“中国电力圆桌”专家探讨碳中和目标及实现路径
2020-11-17 14:11    来源:能源研究俱乐部微信公众号

推进低碳电气化是实现碳中和的关键

——“中国电力圆桌”专家探讨碳中和目标及实现路径

郑徐光

(能源情报研究中心)

  电能是清洁、高效的二次能源,在未来能源系统中将占据中心地位。着力提升电气化水平是推动能源转型、推动终端用能领域实现碳中和的关键。将“十四五”电气化发展与中长期减碳目标统筹考虑,为推进我国2030年前碳排放达峰,2060年碳中和开好局、起好步,具有十分重要的意义。

  近日,由中国能源研究会主办、中国能源研究会能源政策研究中心承办的“中国电力圆桌”2020年三季度会议在京召开,会议主题为“十四五”电气化发展目标及路径。会议围绕我国电气化发展成效、“十四五”电气化目标及路径、中远期电力发展预测、碳中和的挑战与对策展开了深入探讨,共识与争议并存,为我国能源电力“十四五”规划编制、研究碳中和目标路径提供了多元视角参考。

 

  一、“十三五”碳排放强度等指标提前实现

 

  “传统上的电气化多指电能在终端能源消费中的比重,2060年碳中和目标提出后,电气化的量化要反映到发电侧,更强调发电方式是清洁低碳的。”中国能源研究会常务副理事长史玉波表示,新时期电气化发展是传统电气化转向清洁低碳、安全高效的发展与升级,电气化的内涵与量化的典型指标也更加丰富。

  在中国投资协会能源专委会会长孙耀唯看来,电气化发展的核心目标是降低单位发电量二氧化碳排放强度,提高电能在终端能源消费中的比重。

  中国能源研究会特邀副理事长韩水分析认为,“十三五”期间我国电气化有了飞跃发展。2019年,我国电力装机20.1亿千瓦,发电量7.3万亿千瓦时,其中,非化石能源发电装机占比43%,发电量占比达到34.5%,而且新增非化石能源发电装机占电力新增装机的61.9%,新增电量占比48.6%。非化石能源占一次能源消费的比重达到15.3%,提前一年完成预期目标。到2020年,电能占终端能源消费比重可以完成27%的规划目标。

  从碳排放角度看,“虽然近年来我国碳排放总量在增长,但是碳排放强度下降较明显。非化石能源的迅猛发展,电能替代的突出贡献,功不可没。”韩水计算,“2019年我国二氧化碳排放约100亿吨,碳排放强度(即单位GDP二氧化碳排放)约1吨/万元。”与2005年相比,2019年我国单位GDP二氧化碳排放下降了48.1%,相当于减少二氧化碳排放约56.2亿吨,提前完成我国对外承诺的到2020年目标。

  同时,韩水认为,电力碳排放控制也实现预期目标。《“十三五”控制温室气体排放工作方案》指出,大型发电集团单位供电二氧化碳排放控制在550克二氧化碳/千瓦时以内。韩水指出,“虽然有研究测算指出,单位供电二氧化碳排放控制还在600克二氧化碳/千瓦时左右,但实际上现在已接近或者提前完成550克二氧化碳/千瓦时这一目标控制水平。”

  与会专家一致认为,化石能源的使用是人类活动二氧化碳排放的主要来源,约占排放总量的80%,未来在终端用能领域用高比例可再生能源电力代替化石能源,降低碳排放,是推进低碳电气化、实现碳中和的基本逻辑和关键。

  中国社会科学院工业经济研究所能源经济室主任朱彤认为,“能源电力转型带来的是经济转型,最后走向碳中和经济。欧洲大力提倡能源低碳转型,原因之一是希望在未来国际经济竞争中占据领先优势。我国也应形成能源转型的这种价值导向。”

 

  二、“十四五”电气化发展目标及路径探讨

 

  2016年,《巴黎协定》生效。在《巴黎协定》框架之下,中国提出了到2030年的四大碳减排目标:一是中国单位GDP的二氧化碳排放,要比2005下降60%到65%;二是非化石能源在总的能源当中的比例,要提升到20%左右;三是中国的二氧化碳排放要达到峰值,并且争取尽早达到峰值;四是增加森林蓄积量和增加碳汇,中国的森林蓄积量要比2005年增加45亿立方米。

  韩水表示,相对《巴黎协定》框架下提出的减排目标,“努力争取2060年前实现碳中和”目标要求提速能源电力转型,改变以煤电为主的电力供给模式,加快非化石能源发电的发展步伐。在能源转型提速战略下,非化石能源占比20%的目标要提前实现,之后逐步实现碳中和。“这是我们预测能源转型目标与路径的主要依据。”

  据此测算,到2025年,清洁能源逐渐成为能源供应增量主体,我国能源消费总量54亿吨标准煤,发电装机28~30亿千瓦,全社会用电量9.2~9.4万亿千瓦时,人均用电量6500千瓦时,单位供电碳排放520克/千瓦时。主要通过非化石能源占一次能源比重、电能占终端能源消费比重、非化石能源发电装机与发电量占比来确定“十四五”低碳电气化发展的目标,四个数据依次为20%、31%、52.7%与40%。

  就实现路径,与会专家形成共识,主要包括开展深层次电能替代、大力发展非化石能源发电、拓展发供用一体化新业态、优化用电营商环境等方面。

  华北电力大学经济与管理学院教授曾鸣强调,未来研究电气化和碳中和的目标与路径要考虑综合能源,依托横向多能互补、纵向源网荷储协调的综合能源系统,开展综合能源服务,以促进实现系统综合能效提高、系统运行可靠性提高、用户用能成本降低、系统碳排放降低和系统其他污染物排放降低的“两高三低”目标。

  国家能源局西北能源监管局原局长黄少中表示,推进“十四五”电气化,要特别注重电价政策及电价水平对于电气化的制约与影响。要加快市场化改革,使从上网电价到最终销售电价等各环节电价能逐步降低,对政府管制电价,要更加科学地监管和定价,使电价水平更合理。重视提升综合能源服务,优化用电营商环境。“让电力价廉物美,为电气化创造条件。”

  孙耀唯表示,“十四五”要高比例发展新能源,加快工业、交通、建筑领域的电能替代,大力提升电力利用效率,不断提高城乡生活用电水平,以加快弥补我国电气化的短板。同时,推动核心技术、体制机制、商业模式创新,进一步提升我国电气化水平。

 

  三、中长期电力发展目标争议与挑战

 

  “依据2060年碳中和目标反推,粗略计算,我国能源消费2030年58亿吨标准煤,2050年达到60亿吨,之后保持到2060年;发电量由2030年约11万亿千瓦时增长到2060年的16万亿千瓦时;30年间,非化石能源发电量占比由47%增长至87%;非化石能源占一次能源比重由25.8%增长至67.1%;电能占终端能源消费比重由39%增长至64%。”韩水表示,“这些数据从数字上看是闭合的,电力电量可以实现平衡。”

  届时,我国总发电装机达到75.4亿千瓦,水电、核电、生物质能发电基本按最大资源能力开发,分别达到6.8亿、3.6亿、2亿千瓦,风电装机20亿千瓦,太阳能发电装机31亿千瓦,抽水蓄能和新型储能6亿千瓦,还保留必要的4亿千瓦气电、2亿千瓦清洁煤电,单位供电二氧化碳排放控制在100克/千瓦时。

  对此远期预测,与会专家有一定争议。中国工程院院士江亿表示,“随着我国经济发展方式的改变,全社会用电增量不会那么大,2060年约12万亿千瓦时。”从下游主要用电行业来测算,制造业用电由2019年的3.6万亿千瓦时增长到5~5.5万亿千瓦时,建筑领域用电由1.7万亿千瓦时增长到3.5万亿千瓦时,交通用电增长到2万亿千瓦时。

  江亿认为,“基于我国国情,人民群众生活用电水平不能跟发达国家比,用电增速也不宜用年均百分比来简单计算,后工业化社会用电增长缓慢。而且,中远期的电力来源高比例来自绿色电力,度电与标准煤的换算要有所注意。”

   中国能源研究会副理事长吴吟也倾向12万亿千瓦时的用电量预测,“届时我国人均用电量超过9000千瓦时,已经不低了,已高于现在日本、德国、英国等发达国家水平。”

  时间跨度过长,影响用电量的因素充满不确定性,用电预测出现较大分化。史玉波补充,“目前也出现了不少预测,到2060年全社会用电量超过20万亿千瓦时。”

  不同预测目标的差异或可通过后期数据的调整来弥合,更为棘手的问题在于现实层面。

  韩水坦言,“基于目前预测描绘的电力系统运行问题,现有的技术无法破解。大量缺少基荷电源,增加了系统安全运行的风险;新能源等不可控电源比重过高,系统调节压力过大;社会成本过高,也制约了社会经济的发展。”

  “我们还要进一步弄清,实现2060年碳中和,单指在能源行业还是在全社会?届时,电力行业自身能否实现碳中和?电力可以代替化石能源到何种程度?”中国能源研究会副理事长王禹民提出了一系列相关问题。

 

  四、实现碳中和目标的电力发展策略

 

  围绕如何迎接挑战和破局,与会专家认为,2060年碳中和目标是全社会的责任,能源行业、终端用能行业努力减碳与生态系统吸收二氧化碳的固碳措施相互配合,将碳排放空间留给最难替代的化石燃料。

  江亿介绍,按照有关研究结果,目前我国碳汇不足12亿吨(指生态系统年吸收不足12亿吨碳),预计到2050年、2060年达到15亿吨碳汇。“这意味着,届时我国二氧化碳排放量要降至15亿吨,才能实现‘中和’目标。如果加上非二氧化碳温室气体都实现‘中和’,任务更艰巨,成本特别高。”

  韩水认为,要在技术上进行突破,包括第四代核电、核聚变发电等核电技术,天然气勘探开发与发电技术,风电、光伏发电、光热发电、潮汐发电、生物质发电、氢能发电等新能源技术,季节性储能技术,煤电技术等,增加碳汇和碳捕捉封存应用技术也很重要。

  中国能源研究会副理事长谭建生表示,核电能够作为碳中和的助力,但核电发展要防止陷入片面追求技术迭代等误区,要尽量保证核电建设节奏稳定,重视保护核电厂址资源,科学处理核电经济运行与参与电力市场竞争的关系。

  中国能源研究会特邀副理事长钟俊认为,核电虽然有利于碳减排,但要权衡核电大国在国际舞台的形象问题。未来20到40年,随着新能源高比例接入电力系统,缺乏基荷电源才是最大的问题,整个电网的运营方式也都要改变。

  中国能源研究会副理事长陈进行认为,要通过新能源发电、储能的新技术、新材料创新,优化新能源发电出力,减少电力系统对基荷电源的依赖。

  吴吟表示,我国节能潜力是巨大的。要在节能上发力,通过结构节能、管理节能、技术节能,以至文化节能,让人民形成自觉的节能行动。能源消费的总盘子小了,利于碳中和目标的实现。

  多位专家认为,还应健全节能的市场回报机制。朱彤表示,节能作用还没有很好发挥出来,一是因为缺市场,能源价格不能灵活变动;二是缺信用,合同能源管理中,容易出现节能企业提供节能方案后,客户毁约自己做的问题,或者后期节能费用支付的难题。

  自然资源保护协会高级顾问王万兴认为,无论是推动节能,还是推动能源电力转型,应让能源定价机制反映资源稀缺程度、体现生态价值和在能源系统中的地位。

  能源基金会清洁电力项目主管袁静认为,不单从供应侧考虑增加清洁电力,还要更多考虑需求侧资源,这对于整个电力系统优化,可能是相对成本更小的方式。