隨著電力占全球終端能源消費的比重不斷增長，世界經濟的電氣化正在將電力轉化為未來的“燃料”。同時，電力行業又是全球重要的二氧化碳排放源，因此，為了應對氣候變化，電力行業采取措施減少二氧化碳排放量就顯得尤為重要。

全球電力行業碳強度，即單位電量的二氧化碳排放量，自2013年以來有序地降低，但不同國家的情況相去甚遠，這主要是由各國不同的經濟和技術發展環境下電力生產結構的特點所致。

一、全球電力行業碳強度

在全球經濟電氣化發展趨勢下，碳正在發生跨行業的流動，致使電力行業碳負荷和碳排放增加。以碳從交通行業向電力行業的流動為例，電動汽車本身的碳排放為零，但卻需要進行反復充電。電動汽車的大規模應用意味著發動機燃料使用量減少以及交通部門碳排放量減少，同時，電力行業的發電量增加、碳排放量增加。

在最新發布的《全球能源與二氧化碳現狀報告》中，國際能源署指出，2018年，全球發電量達到26.672萬億千瓦時，較上一年增長4%，幾乎是能源需求整體增速的兩倍，創2010年全球經濟從金融危機復蘇以來最高增速；全球能源相關二氧化碳排放量達到331億噸的歷史最高水平，較上一年增長1.7%，是自2013年以來的最高增速，高出2010年以來年均增速的70%。同年，全球電力行業二氧化碳排放量達到130億噸，占能源相關二氧化碳排放總量的38%，并且在能源相關二氧化碳排放量增量中，近三分之二來自電力行業的貢獻。

盡管排放量持續增長，但電力行業近年來發生了重大轉變。全球電力行業碳排放強度自2013年以來有序地降低，市場力量、技術成本降低、應對氣候變化和治理空氣污染是驅動全球碳排放水平降低的主要動力。

來自國際能源署的數據顯示，2018年，全球發電的平均碳強度是475克/千瓦時，比2010年降低了10%。如果沒有電力行業碳排放強度的改善，全球二氧化碳排放量會比目前實際情況還要高出15億噸，相當于在當前電力行業排放總量基礎上再增加11%。

引發電力行業碳強度變化的原因之一就是全球發電結構的變化。2018年，可再生能源和核電滿足了絕大部分的電力需求增長，煤電和天然氣發電也大幅增加。2010～2018年，化石燃料在發電結構中的占比有所下降，其中石油占比下降較大，而天然氣占比上升明顯，煤炭占比的變化較為平緩；非化石燃料中，以風光為主的可再生能源占比增長顯著。

根據國際能源署的數據，用天然氣發電的二氧化碳排放量約為400克/千瓦時，比石油和煤炭低30%～60%，用石油和煤炭發電的排放量分別是600克/千瓦時和845～1020克/千瓦時（取決于燃煤類型）。

化石燃料在發電結構中的占比下降并非源于其發電量絕對數量的減少，而是因為二氧化碳低排放或零排放的發電類型，如水力發電和其他可再生能源發電（包括垃圾發電）等，正在以更快的速度增長。

得益于發電成本的大幅降低，近年來可再生能源增長迅速。來自國際可再生能源署的數據顯示，2012～2017年全球光伏發電和風力發電的平準化度電成本（LCOE）分別下降了65%和15%。在技術方面，蒸汽-燃氣聯合循環發電機組以及超臨界、超超臨界燃煤發電機組的使用推廣也是電力行業碳強度下降的重要推動因素。根據國際能源署的數據，2016年全球火電站平均效率增至37.3%，與2010年相比，上升了1.1個百分點。

二、主要國家/地區電力行業碳強度

從全球范圍來看，世界各國電力行業碳強度差異較大，從挪威的每千瓦時接近零克到南非的每千瓦時超過800克，這主要是由各個國家不同的經濟和技術發展環境下電力生產結構的特點所致，反映了各國發電工業體系構成的多樣性。如擁有豐富水力資源或核電資源的國家，度電碳排放幾乎為零；使用煤炭、天然氣和低碳電源混合發電的國家，度電碳排放約為300～500克/千瓦時；嚴重依賴煤電的國家，度電碳排放可高達全球平均水平的兩倍。

（一）歐盟

歐盟在聯盟層面上制定了雄心勃勃的氣候和環境政策，在國家層面上采取了各種相應措施。截至2018年11月，歐盟共有10國已宣布在2030年前分階段淘汰煤電，并有多國已大力開展燃煤發電替代措施，有效降低了電力系統的碳排放量。目前，地區電力行業碳強度最低。但應該注意的是，盡管歐盟所有成員國電力行業碳強度平均值較低，但具體各個成員國的情況可能差異很大。

1.法國

法國不僅在歐盟28國內，而且在整個世界范圍內都是電力行業碳強度最低的國家之一。該國發電結構中核電占主導地位。根據法國電網公司RTE的統計數據，2017年法國全境度電碳排放為74克/千瓦時，與2016年相當（73克/千瓦時），但明顯高于2015年（44克/千瓦時），主要是因為法國數座核電站因維修停運，天然氣發電比例增加。2018年，法國核電裝機占比47.5%，發電量占比卻達到了71.6%，比上一年增長3.7%，確保了法國發電的低碳水平，同年法國度電碳排放為61克/千瓦時。然而未來法國計劃減少核電份額，取而代之的是發展可再生能源，這將對該國發電碳排放產生一定影響。

2.德國

作為歐盟最大的經濟體，德國的電力行業碳強度相對較高。這主要是該國發電結構中煤電占主導地位所致。德國是歐盟最大的煤炭消費國，2016年煤炭在德國所有發電電源中占比42.2%，同年，根據清潔能源研究機構Environmental Progress的統計數據，德國度電碳排放為560克/千瓦時。2011～2013年，在福島第一核電站事故造成的公眾抗議下，德國關閉了國內若干核電站，發電行業碳強度增加。隨后，德國可再生能源快速發展，到2016年可再生能源在德國發電電源中的占比已經在2010年基礎上增長了一倍，從14.3%增至27.1%。再加上燃煤發電部分轉變為燃氣發電，德國電力行業碳強度于2014年再度出現下降。

2017～2018年，德國減少了1.7吉瓦燃煤裝機。2019年1月，德國煤炭委員會正式宣布，已就淘汰燃煤電廠的時間表達成協議，確定德國最晚將在2038年年底結束煤電。此外，德國還計劃到2022年關閉國內約四分之一的燃煤電廠，停運12.5吉瓦煤電裝機；2023～2030年將煤電裝機降至17吉瓦，平均每年減少2.4吉瓦。根據德國能源轉型（Energiewende）計劃，到2022年將淘汰國內所有核電站，轉而發展可再生能源，到2030年將可再生能源發電量提升至總發電量的65%。預計未來德國電力行業碳排放強度進一步下降空間有限。

3.英國

根據英國氣候政策網站碳簡報（Carbon Brief）的統計數據，2017年英國包括核電、生物質、風光、水電在內的低碳電源發電比例首次超過了50%，而天然氣、煤炭、石油等化石能源的發電比例為47.5%，其余2.5%為抽水蓄能等其他電源，同年英國度電碳排放為237克/千瓦時，僅為2012年的一半（508克/千瓦時）。

2018年，英國二氧化碳排放量連續第六年下降，是有記錄以來持續時間最長的連續下降。與煤炭相關的二氧化碳排放量僅占英國總排放量的7%。隨著燃煤電廠陸續關閉，這一比例將進一步縮小。按照英國政府的計劃，2025年10月1日起任何電廠的瞬時碳排放強度都不得超過450克/千瓦時。按照目前的技術狀況和趨勢，在限定碳強度標準之后，英國可以確保2025年所有燃煤電廠全部停運。如今，煤電在英國電力生產結構中的占比已降至5%，創歷史新低。如果煤炭是唯一的減排貢獻者，那么英國繼續減少總體排放的潛力相當有限。要想在未來實現具有法律約束力的碳排放目標，英國的石油和天然氣排放量也必須減少。

（二）美國

美國是世界上第二大二氧化碳排放國，隨著燃氣發電機組逐步替代燃煤和燃油機組，同時低碳能源發電，特別是風光等可再生能源發電不斷增長，其電力行業碳強度較以前有所降低。根據國際能源署的統計數據，2016年美國度電碳排放為433克/千瓦時，比世界平均水平低11.6%。2010～2016年，美國電力行業碳強度下降了18.4%。這一時期內，頁巖氣生產帶動天然氣價格大幅下降，燃煤發電大規模地向燃氣發電過渡，到2016年，煤電在發電結構中的占比降至31.4%，而天然氣的占比則增至32.9%，美國天然氣發電量首次超過燃煤發電量。

如果說美國天然氣對于其他化石燃料的替代更多的由市場驅動，那么其低碳能源發電的增長則主要由地方政策和聯邦鼓勵發展可再生能源的相關稅收驅動。2005年，低碳電源在所有電源中占比28%。截至2017年，該比例升至38%。幾乎所有的增長都來自于包括風光在內的可再生能源，核電和氫能發電等低碳能源發電保持相對穩定。

由于電力需求增長放緩及發電燃料結構變化，美國電力行業二氧化碳排放量自2005年以來已經減少了25%左右。根據美國電子工業聯合會的統計數據，2017年，電力行業二氧化碳排放量為17.44億噸，為1987年以來的最低值。美國能源信息署預計，2018～2020年，美國電力行業二氧化碳排放量將僅減少1億噸。如果不改變現行法律法規，到2050年，美國電力行業二氧化碳排放量將不會出現明顯下滑，基本持平于目前水平，約為16億噸左右。另外，美國發電量預計將在未來30年增長23%，新增發電量將主要來自二氧化碳排放更少的天然氣和風光等可再生能源。

（三）日本

日本是發達國家中為數不多的一個電力行業碳強度超過世界平均水平的國家。作為全球范圍內大力發展國內外發電能力（包括二氧化碳減排技術）的工業化國家之一，日本越來越受到來自環保人士的批判和同盟國的壓力。根據國際能源署的統計數據，2016年，日本度電碳排放為544克/千瓦時。造成這種情況的主要原因是2011年福島第一核電站事故導致大量核電廠關閉，日本對化石燃料發電的依賴逐漸增加。2010～2016年，核電在日本發電結構中的占比從26.1%降至1.7%，盡管同一時期內可再生能源在發電結構中的占比從2.6%增至9%，但日本電力行業碳強度仍在繼續波動。

不過，自2012～2013財年達到峰值14.09億噸后，日本碳排放量開始呈下降趨勢。根據日本環境部的統計數據，2017～2018財年（截至2018年3月），日本二氧化碳排放量由上一財年的13.07億噸二氧化碳當量下降至12.94億噸二氧化碳當量，連續第四年下降，創2009年以來新低。這主要得益于能源效率的不斷提高以及反應堆重啟后核電站發電量的增加。日本計劃到2030年將碳排放量較2013年的水平下降26%至10.42億噸。最新數據顯示，目前日本二氧化碳排放量已較2013年水平下降了8.2%。

（四）俄羅斯

無論是對比世界平均水平，還是其他大型的二氧化碳排放國，俄羅斯電力行業碳強度都相對較低，但仍比歐盟國家平均水平高出20%。根據國際能源署的統計數據，2016年，俄羅斯度電碳排放為358克/千瓦時，與2010年相比減少了59.5克/千瓦時，降幅9%。該國電力結構中，天然氣、核電和水電的占比較高，2016年分別為48%、18%和17%，此外熱電聯產的占比也很高，2016年為39%，效率可達到85%～92%。

三、對我國降低電力行業碳強度的啟示

根據目前的碳排放量變化趨勢，全球實現2攝氏度溫控目標依舊任重道遠。電力行業是目前全球能源領域最大碳排放源。為了避免發電行業碳排放量增加，仍需進一步降低當前的碳強度。

中國是世界上最大的二氧化碳排放國，電力結構中煤電占比較大，電力行業碳強度相對較高。根據《電力發展“十三五”規劃（2016-2020年）》提供的數據，2015年，我國火電機組平均供電煤耗為315克/千瓦時，燃煤機組為318克/千瓦時，按照燃煤和燃氣機組的發電比例計算，則燃氣機組的供電煤耗為247克/千瓦時。進一步按照相應的折算系數推算得出我國燃煤機組的平均二氧化碳排放強度在890克/千瓦時左右，燃氣機組的平均二氧化碳排放強度在390克/千瓦時左右。

近年來，中國碳排放控制水平顯著提升，碳排放強度不斷下降。根據2017年9月中國電力企業聯合會發布的《中國煤電清潔發展報告》，2016年中國火電單位發電量二氧化碳排放量降至822克/千瓦時，比2005年下降21.6%。2015年全國火電單位供電二氧化碳排放比2010年下降近8%，超額完成《國家應對氣候變化規劃（2014-2020）》提出的下降3%左右的目標要求。

電力行業碳強度的降低主要得益于電源結構的優化。2016年10月，國務院印發《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》，提出到2020年，單位國內生產總值二氧化碳排放比2015年下降18%，碳排放總量得到有效控制，明確規定“大型發電集團單位供電二氧化碳排放控制在550克/千瓦時以內”。

此外，以高效現代燃煤機組代替老舊燃煤機組也對降低碳強度起到了明顯的推動作用。盡管我國煤電比例呈現下降趨勢，但考慮到煤電在相當長時期內仍將占據重要地位，因此新建高效煤電機組、節能改造現役機組、提高機組效率也是我國降低發電碳排放的主要途徑之一。2016年12月，國家發展改革委和國家能源局發布《電力發展“十三五”規劃（2016-2020年）》，提出“十三五”期間要求新建燃煤發電機組平均供電煤耗低于300克標煤/千瓦時，現役燃煤發電機組經改造平均供電煤耗低于310克標煤/千瓦時；煤電機組二氧化碳排放強度下降到865克/千瓦時左右。