我國提出力爭于2030年前實現二氧化碳排放達峰,電力行業作為碳排放重點部門是實現這一目標最為重要的一環。
12月16日,由北京大學能源研究院氣候變化與能源轉型項目和華北電力大學碳中和協同創新中心主辦、綠色創新發展中心和中國生物多樣性保護與綠色發展基金會協辦的“加速電力部門碳達峰,實現新能源跨越式發展”研討會在京召開。
會議就我國如何嚴控煤電項目、促進電力行業碳排放提前達峰、構建以新能源為主體的新型電力系統等議題展開了探討和交流。會上發布了由華北電力大學碳中和協同創新中心和北京大學能源研究院氣候變化與能源轉型項目共同撰寫的《電力部門碳排放達峰路徑與政策》研究報告(以下簡稱“報告”)。
電力如期實現碳達峰成關鍵數據顯示,2020年全國能源相關的二氧化碳排放總量102億噸,其中電力行業(含供熱)碳排放約為44億噸,占總排放量的43.1%。相比電力部門,建筑、交通等部門因減排手段有限,達峰時間將明顯滯后于全國碳達峰目標時間,電力如期實現碳達峰對全國碳達峰起到關鍵作用。
“十三五”期間,我國加速推進電能替代,電氣化率穩步提升,電力需求仍保持中速增長。如何推動可再生能源高比例發展實現新增電力需求全部由新能源新增發電量滿足、煤電定位調整向穩定基荷和提升靈活性轉型、大型可控型電源和靈活性資源多元化發展保障電力安全運行則是實現電力行業及早達峰的重點難題。
報告基于我國宏觀經濟社會發展趨勢,設置和對比了多種電力部門碳排放達峰的組合情景,并提出了電力部門碳達峰的推薦時間和路徑,以及相關政策建議和保障措施。
報告指出,近中期電能替代和電氣化率提升將持續釋放全社會用電需求增長紅利,到2025年、2030年、2035年全社會用電量將分別達9.4~9.6、11~11.3、12.2~12.8萬億千瓦時。“十四五”“十五五”“十六五”期間年均增速為4.5%、3.2%、2.1%。
根據電力需求走勢、關鍵電源及配套技術發展情況的不同,電力行業(含供熱)碳排放達峰時間、達峰峰值和平臺期長短有明顯差異,但均可在2030年前實現碳達峰并度過平臺期,在2030年后進入明顯下降階段。在實現電力行業碳排放及早達峰和控制碳排放峰值過程中,大型可控型電源多元化發展至關重要,充分挖掘儲能及需求響應空間發揮重要支撐作用。
北京大學能源研究院氣候變化與能源轉型項目高級顧問楊富強表示,“構建以新能源為主體的新型電力系統”是實現雙碳目標最主要的舉措之一。2020~2035年是構建新型電力系統的第一階段,該階段的重點任務是盡快實現電力部門的碳排放達峰、加速轉變煤電的角色定位、實現風光儲的跨越式發展,并為之后新能源大規模替代存量傳統能源、完成新型電力系統構建打下良好的基礎。風光領跑、大型可控電源協同發展報告顯示,未來將呈現風光領跑、大型可控電源協同發展的新格局,燃煤發電向調峰、供熱服務功能轉變。
目前,風電、太陽能基本實現全產業鏈國產化。在持續降本提效的同時,西北和東北地區陸上集中式風電、光伏與東部沿海地區分布式風電、光伏協同快速發展。
隨著海上風電和光熱發電逐步商業化,風電、太陽能發電將引來新一輪爆發式增長。
常規水電在實現非化石能源目標和“西電東送”電力安全保障中起到重要作用。
小型堆核電可以作為清潔的分布式能源靈活部署,加之四代核電技術示范商業化后可能觸發內陸核電啟動,預計核電2030年前可保持每年6臺左右的投產規模、2030年后每年保持8臺左右的投產規模。
煤電在電力供給側的位置將持續弱化,發展重點從提供電量電力向靈活性服務、熱電聯產供熱、耦合新能源發電轉變。
報告強調,通過著力推進大型可控性電源多元化發展、積極轉變煤電角色定位、充分挖掘儲能及需求響應空間,我國電力行業碳排放有望于2025年達峰,峰值將在50億噸左右。
在電力行業碳排放提前達峰的情景下,“十四五”期間煤電規模及發電量仍有小幅增長空間,但需將峰值分別控制在12億千瓦和5.3萬億千瓦時以內。風電、光伏將作為減煤減碳主力,到2025年和2030年,我國風光裝機分別達11億千瓦和18億千瓦以上,到2026年和2031年,我國分別基本實現非化石能源新增發電量和風光新增發電量滿足全部新增電力需求。
加州大學伯克利分校教授林江表示,光伏、風電以及儲能的技術革新、科技進步以及成本下降往往遠超人們預期,這為中國以較低成本構建以新能源為主體的新型電力系統打下了堅實的基礎。
在清潔電力情景下,預計到2035年,中國可再生能源裝機將達到30億千瓦,屆時包括風電、光伏、核電在內的清潔能源將能夠滿足中國80%的電力供應。在該情景下,電力行業二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物排放將能減少約2/3,有效支撐中國應對氣候變化和實現“美麗中國”目標。
樹立煤電峰值意識報告指出,為保障電力行業碳排放提前達峰,我國要樹立煤電峰值意識,深度挖掘超低排放和節能改造潛力,堅決淘汰環保不達標和落后的煤電產能,并大力推動煤電靈活性改造,煤電向提供調峰兼顧供熱服務功能轉變;加強可再生能源產業創新的研發和投入,補足產業發展的關鍵裝備及零部件制造的技術短板,推動本土制造與全球供應鏈整合以提升自身價值鏈,實現關鍵環節協同以及重要資源保障;通過優化電網調度、加強需求響應、發展可再生能源制氫、推動能源系統與信息化、數字化和智能化融合發展等手段,促進源網荷儲協同發展,全力保障大規模波動性新能源消納下的電網安全穩定運行;加強電力市場、熱力市場、碳市場、基于強制配額的綠證市場機制的耦合發展來整體提升電力系統的運行效率和清潔性,加速低碳轉型進程。
“十四五”時期,逐步推動煤電由電量型電源向電力型電源轉變,大力發展抽水蓄能和燃氣發電,與此同時,提前布局、持續推動需求響應、新型儲能和V2G等電力系統靈活性資源的“更優解”發展。
“十五五”和“十六五”時期,減少煤電裝機規模,煤電逐步退出靈活調節電源行列,規模化應用新型儲能,重視綠氫和長時儲能等新技術的開發和應用,建設完善電網互聯互濟及市場機制,給予充足的系統靈活性釋放空間。
針對傳統能源快速退出后電力系統安全穩定運行如何保障的問題,林江強調,中國應該通過發展區域電網互濟、抽水蓄能、需求側響應、靈活氣電,以及電化學儲能、熱儲能和氫儲能全力保障傳統能源退出后的電力電量供應安全。此外在清潔電力情景下,中國到2035年仍將保留8億千瓦的煤電裝機,其中一半以上的利用小時數不足1000,主要發揮調峰、調頻、備用等輔助服務功能,發揮對電力系統的兜底保障作用。