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我國電力行業碳達峰實施路徑研究

2022-03-14 09:49:37 能研慧道作者:侯勇　點擊量：評論 (0)

氣候變化是人類社會面臨的共同挑戰。截至2021年底，全球已有132個國家和地區提出碳中和目標愿景。作為負責任大國，我國始終高度重視氣候變...

氣候變化是人類社會面臨的共同挑戰。截至2021年底，全球已有132個國家和地區提出碳中和目標愿景。作為負責任大國，我國始終高度重視氣候變化問題，并向世界莊嚴承諾“3060”目標。

當前，全球能源生產與消費呈現出清晰的電氣化趨勢，科技革命與數字化轉型推動低碳電力技術跨越式發展。“雙碳”目標在為我國經濟發展帶來全新動能的同時，也為電力行業的轉型發展帶來重大機遇。

但不容忽視的是，我國碳排放量大，碳排放強度高，減排任務艱巨。在何時、以何種水平實現電力行業碳達峰目標，是行業必須深入研究和思考的課題。

（來源：微信公眾號“能研慧道”作者：侯勇）

我國電力行業碳達峰趨勢預測

電力需求預測

隨著我國經濟發展方式轉變，能源消費將逐漸進入峰值平臺期并趨于穩定。電能作為清潔、便捷的優質能源，使用領域不斷拓展，我國電氣化水平將持續提高，電能占終端能源的比重也將逐漸提高，電力需求總量還有很大的增長空間。綜合考慮國內經濟要素、技術進步、結構調整等因素測算，預計2025年、2030年、2035年全國全社會用電量分別為9.8萬億、11.5萬億、13.1萬億千瓦時，“十四五”“十五五”“十六五”期間年均增速分別為5.5%、3.3%、2.6%；最大負荷分別為16.8億、20.5億、23.9億千瓦，“十四五”“十五五”“十六五”期間年均增速分別為5.8%、4.0%、3.2%。

電源裝機預測

碳達峰、碳中和目標下，以2025年、2030年和2035年為主要預測水平年，考慮電力系統不同減排責任及減排關鍵舉措的不同實施力度，本文設置高場景、中場景和低場景3類發展情景[1]（具體設置情況見表1）。按照電力需求預測，以保證電力電量平衡為主要條件，對各水平年發電裝機容量進行預測。

表1 電力行業碳達峰情景設置

我國電力行業碳達峰實施路徑研究

未來，三個場景下的電源裝機結構將以非化石能源為主，其中新能源裝機容量將顯著提升，煤電裝機容量在2030年達到峰值。

高場景下電力系統源網荷儲協調發展，非化石能源比重日益提高，終端能效水平穩步提升，2025年、2030年、2035年，電源裝機容量分別達到30.6億、37.9億和46.5億千瓦，新能源裝機分別達到10億、14.5億和22億千瓦，煤電裝機容量控制在12.8億、13.3億和12.5億千瓦以內。

與高場景相比，中場景水電、氣電發展節奏相同，核電建設加快，有效替代煤電裝機，2025年、2030年、2035年，電源裝機容量分別達到31.3億、39.7億和49.3億千瓦，新能源裝機分別達到11億、16.5億和25億千瓦，煤電裝機容量控制在12.5億、13億和12億千瓦以內。

低場景下，新能源產業跨越式發展，帶動新能源發展裝機規模大幅增加，2025年、2030年、2035年，電源裝機容量分別達到32.1億、41.2億和52.8億千瓦，新能源裝機分別達到12億、18.5億和30億千瓦，煤電裝機容量控制在12.5億、12.5億和10.5億千瓦以內。

表2 分場景電力系統裝機容量預測

單位：億千瓦

碳達峰目標預測

電力行業碳排放主要來源于煤電和氣電等機組的化石燃料燃燒，本文基于2025-2035年電力需求及電源裝機容量預測結果，測算不同情景下電力行業碳達峰時間及峰值規模（見圖1）。

在三個場景中，由于高場景下減排關鍵舉措的實施力度較小，電力行業碳排放在“十四五”“十五五”期間仍保持增長趨勢，“十六五”期間呈現穩中有降態勢，按照國家碳達峰目標實現時間，高場景在2030年實現電力行業碳排放同步達峰。中場景下，供給側非化石能源發展速度進一步加快，電力行業碳排放將在“十五五”后期進入平臺期，“十六五”后呈穩步下降態勢，中場景下電力行業碳達峰目標實現時間適度先于國家，有望于2028年達峰。低場景下，電力行業碳排放預計在2025年達峰，時間較中場景進一步提前，電力行業碳排放在達峰后的“十五五”期間進入平臺期，“十六五”期間進入快速下降期。高場景、中場景與低場景的碳排放峰值依次降低，分別為47.5億、44.5億和43億噸，達峰時煤電排放分別為43.3億、40.9億和40.3億噸。

圖1 2025-2035年電力碳排放趨勢

經濟性分析

實現電力行業碳達峰目標需要尋求綠色、安全與經濟發展的內在平衡點，推動能源電力轉型產生的電力成本需要引起高度關注。影響電力行業碳達峰經濟性的主要因素包括電源建設規模、新能源接入系統成本、新能源消納產生的新型儲能建設和火電靈活性改造成本等，風電、光伏發電等新能源開發分布對電源投資規模和系統消納成本均有較大影響。本文按照兩種新增新能源裝機布局方式進行經濟性測算。

按照新增風電和光伏發電布局“三北”地區占比70%、中東部和南方地區占比30%測算，2020年至2030年，高場景、中場景和低場景下累計新增投資分別為10.1萬億、11.4萬億和12.3萬億元，單位電力供應成本分別上升0.096、0.114和0.134元/千瓦時，提升幅度分別為22.9%、27.1%和31.9%。

按照新增風電和光伏發電布局“三北”地區占比60%、中東部和南方地區占比40%測算，2020年至2030年，高場景、中場景和低場景下累計新增投資分別為10.3萬億、11.6萬億和12.6萬億元，單位電力供應成本分別上升0.097、0.116和0.135元/千瓦時，提升幅度分別為23.1%、27.6%和32.1%。

[1] 高場景為碳排放峰值最高的場景，中場景為碳排放峰值次高的場景，低場景為碳排放峰值最低的場景。

研究主要結論

電力需要適度超前發展

電力是具有先導性、服務性、戰略性的基礎產業和公用事業，在未來的電力行業發展規劃中，電力需求仍將繼續保持旺盛態勢，我們必須牢記“先行官”職責，堅持經濟發展、電力先行，適度超前發展電力，努力提供安全、綠色、高效、智慧的電力服務，確保2030年前、力爭2028年電力行業實現碳達峰，為交通、建筑、工業等其他重點行業及全社會碳達峰提供有力支持。

電力綠色低碳轉型應與經濟發展相平衡

能源結構清潔化、低碳化是發展趨勢，但新能源高速發展一定程度會提高電力投資規模和電力供應成本，文中高場景投資最少，中場景投資居中，低場景投資最高，低場景下的電力供應成本提升程度明顯高于高場景和中場景。因此，綠色轉型過程中應考慮成本的可承受性和成本疏導方式，在保障安全可靠供應的前提下，建立適合我國供應結構與消費方式的市場機制，平衡綠色轉型進程與經濟發展。

統籌優化新能源布局方式

受地域資源稟賦及環境影響，風電、光伏發電等新能源開發分布對電源投資規模有一定影響。新增新能源發電裝機布局方式對投資影響不明顯，6:4布局方式投資略高于7:3布局方式，統籌考慮新能源發展應堅持集中式與分布式并舉、優先就地消納以及區域均衡布局，協同發揮西部地區風、光資源優勢，釋放東部地區分布式能源開發潛力，6:4或更多向中東部布局方案更有利于促進能源電力發展。

核電在能源轉型中發揮關鍵作用

在“雙碳”目標約束下，煤電將從主要發電來源轉變為維持電力系統穩定性的靈活調節電源；氣電對外依存度高，水電新增裝機空間有限，且二者成本較高，不宜成為持續快速發展的能源；生物質發電面臨資源分散、收儲運成本較高等問題；風電、光伏發電受地理資源條件和電力品質特性限制，短期內均難以成為能源供應保障的主力。核電作為清潔、高效和成熟的能源形式，有利于改善能源與負荷分布的空間結構，形成更為安全的電網結構，更好地促進風、光等新能源消納，對優化能源整體布局、保障能源供應安全具有重要意義。

我國電力行業碳達峰推薦中場景方案

統籌考慮支持實現國家約束性指標要求、電力碳達峰時序、峰值水平、電力供應經濟性，推薦中場景下的電力供應方案：電力行業二氧化碳排放有望于2028年達峰，峰值為44.5億噸。“十五五”“十六五”期間，新能源年均新增1.1億、1.7億千瓦，核電年均增加8-9臺機組。2028年，電源總裝機36.3億千瓦，新型儲能規模0.65億千瓦，煤電裝機12.8億千瓦，新增新能源裝機“三北”地區、中東部和南方地區比例按照60%：40%或更多向中東部布局方式考慮。

我國電力行業碳達峰實施方案

實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革，為更科學有序實現電力行業碳達峰，要堅持統籌協調原則，堅持全國一盤棋，強化頂層設計和各方統籌，因地制宜、分類施策，明確既符合自身實際又滿足總體要求的目標任務，避免“一刀切”和“運動式”減碳。要堅持綠色轉型原則，堅持生態環境保護優先，堅持清潔低碳發展方向，激發電力行業綠色發展的內生動力。要堅持提質增效原則，大力拓展綜合能源服務，提升電力系統能效水平，促進電力行業數字化轉型和智能化升級，推進智慧能源系統建設。要堅持改革創新原則，發揮創新驅動效能，完善創新體系，加快推動低碳電力技術創新和新能源產業跨越式發展。

積極發展非化石能源

加快發展新能源，堅持集中式與分布式并舉。有序推進“三北”地區風電和太陽能發電集中式開發，以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點，加快推進大型風電、光伏發電基地建設；加快東中部分布式風電、太陽能發電開發建設，新增風電和光伏發電裝機總體按照“三北”地區占比60%、中東部和南方地區占比40%進行布局；積極推進整縣（市、區）屋頂分布式光伏開發。因地制宜開發水電，積極推進水電基地建設，推動小水電綠色發展，推動西南地區水電與風電、太陽能發電協同互補。積極安全有序發展核電，啟動一批沿海核電項目建設，加大新一代核電技術應用，加快小堆技術應用，2020-2030年，新增核電裝機布局在東部沿海地區，2030年前后適時啟動內陸核電建設。合理利用生物質能，在糧食主產區因地制宜發展秸稈發電，在農村地區優先支持沼氣發電等生物質能發電接入電網。

推動煤電高質量發展

合理控制煤電建設規模和發展節奏，立足以煤為主的基本國情，堅持先立后破，穩住存量，拓展增量，充分發揮煤電托底保供作用，按需有序核準建設煤電項目，按需適度新增煤電產能，做好煤電應急備用和應急調峰儲備電源工作。引導煤電充分發揮容量效應和靈活性優勢，推動煤電行業實施節能降耗改造、供熱改造和靈活性改造制造“三改聯動”，合理安排機組改造時序，保持補償和激勵政策的穩定性和持續性，保證實施靈活性改造的燃煤機組能夠取得一定年限的穩定投資受益，調動煤電企業參與改造和調峰的積極主動性。充分發揮各類機組技術特性和能效作用，優化調度運行方式，提高煤電機組利用小時數，在北方城鎮地區加快推進熱電聯產集中供暖。

提升電力系統綜合調節能力

科學制定各類調節電源開發時序，因地制宜優先發展火電機組靈活性改造，加快推進抽水蓄能建設，推行梯級水電儲能，加快形成新型儲能可持續發展的成熟商業模式，循序漸進推進調峰氣電發展。加快靈活調節電源建設，引導自備電廠、傳統高載能工業負荷、工商業可中斷負荷、電動汽車充電網絡、虛擬電廠等參與系統調節，建設堅強智能電網，提升電網安全保障水平。積極發展“新能源+儲能”、源網荷儲一體化和多能互補，支持分布式新能源合理配置儲能系統。

提高終端能源消費電氣化水平

深入實施工業領域電氣化升級，加強工業領域節能，推進綠色制造，推動重點高耗能行業節能改造，推廣節能低碳工藝技術裝備，鼓勵工業企業和園區高效開發利用分布式可再生能源。大力提升交通領域電氣化水平，大力倡導綠色出行，推動電動汽車、港口岸電、公路和鐵路電氣化發展。積極推動建筑領域電氣化發展，普及建筑節能改造和智能家電應用，推動炊事、供熱、制冷等全面電氣化。大力拓展以電力為中心的綜合能源服務，加強頂層設計，完善“互聯網+”智慧能源、“光伏+”互補應用等新業態的技術標準體系，推動能源電力領域新型基礎設施與先進信息通信控制技術實現耦合發展，培育新型商業模式，拓展綜合能源服務。

大力推動低碳電力技術創新

加大前瞻性降碳脫碳技術創新力度，推動抽水蓄能、儲氫、電池儲能、固態電池、鋰硫電池、金屬空氣等新型儲能技術跨越式發展，促進風電、光伏發電、水電、核電、火電等領域低碳化發電技術廣泛應用。加快電網先進技術應用，積極推動以智能電網技術為基礎的智慧能源互聯網技術應用。建設全流程、集成化、規?；趸疾都门c封存示范項目。加快氫能技術研發和示范應用，探索在工業、交通運輸、建筑等領域規?；瘧谩?/div>

措施建議

建立支撐能源綠色低碳轉型的財政金融政策保障機制

完善多元化投融資機制，加大對清潔低碳能源項目、能源供應安全保障項目投融資支持力度，推動清潔低碳能源相關基礎設施項目開展市場化投融資。完善金融支持政策，創新綠色金融產品，鼓勵綠色金融債券發布，探索開展碳排放權抵押貸款等綠色信貸業務。加大非化石能源產業發展政策支持力度,制定新一輪抽水蓄能電站中長期發展規劃;對水電行業實行增值稅優惠政策，降低水電行業稅負; 加大核電支持力度，推動核電專項建設基金、乏燃料處置基金征收后置；加大對節能降耗改造機組政策支持，統籌運用相關資金，對煤電節能減排綜合升級改造重大技術研發和示范項目建設適當給予資金支持，合理保障煤電企業存續發展條件。探索解決新能源補貼拖欠問題，金融機構按照商業化原則與可再生能源企業協商展期或續貸，按照市場化、法治化原則對已納入補貼清單的項目發放補貼確權貸款，通過核發綠色電力證書方式適當彌補企業分擔的利息成本，做好可再生能源電價附加資金的應收盡收，對自愿轉為平價的項目企業優先發放補貼資金，優化補貼資金管理。

加快建設全國統一電力市場

持續推動電力中長期市場建設，完善中長期合同市場化調整機制，縮短交易周期，提升交易頻次，豐富交易品種。積極穩妥推進電力現貨市場建設，擴大電力現貨市場建設試點范圍，完善現貨市場交易機制。持續完善電力輔助服務市場，探索用戶可調節負荷參與輔助服務交易，推動源網荷儲一體化建設和多能互補協調運營；統籌推進電力中長期、現貨、輔助服務市場建設。

推動形成科學合理的電價機制

合理疏導煤電企業發電成本，充分考慮現階段電煤價格高和煤電利用小時數低的情況，合理確定煤電基礎電價水平；推行標準化電煤購銷合同，圍繞電煤購銷開展3-5年或更長周期的業務合作，加強對電煤長協交易的協調監管，提高合同履約率。完善谷峰電價政策，適度拉大峰谷電價價差，削減尖峰負荷。制定完善價格引導機制，對耗能超標的用能單位執行懲罰性電價，對主要耗能行業用能單位按淘汰類、限制類、鼓勵類行業實行差別電價機制。完善風電、光伏發電、抽水蓄能價格形成機制，促進低碳能源產業發展。

加強科技戰略規劃引領

制定修訂新一輪短期與中長期能源科技發展規劃，進一步加強低碳前沿技術創新的財政資金投入和優惠力度，提高研發經費投入產出效率。突出企業創新主體地位，制定和落實鼓勵企業技術創新的各項政策，引導企業加大研發力度，支持依托電力企業建設綠色低碳創新中心，實施新型儲能、氫能、碳捕集等關鍵技術研發與重大示范工程。