基于雙碳目標(biāo)的福建省清潔能源發(fā)展的路徑探討

王秋洪

(中核集團(福建)市場開發(fā)部，福建 福州 350003)

0 引言

2021年10月24日，《中共中央、國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》發(fā)布，系統(tǒng)謀劃和總體部署碳達(dá)峰碳中和這項關(guān)系生態(tài)文明建設(shè)的重大工作，指出要堅定不移走生態(tài)優(yōu)先、綠色低碳的高質(zhì)量發(fā)展道路，確保如期實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和[1]。意見明確提出碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)：一是到2030年，單位GDP(國內(nèi)生產(chǎn)總值)二氧化碳排放比2005年下降65%以上；非化石能源(主要包括水能、風(fēng)能、太陽能等可再生能源及核能等新能源)消費比重達(dá)到25%左右。二是到2060年，全面建立清潔低碳安全高效的能源體系，非化石能源消費比重達(dá)到80%以上。

福建省作為習(xí)近平生態(tài)文明思想的孕育地、首個國家生態(tài)文明試驗區(qū)，正持之以恒踐行習(xí)近平生態(tài)文明思想、推進生態(tài)省和國家生態(tài)文明試驗區(qū)建設(shè)，為全方位推進高質(zhì)量發(fā)展提供生態(tài)環(huán)境支撐，先行實現(xiàn)綠色循環(huán)低碳發(fā)展。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，福建省的能源需求快速增長，經(jīng)濟、能源和環(huán)境三者之間的矛盾也將更加突出，如何率先建立清潔低碳安全高效的能源體系，是福建省當(dāng)前面臨的一項課題。因此，加大能源結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，加快發(fā)展清潔能源勢在必行。本文基于國家碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)和福建省能源行業(yè)現(xiàn)狀，探討福建省發(fā)展清潔能源發(fā)展的路徑。

1 福建省能源行業(yè)現(xiàn)狀

(1)能源消費情況

2020年福建省地區(qū)生產(chǎn)總值43903.9億元，能源消費總量為13905萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭為6716萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，石油為3282萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，天然氣為653萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，非化石能源3254萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤[2]。有關(guān)研究顯示，預(yù)期福建省人均能源消費量峰值為5.22～5.46噸標(biāo)準(zhǔn)煤，遠(yuǎn)景能源消費總量基本保持在2.2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤范圍內(nèi)[3]。按消費比重達(dá)到80%計算，非化石能源消費缺口達(dá)1.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上。2020年福建省能源消費占比如圖1所示。

圖1 2020年福建能源消費占比

(2)電力裝機情況

福建省能源消費結(jié)構(gòu)仍以煤炭、石油、天然氣等產(chǎn)生碳排放的化石能源為主。為減輕經(jīng)濟社會發(fā)展對化石能源的依賴以實現(xiàn)降低碳排放總量的目標(biāo)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)勢在必行。要逐步實現(xiàn)能源清潔低碳化，必須大力發(fā)展非化石能源，提高非化石能源比例[4]。

截至2020年底，福建省電力裝機容量為6488萬千瓦，其中煤電2862萬千瓦，氣電391萬千瓦，水電1211萬千瓦，核電987萬千瓦，風(fēng)電486萬千瓦，光 伏202萬 千 瓦，儲 能123萬 千 瓦[2]。2020年 福 建省電力裝機占比如圖2所示。

圖2 2020年福建省電力裝機占比

2020年福建省電力生產(chǎn)量為2636.49億千瓦時，其中火電為1550.52億千瓦時，占58.8%，水電、風(fēng)電、核電等其它非化石能源發(fā)電為1085.97億千瓦時，占41.2%[2]。2020年福建省發(fā)電量占比如圖3所示。

圖3 2020年福建省發(fā)電量占比

2 福建清潔能源發(fā)展可行性分析

清潔能源即綠色能源，主要包括核能和水能、風(fēng)能、太陽能、生物能、地?zé)崮?、氫能等可再生能源。福建省水電已呈現(xiàn)過度開發(fā)，局部已出現(xiàn)嚴(yán)重生態(tài)問題；陸上風(fēng)電開放受林地生態(tài)影響制約；光伏發(fā)電受光照不足、土地資源制約，不存在大規(guī)模開發(fā)的潛力；生物能、地?zé)崮?、氫能等利用技術(shù)尚不成熟。有關(guān)研究表明，與可再生能源發(fā)電技術(shù)相比，核電具有負(fù)荷因子高、受自然條件約束少、高效、可靠的優(yōu)勢[5]；開發(fā)海上風(fēng)電對緩解沿海地區(qū)用電緊張局面，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，有效應(yīng)對氣候變化具有十分重要的意義[6]。長期以來，核能和可再生能源都為減少二氧化碳的排放作出了貢獻(xiàn)，是中國未來電力能源消費低碳轉(zhuǎn)型、最終實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的兩項關(guān)鍵技術(shù)[7]。因此，未來清潔能源發(fā)展的重點應(yīng)是核電、海上風(fēng)電等。

2.1 發(fā)展核電可行性分析

在資源條件方面，福建省具有得天獨厚的優(yōu)勢，綿長的海岸線蘊藏著豐富的核電廠址資源，除已列入核電中長期發(fā)展規(guī)劃的項目外，可開發(fā)的核電廠址裝機規(guī)模預(yù)計超過2500萬千瓦，為進一步開發(fā)利用核能奠定了堅實的基礎(chǔ)。

在環(huán)境方面，核電作為一種清潔、高效、安全的能源，也是目前唯一能大規(guī)模替代火電的選項，既不會造成空氣污染，也不會產(chǎn)生碳排放。2020年，我國核能總裝機容量為4988萬千瓦，發(fā)電量為3662.43億千瓦時。與燃煤發(fā)電相比，2020年我國核能發(fā)電相當(dāng)于減少燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤10474.19萬噸[8]。相當(dāng)于每新增1萬千瓦核電裝機，可彌補能源消費缺口約2萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

在經(jīng)濟方面，核電在創(chuàng)造生態(tài)效益的同時，經(jīng)濟效益顯著。核電項目一次性投資金額大，建設(shè)周期長達(dá)5～6年，推動并促進國民經(jīng)濟的發(fā)展。根據(jù)國務(wù)院經(jīng)濟發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟部部長王金照博士的研究成果，以漳州核電一期工程為例，項目規(guī)劃建設(shè)兩臺機組，總投資超過400億元，項目建設(shè)期間可以帶動國內(nèi)生產(chǎn)總值增加超過412億元，增加社會總產(chǎn)出超過1216億元，助力福建省高質(zhì)量發(fā)展。

此外，公眾可接受性是核電項目持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。在我國，公眾對于核電的可接受性普遍較高。近年來，寧德核電、福清核電等核電企業(yè)在確保安全生產(chǎn)的同時,持之以恒做好公眾溝通和科普宣傳工作，邀請學(xué)生、專家學(xué)者、社區(qū)公眾、政府官員等群體走進核電、了解核電，推動公眾對核電的接受度持續(xù)提升，為后續(xù)核電項目的開發(fā)提供了有利條件。

2.2 發(fā)展海上風(fēng)電可行性分析

在海上風(fēng)電資源條件方面，福建省海域面積13.6萬平方千米，陸地海岸線長達(dá)3752千米,居全國第二，先天條件優(yōu)良。福建省與臺灣省之間的臺灣海峽，地形“狹管效應(yīng)”明顯，并處于東亞季風(fēng)區(qū)前沿，大氣風(fēng)動條件使得福建沿海及島嶼的風(fēng)速加大，可利用風(fēng)速持續(xù)時間加長，是我國海上風(fēng)能資源最好的地區(qū)之一，位于海峽一側(cè)的福建省海上風(fēng)能資源極具開發(fā)潛力。

在風(fēng)電配套產(chǎn)業(yè)方面，位于福州江陰港城經(jīng)濟區(qū)的福建三峽海上風(fēng)電國際產(chǎn)業(yè)園，吸引東方電氣、金風(fēng)科技、美國GE公司、丹麥LM風(fēng)能公司、中車電機、西安風(fēng)電等一批龍頭企業(yè)入駐，達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)5兆瓦以上，風(fēng)電機組總?cè)萘?50萬千瓦以上。此外，漳州市政府已與十二家能源開發(fā)、建設(shè)、設(shè)備制造頭部企業(yè)等簽訂漳州大風(fēng)電基地開發(fā)協(xié)議，共同推進開發(fā)5000萬千瓦裝機規(guī)模的海上風(fēng)電大基地。

3 福建大力發(fā)展清潔能源的路徑及對策

3.1 積極有序發(fā)展核電

福建省大力發(fā)展清潔能源的重點在于核電、海上風(fēng)電為主，并根據(jù)核電、海上風(fēng)電布局發(fā)展情況建設(shè)抽水蓄能電站、電化學(xué)儲能電站等儲能項目。以法國為例，法國缺油少氣少煤，水能資源也比較有限，自20世紀(jì)70年代第一次石油危機爆發(fā)后，法國政府制訂了長達(dá)15年的核電發(fā)展計劃，并通過30年的核電建設(shè)，使法國成為世界上最大的電力凈出口國之一。截至2020年，法國在運核電機組數(shù)56臺，裝機容量6137萬千瓦，核電發(fā)電量占到總發(fā)電量的70.6%。

福建省缺油缺氣少煤，資源稟賦與法國類似，并面臨“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的約束，可以借鑒法國發(fā)展核電的經(jīng)驗。有序推進已核準(zhǔn)項目建設(shè)，加快推進列入國家核電中長期發(fā)展規(guī)劃核電廠址前期工作。同時，有序推進新的核電項目前期工作爭取列入新一輪國家核電中長期發(fā)展規(guī)劃?！笆奈濉逼陂g有序推進霞浦廠址1-2號機組、漳州廠址1-2號機組建設(shè)，加快推動漳州廠址3-6號機組、寧德廠址5-6號機組、霞浦廠址3-7號機組等前期工作；積極開展寧德、福清、漳州等廠址擴建論證工作，儲備一批核電廠址并做好廠址保護，根據(jù)福建省電力發(fā)展需要適時開展項目建設(shè)工作，爭取2060年前新增核電裝機3500萬千瓦以上，為彌補非化石能源消費缺口奠定堅實的基礎(chǔ)。此外，還要進一步做好核電科普宣傳和公眾溝通工作，為核電發(fā)展?fàn)I造和諧的氛圍。

3.2 大力發(fā)展海上風(fēng)電

當(dāng)前，發(fā)展風(fēng)電已成為許多國家推進能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、應(yīng)對氣候變化的重要舉措。近年來海上風(fēng)電更被視為新能源發(fā)展的主要方向之一[9]。

從表1可以看出，我國風(fēng)電發(fā)電量占比較發(fā)達(dá)國家還有較大的差距，風(fēng)電發(fā)展仍然有巨大的空間。結(jié)合福建省的資源稟賦，大力發(fā)展海上風(fēng)電，對于福建省能源轉(zhuǎn)型、經(jīng)濟發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義?！笆奈濉逼陂g積極有序推進列入《福建省海上風(fēng)電規(guī)劃》項目的建設(shè)工作，進一步挖掘具備開發(fā)條件的場址并及時修編海上風(fēng)電場址規(guī)劃，加快開展漳州深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電大基地前期工作，推動連片規(guī)?；_發(fā)，積極推動海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。堅持以資源開發(fā)帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2060年前新增海上風(fēng)電裝機規(guī)模5000萬千瓦以上，按機組年利用4000小時計算，預(yù)計可彌補非化石能源消費缺口約6000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

表1 各主要國家風(fēng)電發(fā)電裝機容量、發(fā)電量及占比情況

3.3 按需配套儲能電站

隨著核電以及海上風(fēng)電的快速發(fā)展，福建省電網(wǎng)調(diào)峰壓力也將不斷增大，對調(diào)節(jié)電源的需求更加迫切。儲能技術(shù)可有效緩解可再生能源發(fā)電的間歇性和隨機波動性問題，提高電能質(zhì)量、強化電網(wǎng)的調(diào)配性與韌性[10]。通過配套建設(shè)儲能電站，可提高核電機組運行效率，有效減少海上風(fēng)電場并網(wǎng)運行對電網(wǎng)的沖擊，提高電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性。

常規(guī)的儲能方式除了抽水蓄能外，還包括壓縮空氣儲能、飛輪儲能、熔融鹽儲熱和電化學(xué)(電池)儲能。根據(jù)國內(nèi)最早的專注于儲能領(lǐng)域的中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟統(tǒng)計，截至2020年底，全球已投運儲能項目累計裝機規(guī)模191.1 GW。其中，抽水儲能為172.5 GW；電化學(xué)儲能為14.2 GW(其中鋰離子電池為13.1 GW)。由此可見，抽水儲能和電化學(xué)儲能是目前最為重要的兩種儲能方式。

抽水蓄能電站是目前電力系統(tǒng)中技術(shù)最成熟、可靠性最高、壽命周期最長、裝機規(guī)模最大、應(yīng)用最廣泛的儲能設(shè)施，但是其對地理資源的要求較高。福建省多山地的地理條件正好適合于發(fā)展抽水蓄能，因此有著豐富的站址資源，可以在用電負(fù)荷中心、能源基地等周邊區(qū)域優(yōu)先選址布局，作為儲能骨干支撐。

鑒于抽水蓄能電站地理條件的限制，需要時可以輔以電化學(xué)儲能設(shè)施作為補充。電化學(xué)儲能設(shè)施具有技術(shù)成熟、建設(shè)周期短,受地形等因素影響小，配置靈活等特點，可應(yīng)用于發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)與用戶側(cè)等多種場合。此外，寧德時代、巨電新能源等企業(yè)在福建省布局鋰離子電池生產(chǎn)線，發(fā)展電化學(xué)儲能，也可以進一步帶動福建省儲能動力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，培育儲能行業(yè)龍頭企業(yè)，促進產(chǎn)業(yè)升級。

4 結(jié)論

碳達(dá)峰、碳中和是福建省生態(tài)文明建設(shè)的重大工作。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，福建省必須加快發(fā)展清潔能源，全面建立清潔低碳安全高效的能源體系推動綠色循環(huán)低碳發(fā)展。福建省核電和海上風(fēng)電資源條件好并具備良好的發(fā)展基礎(chǔ)，是未來清潔能源發(fā)展的重點。通過積極有序發(fā)展核電、大力發(fā)展海上風(fēng)電、按需配套儲能電站等措施，在滿足福建省的能源需求的同時，也可以將福建省建設(shè)成為能源基地，為華東地區(qū)以及臺海地區(qū)的未來提供能源保障。福建省發(fā)展清潔能源時還需關(guān)注以下一些問題：一是核安全是核電發(fā)展的生命線，必須加大安全監(jiān)督管理力度，確保核安全萬無一失；二是要進一步推動海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，降低工程造價，實現(xiàn)平價上網(wǎng)；三是繼續(xù)深化電力市場改革，探索儲能電站市場化運營方式。