“雙碳”目標下綠色電力低碳發(fā)展的路徑分析

趙國濤，錢國明，王盛

（國電南京自動化股份有限公司，南京210032）

0 引言

2020年9月，我國政府宣布中國將“采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。“雙碳”目標的提出彰顯了中國積極應(yīng)對氣候變化、實現(xiàn)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的決心，并將從多個維度對電力行業(yè)產(chǎn)生深刻影響。2020 年11 月，《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》［1］中指出，要加快推動綠色低碳發(fā)展，“促進經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型”。2021 年3 月，中央財經(jīng)委員會第九次會議強調(diào)，要把“雙碳”目標納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。從能源行業(yè)視角來看，近期的系列政策皆突出體現(xiàn)了“綠色”發(fā)展這個主題。

國內(nèi)外尚無關(guān)于“綠色”的準確概念或者權(quán)威定義。劉飛等［2］認為，“綠色”是指工業(yè)生產(chǎn)活動對資源消耗、人體健康和生態(tài)環(huán)境的正面影響程度?！熬G色”可具體到不同行業(yè)，如綠色建筑強調(diào)優(yōu)化設(shè)計、節(jié)約資源、節(jié)能環(huán)保等［3］，綠色農(nóng)業(yè)關(guān)注資源環(huán)境承載力與生態(tài)保育［4］，綠色綠地則注重綠地資源的環(huán)境修復(fù)和生態(tài)效益等［5］?？傮w看，除經(jīng)濟學、管理學之外，目前提到的“綠色”概念基本都屬于綠色制造的范疇，能源電力也被涵蓋其中。以2016 年9月工信部頒布的《綠色制造工程實施指南（2016—2020 年）》（以下簡稱《實施指南》）為標志，以高效、清潔、低碳、循環(huán)為特點的綠色制造體系逐步在國內(nèi)推廣開來。

“雙碳”目標的確定，勢必會為能源電力行業(yè)的發(fā)展帶來新的挑戰(zhàn)，能源供給、能源消納、能源信息化、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、新興能源技術(shù)利用等方面都需要做出新的調(diào)整和部署。而這種調(diào)整和部署，應(yīng)該緊扣可持續(xù)環(huán)境收益這個主題，并將“雙碳”目標與綠色制造體系有機地聯(lián)系起來。

本文從“雙碳”目標的內(nèi)涵解讀入手，明確未來碳減排方面的工作重點；分析綠色制造體系的主要框架，確定其核心構(gòu)成要素，并以此為基礎(chǔ)對綠色電力的概念進行全新定位；按照“雙碳”目標的要求，提出構(gòu)建綠色、低碳電力體系的設(shè)計思路；探討其實施路徑，為電力企業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型提供新的思路與方法。

1 “雙碳”目標與綠色制造體系

1.1 “雙碳”目標的內(nèi)涵解讀

對于“雙碳”目標，國內(nèi)外尚無權(quán)威、準確的定義。通常認為二氧化碳排放量在某段時間內(nèi)達到峰值后，從維持平穩(wěn)波動至開始下降的過程被稱作“碳達峰”；若二氧化碳排放量經(jīng)負碳技術(shù)的應(yīng)用而達到增減平衡，此平衡狀態(tài)可稱為“碳中和”［6］。碳中和的概念可從碳減排和負碳技術(shù)應(yīng)用2個層面進行理解。

從國家戰(zhàn)略視角看，碳減排是加強碳排放管控的頂層設(shè)計工作，為推動國內(nèi)能源革命、實現(xiàn)國家能源安全提供保障；從政策實施視角看，碳減排工作是對相關(guān)法規(guī)、文件、標準、規(guī)范等進行完善，為降低全社會碳排放強度提供政策性指導；從源頭管控視角看，是將減排技術(shù)、管理技術(shù)、信息技術(shù)、裝備技術(shù)等進行有機融合，從而為相關(guān)科技的進步提供支撐；從市場建設(shè)視角看，要做好碳配額的分配與管理，強化以價格機制為導向的市場手段，激發(fā)資本市場參與碳減排的熱情；從負碳技術(shù)應(yīng)用的視角看，需關(guān)注二氧化碳捕獲、利用和封存（CCUS）技術(shù)，以解決負碳技術(shù)高能耗、高成本的關(guān)鍵問題。

總體來看，“雙碳”目標的實現(xiàn)有賴于對行動路線圖的系統(tǒng)性規(guī)劃、對具體行動方案的專業(yè)性細分、對相關(guān)技術(shù)研究的針對性攻關(guān)以及對相關(guān)市場的傾斜性扶持等。

1.2 綠色制造體系的主要架構(gòu)

綠色制造是一種在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，通過開展技術(shù)創(chuàng)新及系統(tǒng)性優(yōu)化，使產(chǎn)品在制造、設(shè)計、物流、使用、回收與再利用等全生命周期中，對環(huán)境影響最小、資源利用率最高、對人體健康與社會危害最小，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化［7-8］。綠色制造體系是以全生命周期的跟蹤評價為特征，以節(jié)能、減碳、環(huán)保、生態(tài)設(shè)計、資源循環(huán)利用為主要特點的現(xiàn)代制造體系。

一般來說，綠色制造體系涵蓋的內(nèi)容主要包括：綠色設(shè)計、綠色技術(shù)和工藝、綠色生產(chǎn)和管理、綠色供應(yīng)鏈、綠色循環(huán)利用等內(nèi)容［9］。

（1）綠色設(shè)計。按照產(chǎn)品全生命周期綠色管理理念，加快開發(fā)具有無害化、節(jié)能、環(huán)保、低耗、高可靠性、長壽命、易回收特性的綠色產(chǎn)品。

（2）綠色技術(shù)和工藝。按照廠房集約化、原料無害化、生產(chǎn)潔凈化、廢物資源化、能源低碳化的原則創(chuàng)建綠色工廠。

（3）綠色生產(chǎn)和管理。以企業(yè)集聚化發(fā)展、產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈接、服務(wù)平臺建設(shè)為重點，優(yōu)化工業(yè)用地布局，推進綠色工業(yè)園區(qū)建設(shè)；采取措施促進生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)/外企業(yè)間物質(zhì)流、能量流和信息流的傳遞與交換，實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)/外的鏈接共生、資源共享、原料互供、信息互通。

（4）綠色供應(yīng)鏈。以綠色供應(yīng)鏈標準和生產(chǎn)者延伸責任為支撐，充分利用交通、電子、通信、機械等載體，帶動企業(yè)上下游商家在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，踐行環(huán)境保護責任，建立涵蓋生產(chǎn)、營銷、回收、物流等環(huán)節(jié)一體化的綠色供應(yīng)鏈條。

（5）綠色循環(huán)利用。以水資源、生產(chǎn)設(shè)備、原材料、輔助生產(chǎn)材料和主副產(chǎn)品等為目標，對有關(guān)生產(chǎn)過程的資源浪費和廢棄物進行有效管控，結(jié)合工藝技術(shù)、信息技術(shù)與市場機制，促進全生命周期內(nèi)資源的循環(huán)利用，并構(gòu)建相應(yīng)的管理體系。

按照《實施指南》的規(guī)定，上述5 項內(nèi)容是相互關(guān)聯(lián)、協(xié)同推進的，分別有明確的工作程序和評價標準。目前，我國正在深入實施綠色制造戰(zhàn)略，積極推動重點行業(yè)綠色改造升級和重點區(qū)域綠色化轉(zhuǎn)型，整體工業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展已取得積極成效。

1.3 綠色電力概念的新定位

目前，對于綠色電力的概念，國內(nèi)外多數(shù)研究者都接受“以風電、光伏等為代表的可再生能源發(fā)電”的觀點［10-12］，并以此為基礎(chǔ)開展與其實施機制相關(guān)的研究［13］。隨著“雙碳”戰(zhàn)略目標的提出和綠色制造體系建設(shè)力度的逐步加大，有關(guān)綠色電力概念的內(nèi)涵也應(yīng)得到進一步深化。

（1）從減少碳排放的角度看，綠色電力的能源結(jié)構(gòu)組成應(yīng)以低碳排放的發(fā)電方式為主。例如，根據(jù)碳排放方法學的規(guī)定，相較于基準線情景，風電、光伏等可再生能源發(fā)電能夠產(chǎn)生一定的減排量，是未來實現(xiàn)“雙碳”目標的主要能源供給形式。

（2）從節(jié)能的角度看，綠色電力的能效管理方式應(yīng)著重于節(jié)能技術(shù)和節(jié)能設(shè)備應(yīng)用，并借助信息技術(shù)對能源的發(fā)、輸、配、送、用等過程的能源損耗進行有效管控。

（3）從環(huán)保的角度看，綠色電力應(yīng)展現(xiàn)對環(huán)境污染物排放的源頭控制、對末端治理的技術(shù)和管理成果，彰顯能源生產(chǎn)和使用過程的環(huán)境績效。

（4）從生態(tài)設(shè)計的角度看，綠色電力的發(fā)展應(yīng)體現(xiàn)電力建設(shè)和電力運行等環(huán)節(jié)對生態(tài)環(huán)境的保護，在保證施工和運維質(zhì)量的同時，注重維護所在區(qū)域的生態(tài)平衡。

（5）從資源循環(huán)利用的角度看，綠色電力的發(fā)展應(yīng)表現(xiàn)在生產(chǎn)資料的減量消耗、廢棄物的綜合利用、生產(chǎn)設(shè)備的延壽使用、全流程的綠色循環(huán)設(shè)計等方面，按照循環(huán)經(jīng)濟理念的要求，促進能源電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

另外，討論綠色電力概念時需借助全生命周期評價（LCA）技術(shù)，對能源生產(chǎn)、輸配、傳送和使用的全流程進行數(shù)據(jù)收集、質(zhì)量評估和建模分析，將不同的環(huán)節(jié)進行有機關(guān)聯(lián)。

2 綠色電力體系

“雙碳”目標下，從綠色制造視角解讀的綠色電力體系，可從綠色電廠、綠色電網(wǎng)和綠色能源消費等3個方面進行分析，如圖1所示。

圖1 綠色電力體系結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of green power system

2.1 綠色電廠

目前尚無綠色電廠的權(quán)威定義和標準。前人的研究多集中于環(huán)保措施和綠色建筑技術(shù)。前者多聚焦在脫硫、脫硝、污水處理等方面［14-15］；后者多關(guān)注綠色建筑技術(shù)的設(shè)計策略及其對人體健康的影響［16-17］。這些研究對于綠色電廠的定位往往缺乏全面性。結(jié)合綠色制造體系，以火力發(fā)電廠為例，綠色電廠的建設(shè)可通過以下路徑得以實現(xiàn)。

（1）從節(jié)能視角看，應(yīng)重視燃煤電廠熱動系統(tǒng)、環(huán)保系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)。例如，從提高能量轉(zhuǎn)化率的角度，重視熱能和燃料化學能品位的關(guān)系，加強對煤粉清潔、水煤漿潔凈等工藝過程的優(yōu)化，持續(xù)對相關(guān)設(shè)備進行節(jié)能改造，兼顧強化燃燒與控制污染。另外，為實現(xiàn)集中供熱和提高余熱、余壓回收率，要加強對節(jié)能熱力學的研究，不斷提高大型煤電機組的能量利用效率；在實行機組靈活性改造的同時，要注意維持成本與收益之間的平衡，以提高企業(yè)在節(jié)能工作上的積極性。

（2）從污染物減排視角看，應(yīng)著重加強燃煤電廠污染物源頭排放的技術(shù)管控。首先，要健全燃煤管理體系，從采購端強化質(zhì)量控制，提高優(yōu)質(zhì)煤的使用效率；其次，要優(yōu)化鍋爐等燃燒設(shè)備的技術(shù)設(shè)計，提高整體燃燒效率；最后，提高煙氣監(jiān)測和分析水平，優(yōu)化監(jiān)測布點策略，從源頭解決監(jiān)測數(shù)據(jù)失真問題。

（3）從污染物末端治理視角看，應(yīng)繼續(xù)推進煤電企業(yè)污染物超低排放的技術(shù)改造。例如，企業(yè)可根據(jù)自身實際情況選擇適合的脫硫、脫硝、除塵技術(shù)對污染物進行環(huán)保處理，以滿足國家規(guī)定的技術(shù)要求；需加強對汞、氨、三氧化硫等非主流污染物去除技術(shù)的研發(fā)工作［18-20］，全面提高燃煤電廠的環(huán)保質(zhì)量；“雙碳”目標的提出，為CCUS 技術(shù)發(fā)展提供了良好契機，未來應(yīng)致力于有效的工程示范和技術(shù)成本的降低。

（4）從低碳視角看，綠色電廠的建設(shè)應(yīng)側(cè)重于可再生能源的開發(fā)和利用?！半p碳”目標背景下，可再生能源發(fā)電的裝機量將會倍速增長，其消納問題也愈發(fā)受到重視。尤其在碳市場和電力交易市場機制逐步完善的背景下，非水可再生能源發(fā)電的大規(guī)模并網(wǎng)和高比例消納將有力推動煤電企業(yè)碳達峰的進程。另外，負碳技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用也是煤電企業(yè)實現(xiàn)低碳發(fā)展的重要途徑［21］。

（5）從生態(tài)設(shè)計視角看，綠色電廠的建設(shè)離不開與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。例如，光伏電站在施工建設(shè)期間可能會破壞表層土壤和植被群落分布，或?qū)邓敖孛婵諝馔牧鳟a(chǎn)生不良影響［22］；在運維期間會產(chǎn)生噪聲、廢舊光伏電池組件、變壓器油泄漏等問題［23］。針對這些問題，企業(yè)應(yīng)預(yù)先做好項目生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計，并定期開展對項目實施情況的生態(tài)評價。

（6）從資源循環(huán)利用視角看，煤電企業(yè)應(yīng)秉持循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展理念，按照“資源節(jié)約→節(jié)能→減碳”的思路，構(gòu)建以“資源→產(chǎn)品→廢棄物→再生資源”為路徑的循環(huán)利用模式［24］。例如，對于燃煤電廠產(chǎn)生的粉煤灰、脫硫石膏、脫硝催化劑、廢舊布袋等廢棄物的循環(huán)利用就體現(xiàn)了這種設(shè)計思想。燃煤電廠的資源循環(huán)利用，關(guān)鍵是對現(xiàn)有廢棄物排放標準的嚴格執(zhí)行和對企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟資源價值流的科學分析與評價［25］。

總體來看，以綠色制造體系理念為基礎(chǔ)、以火力發(fā)電為例解析的綠色電廠概念，能夠反映“雙碳”目標的總體要求，可以為電力企業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型提供可行的實現(xiàn)路徑。

2.2 綠色電網(wǎng)

目前國內(nèi)外尚無有關(guān)綠色電網(wǎng)的嚴格定義，相關(guān)研究多局限于節(jié)能、環(huán)保、智能電網(wǎng)等角度［26-27］，對其概念的理解往往流于片面。以實現(xiàn)“雙碳”目標為背景，以綠色制造體系為基礎(chǔ)框架，對綠色電網(wǎng)的內(nèi)涵可有如下解讀。

（1）從節(jié)能角度看，綠色電網(wǎng)的能損主要來自電能輸配過程的損耗。應(yīng)采取多種措施降低輸配電過程中的線損，可對電網(wǎng)進行升壓改造、采用無功補償設(shè)備提高功率因數(shù)、提高計量裝置的準確性、實現(xiàn)配電變壓器低壓側(cè)互聯(lián)、對配電線路進行節(jié)能改造等。在“雙碳”目標背景下，對大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)所產(chǎn)生能損方面的研究已漸成熱點。

（2）從減排和環(huán)保角度看，管控SF6的排放源頭、對SF6進行回收處理已成為綠色電網(wǎng)建設(shè)的重要任務(wù)之一。應(yīng)采取措施加強對新投運、在運行和退運設(shè)備中SF6的管理，嚴格按照國家標準與行業(yè)規(guī)范，對含SF6的管理過程進行質(zhì)量控制，并在氣體檢測、倉儲物流、數(shù)據(jù)處理、泄漏預(yù)警等方面提升管理水平，從源頭減少SF6的排放［28］；另外，要重視SF6回收技術(shù)的研發(fā)，不斷提高回收效率及再利用率。

（3）從低碳角度看，綠色電網(wǎng)中的碳減排量主要來自減少SF6在電力設(shè)備中的使用量（如回收利用廢舊設(shè)備中的SF6）和提高電能輸配過程的節(jié)能量：前者的碳減排當量=減少的SF6使用量×SF6的全球變暖潛勢值（取《政府間氣候變化委員會（IPCC）第二次評估報告（1995）》確定的數(shù)值，23 900）；節(jié)能項目碳減排量=節(jié)能措施產(chǎn)生的節(jié)能量×區(qū)域電網(wǎng)排放因子（參照《2019 年度減排項目中國區(qū)域電網(wǎng)基準線排放因子》）。

（4）從生態(tài)設(shè)計角度看，輸變電工程的設(shè)計和施工最能體現(xiàn)綠色電網(wǎng)的概念內(nèi)涵。如何在滿足電網(wǎng)技術(shù)要求的前提下做到付出最少的資源和環(huán)境代價，是實現(xiàn)綠色施工要求的關(guān)鍵。例如，通過對直流輸電系統(tǒng)電磁環(huán)境和噪聲控制方面的研究，掌握各電磁環(huán)境因子隨氣候環(huán)境的變化規(guī)律，從而合理設(shè)計施工細節(jié)［29］。另外，要考察電網(wǎng)建設(shè)中綠色施工的成效，需要進行施工期間和范圍內(nèi)的生態(tài)環(huán)境綜合評價，通過建立環(huán)境評價指標體系，判定影響綠色施工成效的關(guān)鍵要素，從而為技術(shù)和管理改進提供指導。

（5）從資源循環(huán)利用角度看，綠色電網(wǎng)建設(shè)的思路與綠色電廠的類似，都是按照“資源節(jié)約→節(jié)能→減碳”的路線來闡釋“綠色”的內(nèi)涵。與變電、配電、輸電等過程相關(guān)的線路用材料，以及變壓、檢測、傳感、定位、通信和保護等工作使用的設(shè)備，都存在資源節(jié)約和循環(huán)利用的潛力。有必要按照循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展要求，逐步完善相關(guān)的行業(yè)規(guī)范、產(chǎn)品標準和管理制度，采取獎懲措施，加強企業(yè)內(nèi)部資源管理的力度。還可考慮引入市場機制，嘗試以市場的力量提高電網(wǎng)企業(yè)資源循環(huán)利用水平。

以上既是關(guān)于綠色電網(wǎng)概念內(nèi)涵的解析，也是建設(shè)綠色電網(wǎng)的基本路徑。

2.3 綠色能源消費

能源消費是能源產(chǎn)業(yè)的末端環(huán)節(jié)，也是能源生產(chǎn)的最終承載點，有關(guān)綠色能源消費的研究目前尚不多見。根據(jù)綠色制造體系的基本框架，對綠色能源消費概念的解讀如下。

（1）從節(jié)能角度考慮，綠色能源消費體現(xiàn)在需求側(cè)的響應(yīng)和管理方面，包括負荷預(yù)測、客戶端需求分析、負荷優(yōu)化調(diào)度、負荷控制管理、用電計量管理、用能/節(jié)能指導等。尤其是與“雙碳”目標較為契合的新能源電力系統(tǒng)需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)，近來開始受到較多的關(guān)注。對新能源電力系統(tǒng)中的需求側(cè)響應(yīng)問題，可以“網(wǎng)側(cè)線損→用戶側(cè)節(jié)能量→用戶側(cè)減碳量”為主線，追蹤碳排放流的演化足跡，這對于實現(xiàn)系統(tǒng)的源-荷互動、協(xié)同增效具有十分重要的意義［30］。

（2）從減排和環(huán)保角度考慮，綠色能源消費應(yīng)側(cè)重于對負荷側(cè)用能所產(chǎn)生的污染源的治理。例如，對于工業(yè)用戶，在用能過程中因電氣設(shè)備消耗、折舊而產(chǎn)生的固廢，用電過程中產(chǎn)生的臭氧、氮氧化物等空氣污染，用電過程產(chǎn)生的光污染、電磁輻射污染和噪聲污染等，都可能對人體健康產(chǎn)生影響。目前，電力行業(yè)對于職業(yè)健康安全管理體系（OHSMS）的認知多集中于電力建設(shè)與施工環(huán)節(jié)，對于負荷側(cè)用能產(chǎn)生的環(huán)境污染問題則關(guān)注較少，未來應(yīng)在此方向投入更多的研發(fā)力量。

（3）從低碳角度考慮，綠色能源消費的落腳點應(yīng)該在碳普惠機制（PHCER）。碳普惠機制是促進公眾和企業(yè)主動踐行低碳節(jié)能、參與綠色發(fā)展的一項激勵機制，其運作方式是依托碳普惠平臺，與公共機構(gòu)數(shù)據(jù)對接，對公眾（企業(yè)）低碳行為所產(chǎn)生的減碳量進行量化和管理?，F(xiàn)階段碳普惠機制推廣的重點在公眾的低碳、節(jié)能行為的激勵方面，這是與“雙碳”目標的要求相一致的。

（4）從生態(tài)設(shè)計角度考慮，綠色能源消費與國家對于生態(tài)保護的要求密切相關(guān)。例如，用戶側(cè)的用冷/熱/電過程應(yīng)減少對水資源帶來污染，戶用光伏安裝和運行階段應(yīng)減少對植被資源產(chǎn)生破壞，用能設(shè)施的安裝和使用過程應(yīng)減少影響生物資源的棲息活動等。能源消費活動應(yīng)置于生態(tài)環(huán)境保護的監(jiān)管之下，致力于維持區(qū)域內(nèi)的生態(tài)平衡。

（5）從資源循環(huán)角度考慮，綠色能源消費應(yīng)把相關(guān)廢棄物的綜合利用作為工作重點。例如，公眾可通過垃圾分類將與用能有關(guān)的廢棄物進行歸類收集，管理部門可根據(jù)這些廢棄物的種類與功用進行分揀，對其中有利用價值的資源進行回收或再利用。能源消費側(cè)的資源循環(huán)利用可減輕環(huán)保工作的壓力，降低附加在用能設(shè)施上的生產(chǎn)能耗，從而在一定程度上減少碳排放。現(xiàn)階段，對能源消費側(cè)的關(guān)注遠少于供應(yīng)側(cè)，這是未來需要改進的地方。

2.4 相關(guān)評價體系和技術(shù)

2.4.1 LCA技術(shù)

LCA 技術(shù)是一種可量化的系統(tǒng)分析方法，這種方法處理的對象是因資源消耗和污染物排放而造成的潛在環(huán)境影響［31］。LCA 的應(yīng)用過程大致是：確定評價的目的、范圍和指標，建立多層次、動態(tài)清單和數(shù)據(jù)庫，運用多種方法和工具進行清單分析與影響評價，對評價結(jié)果進行解釋和改進。其中，清單分析與影響評價是較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，往往根據(jù)專門的系列標準，借助系統(tǒng)化軟件來完成，為生產(chǎn)者的決策提供借鑒。常用的軟件包括荷蘭的Simapro7、日本的AIST-LCA Ver. 4、德國的GaBi 4.3、法國的TEAM4.5、美國的BEES 3.0d和中國的“生命周期評價工具”等［9］。LCA 技術(shù)是綠色電力概念的重要組成部分，也是綠色電力體系評價的基礎(chǔ)。

2.4.2 綠色電力體系評價

國內(nèi)有關(guān)綠色電力的評價研究相對較少，現(xiàn)有報道一般關(guān)注能源消耗、資源消耗和環(huán)境效應(yīng)［32］，涉及低碳的內(nèi)容較少。“雙碳”目標背景下，綠色電力體系的評價應(yīng)該按照LCA 技術(shù)的流程和方法，以“低碳”為核心，結(jié)合節(jié)能、減排、環(huán)保、生態(tài)設(shè)計、資源循環(huán)利用等綠色制造體系概念所覆蓋的關(guān)鍵要素，對研究范圍內(nèi)綠色電力的實施情況進行系統(tǒng)性評價和分析。同時，運用信息化技術(shù)，建立多層次、動態(tài)化評價系統(tǒng)，對LCA 的評價結(jié)果進行持續(xù)的跟進和管理，及時制定有效改進方案，不斷提高評價體系的可及性和現(xiàn)實指導性。

3 低碳電力體系

“雙碳”目標的本質(zhì)是在追求高質(zhì)量經(jīng)濟發(fā)展的道路上，實現(xiàn)社會、經(jīng)濟的發(fā)展與碳排放逐漸“脫鉤”［33］。在此理念下，隨著綠色制造體系向工業(yè)領(lǐng)域各層面的深層次推進，適時構(gòu)建和發(fā)展低碳制造體系正是題中應(yīng)有之意。低碳制造體系下，電力行業(yè)的發(fā)展也應(yīng)聚焦“碳減排”這個主題，低碳電力概念的解讀與實現(xiàn)途徑如圖2所示。

圖2 低碳電力的實現(xiàn)途徑Fig.2 Path for low-carbon power

3.1 低碳電力的概念解讀

綠色制造的概念及其體系建設(shè)已經(jīng)持續(xù)多年，但低碳制造理念的形成尚在起步階段。在“雙碳”目標的背景下，重視和推廣低碳制造體系有重要的現(xiàn)實意義。低碳制造考慮資源及環(huán)境效率的基本思想，本質(zhì)上屬于綠色制造的范疇，但低碳制造突出了以碳減排量化為主線的特征［34］，強調(diào)對全生命周期的碳減排與控制過程。另外，要構(gòu)建低碳電力體系，也離不開信息系統(tǒng)支撐和市場機制的作用。

圖2 中展示了圍繞碳減排這個核心理念，綠色制造體系的不同結(jié)構(gòu)單元如何實現(xiàn)低碳電力的途徑與方法。這些結(jié)構(gòu)單元主要包括低碳產(chǎn)品設(shè)計、低碳生產(chǎn)工藝、低碳工業(yè)園區(qū)、低碳供應(yīng)鏈、低碳循環(huán)利用和全生命周期碳足跡分析等。

3.2 低碳電力的實現(xiàn)途徑

3.2.1 低碳制造體系下的電力行業(yè)碳減排

（1）從低碳產(chǎn)品設(shè)計角度看，電力行業(yè)碳減排的重點應(yīng)該是可再生能源的消納?！半p碳”目標背景下，可再生能源未來必定會迎來倍速發(fā)展，但不同區(qū)域資源稟賦與負荷分布的差異，必然會成為消納可再生能源、實現(xiàn)“雙碳”目標的瓶頸，至少在局部時空內(nèi)會如此。目前，消納的主體依然為大電網(wǎng)，但隨著分布式可再生能源的快速發(fā)展，消納也必然趨向多元化，而且大電網(wǎng)本身在接入大規(guī)模風電上也存在很多技術(shù)問題。因此，未來須依靠新興科技的成果，不斷發(fā)展和創(chuàng)新各種消納技術(shù)；同時，積極構(gòu)建促進可再生能源消納的市場機制與商業(yè)模式，激發(fā)資本市場的參與熱情，借助市場力量實現(xiàn)“就地消納”。實現(xiàn)可再生能源的多元化與互補性消納，實質(zhì)上就是提升低碳能源的占比，也是能源行業(yè)低碳產(chǎn)品輸出的具體體現(xiàn)。

（2）從低碳工藝角度看，電力行業(yè)碳減排的重點應(yīng)該是節(jié)能工作。按照碳排放方法學的規(guī)定，所有有關(guān)節(jié)能量的核算最終都能被計算或折算為減碳量，這種“節(jié)能就是減碳”的理念，是電力行業(yè)加強低碳工藝改進的基礎(chǔ)和動力。從電能供應(yīng)的全周期看，電力行業(yè)的能損主要來自電力輸配、生產(chǎn)以及負荷側(cè)用能的損耗，而這些能損也都是與具體的工藝技術(shù)相關(guān)聯(lián)的。未來，須繼續(xù)提高對節(jié)能技術(shù)與裝備的研發(fā)投入，完善與節(jié)能相關(guān)的市場體系，以獎懲方式提高政策扶持與監(jiān)管的力度，協(xié)同促進電力行業(yè)節(jié)能工作的開展。

（3）從低碳工業(yè)園區(qū)角度看，電力行業(yè)碳減排的重點應(yīng)該是提高能源利用效率。對于電力行業(yè)而言，園區(qū)是承載能源供給與信息交換的基礎(chǔ)單元，其低碳路徑的選擇對“雙碳”目標的實現(xiàn)十分重要。近年來有關(guān)低碳園區(qū)的研究開始受到重視，例如關(guān)注污染物減排的降碳路線、溫室氣體的排放核算、低碳商業(yè)模式等［35-38］。但對園區(qū)能源利用效率的研究則較少。綜合能源服務(wù)能夠降低企業(yè)的終端用電成本，是提高能源利用效率的途徑之一。未來可從拓展分布式光伏應(yīng)用、發(fā)展建筑節(jié)能、推動熱電聯(lián)產(chǎn)、加強電力信息化建設(shè)、積極布局數(shù)據(jù)中心（IDC）等方面入手，不斷推進園區(qū)能源系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，發(fā)揮各種能源的協(xié)同效應(yīng)，共同促進園區(qū)能源利用效率的提高。

（4）從低碳供應(yīng)鏈角度看，電力行業(yè)碳減排的重點應(yīng)該是落實生產(chǎn)者責任延伸（EPR）原則。對于發(fā)電側(cè)和網(wǎng)側(cè)的企業(yè)，為用戶提供能源服務(wù)只是履行了生產(chǎn)者的部分責任，與生產(chǎn)過程相連接的上/下游服務(wù)是其責任延伸的內(nèi)容，這與綠色制造體系LCA 的思想相一致。園區(qū)能源系統(tǒng)的供應(yīng)鏈構(gòu)成就屬于EPR原則討論的范疇。

低碳供應(yīng)鏈的建立與低碳設(shè)計、采購、制造、營銷、物流、消費和回收再利用等7 個環(huán)節(jié)密切相關(guān)，在這些環(huán)節(jié)中要體現(xiàn)環(huán)境特性、生態(tài)設(shè)計和節(jié)能降耗的要求，體現(xiàn)能源“生產(chǎn)者”對原材料供應(yīng)商、產(chǎn)品分銷商和用戶行為的低碳化約束。對各方行為的低碳化約束可通過合同、協(xié)議或聲明的方式進行，必要時為了維護企業(yè)信譽、承擔社會責任，可犧牲部分利潤。

（5）從低碳循環(huán)利用的角度看，電力行業(yè)碳減排的重點也是落實EPR原則。例如，對余熱/余壓的回收體現(xiàn)了節(jié)能責任；對廢棄物的再利用體現(xiàn)了環(huán)保責任；對二氧化碳的捕集與轉(zhuǎn)化體現(xiàn)了低碳責任等。要落實生產(chǎn)者責任，應(yīng)重點從廢棄物/廢能排放源頭的控制、園區(qū)環(huán)境/節(jié)能信息的披露、資源的回收再利用等3 個方面開展工作。落實生產(chǎn)者責任、減少園區(qū)碳排放量，是實現(xiàn)園區(qū)低碳循環(huán)利用的最終目標。

（6）從全生命周期碳足跡的分析角度看，電力行業(yè)碳減排的重點應(yīng)該是園區(qū)碳足跡的核算與評價。目前，有關(guān)碳足跡的核算與應(yīng)用主要集中在行業(yè)分析、區(qū)域分析、生產(chǎn)單元過程分析等方面，以工業(yè)園區(qū)為研究對象的相對較少。

可參照產(chǎn)品碳足跡（PCF）的計算過程，根據(jù)ISO 14067 國際標準要求，按照LCA 技術(shù)確定計量邊界，對園區(qū)碳足跡進行核算與評價：將園區(qū)能源供給過程分為原材料采購（煤炭、天然氣）、能源生產(chǎn)（熱電聯(lián)產(chǎn)）、產(chǎn)品銷售（能源輸配和電力市場）和產(chǎn)品報廢（廢能、廢棄物）4 個階段；進而分析這4 個階段與碳排放相關(guān)的單元過程，計算PCF；然后校核原始數(shù)據(jù)，并運用數(shù)學工具對計算結(jié)果進行檢驗；對最終結(jié)果做出評價。

以上就是低碳制造體系框架下，電力行業(yè)碳減排過程的主要實現(xiàn)路徑。需要指出的是，上述路徑分析只是一種宏觀性的闡述，對于主體能源形式存在差異的不同工業(yè)園區(qū)，其碳減排的實現(xiàn)路徑也會有所不同。

3.2.2 多交易市場機制

目前，國內(nèi)存在的一些與能源相關(guān)的市場基本處于相對孤立的狀態(tài)，相互間的關(guān)聯(lián)并不緊密，缺乏一個核心的機制將其有機關(guān)聯(lián)起來［39］。這些交易市場包括：電力市場交易、綠證交易、碳交易、排污權(quán)交易、用能權(quán)交易和節(jié)能量交易等。

對于低碳電力體系，可考慮以“減碳量”為核心，將不同類型的交易市場連接起來：例如，碳市場可通過自愿減排機制（CCER）計算減碳量，將電力市場交易的綠電發(fā)電量、綠證市場上的綠電量、節(jié)能量交易所獲的項目節(jié)能量折算成減碳量；通過用能權(quán)市場交易的用能指標，在特定場景下可折算為節(jié)能量，進而可計算為減碳量；通過排污權(quán)市場所獲排污權(quán)配額可折算成為處理相應(yīng)當量的污染物而消耗的節(jié)能量，進而可計算減碳量。利用多交易市場的聯(lián)動機制進行減碳，可以突破各市場之間原有壁壘，有利于促進未來統(tǒng)一“碳中和”大市場的構(gòu)建。

3.2.3 信息系統(tǒng)支撐

新興信息技術(shù)賦能電力行業(yè)，可幫助企業(yè)實現(xiàn)信息化、智能化、數(shù)字化的運營管理。低碳電力體系的建立離不開信息技術(shù)的支撐。以電網(wǎng)為例，實施數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略不僅可降低輸配電投入、優(yōu)化用戶服務(wù)體驗、促進新能源消納，而且能消減負荷，顯著提高能源利用效率。

未來有必要在推進電力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用、加強電力生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)化/智能化、提高新能源管理及服務(wù)水平、提升能源生產(chǎn)效率和供給效率，促進電力行業(yè)的數(shù)字貫通和價值整合等方面投入更多關(guān)注，以電力企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶動低碳化轉(zhuǎn)型，最終推動“雙碳”目標在能源電力領(lǐng)域的盡早實現(xiàn)。

以上就是“雙碳”目標背景下，低碳電力發(fā)展的路徑分析。本質(zhì)上講，低碳電力歸屬于綠色電力的概念范疇，只不過前者在內(nèi)涵上更聚焦一些，也更貼近“雙碳”目標的要求。

3.3 有關(guān)“雙碳”目標的幾點思考

3.3.1 概念的統(tǒng)一問題

目前，國內(nèi)外對于“雙碳”目標尚無統(tǒng)一、嚴格的定義。政府、企業(yè)、媒體和公眾因其視角不同，對“雙碳”目標概念的理解也有所不同，這就為未來的實踐工作帶來障礙。例如，需要確定可再生能源的裝機比例和裝置實際運行比例（時間），何為碳達峰目標完成的標志。如果不考慮負荷側(cè)及并網(wǎng)條件，單純?yōu)椤斑_峰”而達峰，未來難免會出現(xiàn)大規(guī)模棄風、棄光的情形。

3.3.2 突破企業(yè)間壁壘問題

在某一區(qū)域內(nèi)，不同業(yè)主投資的分布式光伏發(fā)電項目有可能出現(xiàn)并存的情況。這些發(fā)電項目經(jīng)由自愿減排機制或碳普惠機制產(chǎn)生減碳量，若因減碳量較小而不適于進入碳交易市場（成本問題）會出現(xiàn)減碳量閑置的情況。如果能夠突破企業(yè)間壁壘，組建股份合作制的區(qū)域性碳資產(chǎn)管理公司對小型分布式光伏項目的減碳量進行統(tǒng)一核算、委托認證和管理，進而作為一個整體進入碳交易市場，則可使得諸多業(yè)主都能獲得光伏項目增值的機會，從而激發(fā)更多投資商（包括產(chǎn)/耗用戶）參與可再生能源發(fā)電項目的熱情。

3.3.3 其他問題

要在預(yù)定期限內(nèi)實現(xiàn)“雙碳”目標，尚有許多問題值得探討。例如，可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)問題關(guān)系到新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建；儲能產(chǎn)業(yè)成本的控制及安全性問題與可再生能源的消納密切相關(guān)；大規(guī)模綠電制氫項目的應(yīng)用涉及到產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性西遷，周期長、難度大；與能源電力相關(guān)的技術(shù)標準嚴重滯后問題，直接影響到“雙碳”目標的實現(xiàn)；國產(chǎn)化電力信息系統(tǒng)開發(fā)與能源安全緊密相連；公眾低碳行為的量化與激勵，也是實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標的重要途徑。這些亟待解決的問題，也是發(fā)展綠色電力與低碳電力必須要面對的挑戰(zhàn)。

4 結(jié)束語

“雙碳”目標的提出給電力行業(yè)的發(fā)展帶來深刻影響，并將促使其向綠色低碳轉(zhuǎn)型。按照綠色制造體系的思路框架，詮釋有關(guān)綠色電力與低碳電力的概念，并闡述兩者的實施路徑，為未來“雙碳”目標的實現(xiàn)提供新的思路與方法。