魯 剛 徐沈智 王 芃

（1.國網(wǎng)能源研究院有限公司；2.國家電網(wǎng)公司能源電力規(guī)劃實驗室）

實現(xiàn)碳達峰、碳中和是黨中央經(jīng)過深思熟慮做出的重大戰(zhàn)略決策，事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類命運共同體[1]。黨的十八大后，面對國際國內(nèi)形勢發(fā)生的復雜深刻變化，以習近平同志為核心的黨中央提出“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，做出加快構(gòu)建以國內(nèi)大循環(huán)為主體、國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進的新發(fā)展格局等一系列戰(zhàn)略部署，這將推動我國的“能源—經(jīng)濟—環(huán)境”關(guān)系發(fā)生同步重大調(diào)整。隨著三者耦合關(guān)系日益緊密、相互作用愈發(fā)復雜，需要用系統(tǒng)性思維和理論分析的方法，從戰(zhàn)略層面思考電力行業(yè)碳達峰、碳中和路徑。

1 電力碳達峰碳中和事關(guān)全局

1.1 電力行業(yè)碳減排任務(wù)重

作為世界上最大的發(fā)展中國家，我國將用歷史上最短的時間完成全球最高碳排放強度降幅。歐美主要發(fā)達國家碳排放隨經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移實現(xiàn)自然達峰，在經(jīng)歷了漫長的平臺期后開始緩慢下降，并與經(jīng)濟增長脫鉤。我國尚處于工業(yè)化階段，能源電力需求將持續(xù)增長，碳排放與經(jīng)濟發(fā)展之間仍存在較強的耦合關(guān)系，挑戰(zhàn)巨大。

為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，必須控制碳排放增長。目前，能源燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放量占我國二氧化碳排放總量的88%左右，電力行業(yè)排放約占能源行業(yè)排放的41%[2]。伴隨著我國新基建、鄉(xiāng)村振興等戰(zhàn)略深入實施，內(nèi)需潛力將不斷釋放，電力消費需求仍將保持增長，預計“十四五”期間，全社會用電量年均增速超過4.8%[3]。電力行業(yè)須在保障經(jīng)濟社會日益增長的用能需求的同時嚴格控制碳排放，碳減排任務(wù)很重。

1.2 電力行業(yè)成為碳減排核心樞紐

在能源生產(chǎn)清潔化、能源消費電氣化、能源配置平臺化的共同作用下，電力逐漸成為我國碳減排的核心樞紐行業(yè)。

其一，實現(xiàn)碳達峰、碳中和的關(guān)鍵在于推動能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，要加快發(fā)展非化石能源，尤其是風能、太陽能等新能源。近10年，我國風電、太陽能發(fā)電等新能源發(fā)電裝機快速增長。截至2021年11月底，我國風電、太陽能發(fā)電裝機約5.9×108kW，占總裝機容量的25.4%[4]。未來新能源仍將保持快速發(fā)展勢頭[5]。

其二，電能是清潔、高效、便捷的二次能源，提升電氣化水平被視為各行業(yè)降低碳排放的主要舉措之一。工業(yè)、建筑、交通等大量非發(fā)電領(lǐng)域的化石能源消耗和碳排放將轉(zhuǎn)移到電力行業(yè)，推動電能占終端能源消費比重不斷提升。2000—2020年，我國電能占終端能源消費比重從10.9%增至26.5%。

其三，電網(wǎng)連接電力的生產(chǎn)和消費，既要支撐新能源大規(guī)模開發(fā)利用，又要滿足經(jīng)濟社會發(fā)展用電需求，是能源轉(zhuǎn)型的中心環(huán)節(jié)。我國約95%的非化石能源被轉(zhuǎn)化為電能加以利用，在實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標過程中，電網(wǎng)資源配置的平臺作用將更加突出。

需要指出的是，未來10年增長的電力需求尚不能完全由非化石能源發(fā)電滿足，考慮到電力行業(yè)要承接其他行業(yè)轉(zhuǎn)移的碳排放，需要以電力行業(yè)碳排放的晚達峰，來支撐其他行業(yè)早達峰。

1.3 電力安全位置愈發(fā)突出

電力發(fā)展與國計民生關(guān)系緊密，實現(xiàn)碳達峰、碳中和必須統(tǒng)籌降碳減排與安全發(fā)展。一方面，隨著電力行業(yè)逐漸成為全社會碳減排的核心樞紐，其基礎(chǔ)性地位和作用更加凸顯。另一方面，供水、燃氣、交通、通信等領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施的安全可靠運行與電力持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)密切相關(guān)，一旦發(fā)生大面積停電事件，可能引發(fā)跨領(lǐng)域連鎖反應(yīng)。因此，必須在設(shè)計碳達峰、碳中和路徑時，考慮電力安全底線，即電力供應(yīng)保障能力受到的影響，尤其是加速低碳轉(zhuǎn)型下電力系統(tǒng)安全運行的潛在風險。

2 “雙三角”理論框架

隨著電力逐漸成為能源系統(tǒng)的重心，碳達峰、碳中和的路徑設(shè)計選擇將深刻改變能源系統(tǒng)發(fā)展方式甚至能源部分屬性，對經(jīng)濟、環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生作用，進而推動社會整體性變革。為全面、系統(tǒng)地分析電力行業(yè)碳達峰、碳中和路徑，需要綜合考慮能源—經(jīng)濟—環(huán)境系統(tǒng)（即3E系統(tǒng)，“可持續(xù)發(fā)展三角”）總體變化和能源子系統(tǒng)調(diào)整。

20世紀80年代，世界環(huán)境與發(fā)展委員會（WCED）在《我們共同的未來》報告中正式提出“可持續(xù)發(fā)展”概念，指出可持續(xù)發(fā)展是既滿足當代人的需要，又不對后代人滿足其需要的能力構(gòu)成危害的發(fā)展[6]。此后，國際上諸多能源、經(jīng)濟和環(huán)保機構(gòu)致力于研究3E系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展問題。2011年，世界能源委員會（WEC）提出能源領(lǐng)域“不可能三角”，并形成能源三難困境指數(shù)，涵蓋能源公平、能源安全和環(huán)境可持續(xù)性[7]。國內(nèi)鄭新業(yè)教授研究提出，在既定條件下，很難找到一種能源結(jié)構(gòu)和體制，可確保“既有能源用，又沒有污染，價格還便宜”三個目標同時實現(xiàn)，即存在某種程度上的“不可能三角”，因而需要做出平衡選擇[8]。

“可持續(xù)發(fā)展三角”與“能源不可能三角”存在內(nèi)在聯(lián)系。能源、經(jīng)濟或環(huán)境中的任何一個系統(tǒng)發(fā)生變化，都將對其他兩個系統(tǒng)產(chǎn)生影響，進而引發(fā)總體變化。能源系統(tǒng)的變化主要表現(xiàn)在能源安全性、經(jīng)濟性、清潔性方面的改變，并分別與經(jīng)濟系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)相互作用。如果不考慮兩個“三角”的聯(lián)系，將難以全面研究能源電力行業(yè)發(fā)展對經(jīng)濟社會產(chǎn)生的影響，也難以準確把握經(jīng)濟社會發(fā)展對能源電力行業(yè)的要求。尤其是當電力行業(yè)碳達峰、碳中和愈發(fā)關(guān)乎全局目標實現(xiàn)時，將兩個“三角”進行聯(lián)合分析的需求就更為迫切。

“可持續(xù)發(fā)展三角”用于描述“能源—經(jīng)濟—環(huán)境”三者的聯(lián)動關(guān)系（圖1）。從能源—經(jīng)濟關(guān)系看，能源是經(jīng)濟社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，能源的供應(yīng)保障、供能成本、產(chǎn)業(yè)發(fā)展對經(jīng)濟活動產(chǎn)生影響，經(jīng)濟社會發(fā)展會促進能源大規(guī)模開發(fā)利用；從能源—環(huán)境關(guān)系看，能源的開發(fā)利用會對環(huán)境產(chǎn)生影響，環(huán)境保護目標會對能源轉(zhuǎn)型方向和速度提出要求；從經(jīng)濟—環(huán)境關(guān)系看，經(jīng)濟發(fā)展方式及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響能源消費結(jié)構(gòu)，進而影響生態(tài)環(huán)境，生態(tài)環(huán)境承載力有限，環(huán)境的破壞與污染會抵消部分經(jīng)濟發(fā)展成果。

圖1 “雙三角”理論框架

“能源不可能三角”用于描述能源系統(tǒng)自身發(fā)展在安全性、清潔性與經(jīng)濟性之間的平衡關(guān)系，即“能源三難選擇”。能源轉(zhuǎn)型在既定技術(shù)、體制等條件下無法在能源安全、可負擔性和環(huán)境可持續(xù)性三方面同時達到最優(yōu)，需要根據(jù)經(jīng)濟、環(huán)境不同階段發(fā)展目標與發(fā)展需要，以多目標的輕重緩急合理選擇確定能源發(fā)展重心。

“雙三角”強耦合互動。一方面，“可持續(xù)發(fā)展三角”影響能源發(fā)展方向，進而影響“能源不可能三角”的重心選擇。當經(jīng)濟發(fā)展承壓時，要求降低用能成本，為經(jīng)濟增長提供更大空間，能源發(fā)展重心要向經(jīng)濟性方向傾斜。另一方面，“能源不可能三角”中的能源經(jīng)濟性、清潔性將影響“可持續(xù)發(fā)展三角”中的經(jīng)濟社會與生態(tài)環(huán)境活動，當能源發(fā)展重心向清潔性方向傾斜時，在提升外部環(huán)境系統(tǒng)承載力的同時，可能造成能源價格沖擊，削弱經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3 電力碳達峰碳中和路徑影響與方向分析

基于“雙三角”理論框架，整體研判“可持續(xù)發(fā)展三角”發(fā)展態(tài)勢，以能源系統(tǒng)為中心，辨識影響能源、經(jīng)濟、環(huán)境關(guān)系的關(guān)鍵變量調(diào)整，探究“雙三角”協(xié)同發(fā)展的主要矛盾及解決舉措。

3.1 電力行業(yè)要以能源綠色發(fā)展引領(lǐng)經(jīng)濟社會綠色發(fā)展作為路徑設(shè)計基本定位

習近平總書記指出，“人類需要一場自我革命，加快形成綠色發(fā)展方式和生活方式，建設(shè)生態(tài)文明和美麗地球?！薄白プ⌒乱惠喛萍几锩彤a(chǎn)業(yè)變革的歷史性機遇，推動疫情后世界經(jīng)濟‘綠色復蘇’，匯聚起可持續(xù)發(fā)展的強大合力?！痹趪叶嘀貞?zhàn)略部署下，我國將形成“能源—經(jīng)濟—環(huán)境”三者同步重大調(diào)整的局面，即同步實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)—新發(fā)展格局—碳達峰、碳中和。新的發(fā)展階段必須完整準確全面貫徹新發(fā)展理念，于變局中開創(chuàng)新局。

從“可持續(xù)發(fā)展三角”整體看，能源綠色發(fā)展一方面可以有效控制能源領(lǐng)域碳排放，減少能源使用對環(huán)境的破壞，提高環(huán)境承載力，為經(jīng)濟發(fā)展釋放更大空間；另一方面能夠為經(jīng)濟提供新的增長點和重要支撐，加快推進生態(tài)環(huán)境改善。以能源綠色發(fā)展引領(lǐng)經(jīng)濟社會綠色發(fā)展，將推動3E系統(tǒng)形成良性循環(huán)，共同向更高水平發(fā)展。

隨著經(jīng)濟與環(huán)境的耦合關(guān)系更為緊密，能源在經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展中的作用愈加凸顯，能源行業(yè)正面臨著構(gòu)建新型電力系統(tǒng)這一重大歷史發(fā)展機遇，需要更好地適應(yīng)“能源—經(jīng)濟—環(huán)境”新關(guān)系，引領(lǐng)社會綠色發(fā)展。根據(jù)相關(guān)發(fā)展情景預判，能源生產(chǎn)將加速清潔化。預計2030年、2060年，新能源裝機規(guī)模占比將分別達到40%和60%左右，新能源將逐步發(fā)展成為第一大電源和電量供應(yīng)主體，而煤電發(fā)展空間勢必進一步壓縮，預計2060年煤電裝機占比將降低至10%左右[9]。同期，能源消費電氣化水平顯著提升，電能替代和節(jié)能提效深入推進，預計2030年、2060年，電能占終端能源消費比重將分別達到35%和70%左右。

3.2 充分發(fā)揮電力產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新帶動作用，謀劃新型電力系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)布局

從能源—經(jīng)濟關(guān)系看，新發(fā)展格局標志著過去以外循環(huán)帶動內(nèi)循環(huán)的發(fā)展方式發(fā)生根本性變化，今后要充分發(fā)揮我國國內(nèi)超大規(guī)模市場優(yōu)勢和內(nèi)需潛力，以消費拉動為主。這是經(jīng)濟發(fā)展方式和布局的主動轉(zhuǎn)軌，需要能源低碳轉(zhuǎn)型適應(yīng)新要求，進一步發(fā)揮支撐、促進、引領(lǐng)的重要作用。

電力行業(yè)碳達峰、碳中和的過程也是加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過程。高投入、高拉動的產(chǎn)業(yè)特點意味著電力產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中將更具全局性、戰(zhàn)略性位置。“十三五”期間，我國流入主要生產(chǎn)部門的大型電力企業(yè)電力建設(shè)投資約帶動總產(chǎn)出14.63萬億元，拉動GDP4.82萬億元，拉動完全非農(nóng)就業(yè)人數(shù)2710萬人[10]。另一方面，在構(gòu)建新發(fā)展格局中，電力行業(yè)是我國具備國際先發(fā)優(yōu)勢、能夠進一步提供國際合作新空間的高端產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域之一。電力產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)的重要性和優(yōu)先程度相對較高。我國風電、太陽能發(fā)電、特高壓輸電、電動汽車、儲能等行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先[11-12]，自主化程度高，規(guī)模位于世界前列，在國際貿(mào)易中優(yōu)勢地位明顯。

因此，要注重低碳技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)培育，發(fā)展現(xiàn)代能源經(jīng)濟，特別是要積極培育新型電力系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。綠色低碳技術(shù)和產(chǎn)業(yè)市場前景廣闊，要緊跟能源技術(shù)革命新趨勢，研發(fā)培育新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)，特別是在未來10年要加大技術(shù)投入和加快產(chǎn)業(yè)培育節(jié)奏，為釋放經(jīng)濟社會綠色發(fā)展遠期紅利孕育充足動力。

3.3 能源低碳轉(zhuǎn)型，需注重防范電力安全多重風險

從“能源不可能三角”的安全性看，在世界百年未有之大變局下，能源的政治屬性、戰(zhàn)略工具屬性愈發(fā)明顯，我國能源安全態(tài)勢正在發(fā)生重大改變。能源綠色低碳轉(zhuǎn)型推動能源安全保障的重心、責任主體轉(zhuǎn)向電力系統(tǒng)，以油氣為底色的能源安全問題將演化為電力系統(tǒng)的安全保障問題。特別要注意電力供應(yīng)安全、科技安全、產(chǎn)業(yè)安全、資源安全和網(wǎng)絡(luò)安全等方面的重大不穩(wěn)定因素，電力行業(yè)碳達峰、碳中和路徑需注重安全風險防范、先立后破。

其一，要實現(xiàn)電源結(jié)構(gòu)有序調(diào)整。新能源大規(guī)模接入與電能消費需求不斷增長導致電力系統(tǒng)呈現(xiàn)“雙高”“雙峰”特征，運行特性發(fā)生顯著變化，系統(tǒng)平衡、控制難度和復雜性不斷上升。煤電等化石能源電源作為我國現(xiàn)階段電力供應(yīng)主體仍發(fā)揮重要作用。不切實際地追求碳減排速度，導致傳統(tǒng)電源過早退出或投資嚴重不足，將會影響電力系統(tǒng)安全。

其二，要加強科技自主創(chuàng)新，做好電力產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的補強與控制。整體來看，我國電力產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈較為穩(wěn)定，但關(guān)鍵設(shè)備及零部件一定程度上仍依賴國外進口，部分技術(shù)尚未實現(xiàn)自主化或與國外存在代際差距。

其三，要加強對上游關(guān)鍵礦產(chǎn)資源的安全關(guān)注。我國新能源發(fā)展所需戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源對外依存度偏高，存在由油氣對外依存度過高轉(zhuǎn)變?yōu)橄∮薪饘賹ν庖来娑雀叩臐撛陲L險。

其四，要做好信息網(wǎng)絡(luò)安全風險防范。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)終端多、涉及面廣，隨著“大云物移智鏈”等信息技術(shù)廣泛應(yīng)用，與新能源、電動汽車等各類終端的信息交互日趨頻繁，電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)邊界愈發(fā)模糊，威脅與風險將會增多。

3.4 采用先慢后快減排路徑，動態(tài)緩解“能源不可能三角”矛盾

從“能源不可能三角”整體看，能源發(fā)展安全性、經(jīng)濟性、清潔性要求全面提升。安全性方面，要求我國立足國內(nèi)，提升能源行業(yè)安全性，增強能源自主保障能力，牢牢掌握能源安全的主動權(quán)，守住能源安全的底線。經(jīng)濟性方面，國內(nèi)外形勢變化要求增強經(jīng)濟內(nèi)生發(fā)展動力，提升能源行業(yè)經(jīng)濟性，以更低的用能成本釋放更大的發(fā)展空間。清潔性方面，碳中和目標要求能源行業(yè)加快清潔低碳轉(zhuǎn)型，應(yīng)對氣候變化對能源發(fā)展提出更強約束性要求。這三個方面是相互平衡的關(guān)系，側(cè)重其中任一個方面都會受到其他兩個方面的制約。

面對這一新局面，從電力行業(yè)看，采用先慢后快的減排路徑，可以避免短期內(nèi)對新能源規(guī)模和脫碳技術(shù)應(yīng)用、體制機制、政策等提出過高要求，有利于動態(tài)緩解“能源不可能三角”矛盾。根據(jù)初步測算，在電力行業(yè)碳預算保持不變情況下，先慢后快減排路徑的技術(shù)經(jīng)濟評價相對較好，若采用保持勻速或先快后慢的減排路徑，預計2020—2060年電力成本需提高4%～8%。長遠看，必須通過深化科技創(chuàng)新與體制機制改革，以科技創(chuàng)新實現(xiàn)生產(chǎn)力的突破性飛躍，以體制機制改革重塑能源電力生產(chǎn)關(guān)系，不斷拓寬“能源不可能三角”優(yōu)化的可行域，將有助于實現(xiàn)“雙三角”在更高水平上的平衡。

3.5 立足未來我國綜合國力高地，科學分配行業(yè)間碳預算

對于電力行業(yè)，從“雙三角”整體看，提升能源安全性與清潔性需要加大能源基礎(chǔ)設(shè)施投入，電力投資將保持較高水平，尤其是電力供應(yīng)成本在轉(zhuǎn)型前期將持續(xù)上升，行業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨挑戰(zhàn)。量化分析表明，電力轉(zhuǎn)型成本與承擔的減排量和減排力度呈明顯正相關(guān)關(guān)系。按4%貼現(xiàn)率考慮，電力碳達峰、碳中和大約需要投入60萬億元，2020—2040年，電力供應(yīng)成本將波動上升，2045年前后電力供應(yīng)成本開始進入平臺期。

由于全社會碳預算總額一定，行業(yè)間碳預算的分配實際上決定了不同行業(yè)的發(fā)展空間，也賦予了不同行業(yè)的碳減排責任，并要面臨不同的技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)培育壓力，這將進一步?jīng)Q定40年后中國在參與大國競爭中的產(chǎn)業(yè)高地和核心競爭力所在，影響極為深遠。為此，需要加強碳預算行業(yè)結(jié)構(gòu)的頂層設(shè)計與技術(shù)產(chǎn)業(yè)布局，做好工業(yè)、建筑、交通、能源領(lǐng)域碳排放的“加法”與“減法”，以最大化增強我國未來綜合國力的潛力。

4 結(jié)束語

電力行業(yè)碳達峰、碳中和路徑不僅關(guān)系到能源轉(zhuǎn)型強度與節(jié)奏、其他行業(yè)碳減排成效，也將對經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)產(chǎn)生重大影響，在能源—經(jīng)濟—環(huán)境關(guān)系中具有特殊位置，需要做好頂層設(shè)計，堅持以全球視野、系統(tǒng)思維謀劃。

一是針對新發(fā)展格局下能源產(chǎn)業(yè)屬性增強，要開展系統(tǒng)性的政策設(shè)計，以加速培育經(jīng)濟發(fā)展新動能；二是不同行業(yè)間碳預算分配直接決定了碳減排責任和經(jīng)濟社會全局轉(zhuǎn)型代價，更將進一步影響我國未來產(chǎn)業(yè)核心競爭力，需要立足全球大國競爭，統(tǒng)籌設(shè)計各行業(yè)發(fā)展與減排；三是碳達峰、碳中和是兩個緊密相關(guān)又特點各異的階段，碳達峰階段特別需要在能耗指標、碳強度指標等方面實現(xiàn)“騰籠換鳥”，為新型電力系統(tǒng)等產(chǎn)業(yè)培育提供發(fā)展的環(huán)境空間；四是要立足安全統(tǒng)籌關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈布局，加快補短板，加強科技戰(zhàn)略引領(lǐng)，加快推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級；五是以先慢后快的減排路徑，動態(tài)緩解“能源不可能三角”挑戰(zhàn)，并堅決依靠科技創(chuàng)新和體制機制改革，推動“可持續(xù)發(fā)展三角”與“能源不可能三角”在一個更高的水平面上實現(xiàn)協(xié)調(diào)，從而實現(xiàn)能源高質(zhì)量發(fā)展，支撐經(jīng)濟實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。