中共中央、國務院印發《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》,對碳達峰碳中和工作進行了系統性、全局性部署,提出“以能源綠色低碳發展為關鍵”,明確了碳達峰、碳中和目標下能源領域轉型發展的總體方向和重點任務。日前,國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》,明確將“能源綠色低碳轉型行動”作為“碳達峰十大行動”之一。作為世界第一大排放國,中國通過宣布碳中和目標,主動承擔起國際責任,既是一個負責任大國擔當的表現,也是我國實現高質量綠色發展的內在要求。碳中和目標的實現,需要我們對經濟社會各行業各部門實施更進一步的減排政策,電力行業總排放量巨大,是目標實現的關鍵。在此背景下,中國電力行業低碳轉型發展現狀是怎么樣的呢?未來又會面臨怎樣的發展走向呢?
基于此,記者專訪了中國電力科學研究院的電力行業技術專家李志宏,請他分析了我國電力行業低碳轉型發展現狀及面臨的挑戰,并就未來電力行業發展走向給出自己的見解。
目前中國電力行業低碳轉型發展現狀是怎樣的呢?對于這個問題,李志宏提到中國擁有世界最大的電力供應系統,2019年底,我國總裝機容量為19億千瓦,總發電量約7萬億千瓦時,預計2060年總發電量將突破20萬億千瓦時。一方面,電力行業碳排放總量快速增長,中國發電相關的碳排放量在2000年至2017年間增長了兩倍,其中,鋼鐵、化工和鋁等能源密集型產業一直是電力需求快速增長的主要推動力,隨著經濟轉型和向服務型產業的持續轉變,服務業、居民消費以及潛在的交通用電消費在未來將更加突出。另一方面,中國燃煤發電系統的碳排放強度仍居高不下,為每千瓦時610克CO2,而美國則為每千瓦時410克CO2,歐盟為每千瓦時270克CO2。中國一次能源消費中最主要的是煤炭,其碳排放約占全國總排放的80%,其中煤電又占了煤炭消費的50%左右。2019年中國全社會排放總量的43%由電力行業貢獻,為42.27億噸。在IPCC1.5℃目標及我國承諾2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和的背景下,電力行業的減排潛力巨大,其低碳轉型發展對于中國實現碳中和戰略目標至關重要。
電力行業實現碳中和目標面臨哪些挑戰?李志宏認為,碳中和目標的實現,是一個復雜的、涉及經濟社會各部門聯動的長期系統性問題。作為能源系統最大的碳排放部門,電力行業的減排動力和壓力并存。我國電力行業經過幾十年的發展,現有的發電技術條件、電網設施條件、配套產業條件等世界領先,是實現碳中和的基礎保障和重要動力。但也要清楚地認識到,由于電力行業自身的客觀條件和發展特點,未來實現碳中和目標還面臨以下挑戰:
1.煤電的“碳鎖定”效應影響減排進程
近些年為了滿足經濟高速發展的需求,中國電力消費長期處在增長通道中,主要依靠新建大量火電機組來滿足需求的增加。2020年中國新投運燃煤電廠3840萬千瓦,占全球總量的76%,總裝機高達10.4億千瓦,約占全球煤電總裝機的50%。中國煤電機組的平均運行年齡僅為12年,顯著低于歐美國家平均運行40年的水平。大量的煤電設施如果提前加速淘汰,一方面會嚴重影響現有電力系統安全穩定運行,另一方面也是對固定資產投資的嚴重浪費,產生巨大的經濟成本。同時,煤電相關行業的從業人數接近400萬人,相關的決策也關聯著關鍵的經濟和就業問題。但如果不對煤電進行提前淘汰,電力行業現有的大量煤電裝機至少還有15~20年的運行壽命,其未來鎖定的碳排放總量,會嚴重影響碳達峰和碳中和目標的實現。針對煤電帶來的經濟支持作用和“碳鎖定”影響,如何正確看待其辯證關系,是我們在電力行業低碳轉型過程中面臨的首要問題。
2.現有的技術和設備條件限制,制約大規模可再生能源發展
隨著技術的不斷進步,可再生能源發電成本持續下降,研究顯示,2021年中國的光伏發電成本將低于燃煤發電成本,陸上風電也將很快達到這一水平。但成本的降低并不能直接推動高比例可再生能源發電的充分利用,我國近幾年出現了嚴重的“棄風棄光棄水”現象,2018年全年的“三棄”電量超過同時期三峽電站的總發電量。雖然通過相關的政策引導,到2020年我國的可再生能源利用率大幅提高,但每年仍有近幾百億度的電力損失。問題的根源在于可再生能源發電受自然資源稟賦的影響,具有不可控和隨機波動性,而電力供需的最大特點就是必須保證供需的瞬時平衡性,以現有的電力設施和技術條件,很難在短時間內解決兩者之間的矛盾。分布式儲能技術將會是未來發展的重點,但相關的電化學儲能、壓縮空氣儲能等技術研究目前處于起步階段,未來大規模商業化應用具有不確定性。電網設施的擴容升級、儲能技術的應用推廣等都無法在短時間內實現,技術方向也存在不確定性,使現有能源、電力系統還難以承受無任何約束的新能源大規模發展,嚴重制約未來大規模可再生能源的發展。
3.現有的電力市場體系不適應大規模可再生能源發展需要
近幾年出現的“棄風棄光”現象,雖然直接原因是可再生能源發電的波動性、間歇性特點與電力傳輸容量不足等,但更深層次原因則是我國現行的電力市場運行體系限制了大規模可再生能源并網發電。可再生能源發電與電網之間缺乏有效的協調機制,現有的電力調度機制仍由政府部門指導確定,限制了大規模可再生能源發電并網。
中國電力行業要實現碳達峰及碳中和應該怎么做呢?李志宏認為,電力行業碳達峰碳中和的重點是降低石化能源發電比例,構建多元化清潔能源供應體系。需要做以下工作:
第一,大力發展清潔能源,持續提高非石化能源發電比例
最大限度開發利用風電、太陽能發電等新能源,堅持集中開發與分布式并舉,積極推動海上風電開發;大力發展水電,加快推進西南水電開發;安全高效推進沿海核電建設。力爭2030年非石化能源占比超過25%,2040年占比超過50%。
第二,科學設定煤電達峰目標,加快煤電靈活性改造
首先,優化煤電功能定位,煤電充分發揮保供作用,更多承擔系統調節功能,由電量供應主體向電力供應主體轉變,提升電力系統應急備用和調峰能力;其次,限制現有燃煤電廠產能,識別并快速關停燃煤電廠中部分老舊、高污染且低效率的電廠;
最后是停止新建未應用CCUS技術的燃煤電廠,目前中國還有約1億千瓦在建新煤電項目和0.5億千瓦的獲批煤電項目,因此有必要對新建電廠項目采取強制措施,必須采用CCUS技術,對于不采用CCUS技術的電廠堅決停止審批。
第三,打造清潔能源優化配置平臺,推動電網向能源互聯網升級
首先,加快構建堅強智能電網,推進各級電網協調發展,支持新能源優先就地就近并網消納;其次加大跨區輸送清潔能源力度,持續提升已建輸電通道利用效率;另外是保障清潔能源及時同步并網,開辟風電、太陽能發電等新能源配套電網工程建設“綠色通道”,確保電網電源同步投產,最后是支持分布式電源和微電網發展,加強配電網互聯互通和智能控制,滿足分布式清潔能源并網和多元負荷用電需要。
第四,加快電力能源技術創新
首先,研發并全面掌握特高壓核心技術和全套設備制造能力,實現清潔能源大規模、遠距離輸送;其次,提高新能源發電機組涉網性能,加快光熱發電技術推廣應用;另外是推進大容量高電壓風電機組、光伏逆變器創新突破,加快大容量、高密度、高安全、低成本儲能裝置研制;最后是推動氫能利用,碳捕集、利用和封存等技術研發,加快C02資源再利用。