文章来源:新华文摘第12期
一、引言
气候危机是人类面临的共同挑战,全球所有国家都无法置身事外。因此,有效应对气候危机的方式只能是全球化的统一应对。在这一前提下,国际社会正在以前所未有的努力,积极开展国际合作以共同应对气候危机。世界各国相继提出了碳中和目标,中国政府也明确提出2030年碳达峰和2060年碳中和的目标,并将该目标纳人生态文明建设整体布局,同时正在制定全面的行动计划。党的十九大报告中提出的“建立健全绿色低碳循环发展的经济体系”为新时代下经济高质量增长指明了方向,也是实现碳中和目标的基础。考虑到中国目前庞大的经济体量、能源系统和固有的产业生产惯性,2060年前碳中和目标体现了中国政府积极应对气候危机的坚定决心。中国从碳达峰迈向碳中和的实现周期仅为30年,相较于发达国家缩短了近一半任务艰巨且难度大。碳中和目标的紧迫性要求低碳转型方案必须从中国的基本国情出发,才能在实践中得到有效贯彻执行。
理解中国的碳中和进程的内涵需要有两个维度的深刻认知。在国内层面,需要理解经济发展水平与能源消费之间的关系;在国际层面,需要理解中国和发达国家经济发展水平差异和所处发展阶段差异对碳中和进程的不同影响。中国作为一个发展中国家,实现碳中和目标的同时需要保持经济高质量发展。2020年,中国的人均GDP约为1.1万美元,几乎仅为美国的六分之一。展望未来的中国经济增长,十九届五中全会公报提出,2035年人均国内生产总值的远景目标是达到中等发达国家水平。从改革开放40多年来中国经济增长与能源电力消费之间的联动关系来看,电力消费增长与GDP增长之间的平均相关系数约为0.91,一次能源消费增长与GDP增长之间的平均相关系数约为0.58,而且这两个相关系数近年来都没有明显下降的趋势,这意味着能源电力需求增长和GDP增长关系依然密切。如果中国人均GDP按如上预测,能源电力需求将持续大幅度增长。未来中国低碳转型除了需要满足由经济增长带来的能源需求增量外,还要替代过去庞大的化石能源消费存量。因此,如何逐步降低能源电力需求增长与GDP增长的相关系数是碳中和进程的一大挑战。另外,发达国家收入水平高且经济增长平稳,能源需求相对稳定,其碳中和压力主要体现为存量能源的低碳替代。目前美国人均GDP约为中国的6倍,德国约为中国的4倍,发达国家对碳中和的投资和支付能力更强。中国作为发展中国家,比较低的支付能力会导致能源市场改革相对缓慢,影响能源效率提升和技术创新。
碳中和进程要求电气化水平不断提升,以扩大对可再生能源的利用,2060年碳中和的能源系统将聚焦电力消费,因此电力结构也是一个重要的关注点。中国现阶段电量高度集中在工业(67.7%),特别是高耗能产业(2019年49.4%),使得GDP增长与电力需求增长之间联系非常密切。GDP增长伴随着工业产值增长,并进一步带动电力需求增长。由于中国电源结构中煤电的占比很高(62%),电力需求增长的压力主要由煤电承受,增大了减少煤炭消费的难度。此外,随着收入水平提高,中国居民和商业部门用电将大幅度增长,这也意味着尖峰负荷的增长,因此电力系统成本将大幅度提升,增加了实现碳中和的难度。
资源禀赋和能源消费结构也将影响碳中和进程。在当前的全球能源消费结构中,化石能源消费占比约为85%。中国和美国的化石能源消费占比分别约为84%和82%,两国都接近世界平均值。相比之下,美国石油和天然气的消费占比更高“页岩气”革命带来的天然气消费量的快速上升为近年来美国碳排放的下降做出了巨大贡献,美国利用低廉的页岩气替代煤炭,清洁能源并没有得到显著发展。受限于特殊的资源禀赋条件,中国在长期发展过程中形成了以煤炭为主的能源消费结构。虽然过去10年间,煤炭在一次能源消费结构中占比以平均每年约1%的速度下降,但由于目前煤炭消费占比依然很高(56.6%),短中期内煤炭作为主体能源的地位依然无法被撼动。因此,现阶段中国能源结构调整的基本方向应是稳油、加气、减煤以及大规模发展新能源。
综上,从中国基本国情出发,碳中和进程中的主要挑战包括:(1)经济需要大幅度增长;(2)产业结构(工业为主)能耗高;(3)富煤的资源禀赋和高碳的能源消费结构;(4)消费者支付能力弱而导致能源市场化改革相对缓慢。上述主要矛盾和困难既源于供给侧,也与需求侧密切相关,实现碳中和目标不仅是调整能源结构,也要求社会经济各方面的深刻性变革,政策应该兼顾供给侧和需求侧。
二、碳达峰的峰值分析和2021年限电的实践验证
本部分以2020年为起点分析2030年碳达峰时的电力结构变动趋势。由于中国政府已经做出了相关规划,即2030年能源消费总量不超过60亿吨标准煤。因此,对2030年碳达峰的峰值预测只需要考虑相应的能源电力结构变动情景。政府设定的2030年非化石能源占能源结构25%的目标限定了能源需求增长率,结合风电光伏规划目标的12亿千瓦装机量,下面简要对不同电力需求增长情景下的电力结构变动进行分析。从2020年中国电力供应结构来看,火电的发电量占比为68%,其中煤电的发电量占比约为61%。从装机量来看,风电光伏装机量占比约为24%,其比例超过了水电的17%。然而就发电量而言,风电光伏发电量仅贡献了总发电量中的9%,是水电所贡献发电量的一半。如果从提高发电系统效率角度来看,中国需要增加天然气发电量,但天然气资源状况并不乐观,大规模提升天然气发电的占比不切实际。目前中国核电的装机量只占总装机量的2%,但却贡献了5%的电力供业。相较于煤电的稳定但高碳,风电光伏的低碳但不稳定,核电能够同时具有稳定与低碳两个特征。因此,如果能充分考虑安全和布局问题,核电应当是碳中和进程中的一个适当选择。
从中国近十年各发电方式的发电利用小时数变化趋势来看,虽然风电光伏的消纳问题正逐步得到解决,但整体利用小时数仍然较低,因而不能高估其装机增长速度对低碳转型的影响。水电虽然具有“靠天吃饭”的特点,但其整体利用小时数相对稳定。观察煤电的利用小时数可以发现,近十年由最高超过5000小时,逐步降为4000多小时。持续下降的发电利用小时数表明煤电功能定位开始转变,更多参与调峰调频和保障电力系统安全稳定运行。
而2030年碳达峰的峰值分析可以由三方面构成:(1)将政府提出的2030年相关规划目标设定为具体的量化边界条件;(2)根据历史发展趋势对一次能源消费、各发电方式利用小时等变量进行合理假设,得到预测架构的部分内部参数;(3)根据电力需求的历史增长趋势,设定了两个预测情景,分别将电力需求年平均增长率设定为3%和5%。基于三方面边界条件限制可以求解2030年的电力结构。
在电力需求年平均增长率为3%的情景下,2030年火电装机量占比将下降至47%,装机构成中清洁能源占比将会过半,风电光伏的装机量占比为36%,发电量占比将提高到16%。从发电量来看,2030年火电发电量占比将下降到60%,较2020年下降8%。由于天然气发电的占比较为稳定(3%-4%),届时煤电依然会是主要供电电源。
在电力需求年平均增长率为5%的情景下,与2020年相比,2030年火电装机量占比略有下降(55%),装机构成中清洁能源占比也有所增加(45%),风电光伏的装机量占比上升为30%,发电量占比将提高到13%,比2020年仅上升4%。从发电量来看,2030年火电的发电量占比为68%,与2020年水平大致持平。但是由于电力需求增长并且整体电力系统扩大,虽然火电装机量绝对值增加,发电量也较2020年增长,仍然需要新建比较多的煤电机组,这与政府严控煤电项目的规划出现冲突。
两个情景的预测结果说明了供给侧的规划目标促进电力结构的清洁化。同时,需求侧也值得关注,在较高的电力需求增长率情景下,仅靠供给侧的规划目标难以有效推进电力结构的清洁化进程,电力需求变动能够在很大程度上决定未来的电力结构和碳达峰的峰值。
由于中国“碳达峰-碳中和”周期较短,实现碳中和需要尽可能控制2030年达峰时的碳排放值,过高的峰值将增加碳中和的难度。由于碳排放峰值由供给侧与需求侧共同决定,既取决于清洁能源的发展,也取决于能源电力需求的增长,因此清洁能源发展速度需要与能源需求增长速度相匹配。政府可以通过提升风电光伏的装机规划目标,也可以控制电力需求增长率。提高风电光伏装机目标相对直观,但受到电网消纳能力和成本的约束。控制电力需求则相对复杂,特别是目前GDP增长和电力需求增长相关系数很高的情况下,实践中控制电力需求增长难度非常大。有效的碳中和方案要求政府通过政策推动“双脱钩”。一是GDP增长与化石能源消费增长脱钩,加快风电光伏发展速度;二是GDP增长与电力需求增长脱钩,通过多方面努力逐步降低二者相关度,以较低的电力需求增长支持较高的GDP增长。
2021年发生的限电现象是2030年碳达峰电力结构变动分析的一个很好验证。2021年8月以来20多个省相继出台各类限电限产措施,电力供应紧张一时成为焦点话题。国内的“限电”是多方因素综合作用的结果,主要原因是电力需求增长太快,供给相对短缺导致的不平衡。从需求侧看,由于工业电力消费占电力总消费的比例接近70%,进而推动全社会电力需求增长了13.8%。从供给侧看,由于发电结构中煤电居于主导地位(2020年近62%),电力需求增加的压力主要由煤电承受,导致了煤炭消费大幅增长,煤炭供不应求,煤价爆涨。与此同时,煤炭下游的电价难以上涨,导致煤电出力积极性降低,“出力不足”引发了“有序用电”。规模限电出现后,政府鼓励煤炭行业积极释放产能,同时推出电价改革措施。
而2021年前8个月中国的发电结构实际变动验证了我们对2030年电力结构的分析结果。从清洁发展的角度看,2021年前8个月的风电和光伏发电快速增长,水电基本稳定,核能发电也在有序增长,清洁能源发展的趋势总体上没有改变。但是,在电力需求快速增长的情况下,清洁能源(包括风电光伏)增长不能满足电力需求增量仍然需要煤电来保障电力的安全稳定供给,导致煤电不降反升,整体电力结构清洁化程度下降。为了更好地进行碳达峰和碳中和路径规划,应当总结和思考2021年的限电现象,从供给和需求两个维度充分、深刻的理解电力系统转型规律。
三、一个支持经济高质量增长的碳中和系统性方案
2060年二氧化碳净排放为零目标既定,在兼顾国家能源安全和能源公平的前提下,一个碳中和系统性方案需要能够支持“双脱钩”逐步降低GDP增长与能源电力需求增长的相关系数,以较低的能源电力需求支持较高的GDP增长。目前低碳转型政策主要在生产侧发力,较少有直接针对消费排放的规制手段。这一现象的主要原因是生产侧相对集中且碳排放量大,政策的设计和执行相对容易、可操作性强。但消费侧对碳中和进程同样具有不可忽视的重要性。生产的最终目的是消费,碳排放的根本来源是消费。消费者行为偏好不仅决定了自身消费,对生产部门的生产决策也有引导和制约作用。除了人均收入,能源强度、产业结构和能源消费结构都对二氧化碳排放有重要的影响。2060年的碳中和目标是一个倒逼机制,将能源、环境与经济高质量增长联动起来。鉴于能源对生产和生活的强相关性和重要性,碳达峰的规划需要平衡系统成本和构建系统解决方案,这个碳中和系统性方案需要尽可能促进“双脱钩”支持高质量经济增长。兼顾供给侧和需求侧的碳中和系统性解决方案主要包括以下六个方面:
(一)提高能源效率:节能是成本低廉的碳减排措施
中国目前的能源结构以煤炭为主,节能仍是有效和成本低廉的碳减排措施。中国政府在每个五年规划都提出降低能耗目标,降低能耗已经上升到国策的高度。而中国虽然在提高能效方面取得了巨大成10:52就,但与发达国家相比仍具有较大的节能空间。能源效率的反弹效应说明能源效率提高可以使能源服务的价格降低,从而增加能源服务的需求,部分或全部地抵消了能源效率提高所导致的能源消费的减少。因此,由于反弹效应的存在,技术进步引起的能源效率提升可能会增加而不是减少能源消费,如果能源市场化改革特别是能源价格改革不充分,则反弹效应的影响将更大。由于能源商品的特性,导致在改革潜在后果未知的情况下,选择较低的能源价格还是更有效率的能源消费成为了一个复杂的权衡,政府很难做出选择。然而,确立了碳中和目标后,有效率的能源消费就是一个必要的选择。中国亟须寻找一个与中国能源和环境实际情况相适应的合理工业结构和经济增长方式。无论是理论还是发展的经验都证明,市场的“无形之手”很重要,因此市场化改革势在必行。一方面,随着中国经济发展水平提高,降低能耗将愈发困难。有效的节能必须包括供给和需求两方面,节能政策和市场化改革都是为了建立一个能使排放成本内部化的恰当机制并且让排放者受到法律上和财务上的约束。另一方面,能源市场化改革使政府可以将更多精力集中在能源生产和能源消费,通过能源体制、规划和资源优化配置,让市场在微观的能源投资决策方面发挥更大作用。
(二)建设清洁电力为主体的能源系统:风电光伏将是主要增长力量
中国的高质量经济增长要求GDP增长尽可能与化石能源脱钩,即建设以清洁能源为主体的电力系统。在未来中国的能源结构中,占大比例的清洁能源都将以电力形式产出,因此碳中和进程要求加快能源消费电气化过程。政府提出构建以清洁电力为主体的电力系统,实质上指的是以清洁电力为主体的新型能源系统。中国清洁能源目前主要包括水电、核电、风电、光伏和生物质能。清洁能源中比重最大的水电受到剩余水能潜力的限制,难以大幅增长。核电具有稳定和清洁高效的特点,但由于中国人口分布密集,核电的安全问题和选址布局的局限性使其产能的“天花板”较低。生物质能占比微小,难以形成对清洁能源真正有意义的结构贡献。因此,风电光伏将是清洁能源的主要增长力量,但由于风电光伏的不确定性、不稳定性及不连续性,其消纳并网以及有效调配将是未来能源系统的发展瓶颈,也将催生大量成本。
(三)利用储能、数字化、智能化提高能源系统效率:新能源不稳定性是主要挑战
配合风电光伏大规模发展和高比例接入,储能、数字化和智能电网都将成为未来能源系统稳定运行的必要手段。未来需要通过电网数字化和智能化保障大比例风电光伏并网情况下的电力供给稳定。一方面,借助数字化和智能化,新型电网可以及时预测和感知电网的实时情况。新型电力系统通过数字化和智能化实现了对各环节、各节点的全面感知,精确预测和高度控制,数字融合下的智能电网能够对电力系统进行实时监测和多维度评测,向控制中心反馈精确数据,实现对各组件的高度控制,及时了解新能源机组的运行情况,及时感知和预测系统可能出现的故障。另一方面,借助数字化和智能化,新型电网可以及时采取措施克服负载及频率波动等问题,通过数字和智能融合,电网在预测或感知系统不稳定的前提下,可以快速做出科学决策,保障电网稳定供电。未来能源系统需要通过储能配比来保障稳定供应,然而较高的成本是储能发展的主要障碍。因此,在实现碳中和的过程中,除了通过技术进步和规模化发展来降低储能成本,还要有创新思路。随着经济持续增长,中国居民和商业用电将逐步增长,随着高峰负荷的大幅度提升电力系统成本也将快速增长。未来如果电动汽车可以进入千家万户,居民能够将汽车充电时间设在当晚11时至次日6时,除了在用电低谷时充电可以对冲电力系统成本,同时也能够成为储能系统的一部分。
(四)驱动产业结构调整和升级:尽快实现经济增长和能源消费的脱钩
目前中国能源电力消费主要集中在工业(67.7%),尤其是高耗能行业(2019年49.4%),集中的工业消费是电力需求增长与GDP增长关联紧密的主要原因,降低二者相关性的关键点也是减少工业能源消费。改革开放以来,中国从农业经济快速迈向工业大国,制造业产业链成熟度得到了显著提升,也导致了能源消费具有“生产型”而非“消费型”的特征。以中国煤炭消费为例,只有三分之一用于直接消费,剩下则用于资本形成。与发达国家相比,中国目前的人均资本存量还很低,意味着能源需求还将继续保持较高的增长速度。参考多数已实现碳达峰的发达国家人均资本存量和人均能源消费的演进历程,中国的人均能源消费量还处于碳达峰前的上升阶段。在以煤炭为主的能源结构下,如果不对产业结构进行调整,GDP增长将带来持续的能源消费增长和碳排放增长。2019年高耗能行业的能源消费占中国能源消费总量的49.4%,消耗了86.9%的煤炭。“脱钩”的关键点在于将能耗高和碳排放量大的高耗能行业作为结构调整的重点。因此,中国经济增长需要在提升第三产业在GDP中占比的同时,抑制第二产业尤其是高耗能行业的能源电力消费规模。
(五)鼓励消费者行为的低碳绿色化:以消费倒逼低碳生产
中国是发展中国家,人均GDP的持续增长将是一个长期事实。由于经济增长需要鼓励消费,使消费成为中国经济增长的重要支撑。如不考虑其他条件,更多的消费意味着更大的能耗和更多的碳排放解决这一矛盾需要鼓励清洁低碳消费。消费行为主导着市场供需,消费者不积极转向低碳消费,企业就很难真正实现低碳转型。碳中和需要消费者参与,需要通过培养消费者的低碳认知能力来增强消费者对于碳中和的理解,通过其他政策工具,促使消费者转变消费方式。提高消费者的碳认知能力还可以增强对碳成本的直接支付意愿以及对低碳商品的间接支付意愿,尽可能形成“多消费更低碳”的清洁增长模式。生产侧碳减排终究无法覆盖全部的碳排放源,其中不可避免的和难以替代的碳排放源需要消费侧的碳减排机制配合应对。因此,未来政策设计需要加大对消费侧碳排放的关注,选择具有减排效率、可操作性和可接受性的措施。消费者对碳中和目标的行为反应,以及对碳减排的支付意愿等,很可能是实现碳中和目标的决定性因素,消费低碳化应当是碳中和的重要内涵。
(六)倡导循环经济的发展:在鼓励消费的同时降低资源(能源)投入
循环经济是解决消费增长与碳排放之间矛盾的另一个重要途径推动循环经济能够在增加消费的同时减少能源投入和减少碳排放。循环经济基于减量化、再利用和再循环的原则,倡导低消耗、低排放以及高效率的资源利用,符合碳中和目标的基本要求。循环经济与碳减排之间存在明显的关联性,循环经济的三项基本原则(减量、再利用、再循环)也同样适用于碳减排过程。循环经济的减量原则要求尽可能减少投入到生产和消费中的资源量,直接地减少隐含在资源消耗过程中的碳排放;循环经济的再利用原则要求延长物质的使用频率和时间,对废弃资源的重复利用能够实现全生命周期的利用价值,有利于减少物质资源的消费量;而再循环原则要求将废弃物进行资源化并进行再次循环利用来延长资源的生命周期。循环经济的三个原则是对资源利用及使用过程中从源头到末端的约束,在没有降低消费的同时减少了资源消耗总量,从而相应地减少了隐含的碳排放。
四、碳中和系统性方案的关键配套
中国实现碳中和的进程中,政府应当发挥主导作用。首先,由于碳排放涉及外部性,单靠市场难以解决碳排放外部性的问题。其次,如果需要在一个确定的时间点达到碳中和,则只有政府主导才有可能集中资源和力量按时实现目标同时,由于政策的局限性和执行效率问题,碳中和进程需要在政府主导下尽可能通过市场化手段减少碳排放,提高转型效率并降低转型成本。政府主导和市场支持将是中国碳中和进程的基本特征。
(一)碳中和系统性方案的关键国内配套:碳交易市场与电力市场
基于现有的技术选项,如果中国到2060年清洁能源比例占能源结构的80%以上,风电和光伏所占的比例可能达到60%-65%之间,这意味着人类将面临着用越来越不稳定的能源电力系统去应对复杂的气候问题。可以预见的是,未来如果想要保障能源系统的安全稳定和充足供应,能源系统的成本将大幅度提升。此外,无法忽视的是,政府对风电光伏等清洁能源开发利用的补贴使财政面临着压力如果可再生能源规模继续大幅度扩张,如何摆脱对财政资金的严重依赖将是政府碳中和进程中的一大难题。因此,除了政府政策的直接引导和支持,还需要通过市场调节来提高化石能源价格(成本)和抑制高碳能源消费,引导产业结构调整和提高清洁能源的竞争力。碳交易市场可以增加化石能源利用成本,使终端产品价格反映低碳转型成本。而电力市场改革可以让电价真实反映电力市场供需和碳中和成本,使减排成本顺利传导。
现有大量研究针对碳交易在碳减排进程中的作用进行了分析。国内研究普遍认为能源行业是当前碳排放的重点行业,设立碳市场交易机制能够激发较大的减排潜力。碳交易机制设计是否完善,很大程度上影响了碳价格,进而影响碳排放效率。全国碳市场已经于2021年7月正式启动交易,目前只纳入发电行业。由于电力供应以煤电为主2019年电力碳排放约占全国碳排放总量的47.4%,因而碳市场交易的有效运行将具有重要的减排意义。有效的碳交易市场将可以为碳定价,其影响取决于碳交易成本的大小以及成本是否顺畅向下游产业转移。如果电价无法体现减排成本碳成本就不能向外部有效传导,则达不到建立碳市场的初衷。因此协调完善碳交易机制及有效的电价改革,才可能有效发挥市场价格信号的减排指引功能。
(二)碳中和系统性方案的关键国际配套:贸易全球化和应对气候全球化
随着科技革命的推进以及互联网信息化的高速发展,全球化深刻影响着世界经济格局和社会发展,人类社会通过全球化不断交融和凝聚。虽然常常伴有政治因素干扰,但贸易全球化主要强调经济利益,各国充分发挥比较优势,并带动技术、资本等生产要素在全球范围的优化配置。与贸易全球化-样,应对气候变化全球化同样是为了实现全球资源的优化配置。但与贸易全球化不一样的是,应对气候全球化则以责任和贡献为主。因此,相较于贸易全球化,应对气候变化的全球化更需要对话和合作。只有充分发挥各个国家的贡献精神和比较优势,通过合作对话实现协同性减排,才有可能有效应对气候变化。
贸易全球化可以支持应对气候变化全球化。贸易可以为技术和资金的流动与扩散提供重要平台,有利于各国加强碳减排技术的研发创新,提高资源配置效率,改善其应对气候变化的边际条件。发达国家应该给予发展中国家更多的理解和支持,发展中国家处于经济快速增长期,碳排放在短时间内难以快速下降,而发达国家的经济繁荣事实上也经历了“先污染后治理”的模式。因此,在制定具体气候政策时应该从“人均历史累积碳排放”和“消费侧碳排放”两个方面出发进行全方位的考虑。无论是处于哪个发展阶段,发展中国家的绿色低碳转型都离不开发达国家的合作和支持。发达国家在发展中国家的投资和技术转让应该向清洁低碳领域倾斜,避免形成“绿色技术壁垒”和“贸易壁垒”,为全球低碳转型提供良好的外部环境。对于中国而言,“碳中和”目标的提出、绿色“一带一路”的倡议以及放弃在国外新建煤电项目等举措,增加了中国在全球应对气候变化中的贡献,体现了大国担当。由于发展中国家处于碳排放增长期,中国作为发展中国家需要随时准备应对为强制碳减排而设置的碳边境调节税。、
五、先立后破,在碳中和进程中保障安全稳定充足的能源供应
科学的碳中和进程需要以安全稳定充足的能源供应为前提。煤炭在能源消费中的主体地位和难以规避的碳排放,成为经济增长与碳减排的主要矛盾之一。2021年4月中国政府表态将严控煤电项目,“十四五”时期严控煤炭消费增长,“十五五”时期逐步减少。2021年7月中国政府指出要统筹有序做好碳达峰、碳中和工作,尽快出台2030年前碳达峰行动方案,坚持全国一盘棋,纠正运动式“减碳”,先立后破坚决遏制“两高”项目盲目发展。根据政府的相关发展规划,2060年非化石能源将占能源消费80%以上,并建设以清洁能源为主体的电力系统。考虑到水电受到发展潜力限制与核电受到安全问题的困扰未来风电光伏将成为电源结构中的主力能源。
但由于目前还难以估计风电光伏的大比例接入对电力系统稳定性的冲击影响,在碳中和进程中煤电系统需要作为保障电力安全稳定和充足供应的“稳定器”和“压舱石”,同时逐步寻找更好的解决方案。一方面,从目前的技术路线资源禀赋、成本收益等各方面综合考虑,风电光伏的大比例接入将给电力系统稳定性和安全性带来严峻挑战“风电光伏+储能”似乎口以提供解决方案,但实现大规模的储能配置受到技术和成本的约束另一方面,中国拥有世界上“存量大、效率高、机组新”的煤电机组。所以,可以利用煤电为低碳转型护航,确保电力系统安全稳定。通过完整的保留煤电系统来解决系统稳定和应对极端气候,既符合先立后破的要求,也符合保障安全稳定充足的能源供应的基本原则。特别是当极端天气出现或电力需求波动性较大的时段,煤电能够作为备份电源提供稳定可靠的电力,保障正常生产和生活
从成本的角度看,面对2060年碳中和目标,煤电必然需要全面退出煤电退役除了固定成本归零还需要投人拆迁费用以及其他职工安置再就业等成本。因此,如果纳人煤电“退役预期”,且充分考虑煤电厂拆除退出的各种成本以及煤电灵活性改造成本,煤电可以通过逐渐降低年发电小时数来减少碳排放,其盈利由电量电价转向容量电价。对比风电光伏大比例接入时所需的高储能配比的成本,整体电力系统成本可能会更低一些进一步说,由于碳汇(如森林和海洋碳汇)的不确定性,煤电系统只有引入二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术才可能在未来电力系统中发挥更大作用。中国或许可以依托现存年轻和先进的煤电机组进行CCUS技术改造,在大比例风电光伏并网的背景下,降低对储能系统的需求和压力,以较低的成本支持经济增长和实现碳中和目标间接实现对庞大煤电装机和煤炭资源的有效利用。综合考虑经济增长和碳中和目标,先立后破,走出一条具有国情特色的低碳转型之路。
【作者单位:厦门大学管理学院】
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