源發(fā)電裝機達9.34×108kW，發(fā)電量達22 148×108kW·h，火電、水電、風電、太陽能發(fā)電裝機容量居世界第一，核電裝機容量世界第三、在建規(guī)模世界第一。

從電力消費看，“十三五”期間，全社會用電量呈增長態(tài)勢，增速超過規(guī)劃預期。國家“十三五”電力規(guī)劃提出，2020年全社會用電量達到6.8×1012～7.2×1012kW·h，而全社會實際用電量年均增速約為5.5%，2019年已達到7.23×1012kW·h，提前一年實現(xiàn)規(guī)劃目標。2020年一季度，受新冠肺炎疫情沖擊，全社會用電量同比下降，但隨著企業(yè)復工復產、國民經濟逐步復蘇，用電增速由負轉正，2020年全社會用電量已達到7.5×1012kW·h。

2 能源電力發(fā)展面臨的新形勢

影響能源電力發(fā)展的因素較多，如資源稟賦、經濟因素、社會因素、技術因素、政策因素、環(huán)境氣候因素、國際因素、文化因素、體制因素等，其中經濟總量增長是驅動能源電力需求的主要因素，產業(yè)結構調整直接影響能源需求總量及結構。

“十四五”時期是“兩個一百年”奮斗目標的歷史交匯期。從國際上看，政治、經濟、能源格局加快演變，全球產業(yè)鏈分工收縮調整，應對氣候變化進入新階段，而目前流行的新冠肺炎疫情又進一步加劇了國際環(huán)境復雜性和不確定性［3］。從國內看，經濟正處在轉變發(fā)展方式、優(yōu)化經濟結構、轉換增長動力的攻關期。為加快構建國內國際雙循環(huán)新發(fā)展格局，適應我國經濟高質量發(fā)展，能源行業(yè)亟需加快構建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，解決化石能源占比高、單位產值能耗高等問題。

“十四五”期間，“碳達峰”及“碳中和”目標對我國能源電力發(fā)展產生重大影響?！疤贾泻汀奔词峭ㄟ^碳減排、碳匯等共同作用使大氣中釋放的二氧化碳和吸收的二氧化碳總量相當（見圖1）。由于森林、湖泊、草原等自然資源吸碳能力有限，碳減排將是實現(xiàn)“碳中和”的重要途徑。能源活動是我國二氧化碳的主要排放源，全國能源消費產生的二氧化碳排放占二氧化碳排放總量的85%左右。2019年，我國能源消費二氧化碳排放為98×108t，占全球的比重為29%，電力碳排放在能源排放中約占40%，因此電力碳中和是我國減碳的核心。落實“碳中和”愿景，意味著我國能源發(fā)展模式將發(fā)生大的改變，能源電力綠色低碳轉型壓力較大?！笆奈濉逼陂g，我國將積極推進碳達峰行動，以產業(yè)結構調整、行業(yè)節(jié)能和非化石能源發(fā)展為主要手段，深化重點領域的低碳行動，推行低碳生產生活方式，助推能源結構低碳轉型。對于能源領域，落實“雙碳”目標，要求能源供給側構建多元化清潔能源供應體系，能源消費側推進替代和節(jié)能提效。

圖1 “碳中和”對能源電力的影響示意圖

3 “十四五”能源發(fā)展形勢預判

綜合考慮經濟社會發(fā)展、能源政策、環(huán)境政策、能源電力利用技術、用戶行為等因素影響，重點考慮碳排放達峰和“碳中和”目標約束，以及國內大循環(huán)為主的新格局等重大因素，初步預判我國“十四五”期間能源發(fā)展基本趨勢如下：

（1）一次能源消費低碳化轉型明顯?！疤贾泻汀蹦繕诉M一步加快了我國降煤、穩(wěn)油、增氣、擴大非化石能源的趨勢。非化石能源占一次能源消費比重將超20%。

（2）終端化石能源消費即將達峰。終端能源需求總量保持緩慢增長，有望在2025—2030年達峰，尤其終端化石能源消費在“十四五”期間逼近峰值。伴隨替代化石能源技術發(fā)展，不僅電能占終端能源消費比重提升，氫能、生物燃料等非電清潔能源也將逐步發(fā)展。

（3）能源消費結構將深度調整。第二產業(yè)能源消費比重呈下降趨勢，居民生活用能比重逐年上升。隨著工業(yè)部門內部結構和技術優(yōu)化升級，工業(yè)部門用能在終端能源需求中的比重穩(wěn)步下降，預計2025年占比約為 53%～54%。受居民消費多樣化和追求高品質的影響，建筑部門用能占比持續(xù)提升，2025年預計在 26%～27%區(qū)間。交通部門受出行需求增加和運輸行業(yè)新技術發(fā)展的影響，用能占比不斷增加，2025年將達到17%～18%。

（4）電能占終端能源消費占比逐年提升。近幾年人工智能、大數據等先進信息產業(yè)技術快速發(fā)展，綜合能源服務、電動汽車等能源電力消費新業(yè)態(tài)、新模式不斷涌現(xiàn)，電能替代技術應用深入推進，電氣化水平不斷提升，在工業(yè)、建筑、交通三大重點領域廣泛應用。綜合考慮經濟社會發(fā)展、技術進步、能源及環(huán)保政策等因素的發(fā)展趨勢及其對能源電力需求的影響，預測2025年電能占終端能源消費比重將達到 31%～33%，有望取代煤炭成為終端消費主體［4］。

（5）非化石能源裝機容量持續(xù)提高。我國風光資源豐富，大力發(fā)展新能源是提高非化石能源消費比重，實現(xiàn)碳中和的保障。伴隨我國能源系統(tǒng)靈活性的提高和源網荷儲互動的加強，非化石能源裝機容量呈持續(xù)增長態(tài)勢?？紤]技術可開發(fā)量以及新能源發(fā)展等因素，預計 2025年，發(fā)電裝機總規(guī)模在30×108kW左右，其中煤電、氣電、核電、水電裝機容量分別達到約12.4×108kW、1.2×108kW、0.9×108kW、3.9×108kW，新能源裝機約11×108kW（其中風電 0.45×108kW，光伏 0.75×108kW）［5］。

（6）電網智能化程度和系統(tǒng)調節(jié)能力增強。電力系統(tǒng)源網荷儲協(xié)調利用程度逐步加大，電網向能源互聯(lián)網轉型升級加快。隨著能源互聯(lián)網逐步建成，以及相關市場機制、商業(yè)模式的完善，需求側資源將發(fā)揮重要作用，電動汽車、電采暖、電制氫以及部分高耗能行業(yè)的加熱環(huán)節(jié)均對電力存在一定需求響應，電力需求響應容量將持續(xù)增長?？紤]到用戶價格彈性、用電設備特性、用戶意愿等因素，測算需求響應潛力，預判2025年規(guī)模有望達到 0.7×108kW［6］。

（7）我國人均能源需求緩慢增長。預計 2025年以前我國人均能源需求仍明顯低于發(fā)達國家當前水平，2020年我國人均能源消費量接近日本2014年的水平，預計2025年我國人均能源消費量約為3.9 t標準煤/人。

（8）能效水平持續(xù)提升。隨著我國節(jié)能節(jié)電技術加快應用，用能結構不斷優(yōu)化，電能替代廣度深度得到進一步拓展，可再生能源與電儲能技術、CCUS（碳捕獲，利用與封存）技術，以及氫能/燃料氨等清潔替代技術日益成熟、成本持續(xù)下降，進一步推動提高能源利用效率。

4 電力需求預判

考慮新冠疫情延續(xù)、國際政治經濟形勢、國內經濟轉型升級與高質量發(fā)展要求、用電結構調整以及電氣化水平提升等因素，預計“十四五”期間用電量持續(xù)增長。預判 2025年，全國全社會用電量9.4×1012～9.8×1012kW·h，“十四五”年均增長5.0%～5.6%［7］。

分行業(yè)看，高耗能行業(yè)發(fā)展總體上處于峰值平臺期，其電力需求趨于飽和，新基建成為電力需求增長重要推動力?！疤贾泻汀币笕鐣餍袠I(yè)企業(yè)參與，尤其是2020年12月25日生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《碳排放權交易管理辦法（試行）》將排放控制責任壓實到行業(yè)企業(yè)層面，對重點行業(yè)產品產量及用電形勢產生較大影響。預判典型重點行業(yè)用電發(fā)展趨勢如表2所示。

表2 碳中和背景下典型重點行業(yè)用電趨勢分析

分地域看，中東部將長期是我國電力負荷中心。中東部是我國經濟格局和人口分布的重心，城鎮(zhèn)化率高、城市群密集，用電基數大。高耗能行業(yè)依賴性強的省份，如青海、內蒙古、寧夏以及山西，高耗能行業(yè)占本省制造業(yè)的比重約在 70%～80%區(qū)間，碳減排對這些區(qū)域的經濟、能源電力將產生較大的沖擊，高耗能產業(yè)將加快產業(yè)轉型，制造業(yè)中低效高排放的產能將被逐步淘汰。

從用電結構看，第三產業(yè)和居民生活用電仍是拉動用電增長的主要動力［8］。根據歷史變化趨勢，考慮產業(yè)政策，采用趨勢外推模型進行預測，結合對比法，預判2025年第三產業(yè)和居民生活用電約占全社會用電量的40%，“十四五”期間對拉動用電增長的貢獻率超50%。

從人均用電量看，總體上保持增長趨勢。參考地區(qū)經濟和社會發(fā)展規(guī)劃，考慮人口、投資等情況，采用趨勢外推、回歸等計量經濟模型進行預測，預計到2025年我國人均用電量約6 553 kW·h/人，相當于經濟合作與發(fā)展組織（OECD）國家2018年水平的81%。

5 建議

“十四五”期間是能源電力落實“碳達峰”目標關鍵時期，需要大幅度提高非化石能源占比、控制煤炭消費、實施電能替代、提高能效水平。為保障“十四五”能源電力低碳高效發(fā)展，提出如下建議：

一是政策層面要重視能源尤其是電能的結構和布局優(yōu)化工作。加強能源電力統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)籌各專項規(guī)劃與總體規(guī)劃，構建多元化清潔能源供應體系。最大限度開發(fā)利用新能源，積極支持水電、核電等清潔能源發(fā)展，持續(xù)提升系統(tǒng)調節(jié)能力。

二是建議各界積極推動健全市場機制和政策體系，保障清潔能源安全高效利用。健全國內碳交易市場和能源電力市場制度體系，處理好各能源協(xié)同關系。在新能源發(fā)展及新產業(yè)、新技術培育創(chuàng)新等方面給予政策性支持。

三是因地制宜大力推進新能源電力對傳統(tǒng)化石能源的深度替代。進一步提高可再生能源消納率，大力實施“兩個替代”（電能替代、清潔替代）。推動建筑領域電供冷熱，實現(xiàn)綠色建筑電能替代；推動交通領域全面電氣化，推動電動汽車、港口岸電、純電動船、公路和鐵路電氣化發(fā)展；推進電制氫技術應用，推進綠氫在燃料電池電動車等交通領域和氫能煉鋼、綠氫化工等工業(yè)領域大規(guī)模應用。

四是推動數字化技術與節(jié)能服務深度融合。通過用能診斷與節(jié)能改造提升能效。結合“大、云、物、移、智、鏈”等數字化技術，增強系統(tǒng)用能監(jiān)測與診斷能力，通過對主要耗能設備進行節(jié)能改造，減少單位產值的能源消費。通過云計算技術實現(xiàn)用能大數據的匯總、分析、預測、共享，打造完整的需求響應生態(tài)系統(tǒng)，形成穩(wěn)定、可靠的響應負荷資源，挖掘電力、天然氣、熱等多能源領域中用戶側資源參與需求響應的潛力。

五是多措并舉，進一步增強系統(tǒng)靈活調節(jié)能力。風能、太陽能發(fā)電具有隨機性、波動性特征?！疤贾泻汀蹦繕吮尘跋?，可再生能源高比例并網，帶來了電力平衡、電網安全穩(wěn)定控制等諸多新挑戰(zhàn)。一方面要推進抽水蓄能與儲能建設，提升資源靈活調節(jié)能力。另一方面建議發(fā)揮氣電的靈活易儲優(yōu)勢，促進天然氣與可再生能源融合發(fā)展，提升靈活電源比例。