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袁家海:碳中和目标下能源转型与煤电退出初探

来源:能源研究俱乐部 作者:袁家海 人气: 发布时间:2020-11-11 20:10:04

碳中和目标下能源转型与煤电退出初探

袁家海

(华北电力大学经济与管理学院教授)

一、碳中和目标要求能源电力系统深刻转型

2020年9月22日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话时提出,中国将采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。尽管还未明确实现碳中和的具体路径,但作为全球最大的碳排放和能源消费主体,我国实现碳中和需要能源系统的颠覆性变革,必须从以化石能源为主转向以可再生能源为主。从全球范围来看,目前世界上已有30多个国家以政策宣誓或法律规定等不同方式设定了各自的碳中和目标时间,如表1所示,碳中和目标时间较早的国家包括乌拉圭和芬兰等,分别设定了2030年和2035年实现碳中和。从表1可看到,绝大多数国家将碳中和目标时间设定在了2050年,我国是2060年,新加坡则设定在了本世纪后半叶早期。

表1  全球已设定碳中和目标时间的国家/地区

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为实现2060年碳中和的目标,亟需加快能源转型的步伐,电能作为清洁、高效的二次能源,在推动能源转型、实现碳中和目标的过程中扮演着关键角色,提升我国各终端用能部门的电气化水平是实现碳中和目标的必然路径。而目前我国电力行业又是二氧化碳排放的主要来源,为应对气候变化,实现我国既定的碳排放达峰目标和碳中和目标,电力行业亟需加速转型,加快向以可再生能源为中心的电力系统转型,加速能源电力系统深度脱碳进程。

(一)从能源供给侧分析

为加速实现现有能源系统向清洁低碳、安全高效的能源系统转变,实现2030年前二氧化碳排放达峰和2060年前碳中和的目标,重点在于明确形成“以电为中心”和加快以可再生能源为中心的新一代电力系统的转型共识、健全新时代下的电力市场体系,加快开展顶层设计和总体部署,制定能源转型路线和实施方案,明确可再生能源发展的长期目标和阶段性目标,推动能源、电力领域关键技术的创新发展与应用,加速betvictor能源新基建,构建大规模高比例可再生能源的新一代电力系统。

当前推动可再生能源发电需要从以下几方面着手:1)制定对可再生能源发电新增装机投资的量化目标;2)加大对清洁电力系统各个方面的投资力度,支持零碳电气化的配套基础设施投资,例如特高压输电、电动汽车、智能配电网、储能和数字化电网等,以保障不断增加的高比例可再生能源电力系统的稳定运行;3)加快新能源汽车充电基础设施建设和加快氢燃料电池、热泵及电解水制氢技术的创新发展。

随着大规模高比例可再生能源的新一代电力系统的构建,再电气化对电力系统灵活可控、智能感知、安全可控等提出了更高要求,需要将数字化、智能化等现代信息技术与电力系统深度融合。未来可再生能源不仅要满足电力需求增量,还要满足煤电退出的存量缺口。一方面,风力发电、光伏发电等间歇性电源大规模、高比例并网,对电力系统安全运行、电量消纳提出了挑战。需要加强区域电网互联、提高灵活调节能力,依托特高压输电技术、智能电网技术和电力市场,在全国大范围内优化配置能源资源。另一方面,再电气化促使电动汽车、微电网、分布式能源等交互式能源设施广泛接入,以及综合能源服务等新型需求大量涌现,使得电网负荷预测和潮流控制更为复杂,对电力系统智能互动水平也提出了更高要求。因此,需要推动大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能、区块链等现代信息技术与电力系统深度融合,增强源网荷储之间的智能互动,实现更大规模的可再生能源消纳,同时满足更加多样化、个性化、交互式的用能需求。

(二)从能源消费侧分析

终端用能部门极高的电气化率是支撑我国2060年碳中和目标实现的必然路径(碳中和目标下2060年我国分部门终端能源消费构成展望如表2所示),针对三大终端用能部门脱碳路径分析如下。

1.工业部门。我国工业部门用能需要加速向韦德国际手机app 转型,进一步提高工业部门的电气化水平。目前,我国钢铁行业二氧化碳排放占全国排放总量的15%左右,水泥行业二氧化碳排放占全国排放总量的13%左右,此外,石化和化工行业也是二氧化碳排放的主要来源之一。针对钢铁行业,电炉钢技术的碳强度远低于高炉生产技术,随着以可再生能源为中心的电力系统的构建和逐步成型,利用电炉钢技术路径可逐步实现钢铁生产的零碳目标。此外,利用电解水制氢,以氢气直接还原铁也能够实现钢铁生产的零碳化,并能够从整体上实现钢铁行业大幅度减排。对水泥行业而言,一种可行的脱碳路径是用电气化供热和配合CCS技术。针对化工行业,其中一种可行的脱碳途径是利用零碳电力的Power-to-X生产路径。

2.交通部门。为了实现我国交通部门的碳中和,需要将路面运输(公路和铁路服务)全面电气化,同时长途航空和船运改用零碳燃料(氢气、氨等)。1)路面交通。目前,我国高铁已基本实现了全面电气化,普通速度的铁路交通在未来也将逐步实现全面电气化。纯电动汽车将在未来主导中短距离的交通出行,而氢燃料电池汽车则会在长距离货运卡车和重型卡车中占据主要地位。2)航空和海运。针对航空海运领域,直接应用电气化实现碳中和的空间较小,因此,航空和海运交通的脱碳则必须主要依靠零碳的新型燃料。对于航空领域,依靠生物航空燃油和合成航空燃油是实现碳中和的主要技术路径。此外,未来需要使用生物燃料和氨对船运领域进行深度脱碳。综上,零碳电能、氢能、航空燃油、生物燃料和氨等多种综合能源的使用将会进一步加速我国碳中和目标的实现。

3.建筑部门。电气化是实现我国建筑部门碳中和目标的关键。目前,制冷、照明和家用电器均已实现了百分之百电气化。未来热泵技术在建筑部门的大规模应用和电力烹饪技术的进步,将进一步提升建筑部门的电气化水平、加速该部门实现碳中和的进程。与此同时,随着数字化、智能化等新一代信息技术在更大范围内应用于建筑部门,以及智能家居、智能家用电器的普及和应用,建筑部门的电气化水平将会得到迅速提升,从而进一步加速建筑部门的脱碳进程。

表2  碳中和目标下2060年我国分部门终端能源消费构成展望

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综上分析,在碳中和目标的引领下,我国电力系统电源侧需要加速betvictor韦德国际手机app 电气化,实现对化石能源的增量替代和存量替代。用户侧需要广泛深入实施电能替代,实现能源消费高度电气化。电气化是我国构建安全、绿色、高效、智慧新一代能源系统和实现碳中和目标的必然选择,这就要求电能需要来源于零碳电力。因此,碳中和目标下,严控煤电规模、转变煤电功能定位、调整煤电区域布局、树立煤电峰值意识、明确煤电退出路径是实现我国煤电高手机版发展,推动我国能源转型的关键。

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