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王志軒:“雙碳”目標落地 以能源綠色低碳發展為關鍵

《中國電業》發布時間:2022-03-15 10:33:02  作者:王志軒

  “雙碳”來臨,如何應對?

  首先要明確,“雙碳”的“碳”是人為排放或者人為移除的碳。在應對氣候變化范疇,“碳”既表示二氧化碳,也表示“溫室氣體”,當表示溫室氣體排放量時,將二氧化碳的溫室效應作為1并以此為基準對溫室氣體進行折算,其排放量單位為“二氧化碳當量”或“碳當量”?!堵摵蠂鴼夂蜃兓蚣芄s》第一條定義中明確,“氣候變化”是指除在類似時期內所觀測的氣候的自然變化之外,由于直接或間接的人類活動改變了地球大氣的組成而造成的氣候變化。根據政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的專業報告,“碳中和”是指在規定時期內人為二氧化碳移除與人為二氧化碳排放相抵消,實現二氧化碳的凈零排放??梢姂獙夂蜃兓鉀Q的是“人類活動”“人為”造成的影響。眾所周知,當人們燃燒使用煤炭、石油、天然氣等化石能源時就會產生大量的二氧化碳排放。工業革命以來,人類向大氣中累積排放了大量二氧化碳溫室氣體,全球年均大氣二氧化碳濃度由工業化前的278ppm(1ppm為百萬分之一),到2019年升高到410ppm。

  其次要明確,大幅減少二氧化碳排放才是硬道理。人為通過植樹造林增加森林蓄積量或者直接從空氣中捕獲二氧化碳并將其埋存起來不再排放到大氣中等碳匯移除措施與二氧化碳排放相比較,在我國只占10%左右,要實現碳中和,大幅度減少二氧化碳排放才是硬道理,才能使碳匯措施移除的量與少量排放的二氧化碳相抵消??梢?,風電、光伏、核能、水電等非化石能源發電,雖然不直接移除碳,但其降碳的功能及效果可以通過替代化石能源減少碳排放展現出來。

  再次要明確,對二氧化碳采取控制措施要基于科學基礎。從理論上講,二氧化硫等常規污染物對環境質量的影響與其排放源位置、排放方式、排放持續時間有直接關系,所以必須就地治理或者在滿足環境質量前提下小范圍進行排污交易;而二氧化碳排放源不論在什么地方、以何種方式排放對全球氣候變化的影響基本相同。這一特性,使二氧化碳排放控制最終要體現在總量減少上,總量性質決定了可以在更大空間范圍內配置能源(如全球能源互聯網)以減碳排放,以及推進全國甚至世界范圍內碳排放權交易體現減排效益。由于溫室氣體控制的主體是一個國家(地區)或企業、個體,且可以通過改變人的生活方式為碳減排作貢獻,所以在具體核算一個主體二氧化碳排放量或者某一產品碳足跡時,要考慮空間邊界、資產邊界、管理邊界、直接排放(燃燒化石燃料排放或工業過程排放等)、間接排放(生產或服務過程中所消耗的中間產品中隱含的間接碳排放)、碳排放權交易等影響因素,而權威科學的核算方法是做好“雙碳”工作的基礎。進一步講,二氧化碳雖然是人為排放溫室氣體的主要及代表性物質,但甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳、六氮化硫、三氟化氮等溫室氣體也是受應對氣候變化國際公約約束排放的溫室氣體。因此,IPCC的定義中,除“碳中和”外還有“溫室氣體中和”“氣候中性”等概念。

  根據我國2014年向聯合國提交的溫室氣體排放清單,能源活動中的二氧化碳排放量占全部經濟活動的溫室氣體和二氧化碳排放量的比重約為72%和87%,可見能源活動是碳排放的重中之重。初步分析,2020年能源活動的二氧化碳排放量大概是99億噸,占碳排放總量的85%以上,電力行業二氧化碳排放量約占碳排放總量的42%左右,工業、建筑、交通、其他方面各占30%、15%、12%、1%。由此可以看出,電力行業的二氧化碳排放占比最大,要解決二氧化碳排放問題,發展低碳電力減少化石能源的使用是實現碳中和的決定性措施,也是關鍵所在。

  我國的能源消費中一直以煤炭為主,盡管比例不斷下降,但2020年煤炭的消費量仍然占56.8%,天然氣、水電、核電、風電等清潔能源的消費量比例在不斷地提高,現在占比達到24.3%。另外,我國的石油對外依存度已經達到約75%,天然氣對外依存度已經達到約43%。一次能源轉化為電能的比重,發電用煤占煤炭的比重,電能占終端能源消費的比重,這三個指標都是正向指標,在我國都在不斷地提高,可以說潛力仍然很大。從歷史和現實來看,發達國家的煤炭大概90%多都用于發電了,我國占比是55%。當然,我國的煤炭用途還有很多,它不光是作為能源,還能作為原材料等。電能占終端能源消費比重,我國已經達到26%左右,這個指標與發達國家是基本持平的,甚至是比發達國家比重還要高。主要原因當然是我們清潔能源消費的比重在提高。還有一個很主要的事實就是,發達國家的終端能源消費里面,天然氣的比重很高,比起我們國家幾乎要高近20個百分點,我們現在大概天然氣消費占6%左右,這也是我們終端能源里面電能占比高的原因之一。

  另一方面,我國在新能源發電領域發展成效巨大。從2005年和2010年前后開始,我國分別大力發展風電和太陽能發電。到2020年末,全國的發電裝機容量達到22億千瓦,其中煤電10.8億千瓦、水電3.7億千瓦、核電0.5億千瓦,煤電裝機容量和發電量比重比2010年分別下降18和15個百分點。到2021年10月底,可再生能源發電累計裝機容量已經達到10.02億千瓦,比2015年年底實現翻番,占全國發電裝機容量的比重達到43.5%,比2015年年底提高10.2個百分點。其中風電、太陽能發電和生物質發電裝機分別達到2.99億千瓦、2.82億千瓦和3534萬千瓦,均持續保持世界第一。

  黨的十九大提出我國到2050年建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化強國,其中“美麗”的內涵必然包含了碳的標準,也可以說一個高碳甚至中碳的國家不會成為一個“社會主義現代化強國”。因此,中國的發展必然是在2030年前碳排放達到峰值之后,由高碳向中碳、再向低碳過渡,當實現了現代化強國之后,再奮斗10年到2060年實現碳中和社會,之后進一步發展形成負碳社會。這種以碳減少為特征的過程與黨的十九大提出的構建“綠色低碳循環發展的經濟體系”和“清潔低碳、安全高效的能源體系”是一脈相承的,也可以說是一體多面的表述,新的有關碳達峰及碳中和的承諾,進一步明確了中國低碳的進程和程度,是黨的十九大精神的深化和落實。

  習近平總書記多次強調,應對氣候變化不是別人要我們做,而是我們自己要做,對于碳中和這個世紀難題,以現在全人類的智慧和中國的實際情況,難以對40年之后中國碳中和情況做出百分百的肯定判斷。事實上,不論世界上哪個國家提出了什么承諾,從本質上講都是有條件的和具有一定不確定性的。不論從主觀認識還是從歷史上看,中國定是竭盡全力、更愿意提前而不是推遲實現碳中和目標。再從世界范圍看,全世界對可持續發展、綠色發展、低碳發展已經形成了共識,隨著《聯合國氣候變化框架公約》《巴黎協定》等要求以及IPCC等機構的研究不斷深入,盡快實現碳中和目標必將成為大多數國家的自覺行動。

  備受關注的新型電力系統,如何看待?

  電力作為經濟社會發展的“先行官”,以新能源為主體的新型電力系統構建,與“雙碳”目標的實現路徑具有方向上的一致性。其中,新能源發電技術的發展和利用,是推動、引導、實現“雙碳”目標的基本動力,也是實現經濟綠色復蘇和國際國內“雙循環”戰略的重要依托。因此,新型電力系統的構建步伐與實現“雙碳”目標的能源轉型大致同步且應適當超前而不能落后。

  我國電力系統先后經歷了19世紀末、20世紀初以分散式、小容量、低電壓、小系統為主的第一代電力系統,以及20世紀末以大機組、大電廠、大系統、高電壓、高度信息化為主要特征的第二代電力系統;演進到今天——以優化電源結構為主要目標,以靈活性電網模式、智能控制運行為特征,以更高電力可靠性和更低安全風險等為主要特點的第三代電力系統方興未艾。

  現在很多觀點都在討論,新型電力系統的可靠性是否還有必要延循既往電力系統的指標。引發這種討論,多是出于對數量多、規模小、隨機性強的新能源機組個體,給電網調度模式帶來壓力的擔憂。但在我看來,新型電力系統本應是結合多種電源結構,骨干電網與微電網相結合,智能化電網控制與智能用電系統協調匹配的電力系統。這樣的特征,恰恰是解決系統可靠性難題,并科學、分類提高供電可靠性的新一代電力系統的基本特征。

  但不能忽視的是,能源轉型,特別是能源電力領域的低碳化轉型,絕不是低碳、零碳發電資源一蹴而就的簡單替代——新型電力系統的構建,也不單單是電力生產方式的轉變。電力行業實現從高碳路徑依賴向負碳技術提供者的跨越,至少還涉及到用戶特性、電力企業屬性、電力系統形態以及電力體制機制等多重要素的協同并進。

  首先,相對于傳統的電力系統而言,由“源隨荷動”轉變為“源荷互動”,將成為新型電力系統的主要特征之一。在傳統的電力系統中,保持電力系統功率的瞬間平衡和穩定(涉及電壓、頻率、功角等參數)是電力系統規劃、設計、運行的基本任務。為此,傳統電力系統運行的邏輯是電源側根據負荷側的變化而隨時變化,而這些變化基本上均是由電網調控。

  在以新能源為主體的新型電力系統中,基于新能源發電特性制約的大量分散式電源,顯然無法適應“源隨荷動”的基本要求,且在極端情況下,風、光發電還具有反調峰特性。同時,隨著更多的電能由分布式發電接入配電網,由分布式電源和相關儲能、調控、保護設施構成的微電網和主動配電網逐漸增多。因此不難看出,此時的“源”與“荷”,已經不是傳統意義上的“發”與“用”——源、荷兩端特性的轉變和邊界上的模糊,以及原有電力系統各個環節的交互融合,將極大地增加電網安全穩定運行的難度。

  毋庸置疑的是,為了保障電力系統安全,不僅需要在“源”側盡可能地提高預測的精度并加強調節性能;同時在“荷”側,也應當提高調節能力或者需求響應能力。此外,“源”與“荷”之間必須加強協同互動——在新型電力系統中,為了適應不同地區、不同“源”與“荷”的特點以及電網的特點,需要多種靈活性手段以不同形式在網側、源側與荷側進行部署。彼時,隨著以多種形式儲能為代表的靈活性資源大量使用,加之分布式電源規模的擴大,傳統的單向電能配置模式將轉變成雙向、多向的電能配置模式,并以資源利用效率的提升適應更大規模新能源消納的需求。

  此外,在系統各構成要素發生轉變的同時,傳統的電力管理、運行機制也將隨之發生轉變。從物理形態上看,新型電力系統“發、輸、配、儲、用”等設備的功能調整和價值體現,將會根據電力流、信息流、價值流進行重新分配,由此推動能源、經濟、社會的全面轉型。要達到這樣的目標,深化電力體制改革將起到引領性、關鍵性,甚至決定性作用。

  事實上,我國的電力體制改革步伐從未停滯,當前改革取得的階段性成果,已經為構建新型電力系統奠定了良好的體制機制基礎。但是,當前的改革路徑仍是在2015年以前形成思路的延續,當時的改革精神和實際情況,與當下“雙碳”目標的實現要求有著不少差距。

  新型電力系統的構建涉及法律、規劃、政策、標準、技術、市場、規范、人才等全方位、整體性的改變。一方面,需要行業對電力體制改革的目標有更新的認識,加快建立大規模新能源并網后保持電力系統安全穩定運行的機制,并建立起支撐可負擔的社會公平轉型的價值傳導機制;另一方面,也需要政府作用的及時發揮和政策的有效落地,確保和確立起新商業模式蓬勃發展的市場環境和穩定的政策預期,使大量支撐性技術、標準快速有效地替代銜接。

  最為重要的是,能源電力行業需要重新考量電網主體在新型電力系統中的作用與屬性,進而使電網在政府的有效監管下發揮更大的作用。只有政府、政策、市場和企業的共同發力,才能構建起與“發、輸、配、儲、用”各環節高度耦合的物理電力系統,并進而衍化出與之相適應的科學化、制度化、規范化、現代化的新型管理系統。

  清潔低碳安全高效的能源體系,如何面對?

  無論是黨的十九大報告還是“十四五”規劃綱要,一系列的重要文件中無不體現出“清潔”“低碳”“安全”“高效”四個關鍵詞,這成為我國新時代能源發展的根本要求。

  “清潔”“低碳”“安全”“高效”具有鮮明時代特征,必須與時俱進深刻理解。

  “清潔”是能源發展的基本要求。黨的十九大報告提出要“壯大節能環保產業、清潔生產產業、清潔能源產業”;《清潔生產促進法(2012年修訂)》提出,本法所稱清潔生產,是指從源頭削減污染,提高資源利用效率,減少或者避免生產、服務和產品使用過程中污染物的產生和排放,以減輕或者消除對人類健康和環境的危害。此處所講的“清潔”是能源清潔發展的應有之義。

  “低碳”是能源發展的基本約束。隨著化石能源大量開采資源逐步走向枯竭,同時,化石能源生產過程中排放的二氧化碳對氣候變化影響日益增大成為全人類共同面對的世紀難題,而可再生能源利用新技術不斷進步,新能源替代化石能源的步伐加快,減少能源二氧化碳排放就逐漸成為能源發展的剛性約束。

  “安全”是能源發展的基本任務。能源安全是國家安全的基石,對國家繁榮發展、人民生活改善、社會長治久安至關重要,沒有能源安全,能源其他要素發展無從談起。廣義的能源安全包含了能源的可靠、經濟、公平供應以及清潔、低碳發展要求等。而構建能源體系中的“安全”主要指能源的穩定供應及重大風險防范。一方面,要充分利用國際資源和國際市場,提高能源供應安全保障能力。另一方面,面對國際形勢新發展、能源發展新態勢、低碳轉型新特點,要牢牢守住能源安全底線,堅持能源多元化供給,防范能源運行風險。

  “高效”是檢驗能源綜合發展效果的試金石。我國經濟由高速增長階段轉向高質量發展階段。在轉變發展方式、優化經濟結構、轉換增長動力的階段,必須堅持質量第一、效益優先。高效顯然指的是能源“效能”,以低成本的能源供應和低水平的能源消費量支撐國民經濟和人民生活提高的需要,獲得最佳的能源投入及產出效果。因此,節約優先是推進質量變革、效率變革、動力變革,提高全要素生產率,進而提高能源高效發展的必然要求。

  “清潔”“低碳”“安全”“高效”四個維度,猶如東西南北四個方向,共同確立了現代能源體系的基本構架。這四個維度與國際上通行的“環境、經濟、安全”能源三角異曲同工,從我國國情看,四維系統更加符合我國新時代能源發展的客觀需要。

  經過多年努力,我國形成了煤、油、氣、可再生能源多輪驅動的能源生產體系,能源基礎保障作用顯著增強;能源消費整體呈現穩定增長態勢,用能條件和水平不斷提高。特別是黨的十八大以來,在“四個革命、一個合作”能源安全新戰略的科學指引下,我國能源結構調整突飛猛進,能源消費質量穩步提升,到“十三五”末煤炭消費占能源消費總量比重歷史性降至56.8%,非化石能源消費比重增長到15.9%。能源結構調整為生態文明建設作出了重要貢獻,也為實現“雙碳”目標打下了堅實基礎。我們也應看到,隨著我國經濟發展進入新常態,能源發展也步入新階段,傳統能源產能結構性過剩問題仍較突出,能源清潔替代任務比較艱巨,節能降耗面臨較大壓力,能源安全的問題依然嚴峻,能源轉型變革任重道遠。

  2021年以來,受多年積累的一些矛盾和國際經濟及能源形勢影響,我國能源供應發生了煤炭短缺、煤價大范圍大幅度上漲、局部地區電力供應緊張的嚴峻形勢,給我們敲響了能源安全的警鐘。2021年12月上旬中央經濟工作會召開,明確提出了要正確認識和把握碳達峰碳中和。一方面提出,實現碳達峰碳中和是推動高質量發展的內在要求,要堅定不移推進,但不可能畢其功于一役。

  推動能源綠色低碳發展,要做到三個統籌。

  一是統籌強化節能、提高能效和降碳。節能、提效、降碳是經濟高質量發展的重要著力點,為落實2030年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降65%以上等具體目標,必須改革完善能源消費、碳排放強度和總量控制。中央經濟工作會議提出,新增可再生能源和原料用能不納入能源消費總量控制,創造條件盡早實現能耗“雙控”向碳排放總量和強度“雙控”轉變,加快形成減污降碳的激勵約束機制,防止簡單層層分解。這充分說明了節能和提高能效要與我國進入高質量發展階段相適應,更加重視效益和低碳;要把節能、提效與降碳密切結合在一起,并逐步將節能政策導向過渡到以降碳政策為統領的導向上來,要通過科學嚴謹的制度進行安排,在系統思維和全國一盤棋下做好統籌協調。

  二是統籌推進非化石能源和化石能源高質量發展。圍繞2030年非化石能源占一次能源消費比重達到25%左右、風電太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上等具體目標,《意見》和《方案》均要求嚴格控制化石能源消費,積極發展非化石能源。要加快推進煤炭清潔利用和轉型替代,加快現役煤電機組節能升級和靈活性改造;石油消費到“十五五”進入峰值平臺期,加快推進頁巖氣、煤層氣、致密油氣資源的規?;_發;堅持集中式與分布式并舉開發風能太陽能,因地制宜開發水能,積極安全有序發展核能,合理利用生物質能;推動多能互補和“源網荷儲”一體化發展,推動氫能“制儲輸用”全鏈條發展,積極構建新型電力系統。在轉型替代過程中,要按照中央經濟工作會議提出的傳統能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基礎上。要立足以煤為主的基本國情,抓好煤炭清潔高效利用,增加新能源消納能力,推動煤炭和新能源優化組合。

  以上要求系統完整準確地將碳達峰的目標與近中期的能源發展措施緊密結合在一起,明確了化石能源與非化石能源、新能源與其他能源多元低碳發展的關系,指明了能源系統和構建新型電力系統的發展方向。

  三是統籌發揮政府和市場作用?!兑庖姟穱@完善能源統一市場和實現能源治理能力與治理體系現代化等具體目標,提出要深化能源體制機制改革,推動電力、煤炭、油氣市場化改革。推動電網體制改革,明確增量配電網、微電網和分布式電源的市場化地位;加快形成以儲能和調峰能力為基礎支撐的新增電力裝機發展機制?!斗桨浮诽岢鲆晟凭G色電價政策,建立健全市場化機制,統籌推動碳排放權、用能權、電力交易等市場建設;提出了發揮好政府作用,在合理科學控制總量的前提下,建立和完善各種制度配套及監管工作。我國實現“雙碳”目標難度高、任務重,必須要發揮制度優勢,統籌發揮好政府和市場的作用。

  綜上所述,“雙碳”目標是我國可持續發展的需要及構建人類命運共同體的需要,也是一場深刻而全面的社會變革。能源低碳轉型是實現“雙碳”目標的關鍵,而構建新能源為主體的新型電力系統是通向“雙碳”目標的橋梁。構建現代能源體系,實現“雙碳”目標,要堅定不移貫徹新發展理念,堅持系統觀念,處理好發展和減排、整體和局部、短期和中長期的關系。要強化風險防控,確保安全降碳。能源系統本身品種繁多、體系復雜、供需緊密,推動能源綠色低碳轉型,必須把握好電力、煤炭、石油天然氣、新能源、儲能等在不同時期的不同定位。我國能源資源分布不平衡、各地區發展差異大,要統籌好全國新能源資源的分布特性,優化能源資源配置,克服新能源隨機性、波動性等缺點。同時,要統籌發揮微電網、分布式能源體系與大電網作用,共同維護電力系統安全,保障“雙碳”目標順利實現。

  2021年10月21日,習近平總書記在勝利油田考察時提出,能源的飯碗必須端在自己手里。面對能源供需格局新變化、國際能源發展新趨勢,必須貫徹新發展理念,推行綠色生產生活方式,加快推動能源清潔低碳轉型。同時,要審時度勢,借勢而為,實行更加積極主動的開放戰略,把握好能源安全與系統效率的關系,協同保障能源安全高效發展,夯實現代能源體系建設的基礎。

  (王志軒:中國電力企業聯合會專家委員會副主任委員)

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