碳達(dá)峰背景下新電氣化發(fā)展趨勢及路徑研究

文=課題組

在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動下，推動各用能領(lǐng)域的電氣化發(fā)展將成為助力能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要途徑，也是促進(jìn)清潔能源大規(guī)模消納利用、實(shí)現(xiàn)綠色低碳能源大范圍優(yōu)化配置的主要手段。為進(jìn)一步支持“新電氣化”高質(zhì)量發(fā)展，建議，一是健全新能源消納保障政策，完善電能替代激勵政策；二是建立電氫融合發(fā)展支持政策；三是加快區(qū)域電力市場建設(shè)，推動完善適應(yīng)新電氣化發(fā)展的價格機(jī)制；四是完善綠色低碳發(fā)展投融資政策。

碳達(dá)峰背景下“新電氣化”內(nèi)涵及意義

“新電氣化”是在傳統(tǒng)電氣化的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)代化技術(shù)和市場創(chuàng)新，促進(jìn)清潔能源大規(guī)模開發(fā)利用，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展電能的利用范圍和規(guī)模，深度替代煤炭、石油等高碳化石能源，推動全社會電氣化水平持續(xù)加速躍升，最終實(shí)現(xiàn)以清潔能源為供應(yīng)主導(dǎo)、以電為能源中心的高度電氣化社會的過程。

（一）新電氣化是能源綠色低碳轉(zhuǎn)型及應(yīng)對氣候變化的有效途徑。我國終端化石能源燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放占能源活動碳排放50%以上，新電氣化將實(shí)現(xiàn)清潔能源大規(guī)模以電能形式得到高效開發(fā)和利用，通過電能替代化石燃料的消耗，推動清潔能源成為主導(dǎo)能源，同時減少化石能源造成的污染物排放，實(shí)施精細(xì)化用能控制，提高能源利用效率。

（二）新電氣化是保障能源安全的戰(zhàn)略選擇。長期以來，我國油氣自給能力不足，2022年原油進(jìn)口比重達(dá)71%，連續(xù)四年超過7成；天然氣進(jìn)口比重達(dá)41%，較十年前提高約2倍，同時近年進(jìn)口化石能源的經(jīng)濟(jì)代價和不確定性顯著上升。電力是唯一可以與其他一次能源直接大規(guī)模轉(zhuǎn)換的能源，未來我國能源消費(fèi)仍將保持剛性增長，推動新電氣化進(jìn)程將是保障中長期我國能源安全、戰(zhàn)略自主的重要手段。

（三）新電氣化是激發(fā)經(jīng)濟(jì)增長新活力的重要驅(qū)動。新電氣化發(fā)展將創(chuàng)造出巨大的生產(chǎn)力，推動全球范圍內(nèi)的能源電力技術(shù)更新?lián)Q代和產(chǎn)業(yè)升級，具有顯著的經(jīng)濟(jì)社會綜合效益。在新電氣化進(jìn)程下，新能源發(fā)電、特高壓、智能電網(wǎng)、電動汽車、新型儲能、5G、芯片、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展將助推我國實(shí)現(xiàn)新一輪科技革命，引領(lǐng)我國在世界新一輪工業(yè)及科技革命中搶占先機(jī)，掌握高端低碳產(chǎn)業(yè)鏈話語權(quán)。

（四）新電氣化是構(gòu)筑發(fā)展新格局的重要手段。新電氣化突破了傳統(tǒng)的資源約束，將推動工業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級、工藝流程再造和產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈重構(gòu)，形成以清潔電力生產(chǎn)消費(fèi)為基礎(chǔ)的新型技術(shù)、產(chǎn)業(yè)體系和生產(chǎn)生活方式。隨著各領(lǐng)域電能替代的廣度和深度不斷拓展，各類新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)及電動汽車、智能家居、熱泵供暖用等新興用能需求均將帶動用電基礎(chǔ)再度躍升。

國外電氣化發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)和啟示

發(fā)達(dá)國家實(shí)現(xiàn)電氣化主要是在低碳轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略中提出提升清潔用能發(fā)展目標(biāo)，并將電能替代作為能源系統(tǒng)低碳發(fā)展的一項(xiàng)重要工作。國外關(guān)于電能替代的研究集中在工業(yè)低品位制熱、建筑供暖與交通部門電氣化降碳等方面，電能替代技術(shù)以工業(yè)電鍋爐、氫能制造及利用、供暖空氣熱泵及發(fā)展清潔（電能、氫能）汽車為主。從國外經(jīng)驗(yàn)來看，首先電氣化水平受經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、科技水平提升等因素的帶動，通過工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)革新，生活生產(chǎn)用能方式轉(zhuǎn)變，不斷提升電氣化水平；其次，新能源以電能形式大規(guī)模得到開發(fā)利用帶來的更低用電成本是電氣化水平加速提升的最主要因素；再次，信息化、智能化、綜合能源管理技術(shù)的廣泛滲透使得電能替代的優(yōu)勢愈加明顯。國外電氣化發(fā)展對我國主要啟示如下：

（一）因地制宜選擇適合本區(qū)域發(fā)展的電氣化模式。電氣化進(jìn)程應(yīng)充分結(jié)合自身能源生產(chǎn)消費(fèi)特點(diǎn)及不同產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)，按照超前規(guī)劃部署、逐步推廣選擇最適合本區(qū)域發(fā)展的能源利用方式和電氣化模式，研究各地區(qū)應(yīng)優(yōu)先推進(jìn)電氣化工作的領(lǐng)域，探索提高能源效率的有效途徑。如日本德國由于一次能源匱乏，均大力推廣戶用及商用電熱泵替代化石能源供暖。德國基于良好的可再生電源條件及工業(yè)用熱需求，大力推廣電極鍋爐在工業(yè)用熱方面的替代，大幅降低煤炭及天然氣需求。

表3-1 新電氣化評價指標(biāo)體系

（二）供給側(cè)和消費(fèi)側(cè)同步發(fā)力，提高新能源占比，促進(jìn)終端能源消費(fèi)電氣化。提高電氣化水平一方面要與能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化相結(jié)合，促進(jìn)能源供給清潔化，提高可再生能源電力占比是電氣化發(fā)展基礎(chǔ)；另一方面要大力實(shí)施電能替代，促進(jìn)終端能源消費(fèi)電氣化，拓展適宜的用電領(lǐng)域，注重用電效率的提高。如德國依托高比例新能源提供了廉價綠色電力，使終端能源用戶在用能成本驅(qū)動下具備向電力轉(zhuǎn)型的動力。

（三）加快能源電力市場化的建設(shè)并提供政策支持。電氣化推進(jìn)最終需要依托發(fā)達(dá)的輸配電網(wǎng)和成熟的電力市場，通過市場化激勵手段實(shí)現(xiàn)能源資源大范圍優(yōu)化配置，同時政府需要同步通過行政或立法手段限制化石能源的使用。如德國不允許再使用燃油鍋爐供熱，日本要求汽車制造商的生產(chǎn)電動車須達(dá)到一定比例，無法達(dá)到的需簽署碳交易協(xié)議，從競爭對手處購買積分額度，以激勵汽車制造商轉(zhuǎn)向電氣化。

“新電氣化”發(fā)展指標(biāo)體系

傳統(tǒng)電氣化的評價指標(biāo)主要是發(fā)電能源占一次能源消費(fèi)比重和電能占終端能源消費(fèi)比重。新電氣化與傳統(tǒng)電氣化的主要區(qū)別在于目標(biāo)是構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源系統(tǒng)，以電能為平臺樞紐，實(shí)現(xiàn)各種能源交匯轉(zhuǎn)換，保障經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展。由于新電氣化的內(nèi)涵與傳統(tǒng)電氣化產(chǎn)生了差異，新電氣化不僅是提高電能比重，更是實(shí)現(xiàn)整體能源系統(tǒng)的低碳化和高效化。

表4-1 南方區(qū)域新電氣化發(fā)展指標(biāo)預(yù)測

基于新電氣化實(shí)現(xiàn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型和多樣化高效利用的目標(biāo)要求，評價指標(biāo)體系應(yīng)重點(diǎn)突出清潔電力供應(yīng)能力、電力低碳化水平、電能替代成效及用能效率水平。同時參考發(fā)達(dá)國家依托大電網(wǎng)及電力市場實(shí)現(xiàn)大規(guī)模清潔電力供應(yīng)條件下的低成本高可靠性的電力獲取能力，指標(biāo)體系還應(yīng)涵蓋供電安全可靠性及用電成本合理、市場調(diào)控手段豐富等特征。故將其表征指標(biāo)概括為4個維度：電力生產(chǎn)清潔低碳、電力消費(fèi)綠色高效、電力供應(yīng)安全可靠、電力成本經(jīng)濟(jì)合理，具體如上表。

南方區(qū)域“新電氣化”實(shí)現(xiàn)路徑

（一）情景設(shè)置

本研究從終端用能需求出發(fā)，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、政策等因素，根據(jù)宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、人口變化、城鎮(zhèn)化率、能源替代等要素，預(yù)測終端用能結(jié)構(gòu)。接著，具體設(shè)置“電氣化基準(zhǔn)場景”和“電氣化加速場景”兩類發(fā)展情景，分別反映能源結(jié)構(gòu)調(diào)整與發(fā)展方式轉(zhuǎn)變平速和快速情況下的南方區(qū)域“新電氣化”發(fā)展趨勢?；鶞?zhǔn)場景以完成國家能源消費(fèi)總量和強(qiáng)度“雙控”目標(biāo)要求為基礎(chǔ)，考慮工業(yè)、建筑、交通三大領(lǐng)域終端用能電氣化水平將從目前的30%、30%和5%提升到2060年約68%、86%和50%。加速場景在基準(zhǔn)場景基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加快電能替代等技術(shù)與市場機(jī)制的創(chuàng)新，目標(biāo)設(shè)置高于基準(zhǔn)場景取值，加速推進(jìn)新電氣化進(jìn)程。

結(jié)合新電氣化主要評價指標(biāo)，以南方五省區(qū)提出的能源消費(fèi)、碳排放強(qiáng)度、電力規(guī)劃等關(guān)鍵指標(biāo)為約束，對各水平年的能源及電能消費(fèi)水平分別進(jìn)行測算，進(jìn)而得出南方區(qū)域“新電氣化”主要發(fā)展指標(biāo)結(jié)果如下：

（二）“新電氣化”建設(shè)路徑

“新電氣化”總體建設(shè)路徑基于雙碳目標(biāo)下的能源電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、終端電氣化水平發(fā)展、電氣化及配套降碳技術(shù)發(fā)展三大維度，著重從供應(yīng)領(lǐng)域“綠色電氣化”、消費(fèi)領(lǐng)域“廣泛電氣化”、重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域“智能電氣化”三個方面分別發(fā)力，如圖4-1所示。按照2021-2025年、2025-2030年、2031-2045年、2046-2060年劃分為四個階段，其中前兩個階段為過渡期，第三階段為增長期，第四階段為快速上升期，分階段實(shí)施路徑如表4-2所示。

圖4-1 南方區(qū)域“新電氣化”總體建設(shè)路徑

表4-2 南方區(qū)域“新電氣化”分階段建設(shè)路徑

“新電氣化”政策支持建議

目前我國推進(jìn)新電氣化仍缺乏明確的政策支撐和統(tǒng)籌規(guī)劃，面臨體制機(jī)制和科技創(chuàng)新等方面的挑戰(zhàn)。在廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會變革大背景下，為加快新電氣化發(fā)展步伐，主要提出以下政策建議：

（一）健全新能源消納保障政策，促進(jìn)綠電多發(fā)多消納。推進(jìn)新能源有序進(jìn)入市場開展交易，建立市場化新能源成本回收及分?jǐn)倷C(jī)制，健全促進(jìn)新能源消納的現(xiàn)貨電能量市場交易機(jī)制，激勵引導(dǎo)新能源投資建設(shè)。通過綠證、綠電、碳交易等增加新能源綠色環(huán)境收益，助推新能源更快發(fā)展。對現(xiàn)有超額消納量與自愿認(rèn)購綠色證書進(jìn)行優(yōu)化整合，依托綠色電力交易建立統(tǒng)一的綠色消費(fèi)認(rèn)證體系。做好消納責(zé)任權(quán)重、碳配額、碳稅等相關(guān)政策的統(tǒng)籌銜接，促進(jìn)碳市場、綠電市場和綠證市場的目標(biāo)協(xié)同、機(jī)制協(xié)同。

（二）完善電能替代激勵政策，鼓勵以電為主的用能模式。通過獎勵、補(bǔ)貼等方式，對符合條件的電能替代技術(shù)研發(fā)及項(xiàng)目實(shí)施予以支持，借助稅收優(yōu)惠引導(dǎo)用戶選擇電能替代設(shè)備。多途徑籌集支持資金，設(shè)立電能替代中央預(yù)算專項(xiàng)資金，將電能替代的環(huán)保及能源安全等社會收益內(nèi)部化、定量化，以補(bǔ)償電能替代項(xiàng)目投資者。積極出臺綠色金融發(fā)展支持政策，通過政策和制度使企業(yè)或項(xiàng)目的環(huán)境成本內(nèi)部化，更好發(fā)揮市場機(jī)制在綠色金融中的作用，激發(fā)相關(guān)產(chǎn)業(yè)參與綠色信貸的活力與積極性。

（三）建立電氫融合發(fā)展支持政策，支持電能與其他清潔能源互相轉(zhuǎn)換。盡快開展電氫融合頂層設(shè)計(jì)和政策制定。支持電制氫作為儲能，與儲氫設(shè)備、燃?xì)錂C(jī)組或燃料電池相結(jié)合，有效保障新能源的可持續(xù)、大規(guī)模開發(fā)利用，在冶金、航空、化工等難以完全電氣化的用能領(lǐng)域，推廣使用氫能實(shí)現(xiàn)替代。完善相關(guān)政策措施及標(biāo)準(zhǔn)，探索氫交易及綠氫交易、價格指數(shù)、溯源認(rèn)證、氫儲能參與電力市場和氫能碳減排市場化交易機(jī)制，推動清潔氫產(chǎn)生的減排量納入自愿碳減排市場交易，逐步探索建設(shè)全國性氫交易所。

（四）加快區(qū)域電力市場建設(shè)，推動建立源網(wǎng)荷儲利益合理分配機(jī)制。完善“政府間協(xié)議+市場”的跨省區(qū)電力交易機(jī)制，推動有效市場和有為政府更好結(jié)合。加強(qiáng)中長期電力市場建設(shè)，豐富市場交易品種，實(shí)現(xiàn)跨省區(qū)中長期電力市場與省內(nèi)中長期電力市場融合。構(gòu)建現(xiàn)貨電能量市場，建立促進(jìn)清潔能源消納的現(xiàn)貨電能量市場交易機(jī)制。建立容量保障機(jī)制，保障發(fā)電容量充裕性。完善調(diào)頻、調(diào)峰、備用等市場品種，制定適應(yīng)抽水蓄能、新型儲能、虛擬電廠等新興市場主體參與的交易機(jī)制。

（五）推動完善適應(yīng)新電氣化發(fā)展的價格機(jī)制，引導(dǎo)各主體積極參與。優(yōu)化電力市場價格機(jī)制、儲能價格機(jī)制、輸配電價機(jī)制，充分利用未來新能源發(fā)電成本下降空間，研究電源、電網(wǎng)、儲能之間的利益分配機(jī)制，合理疏導(dǎo)調(diào)節(jié)資源和輸配電網(wǎng)成本。充分發(fā)揮價格杠桿調(diào)節(jié)作用，挖掘各類資源調(diào)節(jié)潛力，實(shí)現(xiàn)發(fā)用電協(xié)調(diào)匹配。研究完善抽水蓄能、調(diào)峰火電、電化學(xué)儲能等調(diào)節(jié)性電源電價和成本疏導(dǎo)機(jī)制。完善節(jié)能環(huán)保電價政策，嚴(yán)格落實(shí)居民階梯電價和高耗能產(chǎn)業(yè)差別電價政策。

（六）完善綠色低碳發(fā)展投融資政策，為新電氣化發(fā)展提供金融支持。完善投融資政策，構(gòu)建與新電氣化發(fā)展相適應(yīng)的投融資體系，激發(fā)市場主體投資活力。積極出臺綠色金融發(fā)展支持政策，豐富綠色金融產(chǎn)品，建立健全綠色金融體系，繼續(xù)發(fā)行綠色信貸碳中和債等產(chǎn)品，引導(dǎo)市場資金參與電力碳減排。發(fā)揮市場機(jī)制在綠色金融中的作用，激發(fā)相關(guān)產(chǎn)業(yè)參與綠色信貸的活力與積極性。探索開發(fā)碳排放等綠色低碳期貨交易產(chǎn)品。