新型電力系統將實(shí)現能源的可能三角

“歐美發(fā)達國家從碳達峰到碳中和需要50-70年，而我們國家只有30年的時(shí)間，明顯短于歐美發(fā)達國家，對于中國而言，全面綠色低碳轉型需要更快的速度，同時(shí)挑戰也更加艱巨。”這是中國工程院院士、國家能源專(zhuān)家咨詢(xún)委員會(huì )副主任杜祥琬在“第四屆未來(lái)能源大會(huì )”上發(fā)出的感嘆。對于中國而言，實(shí)現“雙碳”目標是一項復雜的系統工程，是一個(gè)長(cháng)達幾十年的經(jīng)濟和社會(huì )轉型過(guò)程，政策性很強，需要把握好節奏，積極而穩妥，既要防止一刀切，簡(jiǎn)單化，又要防止轉型不利，帶來(lái)落后和無(wú)效投資。

“十四五”是實(shí)現碳達峰的關(guān)鍵時(shí)期

中國作為世界最大的制造業(yè)國家，經(jīng)濟仍處于穩定增長(cháng)期間，未來(lái)一段時(shí)期溫室氣體排放量還將保持較高水平。2020年的數據顯示，中國人均溫室氣體排放接近10噸，是全球人均水平的1.5倍;人均二氧化碳排放大于7噸，是全球人均平均量1.7倍。中國面臨的難題在于產(chǎn)業(yè)結構偏于重工業(yè)，而富煤貧油少氣的資源稟賦特征使得中國在短期內還難以擺脫以煤為主的能源結構。杜祥琬院士指出，“對于碳達峰要堅持行業(yè)和地區遞次有序達峰的原則，鼓勵應達峰的地區不再增長(cháng)，可再生能源豐富的地區盡早達峰，像鋼鐵、水泥這樣一些已經(jīng)產(chǎn)能過(guò)剩的產(chǎn)業(yè)應該率先達峰。”

這個(gè)觀(guān)點(diǎn)也得到了中國工程院院士、生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規劃院院長(cháng)王金南的認同。王金南院長(cháng)在未來(lái)能源大會(huì )上指出，“‘十四五’是實(shí)現碳達峰的關(guān)鍵時(shí)期，鋼鐵、水泥、有色等行業(yè)與建筑領(lǐng)域的直接排放應在此期間達峰。石化化工、煤化工與交通領(lǐng)域應在‘十五五’末期達峰;電力行業(yè)則在‘十五五’末進(jìn)入峰值平臺期。”

我國的碳市場(chǎng)正在發(fā)展成長(cháng)期，實(shí)行有約束性的總量控制是提高當前碳市場(chǎng)效率的重要制度。碳市場(chǎng)通過(guò)形成合理碳價(jià)發(fā)現減排成本，從而優(yōu)化配置減排空間資源，以成本效益最優(yōu)的方式實(shí)現碳減排目標。此外還應補齊碳排放總量控制短板，探索行業(yè)總量控制與地區總量控制相配合、增量控制與絕對總量控制相結合的差別化管理模式。

“十四五”時(shí)期，以碳排放強度控制為主，總量控制為輔。以行業(yè)總量控制為重點(diǎn)，探索地區總量控制試點(diǎn);統籌考慮強度目標與總量目標考核，以強度考核為主，兼顧總量考核。

“十五五”時(shí)期，持續健全總量控制制度，做到總量控制與強度控制互為支撐，相輔相成。統籌銜接總量控制和強度控制，通過(guò)強度控制促進(jìn)總量減排，通過(guò)總量約束補充強度控制。

“雙碳”目標會(huì )不會(huì )對中國的經(jīng)濟產(chǎn)生影響呢?世界銀行曾經(jīng)做過(guò)統計，歐美發(fā)達國家在發(fā)展初期，隨著(zhù)人均GDP的升高，人均二氧化碳排放也在增加。但是發(fā)展到了一定的階段，經(jīng)濟繼續發(fā)展，人均排放不再增長(cháng)。這是一個(gè)非常重要的規律，所謂的達峰就是脫鉤，就是經(jīng)濟發(fā)展和人均碳排放脫鉤，這就是碳達峰的實(shí)質(zhì)。

以可再生能源為主的新型電力系統對碳減排貢獻重大

“雙碳”目標的實(shí)現能源是主戰場(chǎng)，電力是排頭兵，未來(lái)的電力系統中，可再生能源比例將大幅增加，發(fā)展的方向將是多能互補的綜合能源體系。中國科學(xué)院院士，中國電力科學(xué)院名譽(yù)院長(cháng)、中國能源研究會(huì )碳中和產(chǎn)業(yè)合作中心名譽(yù)主任周孝信在未來(lái)能源大會(huì )上指出，以風(fēng)光發(fā)電為主的高比例可再生能源電力系統對“源網(wǎng)荷儲”互動(dòng)提供靈活性資源的需求巨大，風(fēng)光發(fā)電的氣候敏感性，以及全球氣候變化，使極端氣候下快速恢復供電的韌性需求更為頻繁，在“雙碳”目標下能源轉型過(guò)程中要能夠有效地化解較高的電力成本，同時(shí)建立有利于系統運行市場(chǎng)化機制。

新型電力系統一大重要特征就是“高比例電力電子裝備”伴隨高比例風(fēng)光新能源入網(wǎng)和相應直流電力傳輸快速發(fā)展。目前最具有代表的電力裝備就是電動(dòng)汽車(chē)，若今后電動(dòng)汽車(chē)的滲透率超過(guò)50%甚至更高，對電網(wǎng)的穩定性、可靠性、靈活性、韌性及經(jīng)濟性提出新的要求。試想一下，夜晚來(lái)臨，幾百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)接入電網(wǎng)充電，這將對電網(wǎng)造成多大的壓力?此時(shí)對于電網(wǎng)算是用電高峰還是用電低谷?是否還有峰谷差電價(jià)呢?

根據電力科學(xué)院的預測，“雙碳”目標下我國能源電力系統發(fā)展情景的初步分析結果表明：2050-2060年，風(fēng)光發(fā)電裝機占比將超過(guò)70%，發(fā)電量占比接近60%。新型電力系統“高比例可再生能源”特征，特別是高比例風(fēng)光新能源入網(wǎng)對電力系統的靈活性調節和應對極端危機情景的能力帶來(lái)巨大需求。

在風(fēng)電光伏裝機占總量超過(guò)70%的情況下，電力系統正常運行時(shí)除要有足夠的煤電、氣電、各類(lèi)儲能等提供的靈活性資源參與調節外，還需要設置光伏電解水制氫等能源轉換裝置作為負值可調節容量加以配合;在極端氣候條件下，更需要動(dòng)用長(cháng)周期綠色能源儲備如綠氫及甲烷、甲醇、氨等綠色氣體液體燃料參與能源電力供應。

2030達峰之后到2050年之間這段時(shí)間是加速減碳的階段，在這個(gè)時(shí)期，電力系統的碳排放將大幅度降低，目前電力系統的碳排放占整個(gè)能源系統的30%多，因此，通過(guò)大力發(fā)展可再生能源，未來(lái)新型電力系統將對碳達峰、碳中和帶來(lái)重大貢獻。

結語(yǔ)：

在能源界有一種說(shuō)法，就是既要能源供應價(jià)格低廉，又要能源供應持續穩定，同時(shí)還要求所供應的能源清潔環(huán)保，這三個(gè)目標不可能同時(shí)達到或得到滿(mǎn)足，因此在能源界被稱(chēng)作“不可能三角”。不過(guò)對于未來(lái)的新型電力系統，情況將徹底改變。雖然風(fēng)電和光伏具有波動(dòng)性、隨機性和間歇性，但屆時(shí)一旦風(fēng)電光伏能夠和儲能技術(shù)以及智能電網(wǎng)相結合，未來(lái)以新能源為主要占比的新型電力系統，既可以做到安全可靠，又在經(jīng)濟上可行，同時(shí)還是綠色低碳，傳統概念的能源不可能三角將真真正正成為能源的可能三角。