“雙碳”目標下浙江省電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型：結(jié)構(gòu)優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng)新與制度協(xié)同

摘要：文章立足浙江省，聚焦“雙碳”目標下電力行業(yè)發(fā)電環(huán)節(jié)的低碳轉(zhuǎn)型，對近年來浙江省發(fā)電總量、清潔能源占比及裝機容量增長進行深入分析，揭示火電與清潔能源的結(jié)構(gòu)性矛盾及優(yōu)化路徑。進一步探討了技術(shù)創(chuàng)新和區(qū)域協(xié)同發(fā)展模式對提升能源利用效率的關(guān)鍵作用，并與美國、德國、日本等國家低碳轉(zhuǎn)型實踐的比較，總結(jié)出浙江省在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提升煤電利用效率和加速新能源替換方面的獨特經(jīng)驗。最后，針對省內(nèi)電力供需矛盾、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整復雜性及清潔能源消納不足等挑戰(zhàn)，提出未來通過智能調(diào)度、電力市場深化改革和技術(shù)突破，實現(xiàn)清潔能源大比例接入及整體低碳轉(zhuǎn)型的路徑。

關(guān)鍵詞：低碳轉(zhuǎn)型；清潔能源；能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化；碳中和；智能電網(wǎng)

一、概述

電力行業(yè)作為國家能源體系的中堅力量，不僅涵蓋發(fā)電、輸電和用電等多個環(huán)節(jié)，是保障國家能源安全和經(jīng)濟穩(wěn)定運行的戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)。一方面，其在推動國家現(xiàn)代化進程中發(fā)揮著基礎(chǔ)支撐作用；另一方面，在企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的背景下，電力行業(yè)率先進入碳交易市場，利用碳排放權(quán)交易機制實現(xiàn)溫室氣體的精細管理和高效減排。電力企業(yè)通過參與碳交易市場，實現(xiàn)了碳排放強度的明顯降低，還為企業(yè)節(jié)省了排放成本，并為我國碳市場的完善和經(jīng)驗積累提供了示范作用。

電力行業(yè)涉及的企業(yè)類型十分多樣，包括以火電、核電、水電、風電、太陽能等為主的發(fā)電企業(yè)；負責輸配電的國網(wǎng)、南方電網(wǎng)等大型電力企業(yè)；以及新興的分布式能源、智能電網(wǎng)和清潔能源服務(wù)企業(yè)等。這些企業(yè)不僅構(gòu)成了國家能源供應(yīng)的基本框架，而且在推動科技進步、促進區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展以及改善民生方面發(fā)揮了不可替代的作用。穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)為工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、信息通訊及居民生活提供了堅實的能源保障，同時，電力行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型也促進了清潔能源技術(shù)的創(chuàng)新和能源消費結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，對國家低碳發(fā)展和經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展具有深遠影響。

二、 浙江省電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀

（一）總發(fā)電量與清潔能源占比不斷提高

2019年浙江全省發(fā)電總量為3351億千瓦時，在2023年達到4353億千瓦時的新高，與2022年相比增長4.4%。從發(fā)電類型來看，2023年浙江省火力、水力、核能、風力及太陽能發(fā)電量同比增速分別增長4.3%、下降12%、增長4.3%、增長17.7%、增長22%，分別占浙江省發(fā)電量的73.33%、3.46%、17.51%、2.44%、3.26%①。發(fā)電量總體仍以增長為主，但部分類型發(fā)電量，如水力發(fā)電量，受到自然條件的影響，呈現(xiàn)出一定的波動趨勢。另外火力發(fā)電仍然是浙江省的主要發(fā)電方式，其在總發(fā)電量中依舊占據(jù)較大比例且保持增長趨勢。然而，隨著政府在碳中和與碳達峰目標上的持續(xù)推動以及清潔能源技術(shù)的進步，清潔能源裝機容量增速顯著，2022年達到5543萬千瓦，占總裝機容量的約45%。到2024年上半年，清潔能源裝機容量實現(xiàn)反向趕超，在華東五?。ńK、浙江、安徽、福建、江西）中，浙江的清潔能源裝機比例位居第二。

（二）電網(wǎng)優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng)新與清潔能源發(fā)展

近年來，浙江省致力于電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型，在電網(wǎng)優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng)新和清潔能源的推進上，都取得了突破性進展。

在電網(wǎng)優(yōu)化方面，國網(wǎng)浙江電力加快電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級，以數(shù)智技術(shù)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，提升能源清潔化水平和全社會能效水平；提升電網(wǎng)的承載力和靈活自愈力，實現(xiàn)新能源利用率100%②；加快構(gòu)建以特高壓交流環(huán)網(wǎng)、特高壓直流為主干的新型電力系統(tǒng)骨干網(wǎng)架，暢通外來電輸入和省內(nèi)新能源優(yōu)化配置通道。

在技術(shù)創(chuàng)新方面，國網(wǎng)浙江注重電網(wǎng)彈性智能發(fā)展，實施輸電通道動態(tài)增容和分布式潮流控制技術(shù)等，提升區(qū)域電網(wǎng)承載力和安全性。儲能、氫電耦合等新技術(shù)也在浙江陸續(xù)落地。例如，杭州亞運低碳氫能示范工程利用電網(wǎng)谷電和光伏發(fā)電制造“綠氫”，并通過“氫、光、儲”多能互補，提升能源利用效率③。具體過程如圖2所示。光伏發(fā)電在白天將太陽能轉(zhuǎn)化為清潔電力，優(yōu)先供給電網(wǎng)負載滿足實時用電需求，多余的電力則存儲在儲能系統(tǒng)中以備后續(xù)使用；在光伏發(fā)電量高峰期或儲能系統(tǒng)存儲飽和的情況下，多余電力驅(qū)動電解水設(shè)備，將水分解為氫氣和氧氣，從而生產(chǎn)“綠氫”。夜間或光伏發(fā)電不足時，儲能系統(tǒng)釋放存儲電力，為電解水設(shè)備繼續(xù)運行提供電力支持，同時利用電網(wǎng)低谷電以低成本進行電解水制氫，進一步提高電力資源利用效率。生產(chǎn)的氫氣被壓縮或液化儲存在氫氣儲存設(shè)施中，根據(jù)需求隨時供給用氫領(lǐng)域。在電網(wǎng)需求高峰時，儲存的氫氣通過燃料電池轉(zhuǎn)化為電力，返還電網(wǎng)作為調(diào)峰電力使用；同時，氫氣還被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)替代化石能源，或作為清潔能源供應(yīng)燃料電池汽車和氫能交通工具。此外，通過智能調(diào)度系統(tǒng)，實時監(jiān)測光伏發(fā)電、儲能充放電和氫氣生產(chǎn)與儲存的狀態(tài)，動態(tài)優(yōu)化各環(huán)節(jié)的能源流動，保障整體系統(tǒng)運行的高效和穩(wěn)定。

此外，浙江電力還在新能源領(lǐng)域取得了顯著成果。截至2023年底，浙江省新能源累計裝機達到3909.5萬千瓦，已提前兩年多完成“十四五”規(guī)劃提出的新能源倍增目標?？焖僭鲩L的新能源為浙江實現(xiàn)“雙碳”目標提供了重要支撐。例如，在海寧尖山新區(qū)，分布式光伏發(fā)展迅速，人均光伏達15.7千瓦，光伏滲透率超過96.81%，全年新能源就地消納量占當?shù)厝鐣秒娏康?4.1%④。在浙江省衢州市常山縣球川鎮(zhèn)，同景光伏電站進行的項目每年能提供3600萬千瓦時綠電，可節(jié)約標煤約1.2萬噸，減少二氧化碳排放約3.6萬噸⑤。

（三）因地制宜多元化發(fā)展

浙江省電力企業(yè)主要集中在杭州、寧波、紹興、溫州和金華等城市，這些城市地理條件與資源水平各不相同，因此各城市電力企業(yè)因地制宜選擇不同的低碳轉(zhuǎn)型方式。杭州市依靠創(chuàng)新人才與技術(shù)，積極推進智能電網(wǎng)建設(shè)，提升電網(wǎng)的靈活性和自愈能力，同時推廣分布式能源系統(tǒng)，如光伏發(fā)電和風力發(fā)電，以減少對傳統(tǒng)能源的依賴。寧波充分利用其沿海港口和成熟的外貿(mào)基礎(chǔ)，通過特高壓輸電和跨區(qū)域電力調(diào)度，確保外來清潔能源的穩(wěn)定供應(yīng)。紹興則依托豐富的水資源優(yōu)勢，大力發(fā)展水電和風能項目。溫州傳統(tǒng)煤電中小企業(yè)眾多，推動傳統(tǒng)煤電改造，通過提升煤電利用效率和引進節(jié)能技術(shù)，實現(xiàn)煤電“綠色改造”。金華利用農(nóng)業(yè)和農(nóng)村資源，推進分布式光伏與生物質(zhì)能“光伏+”綜合利用，形成能源與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)融合發(fā)展的新模式。另外安吉縣余村通過關(guān)閉礦山、發(fā)展生態(tài)旅游和新能源應(yīng)用，探索出一條符合當?shù)貙嶋H的低碳轉(zhuǎn)型路徑，為全省示范了如何借助區(qū)位和資源優(yōu)勢實現(xiàn)低碳多元發(fā)展。

（四）政府積極制定相關(guān)政策

國家積極出臺相關(guān)政策，為電力企業(yè)低碳化轉(zhuǎn)型指明方向。2022年出臺的《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機制和政策措施的意見》鼓勵推動清潔電力發(fā)展和終端電氣化，并推動新型電力系統(tǒng)的規(guī)劃落地①；2023年發(fā)布的《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則（試行）》通過價格信號引導電力投資和清潔化轉(zhuǎn)型，促進電力系統(tǒng)的清潔低碳轉(zhuǎn)型②；2024年發(fā)布的《2024年能源工作指導意見》提出優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，深化電力體制改革，為構(gòu)建清潔低碳的新型電力系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)③。

浙江省在推動電力行業(yè)低碳化轉(zhuǎn)型上，同樣采取了一系列政策措施，形成系統(tǒng)的政策環(huán)境。省政府明確將能源結(jié)構(gòu)調(diào)整作為戰(zhàn)略任務(wù)，提出通過發(fā)展清潔能源和優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)，提升非化石能源的比重，積極推動風電、太陽能、水電等清潔能源項目。2017年公開的《浙江省電力體制改革綜合試點方案》提出市場化電力改革，通過輸配電價改革、擴大電力直接交易、發(fā)展分布式能源與儲能技術(shù)，提升綠色能源消納和運行效率，推動構(gòu)建市場導向、低碳高效的電力體系④。2022年出臺的《浙江省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》中提出在“十四五”期間，全省6000kW以上火電平均發(fā)電煤耗控制在280g·kWh-1以下，電網(wǎng)綜合線損率保持先進水平⑤。從2025年1月起正式實施的《浙江省綠色低碳轉(zhuǎn)型促進條例》旨在促進經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色低碳轉(zhuǎn)型，推進人與自然和諧共生的現(xiàn)代化，推動共同富裕先行和省域現(xiàn)代化先行⑥。

此外，浙江省還加大了低碳技術(shù)研發(fā)支持，設(shè)立專項資金并出臺稅收優(yōu)惠，鼓勵新能源和節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用，推動企業(yè)提高能效。作為國家碳排放權(quán)交易試點地區(qū)，浙江省通過建立碳交易市場，引導企業(yè)參與碳排放權(quán)交易，激勵減排措施，進一步推動電力行業(yè)的低碳發(fā)展。這些政策為電力行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型奠定了堅實的基礎(chǔ)，同時為全國低碳轉(zhuǎn)型提供了重要經(jīng)驗和示范。

三、與其他國家電力低碳轉(zhuǎn)型比較

電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的主要途徑是減少高碳電力尤其是燃煤發(fā)電，同時大力發(fā)展低碳電力。由于發(fā)達國家電力低碳轉(zhuǎn)型行動相對于國內(nèi)較早，且各國轉(zhuǎn)型過程中的背景和面臨的問題不同，因此可通過分析代表性國家的低碳轉(zhuǎn)型方案與浙江省轉(zhuǎn)型方案進行比較。不同國家或地區(qū)2023年總發(fā)電量及煤電比例如表1所示。

（一）美國：更換能源

美國充分利用豐富的天然氣資源，通過發(fā)展天然氣產(chǎn)業(yè)和頁巖氣革命帶來的低成本優(yōu)勢，逐步推動煤電向天然氣發(fā)電的轉(zhuǎn)型。天然氣發(fā)電不僅在經(jīng)濟性和碳排放強度方面顯著優(yōu)于傳統(tǒng)煤電，其靈活調(diào)節(jié)能力也為風電和光伏發(fā)電的發(fā)展提供了有力支撐。同時，美國以清潔能源發(fā)展為戰(zhàn)略重點，通過政策支持、稅收減免、補貼激勵和指標約束等市場化措施，加快智能電網(wǎng)與儲能系統(tǒng)的升級，積極推動新能源產(chǎn)業(yè)的快速增長，實現(xiàn)電力行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型。

（二）德國：退出煤電

德國通過實施“柔性退煤”政策，實現(xiàn)煤電的逐步退出，以推動低碳化轉(zhuǎn)型。在保障能源供給安全的前提下，德國根據(jù)煤電機組類型采取差異化策略，同時德國通過三階段計劃逐步降低煤電裝機容量，從2019年的4000萬千瓦減少到2030年的1700萬千瓦，計劃到2038年之前關(guān)閉所有燃煤電廠，并在2045年實現(xiàn)碳中和。為減輕退煤對地方經(jīng)濟和就業(yè)的沖擊，出臺了相應(yīng)的財政補償與轉(zhuǎn)型支持措施，同時加大對可再生能源、儲能技術(shù)和氫能等替代方案的投入，確保電網(wǎng)穩(wěn)定與供應(yīng)安全，最終推動煤電系統(tǒng)有序退出，實現(xiàn)向低碳能源體系的轉(zhuǎn)變。

（三）日本：提升煤電利用率

日本電力行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型主要依托于調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和技術(shù)革新。福島事故后，面對核電安全和公眾信任危機，日本在短期內(nèi)增加了對化石燃料的依賴，聚焦于提升煤電利用效率。通過政策引導，日本逐步淘汰低效燃煤電廠，推動高效燃煤技術(shù)的發(fā)展，如先進超超臨界（A-USC）技術(shù)、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）發(fā)電技術(shù)及整體煤氣化燃料電池（IGFC）聯(lián)合發(fā)電技術(shù)等。這些技術(shù)顯著提高發(fā)電效率，減少碳排放。近年來，政府明確提出2050年實現(xiàn)碳中和的目標，并推出一系列政策支持與保障措施，如財政預算增加、稅收制度改革和融資支持，推動太陽能、風能及生物質(zhì)能的規(guī)模化應(yīng)用。

（四）中國浙江：提升煤電利用率+更換能源

浙江省提升煤電利用率和加速更換清潔能源雙管齊下，推動電力行業(yè)低碳化轉(zhuǎn)型。一方面，浙江省通過實施輸電通道動態(tài)增容、分布式潮流控制等技術(shù)，提高電網(wǎng)承載能力和煤電機組利用效率，并推動火電企業(yè)進行節(jié)能改造，使發(fā)電煤耗逐步降低，提升煤電資源的利用效率。另一方面，加速發(fā)展清潔能源，不斷優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，重點推進風能、太陽能等新能源項目建設(shè)，通過光伏滲透率提升、分布式能源發(fā)展和儲能技術(shù)應(yīng)用，顯著提高清潔能源占比，助力非化石能源比重持續(xù)增長。

四、面臨的挑戰(zhàn)

（一）省內(nèi)電力供需差距明顯

隨著浙江省經(jīng)濟的快速發(fā)展，家庭和工業(yè)電力需求也呈現(xiàn)出逐年增長的趨勢。目前浙江省的電力需求與供應(yīng)之間存在明顯差異，如圖3所示，這一差異主要體現(xiàn)在需求增長與供給能力的不平衡。2023年浙江省全社會用電量達6192億千瓦時，同比增長6.78%，首次突破6000億千瓦時。其中，寧波市全年用電量達1031.8億千瓦時，成為首個用電量破千億度的城市①。但浙江省內(nèi)總發(fā)電量僅為4353.1億千瓦時②，約四分之一的電力依舊依賴外省供應(yīng)。這一供需差距在夏季高峰期表現(xiàn)尤為顯著。

為應(yīng)對這一供需矛盾，浙江采取了一系列措施保障電力供應(yīng)：通過跨省跨區(qū)輸電計劃，將西北、西南及周邊富余電力輸送入省，并首次開辟經(jīng)福建從南方電網(wǎng)購電的新通道③。此外，積極利用電力置換互濟，與周邊省份合作應(yīng)對夏季用電高峰，同時推動虛擬電廠建設(shè)和新型儲能調(diào)度，結(jié)合負荷側(cè)管理措施有效緩解尖峰負荷壓力④。盡管浙江在電力技術(shù)和管理上處于全國前列，但依賴外省電力供給的現(xiàn)狀仍未根本改變。要解決供需差距問題，需著力優(yōu)化本地能源結(jié)構(gòu)，加快清潔能源發(fā)展，進一步提升電力自給率和調(diào)控能力，從根本上增強供電保障。

（二）能源結(jié)構(gòu)調(diào)整復雜性

浙江省電力行業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)之一是火電的依賴問題。盡管清潔能源如風電、光伏和水電的裝機容量逐年增加，火力發(fā)電依然占據(jù)浙江省電力供應(yīng)的主導地位，尤其在高峰時段，火電仍是主要的電力來源。此外，浙江省的清潔能源存在較大的不穩(wěn)定性，受天氣和季節(jié)因素的影響較為顯著。如何高效利用這些波動較大的清潔能源，同時保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性，也是浙江省低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。

（三）清潔能源消納不足問題仍然存在

浙江省在清潔能源消納方面的情況已有改善，但不足依然顯著。隨著清潔能源裝機容量的增加，清潔能源在電力供應(yīng)中的比例已經(jīng)超過25%。但由于電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的限制、調(diào)度能力不足等問題，清潔能源的消納能力仍顯不足，部分清潔能源在高峰時段無法得到有效利用，造成資源浪費。因此，進一步優(yōu)化電力調(diào)度、提升電網(wǎng)靈活性以及完善相關(guān)政策，仍是浙江省實現(xiàn)清潔能源高效消納的重要任務(wù)。

五、未來發(fā)展趨勢

整體來看，浙江省電力行業(yè)未來的發(fā)展將呈現(xiàn)出以下幾個顯著趨勢：一是清潔能源主導地位將不斷加強。預計到2030年，非化石能源裝機容量有望接近總裝機容量的60%，其中水電、風電、太陽能等清潔能源將占據(jù)電力供應(yīng)的主體地位，而傳統(tǒng)化石能源比重則逐步降低；二是智能化應(yīng)用將加速普及。借助能源互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等先進技術(shù)，浙江省電力系統(tǒng)將實現(xiàn)實時監(jiān)控與智能調(diào)度，大幅提升系統(tǒng)運行效率、安全性和穩(wěn)定性；三是分布式能源推廣和電力市場改革將持續(xù)深入。政策將進一步支持分布式光伏和風電項目發(fā)展，同時通過深化市場化改革，構(gòu)建多元化市場主體，促進清潔能源公平競爭與優(yōu)化配置；四是儲能技術(shù)突破和碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)的推廣，將為清潔能源的穩(wěn)定供應(yīng)和傳統(tǒng)能源低碳改造提供關(guān)鍵技術(shù)支撐；五是氫能產(chǎn)業(yè)將迅速發(fā)展，作為清潔能源體系的重要組成部分，氫能將在電力、交通等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。上述多重技術(shù)與政策創(chuàng)新的協(xié)同作用，將為浙江省電力行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型提供堅實支撐，并推動全行業(yè)向高效、綠色、智能的方向邁進。

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*基金項目：浙江省教育廳一般科研項目（Y202351997）。

（作者單位：杭州電子科技大學）