3月18日,中國碳達峰、碳中和成果發布暨研討會發布了中國2030年前碳達峰、2060年前碳中和、2030年能源電力發展規劃及2060年展望等研究成果。記者結合報告引發能源業界學界廣泛關注的創新觀點、技術熱點、實施難點等方面問題,專訪了全球能源互聯網發展合作組織經濟技術研究院院長周原冰。
▲2020-2060年用電量和電氣化率(數據來源:《中國2060年前碳中和研究報告》)
▲碳中和實現路徑主要宏觀發展指標(數據來源:《中國2060年前碳中和研究報告》)
中國能源報:報告提出,2028年前后,我國能夠以109億噸左右(不含碳匯為115億噸左右)的較低水平實現碳達峰,在可行性、經濟性和戰略性上是如何考慮的?另外,您如何評價我國實現碳中和的減排階段劃分、快慢節奏和綜合成本?
周原冰:碳排放峰值要考慮經濟社會發展需要,不能過低,但也不能過高。如果碳排放峰值過高、達峰時間滯后將增加后期減排壓力和成本。碳達峰是碳中和的前提和基礎,低成本實現碳中和目標,就要求以較合理的峰值盡早達峰。
歐美國家碳達峰至碳中和歷經60年,而我國從碳達峰到碳中和僅有30年,面臨著比發達國家時間更緊、幅度更大的減排要求。
從正常的投資回收周期來分析,“十四五”“十五五”新建的高碳項目,增加的碳排放將延續到2050年后,給2060碳中和目標帶來巨大壓力。研究表明,如果煤電裝機峰值增加2億千瓦,將導致碳排放峰值增加7億噸,新增減排成本約3.7萬億元;如果碳達峰推遲2—4年,將額外增加減排成本5—8萬億元。
綜合分析我國經濟社會、能源電力、技術產業發展,通過加快構建中國能源互聯網,實施“兩個替代”,能夠使煤炭消費得到有效控制,2028年分別降至27億、25億噸標煤;石油、天然氣消費增速放緩,并分別于2030年、2035年左右達到峰值7.4億噸油、5000億立方米。
統籌考慮我國國情、國際減排責任以及全社會減排成本,報告研究提出2030年前盡早達峰、2030—2050年快速減排、2050—2060年全面中和,分三階段實現“雙碳”目標的綜合路徑。其中,2028年實現達峰,峰值控制在109億噸左右是技術上可行、治理上占主動、經濟上可承受的方案。
在盡早達峰階段,關鍵要控制化石能源總量,提高清潔能源發展速度,如果每年風、光新能源發電裝機增長1.2億千瓦以上,則可實現以較低的峰值達峰,并為碳中和爭取時間。
在快速減排階段,要先經過達峰后穩中有降的過程,進入加速減排軌道。其主要驅動力就是以更加先進成熟的新能源發電、儲能、特高壓、電制氫和合成燃料等技術為支撐的中國能源互聯網。
在全面中和階段,依托深度脫碳、碳捕集與封存技術和碳匯資源中和剩余少量的化石能源碳排放,有望2055年左右實現全社會碳中和。
另外,基于中國能源互聯網的減排方案,全社會減排成本相對較低。這一方案全社會邊際減排成本約260元/噸二氧化碳,低于全球1.5℃情景邊際減排成本,位于全球2℃情景邊際減排成本的中間水平。
中國能源報:“兩個替代+中國能源互聯網”對我國碳中和的貢獻度將在80%以上,這是報告的鮮明觀點。電力行業在2050年前實現凈零排放,特高壓電網對電力行業和全社會凈零排放的作用和貢獻如何?
周原冰:電力服務于工業、交通、商業及居民等各行各業,電力系統在能源活動及全社會實現碳中和的過程中發揮關鍵作用。建設中國能源互聯網,大力推進電能替代,能夠減少化石能源消費,促進全社會快速減排。研究表明,電力有條件成為減排力度最大、脫碳速度最快的領域,2050年前能夠實現電力生產近零排放,之后為實現全社會碳中和提供負排放。
中國能源互聯網、實施“兩個替代”對我國實現碳中和目標,累積減排貢獻超過80%。其中“清潔替代”和“電能替代”起主導作用,能源互聯網將為“兩個替代”提供有力保障和支撐。
預計到2050年前中國能源互聯網建成,我國將運行61回特高壓直流工程和36回跨國直流工程,輸電容量達到6.7億千瓦,通過將西部北部以及周邊國家優質清潔能源,輸送配置到中東部負荷中心,促進減排難度大、成本高的地區實現減排,實現在全國范圍內配置22億噸碳減排量。
中國能源報:報告提出,基于中國能源互聯網的碳中和實現路徑,代表了以新能源為主體、少量化石能源+CCS(碳捕集與封存)和必要碳匯的綜合路徑。這一路徑背后的技術、經濟和戰略研判是什么?對CCS技術的角色定位是如何考慮的?
周原冰:能源系統減排對實現碳中和起著決定性作用,電力在其中扮演關鍵角色,中國能源互聯網是促進碳減排和碳中和的重要基礎平臺。
未來電力系統將以新能源為主體,不能保留過多的化石能源。若通過化石能源電源大規模配置CCS的方式實現電力系統凈零排放,將會大幅增加用電成本。我們專門做過經濟性測算,保留大量煤電、氣電的方案,相比保留少量煤電、氣電的方案,運行年費用高9000億元。
CCS主要用在難以脫碳的領域,例如水泥、鋼鐵、煤化工、火電等,并且要與碳捕集后的利用相結合,總體上CCS是補充性手段。
碳匯是實現全社會碳中和的必要手段,在2050年電力系統率先實現近零排放后,針對少量無法完全實現電能替代的產業,通過自然碳匯、碳移除等措施,促進實現2060年前碳中和目標。
中國能源報:報告提出實現“雙碳”目標我國每年清潔能源裝機要超過1億千瓦以上,到2050年全國總裝機達到75億千瓦、全社會用電量達到16萬億度,這都是非常高的水平,是否確有必要、是否有可行性?
周原冰:實現“雙碳”目標最根本的措施,就是實現能源生產清潔化和能源消費電氣化。
能源消費環節加快電能替代、提升電氣化率十分必要。從中長期來看,中國經濟仍將保持長期穩定增長,終端能源需求仍有增長空間。電能具有清潔、高效、安全、便捷等優勢,是利用效率最高、經濟效率最高的終端能源品種。隨著工業、交通、建筑等領域電能替代推進,電能在全社會終端能源消費占比將從目前的27%提升至66%,這將帶動電力需求快速增長,達到14-15萬億千瓦時。
同時,為滿足工業、建筑和交通領域深度脫碳要求,需要發展電制氫、甲烷和甲醇等電制燃料和原材料產業,這部分需求,預計用電量在2.6萬億千瓦時左右,2060年全社會用電量總量17萬億千瓦時。
構建以新能源為主體的新型電力系統,需要更大的裝機規模來滿足可靠供應要求。以清潔綠色方式滿足電力需求,需要科學、合理的電源規劃。
一方面,由于風電、太陽能發電利用小時數低,需要更多裝機才能滿足電量需求;另一方面,風電光伏的置信容量低,季節性電量不平衡,為保證系統充裕度和安全性,新能源應承擔部分系統的備用和輔助服務責任。這些因素都將促使清潔能源裝機快速增長。
考慮資源、技術、經濟、產能等因素,我國能源生產環節大規模開發清潔能源具備可行性。
資源方面,我國清潔能源資源豐富,目前水能、陸上風能、太陽能開發率僅為50%、4%、0.2%,風電、太陽能年發電量分別可達到14萬億、193萬億千瓦時,完全能夠滿足我國未來能源需求。
技術方面,我國已經形成了大容量風電機組整機設計和風電裝備制造體系,晶體硅太陽能電池產業技術具備較強國際競爭力,掌握了核心技術和全套裝備制造能力。
產能方面,我國風電、光伏等產能占全球的一半以上。按照我們的情景,預計2050年前國內需求平均每年可消化風電產能超過6000萬千瓦、光伏產能約1億千瓦。
中國能源報:今年是全國碳市場建設和運行的關鍵年。報告里首次提出將電力市場和碳市場鏈接和融合的機制建議,請問電力市場和碳市場融合有哪些必要性?對實現“雙碳”目標又有哪些重要作用?未來如何實現電—碳市場?
周原冰:市場是實現碳減排的關鍵手段。我國正穩步推進電力市場與碳市場建設。在電力市場中,通過建立有利于清潔能源優先消納的交易機制,促進清潔電能的普及利用,推動能源系統的低碳發展;在碳市場中,通過限制企業允許排放的總量,達到控制碳排放的目的,推動各行業降低排放。當前碳市場應抓緊運作并發揮作用,納入更多行業、部門,讓更多市場主體參與,提升市場活躍度。兩個市場都對促進社會碳減排、實現“雙碳”目標發揮重要作用。
中國電-碳市場將電力市場和碳市場的交易產品、管理機構、參與主體、市場機制等要素深度融合。在發電側,發電成本與碳排放成本共同形成電碳-產品價格,通過價格動態調整不斷提升清潔能源市場競爭力,促進清潔替代;在用能側,建立電力與工業、建筑、交通等領域用能行業的關聯交易機制,用能企業在能源采購時自動承擔碳排放成本,形成清潔電能對化石能源的價格優勢,激勵用能側電能替代和電氣化發展;在輸配側,電網企業推動全國范圍電網互聯互通,促進優質、低價清潔能源大規模開發、大范圍配置、高比例使用。
電-碳市場以氣候與能源協同治理為方向,能夠將相對分散的氣候與能源治理機制、參與主體進行整合,實現目標、路徑、資源等高效協同,有效解決當前兩個市場單獨運行存在的問題,提供科學減排方案與路徑,激發全社會主動減排動力。