“雙碳”目標(biāo)下我國電力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑分析

薛金萍　王新凱　陳毅瑩

摘? 要：“雙碳”目標(biāo)是我國總體發(fā)展戰(zhàn)略，并在眾多政策文件中作出重要部署。文章基于“雙碳”目標(biāo)背景，分析我國電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，并進(jìn)一步探討我國電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)、挑戰(zhàn)和機(jī)遇，從而提出電力產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑，即構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系和以光伏發(fā)電、風(fēng)電等新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，以期為國內(nèi)電力及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的企業(yè)在綠色低碳發(fā)展方面提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：未來電力產(chǎn)業(yè)；碳達(dá)峰；碳中和；新型電力系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：F426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.19881/j.cnki.1006-3676.2023.08.08

一、引言

面對(duì)日益嚴(yán)峻的氣候變化與全球變暖問題，世界各國都將實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)（簡(jiǎn)稱“雙碳”目標(biāo)）作為核心課題之一，采取各項(xiàng)措施積極行動(dòng)以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。近年來，日本的《能源白皮書》和“脫碳路線圖”、歐盟的《歐洲綠色協(xié)議》和《歐洲氣候法案》、英國的《工業(yè)脫碳戰(zhàn)略》、法國的“2030國家能源計(jì)劃”、德國的《可再生能源法》、美國的“太陽能行業(yè)振興計(jì)劃”等紛紛發(fā)布，均對(duì)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起著推動(dòng)作用。

2020年9月，我國明確提出“雙碳”目標(biāo)，同時(shí)納入我國總體發(fā)展戰(zhàn)略。2021年5月，工作領(lǐng)導(dǎo)小組第一次全體會(huì)議在北京召開；同年10月，《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》《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》相繼出臺(tái)，構(gòu)建出了“雙碳”目標(biāo)改革體系的頂層設(shè)計(jì)，重點(diǎn)區(qū)域政策也陸續(xù)出臺(tái)，各省市也紛紛以中央綱領(lǐng)性文件為依據(jù)，在提高能源利用效率、推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面都制定發(fā)布了相關(guān)政策文件，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提出具體戰(zhàn)略措施。

二、我國電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

電力產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)，關(guān)系著國家經(jīng)濟(jì)安全、社會(huì)穩(wěn)定和人們的日常生活，目前正在以持續(xù)穩(wěn)定的增長(zhǎng)勢(shì)頭發(fā)展，特別是隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模、裝備水平、發(fā)電結(jié)構(gòu)和成本等都取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。

（一）用電量：平穩(wěn)增長(zhǎng)，增速放緩

據(jù)國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2013—2022年我國全社會(huì)用電量持續(xù)平穩(wěn)增長(zhǎng)，但增速有所放緩（見圖1）。其中，2018年因我國制造業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)用電量快速增長(zhǎng)，以及“煤改電”等因素的影響，大幅提高了用電量；2021年受年初寒潮天氣以及迎峰度夏、煤電減少等因素的影響，全國電力供需形勢(shì)總體偏緊，加之我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展穩(wěn)健恢復(fù)，2021年全社會(huì)用電量增速較快，同比增長(zhǎng)10.3％。

（二）發(fā)電結(jié)構(gòu)：非化石能源電力供應(yīng)能力持續(xù)增強(qiáng)

據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的全國電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)基本數(shù)據(jù)顯示，2015—2022年火電在全國全口徑發(fā)電量中一直占主導(dǎo)地位，但所占比例呈減弱趨勢(shì)；太陽能發(fā)電、風(fēng)電、核電、水電等非化石化石能源的發(fā)電量逐漸提升，電力供應(yīng)能力持續(xù)增強(qiáng)（見圖2）。總體來看，非化石能源發(fā)電量的增速逐年上升，其中水電從2015年的11 127億千瓦時(shí)增長(zhǎng)到2022年的13 517億千瓦時(shí)，核電從2015年的1714億千瓦時(shí)增長(zhǎng)到2022年的4178億千瓦時(shí)，風(fēng)電從2015年的1856億千瓦時(shí)增長(zhǎng)到2022年的7624億千瓦時(shí)，太陽能發(fā)電從2015年的395億千瓦時(shí)增長(zhǎng)到2022年的4276億千瓦時(shí)。

（三）電源裝機(jī)：設(shè)備容量持續(xù)增長(zhǎng)，清潔能源裝機(jī)顯著提高

據(jù)國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2013—2022年全國發(fā)電裝機(jī)容量不斷上漲，增速平穩(wěn)上升（見圖3）。清潔能源發(fā)電裝機(jī)容量比例顯著提高，越來越呈現(xiàn)出綠色低碳發(fā)展態(tài)勢(shì)。其中，水電裝機(jī)容量從2013年的28 002萬千瓦增長(zhǎng)到2022年的41 350萬千瓦，核電裝機(jī)容量從2013年的1461萬千瓦增長(zhǎng)到2022年的5553萬千瓦，風(fēng)電裝機(jī)容量從2013年的7548萬千瓦增長(zhǎng)到2022年的36 544萬千瓦，太陽能發(fā)電裝機(jī)容量從2014年的2652萬千瓦增長(zhǎng)到2022年的39 261萬千瓦（見圖4）。

（四）發(fā)電成本：太陽能和風(fēng)能的發(fā)電成本越來越低

從國際可再生能源署（IRENA）公布的數(shù)據(jù)來看，2012—2021年光伏發(fā)電、陸上風(fēng)電、海上風(fēng)電的發(fā)電成本逐年降低，到2021年3種發(fā)電方式的成本趨同（見圖5）。

三、“雙碳”目標(biāo)下我國電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展預(yù)測(cè)

“雙碳”目標(biāo)的提出對(duì)我國而言是一場(chǎng)廣泛而深刻的變革，其不僅對(duì)能源領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，也對(duì)我國電力產(chǎn)業(yè)的方向發(fā)展提供了方向和目標(biāo)，因此在用電量、發(fā)電結(jié)構(gòu)、電源裝機(jī)、發(fā)電成本等方面都將發(fā)生顯著變化。

（一）用電量：非化石能源發(fā)電量及消費(fèi)占比大幅提升

據(jù)國家能源局預(yù)測(cè)，2020—2060年全社會(huì)用電量將繼續(xù)平穩(wěn)增長(zhǎng)，其中一次能源消費(fèi)總量逐漸下降，而非化石能源在一次能源消費(fèi)中的比例將逐年大幅提升（見圖6）。

（二）發(fā)電結(jié)構(gòu)：非化石能源發(fā)電量占比大幅提升

2020年，全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織發(fā)布的《“十四五”中國電力發(fā)展規(guī)劃研究》預(yù)測(cè)了2020—2060年非化石能源發(fā)電量在總體發(fā)電量中的占比將快速提高，其中風(fēng)能發(fā)電和太陽能發(fā)電的占比最大；到2060年，非化石能源發(fā)電量占比將高達(dá)92.7％，其中風(fēng)光發(fā)電量占比為60.7％（見圖7）。[1]

（三）電源裝機(jī)：太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電將成未來主導(dǎo)

據(jù)《中國2030年能源電力發(fā)展規(guī)劃研究及2060年展望》的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示：2020—2060年全國電源裝機(jī)總量將持續(xù)上升，到2060年高達(dá)80億千瓦（見圖8）；從電源裝機(jī)結(jié)構(gòu)來看，到2060年太陽能和風(fēng)能的裝機(jī)量分別占38億千瓦、25億千瓦，接近總量的80％（見圖9）。[2]

（四）發(fā)電成本：光伏風(fēng)電和太陽能發(fā)電將成為成本最低的發(fā)電方式

根據(jù)對(duì)2020—2060年各類電源度電成本變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)（見圖10），煤電和燃?xì)獍l(fā)電受環(huán)保約束、開采成本上升、原料價(jià)格上漲等因素的影響，度電成本將穩(wěn)步上漲；水電受逐步西移導(dǎo)致開發(fā)成本上升的影響，度電成本略有上升；核電受三代核電度電成本較低的影響，呈小幅下降趨勢(shì)；而風(fēng)電和太陽能發(fā)電因設(shè)備造價(jià)降低、技術(shù)進(jìn)步提升設(shè)備利用效率等因素的影響，度電成本明顯下降，自2050年開始將成為成本最低的發(fā)電方式。[3]

四、“雙碳”目標(biāo)下我國電力產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇

電力產(chǎn)業(yè)作為我國碳排放占比最大領(lǐng)域，肩負(fù)著能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型重要使命。在“雙碳”目標(biāo)的大背景下，雖然面臨著各種挑戰(zhàn)，但也迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。

（一）面臨的挑戰(zhàn)

一是電力需求持續(xù)增長(zhǎng)。從2020—2060年全社會(huì)用電需求預(yù)測(cè)可以看到，我國用電需求將繼續(xù)保持平穩(wěn)增長(zhǎng)。未來電力產(chǎn)業(yè)既要控制排放又要保證不斷增長(zhǎng)的電力需求，“雙碳”目標(biāo)給電力產(chǎn)業(yè)帶來巨大挑戰(zhàn)。

二是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重型化。我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，第二產(chǎn)業(yè)增加值占比39％，高耗能產(chǎn)業(yè)占比仍然較高。[4]電力產(chǎn)業(yè)不僅本身面臨巨大的減排壓力，還要支撐鋼鐵、化工、建材、交通等高耗能產(chǎn)業(yè)通過電能替代降低碳排放，提高能源利用效率。《中國2030年前碳達(dá)峰研究報(bào)告》中分析了我國各領(lǐng)域碳排放占比（見圖11），由此可見，我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重型化，高耗能產(chǎn)業(yè)占比較大。[5]

三是能源發(fā)電結(jié)構(gòu)高碳化。比爾·蓋茨在《氣候經(jīng)濟(jì)與人類未來》一書中提到，全球每年向大氣中排放的二氧化碳當(dāng)量是510億噸，其中電力產(chǎn)業(yè)造成的溫室氣體排放量在全球總排放量中所占的比例超過1/4。[6]主要原因是：目前電力的主要來源是煤炭、天然氣等傳統(tǒng)化石能源，約占全球發(fā)電總量的2/3；而在我國，傳統(tǒng)石化能源發(fā)電量占總發(fā)電量的66％（見圖12）。[6]

四是煤電裝機(jī)持續(xù)減少并逐漸退出。我國煤電裝機(jī)規(guī)模大、碳排放量高，因此轉(zhuǎn)型難度較大，化解煤電結(jié)構(gòu)性風(fēng)險(xiǎn)迫在眉睫。在“雙碳”目標(biāo)的壓力下，煤電將受到越來越嚴(yán)格的控制，面臨著“生存難、改造難、發(fā)展難”的困境。

五是高占比清潔能源發(fā)電給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來壓力。風(fēng)能和太陽能等新能源容易受氣候影響帶來波動(dòng)性，而電網(wǎng)中的發(fā)電和負(fù)荷要時(shí)刻保持電力平衡，隨著風(fēng)電光伏等可再生能源發(fā)電占比的提高，給電網(wǎng)的平衡能力和長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行帶來巨大壓力。

六是碳捕集利用與封存技術(shù)（CCUS）尚不成熟。雖然未來碳捕集利用與封存技術(shù)將扮演重要角色，但其技術(shù)具有高能耗、高成本、高不確定性，加上缺乏激勵(lì)政策、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同困難等，嚴(yán)重制約了其大規(guī)模應(yīng)用。

（二）迎來的機(jī)遇

一是光伏、風(fēng)電等清潔能源裝機(jī)將進(jìn)入規(guī)?；端侔l(fā)展階段。可再生能源發(fā)電是實(shí)現(xiàn)電力產(chǎn)業(yè)清潔低碳的關(guān)鍵。據(jù)圖4可知，2013—2022年這10年間，光伏、風(fēng)電等清潔能源裝機(jī)增長(zhǎng)迅速。根據(jù)《中國2030年能源電力發(fā)展規(guī)劃研究及2060年展望》預(yù)測(cè)，2025年、2030年、2050年、2060年清潔能源裝機(jī)占比將分別達(dá)到57.5％、67.5％、92％、96％。

二是分布式光伏、儲(chǔ)能技術(shù)和智能電網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模可再生能源接入。光伏、風(fēng)電等可再生能源有明顯的季節(jié)性、時(shí)段性，其發(fā)電比重的逐步提升會(huì)增大電力供應(yīng)的波動(dòng)性，因此對(duì)電力系統(tǒng)的跨時(shí)間、跨區(qū)域協(xié)調(diào)提出了更高的要求。分布式光伏發(fā)電、儲(chǔ)能技術(shù)和智能電網(wǎng)需求相應(yīng)的發(fā)展，有助于平滑風(fēng)電的波動(dòng)性，提高電力系統(tǒng)的靈活性。

三是西部可再生能源發(fā)電成本較低，部分制造業(yè)可能出現(xiàn)大面積轉(zhuǎn)移。我國西北、西南地區(qū)可再生能源豐富，而大部分電力需求集中在東南部沿海，若想充分利用西部地區(qū)的可再生能源發(fā)電，短期內(nèi)需要依賴特高壓技術(shù)，但是特高壓有負(fù)荷限制，輸送電力有限，因此高耗能的制造業(yè)很可能為了節(jié)約電力成本向西部轉(zhuǎn)移。

四是碳市場(chǎng)將為電力產(chǎn)業(yè)低碳化發(fā)展發(fā)揮更加重要的基礎(chǔ)性作用。為了盡可能降低“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的成本，需要更加發(fā)揮市場(chǎng)在碳資源配置上的基礎(chǔ)性和決定性作用。只有形成市場(chǎng)化的碳定價(jià)機(jī)制，才能助力電力產(chǎn)業(yè)降低碳減排成本，盡快實(shí)現(xiàn)低碳化。

五是交通、建筑行業(yè)用能電氣化水平持續(xù)提升。電池和氫能是最主流的兩種動(dòng)力類型和儲(chǔ)能方式，加快電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展、加快氫燃料電池汽車應(yīng)用等，是交通部門低碳發(fā)展的重要措施。例如，“雙碳”目標(biāo)的提出，引發(fā)了汽車行業(yè)轉(zhuǎn)型熱潮，我國未來將大力推動(dòng)新能源汽車發(fā)展，預(yù)計(jì)新能源汽車2025年占比20％、2030年占比40％、2035年占比50％。[7]

由太陽能、風(fēng)能和其他零碳電力來源供電的全電氣化建筑將成為一種趨勢(shì)。例如，建筑光伏一體化（Building Integrated Photovoltaic，BIPV）將迎來巨大發(fā)展機(jī)遇，按照國家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所估算口徑，我國可用于安裝光伏系統(tǒng)的屋頂和建筑南墻面積超過300億平方米，至少可安裝30億千瓦光伏。[8]

五、“雙碳”目標(biāo)下我國電力產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑

應(yīng)以新發(fā)展理念、“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略為指導(dǎo)，以清潔低碳可持續(xù)發(fā)展為遵循，以我國能源互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)平臺(tái)，全面實(shí)施“兩個(gè)替代”（即加快推進(jìn)能源開發(fā)清潔替代、能源消費(fèi)電能替代），促進(jìn)“雙主導(dǎo)、雙脫鉤”（實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)清潔主導(dǎo)、能源使用電能主導(dǎo)，能源電力發(fā)展與碳脫鉤、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與碳排放脫鉤），構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系和以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)一百年”奮斗目標(biāo)提供堅(jiān)實(shí)保障。[9]

具體來說，不同發(fā)電方式的未來發(fā)展思路各不相同。煤電發(fā)電，應(yīng)轉(zhuǎn)變煤電功能布局，逐步有序應(yīng)退盡退。2030年前，控制總量、轉(zhuǎn)變定位、優(yōu)化布局，為清潔能源發(fā)展騰出空間。2030年后煤電加快轉(zhuǎn)型，隨后逐步有序退出，直至2060年全部退出。光伏發(fā)電，應(yīng)大力發(fā)展太陽能發(fā)電，集中式分布式協(xié)同。應(yīng)加快西部北部大型太陽能發(fā)電基地、東中部分布式光伏建設(shè)。在東中部地區(qū)因地制宜發(fā)展分布式光伏，合理利用屋頂廠房、園林牧草和水塘灘涂。風(fēng)電發(fā)電，應(yīng)大力發(fā)展陸上風(fēng)電，穩(wěn)步推進(jìn)海上風(fēng)電。應(yīng)大力發(fā)展陸上風(fēng)電，加快西部北部大型風(fēng)電基地、東南沿海海上風(fēng)電基地和東中部分散式風(fēng)電建設(shè)；穩(wěn)步推進(jìn)海上風(fēng)電，主要在廣東、江蘇、福建、浙江、山東、遼寧和廣西沿海等地區(qū)開發(fā)海上風(fēng)電。水電發(fā)電，應(yīng)發(fā)揮基礎(chǔ)保障作用，建設(shè)抽水蓄能電站。應(yīng)深入推進(jìn)“三江流域”大型水電基地建設(shè)，穩(wěn)步推動(dòng)藏東南水電開發(fā)。重點(diǎn)開發(fā)西南地區(qū)的金沙江、雅礱江、大渡河、瀾滄江、怒江、雅魯藏布江等流域水電基地。核電發(fā)電，應(yīng)重點(diǎn)建設(shè)沿海核電，兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性。核電作為穩(wěn)定的清潔能源，在未來能源系統(tǒng)中將占重要地位。兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性，重點(diǎn)加快建設(shè)沿海核電，沿海核電廠址主要分布在浙江、江蘇、廣東、山東、遼寧、福建、廣西等地區(qū)。氣電發(fā)電，應(yīng)承擔(dān)靈活調(diào)峰作用，以分布式氣電為方向。燃?xì)鈾C(jī)組啟?？臁⑦\(yùn)行靈活，可為清潔能源與負(fù)荷波動(dòng)提供靈活調(diào)節(jié)。燃?xì)錂C(jī)組隨著電制氫規(guī)模大幅增長(zhǎng)，將部分煤電機(jī)組改造成燃?xì)錂C(jī)組，作為季節(jié)性調(diào)峰電源。

電力行業(yè)是能源轉(zhuǎn)型成功的關(guān)鍵，我國電力產(chǎn)業(yè)作為高耗能、高排放的重點(diǎn)領(lǐng)域，減排壓力巨大，轉(zhuǎn)型迫在眉睫。因此，在我國電力產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展思路的指導(dǎo)下，努力構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是未來電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。我國力爭(zhēng)在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，已經(jīng)向全世界表明了中國態(tài)度，并發(fā)出信號(hào)預(yù)示著我國將加速能源轉(zhuǎn)型，引領(lǐng)全球最大的電力系統(tǒng)走在電力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的最前沿。實(shí)現(xiàn)電力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，走向碳達(dá)峰、碳中和的未來，必須有清晰的發(fā)展路徑，只有不斷推動(dòng)煤電綠色減排、提高能源效率、優(yōu)化發(fā)電結(jié)構(gòu)、提升電力系統(tǒng)的靈活性，同時(shí)加大政策引導(dǎo)、政府支持，才能順利實(shí)現(xiàn)電力產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，從而推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展，為人類居住的“地球村”譜寫更加美好的未來。

參考文獻(xiàn)：

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Analysis on the Transformation and Development Path of Chinas Electric Power Industry Under the“Carbon Peaking and Carbon Neutrality”Goals

Xue? Jinping? ? Wang? Xinkai? ? Chen? Yiying

（Beijing Academy of Science and Technology，Beijing，100083）

Abstract：The“carbon peaking and carbon neutrality”goals the overall development strategy of China，and has made important deployment in many policy documents. Based on the background of the proposal of the“carbon peaking and carbon neutrality”goals，the article systematically discusses and forecasts the development of China's power industry，and points out the challenges and opportunities faced by China's power industry under the “carbon peaking and carbon neutrality”goals，and puts forward the transformation and development path of China's power industry，that is to build a clean，low-carbon，safe and efficient modern energy system and a new type of power system mainly composed of new energy sources such as photovoltaic power generation and wind power，in order to provide some suggestions for enterprises in the power and related industries to follow the green and low-carbon development path.

Key words：Future electric power industry；Carbon peaks；Carbon neutrality；New power system