碳中和与电力能源转型

在中国能源电力“十三五”成就与“十四五”展望论坛上的主旨演讲中国电力企业联合会专职副理事长 王志轩

 

习近平主席在9月22日联合国大会上宣布：“中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和”（以下简称新NDC）；10月29日中共中央十九届五中全会通过的《中共中央关于制订国民经济和社会发展第十四个五年规划和二O三五年远景目标的建议》（以下简称《建议》）第“3”条提出“展望二O三五年……碳排放达峰后稳中有降”，第“5”条提出 “坚持系统观念……办好发展安全两件大事，坚持全国一盘棋……实现发展质量、结构、规模、速度、效益、安全相统一”，第“35”条提出“降低碳排放强度，支持有条件的地方率先达到碳排放峰值，制定二O三O年前碳排放达峰行动方案”。以上内容及党和国家一系列一脉相承的有关低碳发展的理念、目标、方针、政策，清晰表达了中国坚定走低碳发展道路为全球应对气候变化贡献力量的决心和初心。

 

习近平主席宣布新NDC的70多天以来，这一承诺已经在国际社会产生了巨大反响。中国的承诺将重新改写近年来一些国家、地区及众多机构在政治、经济、社会、能源、环境等问题上的研究结论。2020年，中国NDC新承诺将与中国抗击新冠肺炎的壮举一样，为人类发展史添上浓墨重彩的一笔。新NDC是影响世界、影响全局、影响未来的大事。只有立足全局、坚持系统思维才能准确理解和把握新NDC和《建议》的基本精神，把NDC承诺紧密地与“开启全面建设社会主义现代化国家新征”要求相融合，才能看清一个行业或地区在个整体系统中的定位和作用，才能在全国一盘棋布局下知道一个行业或者地区做什么、怎么做。下面，结合能源电力低碳转型的特点我讲几点个人认识。

 

如何看待对碳达峰节点和碳中和的宏观措施

 

从实现《巴黎协定》的长期目标看，中国二氧化碳越早达峰、峰值越低、峰值的平台期越短、峰值后下降速度越快、碳中和目标越早实现，则越有利于2摄氏度甚至1.5摄氏度温升幅度控制目标。但中国正处于全面建设社会主义现代化国家新征途中，发展是解决我国一切问题的基础和关键，碳达峰与碳中和具体路径方案设计，要与新发展理念的系统要求相协调。

 

理论和实践都证明，低碳发展主要措施是提高单位产品能效、调整产业结构也即减少高能耗产品的产量、以及能源结构向低碳转型。

 

提高产品能效并改变生活方式才能抑制碳排放总体水平。经过几十年改革开放发展，中国能源、电力、重点工业领域的物理能效显著提升，如发电、钢铁、建材、有色金属等部门主要产品全生命周期可比性的产品能效总体居于世界先进水平，部分达到领先水平。虽然中国单位GDP能源消耗水平从数字上看与发达国家相比还有约一倍的差距，但这主要反映出的是经济结构、产业结构及汇率计算上的差别而不是物理能效的差别。如采用购买力评价法（PPP）则这种差距明显缩小甚至好于某些发达国家。且由于中国正处于发展阶段，人均能源消费尤其是生活用能水平仍然很低，使得能效水平提高的同时，能源需求量的提高却是同步增长的。中国要通过能效水平提升抑降低碳排放总量，关键是要优化经济结构和合理提高人均生活用能水平。要在继续坚持节能优先的原则下，要强化结构调整对节能的贡献率，尤其是强化通过结构调整节约或减少煤碳的使用。

 

应从全局角度考虑产业转移对碳减排的作用。发达国家碳减排是在实现了工业化之后、工业用能显著减少、人均生活水平显著提高，以及与高能耗、低附加值产业转移出去以及与能源低碳转型有直接关系。而中国高碳排放的特征，既与中国高碳能源资源禀赋有关，在很大程度与承接了大量的高载能产业转移有关，也就是说中国碳排放量的上升与发达国家碳排放量的下降存在耦合关系。虽然这种产业转移的结果从历史的眼光看给中国和世界的发展都带来巨大利好，但面向未来，中国也能继续遵循这一模式吗？显然，不论从人类命运共同体的角度看，还是从中国自身所处的发展阶段看，都不具备快速产业转移条件。从中国自身看，一个正处在发展中的14亿人口大国，还需要强大而高质量的产业体系支撑现代化目标实现。而且从全球来看，包括新能源技术及设备在内的中国产品对全球经济振兴、推进全球低碳发展也有比较优势。因此，从发展规律来看，通过减少高载能产品产量来加快降碳的模式在中短期内难以达到显著效果。要从“畅通国内大循环，促进国内国际双循环”的大思路下，综合考虑产业低碳转型问题。

 

比较全球、OECD国家和中国的用电量，可以进一步理解以上逻辑。2019年，全球、OECD国家和中国，人均用电量分别为3289、8480、5186千瓦时，中国是全球平均的1.58倍、是OECD国家的0.61倍；但人均生活用电量分别为880、2619、733千瓦时，中国是全球平均的0.83倍，仅是OECD国家的29%。中国人均生活用电最高的是福建省1173千瓦时，大于1000千瓦以上的有福建、北京、浙江、上海。2019年，OECD国家的工业、商业、居民用电占比分别为31.7%、31.4%、30.9%，中国工业用电占比67.2%。中国人均用电量和工业用电量比重都相对较高，而生活用电量显著偏低，说明了中国发展是基于对世界贡献的基础上的、中国产业结构调整任务艰难，在发展方式上要向大力提高人民生活水平的方向转变。

 

能源结构低碳化是中国低碳转型的根本性措施，也是迫切的措施。中国已基本具备了持续大幅度提高非化石能源尤其是可再生能源在一次能源中的占比的技术基础和产业基础。通过持续推动电气化，大幅度提高非化石能源电能在终端能源消费中的比重，会跨越或缩短以石油替代燃煤、燃气替代石油、可再生能源替代燃气的分段转型的时间，完成碳中和的历史使命。

 

基于以上初步认识，参考欧盟及一些国家和地区碳中和的战略及措施，并考虑到可再生能源发电技术进步趋势，以及对未来由于技术发展对减碳成本下降幅度的预期，中国在2030年前实现碳达峰后，经过一段具有波动性峰值平台期，到2035年达到稳中有降，在2050年显著下降，到2060年前实现碳中和。

 

充分认识电力行业

 

在低碳转型中的使命和作为

 

第一，要充分认识到，电力行业要坚持全国一盘棋，发挥好电力行业在低碳发展全局中的作用。不仅是电力行业，其他行业都应在全国一盘棋中扮好各自角色。率先碳达峰及碳中和对于微观经济活动主体和地区而言有实质意义，《建议》中提出“支持有条件的地方率先达到碳排放峰值”，其中的“条件”是指资源条件、技术条件、能效水平、经济水平等综合分析而来，而不是以经济发达程度来划分。率先达峰需要严格而规范的核算体系来保障，避免一个地区实现了低碳是用另一个地区高碳为代价，且总体上增加了社会成本；要引导鼓励能够促进全社会提前达峰、降低峰值、减少成本的地区间、行业间的碳转移——这也是碳市场的基本原理。因此，对于一个行业来说，不是围绕行业本身而是要围绕全社会整体减碳效益最佳原则来布局减碳的程度和进程。从人类文明史来看，能源转型是推进人类文阶段性演化的基本动力，对经济社会的影响是全面的，对生产方式和生活方式改变是革命性的。以低碳化为目标的电气化也将渗透在电能生产、存储和应用的各个环节，电能应用方式也发生巨大变化，与经济社会各领域发生深度融合。这些变化都将使 “电力行业”的概念发生变化，行业率先达峰的判断非常困难。从政策、规划、标准的制定的科学性和可操作性层面看，针对生产对象和全国的单位发电量碳排放量、针对地方及全国的电能占终端能源消费比重、包括热电联产在内的电煤占煤炭消费比重、针对激励先进淘汰落后的碳总量等指标等，比行业率先达峰的指标更能从全局角度发挥电力促进低碳发展的作用。

 

第二，要优先解决好电网如何适应大规模可再生能源接入后电力系统安全稳定运行的问题。在电力低碳转型中，电网承担着配置电能的中枢、基础地位，即便是新能源发电不直接接入电网，由于影响了电网负荷特性，对电网也有直接影响。电网的主要任务是安全稳定运行及接纳大规模新再生能源发电。安全稳定运行的首要任务与大规模接纳新能源发电是一对对立统一的矛盾，没有大规模接纳新能源电力，安全稳定运行实现不了低碳转型目标，而安全稳定运行没有大规模接纳新能源也没有意义。电力系统安全稳定运行与新能源更多地接入电网呈非线性增长关系。这是因为，电能占终端能源消费比重越高，电力安全对经济社会的安全性就越重要；而随机性、波动性的可再生能源接入电网越多，对电力系统安全稳定性的影响就越大；同时，由于电力系统中具有转动惯量的电源比例减少，电力系统安全稳定性下降。要解决好这一矛盾，政府、社会及电力系统各主体都应对电网功能、作用的变化有新的认识。在宏观层面上，要统筹好智能电网、能源互联网、工业物联网、通讯网、交通网等多网融合发展；在能源层面上，要统筹好能源、电力、电网（尤其是配电网）、储能协调发展，做好规划并及时评估修订；在电力层面上，要加强电力系统安全稳定的理论、技术和商业模式创新、与时俱进修订技术标准、分阶段提出政策措施和改革措施。在低碳转型的大潮之中，技术发展日新月异，经济社会矛盾随时会有重大变化，虽然低碳转型的方向是明确的，但政策措施是需要依据变化的情况及时调整，防止各种技术性、政策性、产业性“锁定”。

 

第三，解决好煤电问题。如果说用两个字来概括中国低碳发展的道路、措施及效果的话，“减煤”二字不出其右，同理，电力低碳发展核心是“减煤电”三字。但是，不分青红皂白、不分先后、不分地区、不计代价，一减了之、越快越好是行不通的！中国经过了几十年改革开放发展，终于站到了全球电力系统总体先进、部分领先的行列，煤电在维护电力系统安全稳定、提高能源效率、加强环境污染控制、强化热电联产解决全局性煤烟型污染方面做出了巨大贡献。2019年，在运煤电装机容量10.4亿千瓦、平均运行12年机组年龄、平均年运行小时4429、燃用23亿吨原煤（约占全国原煤消费量的60%）、提供中国约62%电量、80%以上机组容量大于300MW、43.7%的热电联产机组……这就是中国煤电作用的现实写照。而我国电网只有不到5%的灵活性电源（燃机）、燃气对外依存度约45%且价格居高不下，煤矿格局、煤炭洗选、电网格局、铁路、港口、工业布局、能源运输、电力流向、核电、水电站布局、水资源配置、省域或地域经济支撑等都与煤电有直接关系。在中国的一些省，煤电利用小时已经低于2000小时，但对当地电力系统来说仍不能弃用。因此，我们要认真研究现有的年青的煤电系统如何发挥好在能源转型中的灵活性电源、热电联产供热、生物质能联合发电、在区域或者产业循环中的能量、物质、价值流的综合作用上；要严格限制单纯的以提供电量为目的纯凝汽式煤电机组；同时，为煤电的有序退出做好法规、政策、规划、标准等方法的统筹研究和准备工作。随着电力低碳转型的深入推进，煤电在统筹考虑中，逐步、有序退出是实现中国碳中和愿景的必然，也是历史必然，但在最终退出过程中，根据电力系统安全稳定运行和关键热源的需要，煤电仍然会发挥其灵活性电源、电力安全备用电源的作用。

 

第四，解决好储能问题。储能发展的好坏决定了能源电力低碳转型的广度、深度、进度甚至成败。现有低碳目标、愿景、计划，都是建立在储能技术的具有突破性发展和经济上能够用得起的基础上的。储能大规模应用，使传统的发输配供用电能单向、线性配置成为环状多向配置，促进能源、电力、物质间双向转换，使电气化与经济社会深度融合。储能发展方兴未艾，技术及商业模式层出不穷，为未来展现了美好的前景。但是，储能的特点也决定了在应用对象、条件、安全、技术、商业模式等方面都存在系统性和综合性的问题，而这正体现出储能不可能脱离新能源发展的进程、电力系统需求、经济社会的需求而独立发展。相信通过“十四五”的技术发展和政策完善，储能的态势会更加明朗，在促进低碳转型中发挥重要作用。