摘要:構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的基礎(chǔ),而新型電力系統(tǒng)是清潔低碳安全高效能源體系的重要組成部分,在新型電力系統(tǒng)中,要逐步實現(xiàn)可再生能源對化石能源的替代,而且要以化石能源效能為目標(biāo)控制能源總量,以電力體制改革為動力,推動新型電力系統(tǒng)構(gòu)建。能源轉(zhuǎn)型涉及整個經(jīng)濟(jì)與社會系統(tǒng)的全面轉(zhuǎn)型,生產(chǎn)方式和生活方式必須發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。在“十四五”規(guī)劃期間,構(gòu)建新型電力系統(tǒng)需要保障電力安全;大力支持新能源發(fā)展;持續(xù)完善智能電網(wǎng)建設(shè),更加重視智能配電網(wǎng)建設(shè);明確煤電定位,嚴(yán)格限制煤電建設(shè);在保障安全的前提下啟動核電建設(shè),在維護(hù)生態(tài)的前提下啟動大型水電建設(shè);推動儲能商業(yè)化發(fā)展。
關(guān)鍵詞:碳中和;碳達(dá)峰;新能源;能源轉(zhuǎn)型;電力安全;智能電網(wǎng);能源消費;儲能
中圖分類號:X2;TK-9? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A? 文章分類號:1674-7089(2021)03-0035-09
作者簡介:王志軒,中國電力企業(yè)聯(lián)合會原專職副理事長,教授級高工,國家氣候變化專家委員會委員,國家能量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會副主任委員。
2021年3月15日,習(xí)近平總書記主持召開中央財經(jīng)委員會第九次會議,強調(diào)把碳達(dá)峰碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局。會議指出,“十四五”是碳達(dá)峰的關(guān)鍵期、窗口期,要重點做好幾項工作,其中之一是要構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系,控制化石能源總量,著力提高利用效能,實施可再生能源替代行動,深化電力體制改革,構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。不難看出,構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的基礎(chǔ),而新型電力系統(tǒng)是清潔低碳安全高效能源體系的重要組成部分,在新型電力系統(tǒng)中,要逐步實現(xiàn)可再生能源對化石能源的替代,而且要以化石能源效能為目標(biāo)控制能源總量,以電力體制改革為動力,推動新型電力系統(tǒng)構(gòu)建。2021年4月22日,習(xí)近平主席出席領(lǐng)導(dǎo)人氣候峰會并發(fā)表重要講話,他提出:“中國將嚴(yán)控煤電項目,‘十四五時期嚴(yán)控煤炭消費增長,‘十五五時期逐步減少?!边@為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)框架進(jìn)一步指明了方向。
一、中國能源電力發(fā)展的基本情況
(一)能源消費在持續(xù)增長中改善結(jié)構(gòu)
根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù),2020年中國能源消費總量為49.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,比上年增長2.2%;煤炭消費量增長0.6%,煤炭消費量占能源消費總量的56.8%,比上年下降0.9%;原油消費量增長3.3%;天然氣消費量增長7.2%;電力消費量增長3.1%;天然氣、水電、核電、風(fēng)電等清潔能源消費量占能源消費總量的24.3%,上升1.0%。圖1是1978年以來中國能源消費總量與結(jié)構(gòu)的變化情況。
圖1 1978—2019年中國能源消費總量與結(jié)構(gòu)
根據(jù)以上數(shù)據(jù)和圖1發(fā)現(xiàn):第一,中國能源消費總量在改革開放以后持續(xù)增長,尤其是21世紀(jì)以來總量增加很快。第二,能源結(jié)構(gòu)以煤為主,但煤炭消費總量在2013年達(dá)到高值之后基本持平;煤炭消費所占比重逐步下降,但仍然占絕對主導(dǎo)地位。第三,石油消費總量持續(xù)增長,但增長速度低于天然氣。第四,非化石能源消費持續(xù)增長,能源消費增量部分主要由清潔能源填補??傮w來看,中國能源消費仍然以化石能源尤其是煤炭為主,正在向清潔能源消費轉(zhuǎn)變。
(二)電力生產(chǎn)總量跨上新臺階,電力結(jié)構(gòu)向綠色低碳方向快速轉(zhuǎn)變
根據(jù)國家統(tǒng)計局和中國電力企業(yè)聯(lián)合會(以下簡稱中電聯(lián))統(tǒng)計,2020年末,全國發(fā)電裝機容量220058萬千瓦,比上年末增長9.5%。其中,火電裝機容量124517萬千瓦,增長4.7%;水電裝機容量37016萬千瓦,增長3.4%;核電裝機容量4989萬千瓦,增長2.4%;并網(wǎng)風(fēng)電裝機容量28153萬千瓦,增長34.6%;并網(wǎng)太陽能發(fā)電裝機容量25343萬千瓦,增長24.1%?!笆濉睍r期,我國年均新增發(fā)電裝機13507萬千瓦,煤電年均新增裝機3564萬千瓦。截至2020年底,我國煤電裝機容量10.8億千瓦,占總裝機比重49%,占總發(fā)電量比重60.8%,年裝機容量增長趨勢放緩,發(fā)電量緩慢增長。
1985年以來,我國電煤消費原煤占煤炭消費量的比重、電力消費能源在一次能源中的比重、電能在終端能源消費中的比重如圖2所示。圖3為2006—2020年太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電量及占總發(fā)電量的比重,圖4為2000—2020年不同電源發(fā)電量及總發(fā)電量增速。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)和圖2、3、4可提出四點結(jié)論。第一,電煤消費原煤在煤炭消費中的比重、電力消費能源在一次能源中的比重、電能在終端能源消費中的比重等三個重要正向指標(biāo)都是持續(xù)增長的。第二,全國發(fā)電量快速增長,但增速在波動中逐步下降。不論裝機容量還是發(fā)電量,中國已連續(xù)多年穩(wěn)居世界第一,其中發(fā)電裝機已經(jīng)連續(xù)9年居世界第一位。第三,非化石能源發(fā)電量所占比重不斷增加,煤電占比不斷下降。與2010年相比,2020年我國煤電裝機容量和發(fā)電量所占比重分別下降18個百分點和15個百分點。2020年,煤電裝機占比首次下降到50%以下,但是發(fā)電量所占比重仍為60.8%;以2005年為基準(zhǔn),非化石能源發(fā)電量所占比重逐年提高,2020年非化石能源(含生物質(zhì)發(fā)電)裝機9.8億千瓦,占45%,發(fā)電量7.6萬億千瓦,占34%,分別提升了21個百分點和16個百分點。第四,與風(fēng)電相比,太陽能發(fā)電大規(guī)模投入應(yīng)用的起步時間晚了5年左右,目前風(fēng)力和太陽能發(fā)電量都有大幅度增長,雖然發(fā)電量占總發(fā)電量的比重約10%,但是將會逐步成為主力電力、主力電量和主力能源。
(三)火電污染控制和碳減排成效顯著
根據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計分析,與2010年相比,2019年全國火電(其中煤電裝機和發(fā)電量占比均為90%左右)顆粒物排放量由160萬噸下降至18萬噸,下降88.8%;二氧化硫排放量由926萬噸下降至89萬噸,下降90.4%,與2006年的峰值相比下降約93.4%;氮氧化物排放量由950萬噸下降至93萬噸,下降90.2%,與2011年的峰值相比下降約90.7%。1978年,火電碳強度約1312克/千瓦時,2019年降到838克/千瓦時。以2005年為基準(zhǔn)年,2006—2019年,通過發(fā)展非化石能源,降低供電煤耗和線損率等措施,電力行業(yè)累計減少二氧化碳排放約159.4億噸。
(四)中國人均用電量和三大產(chǎn)業(yè)用電比重顯示,我國仍處在現(xiàn)代化進(jìn)程之中
2020年,中國人均用電量約5400千瓦時,略高于世界平均水平。2004年以來,我國第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的用電量及工業(yè)用電與生活用電的比重如圖5所示。
從圖5可以看出,中國第一、二、三產(chǎn)業(yè)的用電量都在持續(xù)增長。其中,第一產(chǎn)業(yè)用電所占比重很低;第二產(chǎn)業(yè)用電所占比重基本在70%左右,近年有所下降;第三產(chǎn)業(yè)和城鄉(xiāng)居民生活用電所占比重基本相同,且近年來都有所上升。發(fā)達(dá)國家在完成工業(yè)化時,第二產(chǎn)業(yè)用電所占比重約60%;之后,第二產(chǎn)業(yè)用電所占比重下降到30%左右;同時,第二產(chǎn)業(yè)第三產(chǎn)業(yè)和居民用電“三分天下”各占其一。分析產(chǎn)業(yè)用電量和用電結(jié)構(gòu)之后發(fā)現(xiàn),近幾年,我國第二產(chǎn)業(yè)用電所占比重約為70%,第三產(chǎn)業(yè)和居民用電所占比重均約占15%。這說明我國仍然處于發(fā)展中國家水平,正在為2035年基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化的目標(biāo)而努力。
(五)能源轉(zhuǎn)型涉及整個經(jīng)濟(jì)與社會系統(tǒng)的全面轉(zhuǎn)型
以上四個方面簡要分析了中國能源電力的發(fā)展過程、當(dāng)前狀態(tài)和主要特點,這是分析中國在碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)下構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的基礎(chǔ),不了解中國能源電力的基本情況就不能做到有的放矢??傮w來講,經(jīng)過四十多年改革開放快速發(fā)展,中國能源結(jié)構(gòu)不斷改善,環(huán)境保護(hù)成效顯著,不論發(fā)電產(chǎn)業(yè)還是電網(wǎng),中國都已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平,部分已達(dá)到世界領(lǐng)先水平;中國電力供需矛盾由長期的嚴(yán)重短缺進(jìn)入總體供需平衡、局部地區(qū)短缺或有富余的階段,破解了資金、技術(shù)、人才制約電力工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)性矛盾。
但是,能源轉(zhuǎn)型不是某一品種的能源在經(jīng)濟(jì)上可以替代另一品種的能源時就能夠?qū)崿F(xiàn)的,而是涉及整個經(jīng)濟(jì)與社會系統(tǒng)的全面轉(zhuǎn)型,生產(chǎn)方式和生活方式必須發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。我國仍處在社會主義初級階段,經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展還屬于爬坡時期,不平衡不充分的問題仍然存在,高碳能源特性十分顯著,國際環(huán)境存在不確定性。面對碳達(dá)峰碳中和目標(biāo),尤其是要在30年之內(nèi)完成發(fā)達(dá)國家大約60年才完成的任務(wù),必將是一場世紀(jì)大考。
二、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的基本問題
(一)電力系統(tǒng)要素變化
第一,電力系統(tǒng)運行機制由“源隨荷動”轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸春苫印?。新型電力系統(tǒng)是相對于傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)而言的。電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等環(huán)節(jié)組成電能生產(chǎn)、傳輸、分配和消費的系統(tǒng),其中,發(fā)電電源簡稱“源”,用電負(fù)荷簡稱“荷”。輸電、變電、配電是電力系統(tǒng)中電能輸送、變換和分配的部分,可分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中,電能配置是按照發(fā)電、供電、用電的次序由電網(wǎng)進(jìn)行配置,由于電能難以儲存的特點,電能在發(fā)、輸、變、配、用各環(huán)節(jié)中幾乎同時發(fā)生。滿足國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展對電力的需求,保持電力系統(tǒng)電量的瞬間平衡和穩(wěn)定(涉及電壓、頻率、功角等參數(shù))是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、運行的基本任務(wù)。為此,傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運行的邏輯是“源隨荷動”,即根據(jù)用電負(fù)荷側(cè)的變化,電源側(cè)隨時變化,而這些變化是由電網(wǎng)調(diào)控的。這一特性決定了電源側(cè)必須要有充足的、符合電網(wǎng)運行條件的各類不同電源,尤其是要有既穩(wěn)定可靠又具有一定靈活性的電源,并配有少量儲能設(shè)施,以備電源不足或者電源達(dá)不到電網(wǎng)穩(wěn)定運行要求時作為補充。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中,主體電源(火電、水電等)在設(shè)計和建造時都充分考慮了“源隨荷動”的需要,水電受氣候影響有豐枯期的問題,水電與火電建設(shè)的合理布局可以解決這個問題。
第二,“源網(wǎng)荷”系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸淳W(wǎng)荷儲”系統(tǒng)。在以新能源為主體的電力系統(tǒng)中,新能源的主要代表是太陽能和風(fēng)能轉(zhuǎn)換的電能。太陽能及風(fēng)能是大自然無償賜予的,但是具有波動性、隨機性、間歇性的特點,且不以人的意志為轉(zhuǎn)移。顯然,風(fēng)電、太陽能發(fā)電無法適應(yīng)“源隨荷動”的基本要求。在中國的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中,煤電、水電、核電的年均滿負(fù)荷利用時間分別可達(dá)5500小時、3500小時、7000小時,而煤電、核電的年利用時間還可以更高一些。受風(fēng)、光資源特點的限制,風(fēng)力發(fā)電年利用時間平均為2200小時,光伏發(fā)電平均為1200小時。由于風(fēng)、光發(fā)電的特性,一些地方會出現(xiàn)用電高峰時少風(fēng)少光甚至無風(fēng)無光,在用電低谷時發(fā)電量較高的情況,即風(fēng)、光發(fā)電具有反調(diào)峰特性。
新能源發(fā)電還有能量密度低、分布廣泛、便于分散使用的特點,有可能出現(xiàn)千家萬戶均可發(fā)電的狀況。但是,自發(fā)自用的特點是有時電能富余,有時電能不足,而且自發(fā)自用難以保障用戶的電能質(zhì)量。因此,用戶在電能富余時可以將電賣給電網(wǎng),不足時由電網(wǎng)供電。同時,隨著更多的電能由分布式發(fā)電接入配電網(wǎng),由分布式電源和相關(guān)儲能、調(diào)控、保護(hù)設(shè)施構(gòu)成的微電網(wǎng)和主動配電網(wǎng)逐漸增多。一方面,大量使用低碳能源有利于優(yōu)化能源電力系統(tǒng),對于維護(hù)大電網(wǎng)的安全性也有一定的好處。另一方面,原有電力的負(fù)荷特性發(fā)生改變,而且新能源的波動性、隨機性、不穩(wěn)定性等特點加大了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的難度?!霸础币呀?jīng)不是傳統(tǒng)的“源”,“荷”也不是傳統(tǒng)的“荷”,為了保障電力系統(tǒng)安全,“源”與“荷”之間必須協(xié)同互動。在“源”方面,盡可能提高預(yù)測的精度并加強調(diào)節(jié)性能;在“荷”方面,也應(yīng)當(dāng)提高調(diào)節(jié)能力或者需求響應(yīng)能力。
與傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運行邏輯相比,“源”與“荷”都出現(xiàn)了較大不同,儲能(包括儲電、儲熱等)成為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。為了適應(yīng)不同地區(qū)、不同“源”與“荷”的特點以及電網(wǎng)的特點,儲能將會以多種方式(化學(xué)或物理方式)在電網(wǎng)側(cè)、“源”與“荷”側(cè)進(jìn)行配置,原有的“源、網(wǎng)、荷”系統(tǒng)將轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸?、網(wǎng)、荷、儲”系統(tǒng)。儲能的大量使用和分布式電源的增多,傳統(tǒng)單向電能配置模式將變成雙向、多向的電能配置模式。過去,電力系統(tǒng)原有的各個環(huán)節(jié)區(qū)分明顯,未來,相互融合的部分將不斷擴大。
第三,“云、大、物、移、智”技術(shù)是支撐新型電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)。實際上,所謂傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)主要指當(dāng)今的電力系統(tǒng),而當(dāng)今的電力系統(tǒng)也是經(jīng)過多次升級才建成的。中國的電力系統(tǒng)經(jīng)過了初期的分散式、小容量、低電壓、小系統(tǒng)階段,中期的大機組、大電廠、大系統(tǒng)、高電壓、信息化階段,逐步發(fā)展為當(dāng)今的現(xiàn)代電力系統(tǒng)。目前,我國的電力系統(tǒng)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架,不同等級電壓協(xié)調(diào)、全國聯(lián)網(wǎng),以高效、環(huán)保型機組為主體,可大范圍實現(xiàn)能源資源優(yōu)化配置,已經(jīng)高度自動化并向智能化過渡。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過程中,為了適應(yīng)以新能源為主體的目標(biāo),必須要全面采用現(xiàn)代科技創(chuàng)新成果,對電力系統(tǒng)進(jìn)行升級。新能源之所以“新”,是因為新技術(shù)賦予可再生能源新的生命力,使其能夠經(jīng)濟(jì)地轉(zhuǎn)換為電能(或商品熱能)而為人類所用。同樣,構(gòu)建新型電力體系的“新”體現(xiàn)為用新技術(shù)改造現(xiàn)有的電力系統(tǒng),使其適應(yīng)不斷變化的新要求。新技術(shù),就是要充分運用“云、大、物、移、智”的技術(shù),不斷加強電網(wǎng)與信息網(wǎng)、交通網(wǎng)、能源網(wǎng)的融合,形成以智能電網(wǎng)為主體的能源互聯(lián)網(wǎng)。
需要指出的是,以新能源為主體并不是說全部能源都是新能源,而是要根據(jù)能源電力安全及經(jīng)濟(jì)運行需要配置必要的其他電源,如水電、核電以及天然氣燃機發(fā)電或燃煤發(fā)電等,而且應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮無碳、低碳能源的使用。在配置煤電的同時,要根據(jù)碳減排的需要逐步采取二氧化碳捕捉、利用、封存(CCUS)技術(shù),且盡可能減少煤電機組運行或?qū)⒚弘娮鳛閭溆媚茉础N磥?,?yīng)當(dāng)根據(jù)低碳發(fā)展階段,平衡安全、經(jīng)濟(jì)等各方面的考慮,選擇最佳的以新能源為主體的多元電源組合系統(tǒng)。
(二)改變傳統(tǒng)的電力管理運行機制
從物理形態(tài)上看,新型電力系統(tǒng)“發(fā)、輸、變、配、用、儲”等設(shè)備的系統(tǒng)變化和功能調(diào)整體現(xiàn)為電力流、信息流、價值流的重新分配,由此推動能源、經(jīng)濟(jì)、社會的全面轉(zhuǎn)型。要達(dá)到這樣的目標(biāo),深化電力體制改革將起引領(lǐng)性、關(guān)鍵性甚至決定性作用。新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建涉及法律、規(guī)劃、政策、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、規(guī)范、人才等全方位、整體性的改變,不僅需要深化電力體制改革,還需要開展相關(guān)領(lǐng)域的改革,通過各方協(xié)調(diào)推進(jìn)才能成功。
中國電力體制改革一直沒有停止,當(dāng)前的改革已經(jīng)為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)。但是,當(dāng)前的改革主體思路是在2015年以前形成的,代表了當(dāng)時的改革精神和實際情況,與碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的要求還有一定的差距。所以,中央財經(jīng)委員會第九次會議提出了深化電力體制改革的要求。其一,建立快速、大規(guī)模新能源進(jìn)入電力系統(tǒng)之后保持電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的機制;其二,重新考量電網(wǎng)企業(yè)(或者主體)在新能源系統(tǒng)中的作用;其三,在大量新業(yè)態(tài)如儲能、分布式能源系統(tǒng)、電動汽車與電力系統(tǒng)融合之后,構(gòu)建新的商業(yè)模式;其四,低碳電力既能在電價中體現(xiàn)出價值并使其價值順暢地傳導(dǎo)至全社會,又能支撐可負(fù)擔(dān)得起的社會公平轉(zhuǎn)型;其五,大量的支撐性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)快速有效地替代銜接;其六,在新情況下開展政府監(jiān)管。
綜上,新型電力系統(tǒng)包含了“發(fā)、輸、變、配、用、儲”各環(huán)節(jié)高度耦合的物理電力系統(tǒng)和與之相適應(yīng)的科學(xué)化、制度化、規(guī)范化的新型管理系統(tǒng)。
(三)加快新型電力系統(tǒng)構(gòu)建進(jìn)程
新型電力系統(tǒng)構(gòu)建是“十四五”時期的主要任務(wù)之一。但筆者認(rèn)為,這個任務(wù)并不是要在“十四五”期間全面完成,而是貫穿實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的全過程。新型電力系統(tǒng)不能夠脫離“發(fā)、輸、變、配、用、儲”各環(huán)節(jié)的技術(shù)、設(shè)備、工程實體而獨立存在,所以新能源成為主體能源必然是一個漸進(jìn)的過程。隨著新能源的發(fā)展,傳統(tǒng)化石能源尤其是煤電必然要逐步退出,這需要一定的時間;同時,技術(shù)發(fā)展仍然處在非?;钴S的階段,在能源電力轉(zhuǎn)型中必須高度關(guān)注各項技術(shù)的發(fā)展,防止技術(shù)鎖定、投資鎖定。從宏觀角度而言,新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建與中國碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)路徑具有方向的一致性,但是,新能源的發(fā)展是推動、引導(dǎo)、實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的基本動力,是“先行官”,所以,新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建完成時間應(yīng)適當(dāng)超前于碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)。
筆者認(rèn)為,初步分析從目前到實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的40年時間,大體可分為四個階段:2020—2030年之前,碳排放總量緩慢上升到達(dá)頂峰;2030年以前—2040年,碳排放總量從波動下降進(jìn)入較快下降階段;2040—2050年以前,碳排放總量線性下降;2050—2060年以前,碳排放總量加速下降。這四個階段與中國在2035年基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化和2050年建成社會主義現(xiàn)代化強國的進(jìn)程是一致的,也與當(dāng)前中國面臨的能源電力形勢、國際形勢和我國的電力系統(tǒng)各要素、電價水平等相適應(yīng)。這個路徑體現(xiàn)出對未來技術(shù)創(chuàng)新的期待。
中國的碳中和戰(zhàn)略是先樹立減排里程碑,再用背水一戰(zhàn)的決心和壓縮型發(fā)展的理念來倒逼減排。中國與歐盟的減排路徑不同。歐盟的二氧化碳排放在達(dá)峰以后,經(jīng)歷了一個長期波動的平臺期(約30年),然后緩慢下降。盡管歐盟在碳達(dá)峰以后受到《京都議定書》的法律約束,但總體來看,歐盟的碳中和過程將是一個自然減排過程。中國現(xiàn)在還處于二氧化碳排放上升階段,尚未實現(xiàn)現(xiàn)代化,在發(fā)展的壓力和高碳能源體系的壓力下負(fù)重爬坡,因此,實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和必定非常艱難。我國既要按時實現(xiàn)高質(zhì)量的現(xiàn)代化,也要按時實現(xiàn)碳中和目標(biāo);既不能期望在碳達(dá)峰之前沖高碳排放量以維持較高的經(jīng)濟(jì)增長,也不能單純地為減輕碳中和壓力而立即達(dá)峰、壓低峰值,從而過多地影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的方向已經(jīng)明確,關(guān)鍵是繪好藍(lán)圖和制定科學(xué)的施工方案?!笆奈濉逼陂g,首要任務(wù)是加快以電網(wǎng)為核心的整體規(guī)劃,這是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的總綱,只有綱舉才能目張。低碳電力轉(zhuǎn)型不僅是一個理論問題,更是一個實踐問題,“十四五”期間還要同步推動出臺以解決問題為導(dǎo)向的規(guī)劃和政策。近期,國家有關(guān)部門出臺了關(guān)于分布式電源發(fā)展、抽水蓄能電站發(fā)展的政策,相信對構(gòu)建新型電力系統(tǒng)將有很好的促進(jìn)作用。
三、“十四五”期間構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的建議
(一)保障電力安全
保障電力安全包括對電能在“量”和“質(zhì)”兩方面的要求。但是,從科學(xué)性和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性來看,在任何時間、任何范圍、任何條件、對任何對象都百分之百地保障電力供應(yīng),這是無法實現(xiàn)的。在低碳電力轉(zhuǎn)型過程中,由于隨機性高、波動性大的新能源發(fā)電大規(guī)模進(jìn)入電力系統(tǒng),電網(wǎng)、電力負(fù)荷、熱電聯(lián)產(chǎn)的熱力供應(yīng)等都將受到不同程度的影響,一些新型風(fēng)險(如互聯(lián)網(wǎng)黑客攻擊等)對電力系統(tǒng)也會形成安全隱患,這些因素對電力安全提出了更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),因此,需要針對電力安全的新特點,制定專門的量化指標(biāo)和防范要求。
(二)大力支持新能源發(fā)展
首先,有效解決風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電的補貼拖欠問題,緩解新能源企業(yè)的困難,增強新能源投資者的信心;同時,根據(jù)新能源的發(fā)展持續(xù)完善后續(xù)政策。其次,優(yōu)先處理為消納新能源而配套的電網(wǎng)輸送、電源優(yōu)化、省際聯(lián)網(wǎng)等問題。再次,提高電力系統(tǒng)靈活性,如有序安排煤電機組的靈活性改造、燃?xì)怆姀S的建設(shè)、發(fā)電側(cè)和電網(wǎng)側(cè)重大儲能工程建設(shè)(如抽水蓄能電站)等。最后,強化需求響應(yīng)措施。鼓勵工業(yè)園區(qū)、公共機構(gòu)、大型用電用能單位等建設(shè)冷熱電聯(lián)供及儲能設(shè)施。
(三)持續(xù)完善智能電網(wǎng)建設(shè),更加重視智能配電網(wǎng)建設(shè)
根據(jù)能源轉(zhuǎn)型的要求,不斷完善智能電網(wǎng),并發(fā)揮智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性、支撐性作用。分布式發(fā)電的發(fā)展和微網(wǎng)的不斷擴大更加有利于就地利用和消納可再生能源,因此,“十四五”時期應(yīng)將智能配電網(wǎng)建設(shè)放到優(yōu)先加強的位置。
(四)明確煤電定位,嚴(yán)格限制煤電建設(shè)
在保障能源安全和穩(wěn)定供應(yīng)方面,煤電是重要的負(fù)荷中心支撐性電源,應(yīng)承擔(dān)托底保供的角色,在促進(jìn)新能源發(fā)展過程中要發(fā)揮靈活調(diào)節(jié)的主力電源作用,在能源資源大范圍優(yōu)化配置的過程中要發(fā)揮區(qū)域能源基地的作用。在嚴(yán)格限制新建燃煤電廠的同時,盡可能提高現(xiàn)有燃煤電廠的效率和效益;對于確需煤電支撐的電網(wǎng)區(qū)域,在滿足節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保等要求的前提下,對接近設(shè)計壽命的電廠,應(yīng)開展有針對性的評估和技術(shù)改造,使其繼續(xù)發(fā)揮作用。
(五)在保障安全的前提下啟動核電建設(shè),在維護(hù)生態(tài)的前提下啟動大型水電建設(shè)
對于中國這樣一個以煤為主的能源大國而言,離開核電和大型水電將難以完成碳中和任務(wù)。而且,對于一個以可再生能源為主體的巨型電力系統(tǒng)而言,沒有一定的基礎(chǔ)性高能量密度的電源作為支撐,將很難運行。因此,我國不能放棄核電和水電建設(shè),而是要在保障安全的前提下啟動核電建設(shè),在維護(hù)生態(tài)的前提下啟動大型水電建設(shè)。
(六)推動儲能商業(yè)化發(fā)展
以可再生能源為主體的能源低碳轉(zhuǎn)型,儲能是“終極”性的支撐,決定了能源轉(zhuǎn)型的方向和進(jìn)程。但是,大規(guī)模的、安全性高、經(jīng)濟(jì)性好的儲能技術(shù)和設(shè)備尚未達(dá)到商業(yè)規(guī)模,這是碳中和進(jìn)程中的最大瓶頸?!笆奈濉睍r期,我國要有選擇地盡快推動一批有前景的儲能設(shè)備(模組)和技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展。
四、結(jié) 論
碳達(dá)峰碳中和的本質(zhì)是以能源轉(zhuǎn)型為基礎(chǔ)、以電力轉(zhuǎn)型為核心、以新電氣化為引領(lǐng)的生產(chǎn)方式和生活方式的深刻變革,也是經(jīng)濟(jì)社會的巨大轉(zhuǎn)型。在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中,大范圍能源資源配置與分散式配置并重,傳統(tǒng)的“發(fā)→輸→變→配→用”的單一方向的電能配置方式通過儲能裝置連接在一起。在電源側(cè),形成以可再生能源為主體的多元低碳體系;在負(fù)荷側(cè),工業(yè)園區(qū)、社區(qū)、小型區(qū)域等用能主體的主要供能形態(tài)將是綜合能源服務(wù);電力供需主體加大融合,源、網(wǎng)、荷、儲高度耦合,智能化需求響應(yīng)將成為常態(tài)。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是一次根本性的大變革,必須科學(xué)安排,統(tǒng)籌規(guī)劃,邊干邊改,久久為功。