朱長(zhǎng)明 張文軍 高凌峰 李旭

摘要：本文介紹了碳達(dá)峰、碳中和的背景、定義，目前中國(guó)電力行業(yè)的現(xiàn)狀及無碳發(fā)電的前景，探索碳達(dá)峰和碳中和的路徑。

關(guān)鍵詞：碳達(dá)峰;碳中和;靈活性改造;無碳發(fā)電

1碳達(dá)峰、碳中和的背景

隨著人類經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增多，全球CO2排放量快速上升。自從18世紀(jì)中期以來，人類開始大量燃燒化石能源，這些化石能源主要是從儲(chǔ)存在地下的碳組成的，其來源主要是埋藏在地下的植物（動(dòng)物）經(jīng)千萬年的復(fù)雜反應(yīng)生成的石油、煤等，通過燃燒這些不可再生能源，造成了大量的CO2排放，這也是造成全球變暖的最重要原因。

2什么是碳中和、碳達(dá)峰

碳達(dá)峰，就是指在某一個(gè)時(shí)點(diǎn)，二氧化碳的排放量不再增長(zhǎng)而是達(dá)到峰值，之后逐漸回落。

碳中和是指：國(guó)家、企業(yè)、產(chǎn)品、活動(dòng)、個(gè)人在一定的時(shí)間內(nèi)直接或者間接產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體的排放總量，通過植樹造林，節(jié)能減排等方式來抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳或者溫室氣體的排放量，從而實(shí)現(xiàn)正負(fù)抵消，相對(duì)“零排放”，碳中和又名為Carbonneutral。

目前提出碳中和目標(biāo)的國(guó)家有126個(gè)，我國(guó)也在2020年承諾二氧化碳排放力度爭(zhēng)取在2030年前達(dá)到峰值，爭(zhēng)取在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。

3我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀及未來

我國(guó)目前以火力發(fā)電占主，新能源占比不斷提升。

3.1對(duì)火力發(fā)電的改造、利用

2020年，中國(guó)煤電裝機(jī)容量10.8億千瓦，占總裝機(jī)容量的49.1%，煤電發(fā)電量占總發(fā)電量60.8%。煤電消耗了我國(guó)約54%的煤炭使用量，產(chǎn)生的二氧化碳排放占全國(guó)總排放量的43%，是需要減碳的主體。

3.1.1加快淘汰火電落后產(chǎn)能。對(duì)不符合環(huán)保、能耗、技術(shù)等法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的煤電機(jī)組，應(yīng)強(qiáng)制關(guān)停;對(duì)超齡運(yùn)行、虧損嚴(yán)重、安全環(huán)保不達(dá)標(biāo)的老小機(jī)組，應(yīng)主動(dòng)關(guān)停，并加大機(jī)組的節(jié)能減排改造力度。

3.1.2開展火電靈活性改造。加快火電靈活性改造，火電行業(yè)應(yīng)該逐步轉(zhuǎn)換觀念，從電網(wǎng)的支撐者、壓艙石轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)節(jié)能源、補(bǔ)充能源。為此，火電機(jī)組都應(yīng)實(shí)進(jìn)行大規(guī)模靈活性改造，逐步將火電機(jī)組最小出力降到20%以下，同時(shí)對(duì)具備條件的機(jī)組進(jìn)行供熱改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)小鍋爐、小機(jī)組的替代。

3.1.3推進(jìn)火電廠減碳技術(shù)的發(fā)展。根據(jù)CO2分離回收方法的不同，電廠煙氣CO2捕集技術(shù)可分為富氧燃燒技術(shù)、燃燒前捕集技術(shù)和燃燒后捕集技術(shù)。二氧化碳是地球上最豐富的碳資源，如果能實(shí)現(xiàn)資源化，進(jìn)行循環(huán)利用，將大大減小溫室效應(yīng)排放，為人類可持續(xù)發(fā)展尋求一條新的出路。

3.2通過光伏、風(fēng)電、核電、水電、生物質(zhì)能來實(shí)現(xiàn)無碳發(fā)電

光伏、風(fēng)電、核電、水電、生物質(zhì)能等非化石能源都將獲得更加廣闊的發(fā)展空間，在未來將是電源增量的主體，并在遠(yuǎn)期成為能源電力系統(tǒng)的主力，將滿足絕大部分的能源電量需求和電力支撐需求。

3.2.1在可再生能源發(fā)電中，光伏和風(fēng)電被寄予了厚望。根據(jù)預(yù)測(cè)全球光伏和風(fēng)能在總發(fā)電量中的占比將從目前的7%，提升至2040年的24%。但是光伏、風(fēng)電有明顯的季節(jié)性、時(shí)段性，其發(fā)電比重的逐步提升會(huì)增大電力系統(tǒng)的波動(dòng)性。

3.2.2核電的建設(shè)

從全球來看，核能已經(jīng)成為世界低碳能源的重要組成，2020年全球核電總發(fā)電量達(dá)到了2.553萬千瓦時(shí)，貢獻(xiàn)了世界約三分之一的低碳電量，幫助全球避免了至少29億噸的碳排放，節(jié)省了全球能源排放量的10%。

在確保安全的前提下，我們應(yīng)積極有序發(fā)展核電。預(yù)計(jì)到2035年，在運(yùn)和在建核電裝機(jī)容量合計(jì)將達(dá)到2億千瓦。在“十四五”規(guī)劃及中長(zhǎng)期規(guī)劃中，核能在我國(guó)清潔低碳能源系統(tǒng)中的將起到更大的減碳作用。

3.2.3水電的建設(shè)

中國(guó)水電裝機(jī)容量全球第一，也是我國(guó)第二大供給電源，由于水資源開發(fā)基本殆盡、廠址選擇要求高、移民安置成本上升、豐枯期發(fā)電不均、生態(tài)環(huán)境影響大等原因，水電在未來裝機(jī)容量占比總體可能成下降趨勢(shì)。

3.2.4生物質(zhì)發(fā)電很難占據(jù)主流

生物質(zhì)發(fā)電是眾多發(fā)電類型中的一個(gè)小規(guī)模發(fā)電模式，但是由于其二氧化碳排放為零，成為碳中和的有效途徑。目前生物質(zhì)發(fā)電以直接燃燒發(fā)電較為普遍。而生物質(zhì)發(fā)電受到燃料運(yùn)輸困難且成本高，機(jī)組容量較小，較難實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?，電量占比上升空間有限。

3.3儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展

隨著儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步、成本降低，正逐步具備商業(yè)運(yùn)營(yíng)條件。根據(jù)在電力系統(tǒng)中的接入點(diǎn)不同，BESS可分為：接入輸電網(wǎng)中的BESS，接入配電網(wǎng)中的BESS、接入用戶端的BESS、接入發(fā)電側(cè)的BESS。大型能量型儲(chǔ)能可用于全球能源互聯(lián)網(wǎng)調(diào)峰填谷。抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能等大型的、可長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能的設(shè)施，可用于大電網(wǎng)調(diào)峰。液流電池儲(chǔ)能量大、循環(huán)次數(shù)多、壽命長(zhǎng)，可作為電網(wǎng)調(diào)峰儲(chǔ)能裝置的補(bǔ)充。氫儲(chǔ)能可用于存儲(chǔ)富余的風(fēng)能和太陽能，為燃料電池汽車提供動(dòng)力。

3.4氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

對(duì)于氫能的電力化利用主要有兩種途徑。一種是將氫能用于類似于燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)備用于發(fā)電。另一種是利用氫氣與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成水并釋放出電能。

從目前的發(fā)展情況來看，兩種氫能利用方式都還存在一定弊端，技術(shù)不成熟，成本較高、運(yùn)輸/存儲(chǔ)復(fù)雜、催化劑價(jià)格昂貴制約著氫能源的發(fā)展，氫能發(fā)展依舊任重道遠(yuǎn)。

3.5完善綠色低碳政策和市場(chǎng)體系

“碳金融”的發(fā)展也成為市場(chǎng)關(guān)注的新熱點(diǎn)。2021年7月16日，備受矚目的全國(guó)碳市場(chǎng)正式上線交易。全國(guó)發(fā)電行業(yè)的2000多家重點(diǎn)排放單位被納入全國(guó)碳市場(chǎng)，年排放二氧化碳超過了40億噸。通過利用碳中和債券、綠色債券、碳排放權(quán)抵質(zhì)押融資等多種創(chuàng)新型碳金融產(chǎn)品，可以倒逼電力企業(yè)挖掘減排空間，有利電力行業(yè)低碳發(fā)展。

4結(jié)論

碳排放、碳中和方案的提出標(biāo)著著電力行業(yè)轉(zhuǎn)型迫在眉睫，我們應(yīng)該積極響應(yīng)國(guó)家的戰(zhàn)略部署，通過科技創(chuàng)新、體制創(chuàng)新、能源創(chuàng)新，構(gòu)建低碳能源企業(yè)，應(yīng)對(duì)全球變暖的不利局面，塑造我國(guó)良好的國(guó)際形象，這是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)，歷史上，英國(guó)在煤炭時(shí)代成為了日不落帝國(guó)，美國(guó)利用石油成為了世界超級(jí)大國(guó)，那么碳中和時(shí)代會(huì)不會(huì)誕生另一個(gè)大國(guó)呢？

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：朱長(zhǎng)明（1986-），男，畢業(yè)于江蘇大學(xué)能動(dòng)學(xué)院，工程師，從事于電廠運(yùn)行工作。

張文軍（1992-），男，畢業(yè)于河北科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院，助理工程師，從事于電廠運(yùn)行工作。

高凌峰（1992-），男，畢業(yè)于江蘇大學(xué)能動(dòng)學(xué)院，助理工程師，從事于電廠運(yùn)行工作。

李旭（1996-），男，畢業(yè)于河南理工大學(xué)，助理工程師，從事于電廠運(yùn)行工作。