做好碳中和的排頭兵，電力系統要做好這三件事

當前能源行業(yè)最大的事情無(wú)疑是如何落實(shí)2060年碳中和目標，而電力系統又是“關(guān)鍵命門(mén)”，如果做好了，電力系統還可以成為全社會(huì )實(shí)現碳中和的表率。

目前電力部門(mén)是我國碳排放的主要來(lái)源，有數據顯示，2019年電力碳排放42.27億噸，占全社會(huì )排放總量的43%。而電力部門(mén)實(shí)現碳中和目標的難度相對工業(yè)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)較低，所以被大家視為推動(dòng)低碳轉型的“明星”部門(mén)。根據中電聯(lián)發(fā)布的《中國電力行業(yè)年度發(fā)展報告2020》，以2005年為基準年，從2006年到2019年，通過(guò)發(fā)展非化石能源、降低供電煤耗和線(xiàn)損率等措施，電力行業(yè)累計減少二氧化碳排放約159.4億噸，有效減緩了我國二氧化碳排放總量的增長(cháng)；其中，供電煤耗降低對電力行業(yè)二氧化碳減排貢獻率為37%，非化石能源發(fā)展貢獻率為61%，表明非化石能源將成為推動(dòng)碳減排的主力。由史知今，未來(lái)電力系統落實(shí)碳中和目標依然要以大規模發(fā)展非化石能源為主。

在這樣的背景下，本文對未來(lái)電力部門(mén)努力的方向和主要手段進(jìn)行了簡(jiǎn)要梳理，如下：

1、可再生能源大規模并網(wǎng)

要實(shí)現2030的碳達峰，2060的碳中和目標，交通、工業(yè)等領(lǐng)域的化石能源會(huì )被電力大規模替代，這些增量需求主要將靠可再生能源發(fā)電來(lái)滿(mǎn)足。據統計，到2019年底我國可再生能源發(fā)電裝機達到7.94億千瓦，其中，風(fēng)電、光伏發(fā)電首次“雙雙”突破2億千瓦;可再生能源發(fā)電裝機約占全部電力裝機的39.5%，同比上升1.1個(gè)百分點(diǎn)。有專(zhuān)家預測，2060年中國的電力需求可能會(huì )達到目前的三倍以上，超過(guò)20萬(wàn)億度電，以年發(fā)電2000小時(shí)計算，需要100億千瓦左右的裝機，折算下來(lái)未來(lái)40年平均每年需要新增2億千瓦以上的新能源裝機。

德國是目前可再生能源大規模并網(wǎng)做得比較好的國家。2019年德國全年發(fā)電量中可再生能源發(fā)電量占比為40.1%。為做好可再生能源并網(wǎng)，德國進(jìn)行了多方面探索。其中，在電網(wǎng)側，德國做了大量工作。第一，優(yōu)化電網(wǎng)規劃、運行和建設，積極發(fā)揮電網(wǎng)消納作用。第二，在規劃中考慮了額外的棄電裕度，極大地降低了電網(wǎng)消納可再生能源發(fā)電的成本。第三，減少電網(wǎng)運行的備用容量需求，挖掘和發(fā)揮系統的靈活調節潛力。此外，建立在德國以及全歐洲的靈活電力批發(fā)市場(chǎng)、零售市場(chǎng)，對于提升系統運行效率和可再生能源消納非常重要。

對我國而言，做好可再生能源大規模并網(wǎng)要做好以下幾方面的工作：

（1）通過(guò)電力數字化、電力新基建等建設更加靈活的電力系統，實(shí)現供需兩端的深度互動(dòng)；

（2）在提高系統運行效率方面深度挖潛；

（3）發(fā)展各種能源儲存技術(shù)（抽水蓄能，電化學(xué)儲能，能源與氣體轉換，能源與熱力轉換技術(shù)等）；

（4）積極挖掘可再生能源之間互補的潛力（如大型水電站和光伏電站的水光互補）；

（5）繼續現貨市場(chǎng)等電力市場(chǎng)建設和改革。

按現有中國的發(fā)展速度與經(jīng)驗，我們一定會(huì )提前達到“2060年前實(shí)現碳中和”這個(gè)目標，中國的新能源行業(yè)的發(fā)展可能再一次給人們帶來(lái)驚喜。

2、火電靈活性改造

火電的靈活性改造與我國新能源發(fā)展息息相關(guān)。當新能源在電網(wǎng)中的比例逐漸擴大時(shí)，對調峰電源的需求也逐漸升高，而對于以煤炭為主要一次能源的國家而言，高調節性的煤電廠(chǎng)就成為了最為現實(shí)的可行選擇，而這也是國家推進(jìn)煤電靈活性改造的主要原因之一。

當前，火電面臨產(chǎn)能結構性過(guò)剩的風(fēng)險，新能源面臨極大的消納壓力，火電靈活性改造無(wú)疑是“一石二鳥(niǎo)”，可以同時(shí)解決這兩個(gè)問(wèn)題。提高火電機組靈活性還要考慮節能減排，要保證機組在實(shí)現安全、高效、清潔、經(jīng)濟的調峰能力的同時(shí)，又能降低污染物排放總量，最終真正實(shí)現靈活性改造的價(jià)值。

目前很多地區已經(jīng)將火電靈活性改造提上了日程。例如，作為煤電大省的山西省能源局2020年4月發(fā)布關(guān)于加快推進(jìn)煤電機組靈活性改造的通知，其中指出：原則上各集團煤電機組的調峰能力應與新能源裝機容量相匹配，2020年底各發(fā)電集團煤電機組改造容量應不低于本集團的新能源裝機容量。自2020年起，對于新投產(chǎn)的熱電聯(lián)產(chǎn)機組，或改造為供熱機組的現役煤電機組，應對機組實(shí)施靈活性改造，具備深度調峰能力。

3、電源側儲能

隨著(zhù)可再生能源大規模并網(wǎng)，儲能無(wú)疑將迎來(lái)大發(fā)展，尤其是電源側儲能。近年來(lái)，儲能成本迅速下降，尤其是2020年以來(lái)電源側儲能成本下降迅速。根據2020年以來(lái)的部分案例梳理，（1）風(fēng)電配儲能成本四個(gè)月下降三成左右：從2020年1月份最高2.549元/Wh到5月已經(jīng)降到最低1.643元/Wh；（2）光伏配儲能成本三個(gè)月下降近30%：2020年11月青海光伏競價(jià)項目?jì)δ芡稑藘r(jià)格均價(jià)約1.134元/Wh，較7月份已經(jīng)下降了約28.6%；（3）火儲調頻成本一年下降20%以上：2020年最低價(jià)5.14同比2019年最低價(jià)6.53。除電源側儲能外，在碳中和的要求下，電網(wǎng)側和用戶(hù)側儲能也會(huì )進(jìn)入發(fā)展的快通道。

對于儲能的未來(lái)，落基山研究所2020年發(fā)布的《零碳中國?綠色投資：以實(shí)現碳中和為目標的投資機遇》報告預測，在碳中和目標下，2050年，中國光伏和風(fēng)電將占到電力總裝機量的70%。相應地，電化學(xué)儲能將由2016年的189MW增長(cháng)到510GW，年均增長(cháng)率達26%。另?yè)嘘P(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（CNESA）的預測，保守場(chǎng)景下2021-2025年中國新型儲能（除抽水蓄能外）復合增長(cháng)率將保持在55%左右，2025年，中國市場(chǎng)儲能裝機規模將達到60GW，新型儲能（除抽水蓄能外）市場(chǎng)的累計裝機規模將超過(guò)20GW；理想場(chǎng)景下，2021-2025年中國新型儲能（除抽水蓄能外）的復合增長(cháng)率將超過(guò)65%，2025年，中國市場(chǎng)儲能裝機規模將達到100GW，新型儲能（除抽水蓄能外）市場(chǎng)的累計裝機規模將超過(guò)30GW。

從這些預測中可以看出，能源行業(yè)對儲能的發(fā)展抱有很大的期待，其中電源側儲能可能伴隨可再生能源的大發(fā)展成為近中期的亮點(diǎn)。

結語(yǔ)

總之，電力系統要做碳中和的排頭兵，無(wú)疑要做好可再生能源大規模并網(wǎng)，火電靈活性改造、電源側儲能等也要同步跟進(jìn)。當然電力系統非常復雜，本文僅是舉了幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，并未做系統性的分析，更多的問(wèn)題留待未來(lái)繼續探討。

過(guò)去有專(zhuān)家認為綠色、經(jīng)濟性、安全性是能源領(lǐng)域的“不可能三角”（即這三點(diǎn)不可能同時(shí)實(shí)現），但是可再生能源發(fā)電、儲能、電網(wǎng)等各方面的技術(shù)進(jìn)步以及市場(chǎng)機制、商業(yè)模式的創(chuàng )新有可能使這個(gè)“不可能”變?yōu)?ldquo;可能”。

未來(lái)充滿(mǎn)無(wú)限可能。

（江曉蓓 冉澤）