碳中和目标下电力低碳转型路径探析

周宏文 远景能源有限公司

我国也在积极推动低碳发展战略，提出2020年前全国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，即CO2排放强度先降低后升高的“双控制”政策。因此，电力节能减排势在必行。我国碳排放量居世界首位，要想全面实现碳减排会面临重大挑战，电力行业作为国内各大产业中碳排放量占比最多的产业，负重致远。

一、电力行业的现状

截至2020年全国总发电量76236亿kW·h，比上年增加4成。随着我国的电力工业也在不断地完善与进步，从总量上看，我国目前已经成为全球第一大电力生产国和消费国。预计到2020年我国火电发电量占总发电量的比重将达到67.9%左右，比2016年下降了一个百分点，而在这期间内，火电将减少约72.3%，可见发电对我国电力发展的重要性。火电在我国能源中占据着重要地位，而我国又是一个以燃煤发电为主的国家，所以说，我国的经济发展离不开火电的支撑，同时也促进了我国煤电的快速发展，这就造成我国电力行业年碳排放量不断增加，加重我国环境问题。

二、碳中和目标下我国电力行业存在的问题

（一）煤电装机产能过剩

当前，中国煤电产能严重过剩并产生大量搁浅资产，极大浪费发电集团煤电项目投入，导致发电集团巨幅亏损，甚至出现强制裁员。因此，必须加快推进我国电力产业低碳转型发展步伐。本文首先分析了当前我国煤电行业所面临的困境及其成因，然后对如何实现煤电企业低碳转型进行探讨研究。预计到2020年，我国电力行业的总发电量占总发电量的比例也会越来越大。煤电作为我国主要的可再生清洁能源之一，在经历了漫长的发电时代之后，已经进入了“碳中和”阶段。

另外，过去十几年新上煤电项目也将给今后数十年碳减排行动造成更大障碍。此外，由于现有的煤电项目已经有了超过30年的运行寿命，如果继续增加新的煤电机组投入运营的话，那么这些老的煤电项目就会逐渐被淘汰掉，这将导致大量的清洁能源装机项目的建设。所以，在这种情况下，最佳选择是不再建设新煤电项目了。30年来，由于技术的进步和设备的性能提高以及运行寿命延长等原因，世界上许多国家的煤电机组都在逐步淘汰，而一些新的发电项目也开始向可再生能源发电方向发展。这样可以避免因长期大量投资带来的经济和环境问题，同时，这种低碳化发展方式也符合我国的节能环保政策。未来，随着高占比的煤电装机比重下降，电力行业的低碳转型面临着严峻挑战。若任由煤电装机规模持续增长，电力行业今后再走转型发展之路步履维艰。

（二）电网的稳定性面临挑战

以碳中和为目标，未来电力行业将实现低碳转型，煤电装机在电力总装机中占比将降低，而可再生能源发电装机占比将增加。在未来的电力系统规划和运行过程中必须充分考虑可再生能源发电对传统火力发电厂造成的影响，以保证其安全稳定的供电。未来规模化可再生能源发电接入电网，虽然满足了电力行业大范围转型需求，但对电网效率、稳定性、安全性等都将造成极大压力。

就中国资源禀赋而言，中国可再生能源主要资源分布区域与可再生能源主要需求区域之间存在反向分布关系，可再生能源主要分布于东北、西南及西北区域，可再生能源主要需求区集中于东部和中部区域。由于目前可再生能源发电技术相对落后，导致我国电力供应能力不足的局面仍未得到有效缓解。因此，大力发展清洁能源对于保障我国能源供应具有十分重要的意义。同时，也有利于提高国家能源安全水平。

（三）电力企业集团缺少对于碳中和目标的长期规划

中国电力行业作为今后要转型、要建设“清气”社会的中坚力量，一定要意识到“清气”发展已经成为当前国际、国内发展主流，要明确党的十九大报告中关于“清洁清气”的总体方向，要真正同意国家关于2060年代“清气”的战略要求。电力能源是人类生产生活活动不可替代的基础能源，是保障经济社会持续健康发展的重要物质基础。电力行业要顺应气候变化的趋势，主动适应低碳化发展要求；同时也不能忽视自身存在的问题和不足。电力行业的企业集团也应将国家战略与自身的发展相结合，制定出符合自身实际情况的碳中和国家战略目标及中长期发展规划。目前，我国电力企业集团已经开始实施碳中和战略并取得了一定成效，但是在近期内还不能完全达到国家提出的碳中和目标。要想达到这一目标，必须依靠电力行业与电力企业集团双方的努力，而制定适宜的长远规划则是现阶段企业转型发展中的一项重大工作。

（四）低碳技术仍需改善

2060年实现碳中和目标的提出，电力行业的低碳转型对于碳捕捉与碳封存（CCS）、生物质能碳捕捉与封存技术（BECCS）的研发推广及应用，将会逐渐加快推进的力度。碳捕捉与封存技术能够捕获近百分之九十的碳排量，将碳捕捉与封存技术加装到燃煤发电厂能够使得煤炭发电转变为一种相对低碳的发电技术。生物质能碳捕捉与封存技术是一种负排放技术，能够用来中和电力行业剩余的碳排放。

三、碳中和目标下我国电力行业低碳转型的策略

（一）促进电力清洁化发展

一是主动淘汰落后产能、主动减量。按照国家发展改革委关于印发《全国燃煤火电行业“十三五”规划》（以下简称《规划》）的通知要求，到2020年全国所有火力发电厂必须退出市场。通过扩大煤电装机规模和降低维修成本等措施，淘汰部分老旧煤电机组，提高符合环保要求的落后煤电装机占比，促进现有煤电机组安全稳定运行。达到切实加快陈旧落后煤电机组退役步伐，加快向可再生能源发电机组调整升级。

二是灵活多样的煤电装机改造和优化服务。随着电力市场改革的进一步深入，在“十三五”期间我国火电企业面临着巨大挑战和机遇。同时，国家也提出了大力推进清洁能源特别是风电、太阳能等新能源产业发展的政策导向。未来随着可再生能源发电在电网中比例的提高，传统的煤电机组将面临更大的灵活性挑战；各地区煤电机组可结合本地区电厂资源禀赋特点，综合改造升级发电机组，使其逐步向服务电网灵活调度、深度调峰方向转变，并向确保未来高比例可再生能源发电电网稳定服务方向优化。

（二）加强智能电网建设

提高电网智能化程度，建设灵活综合智能电网电力系统。在此背景下，智能电网应运而生。将智能化技术应用于数据电力系统中，可以加快电网响应速度，提高电网的综合调节能力；大规模间歇性可再生能源电力在智能电网中会得到更加安全、灵活、经济的调度。

发展储能技术，建设可以在地区间配置的电网，发挥智能电网资源优化配置能。文章介绍了储能系统在电力系统中应用的重要意义以及国外储能技术发展现状。电网企业在优化资源配置时，应遵循从枢纽型到平台型再到共享型的顺序，才能起到合理优化配置电力资源的效果。

（三）加快制定电力企业长期规划

加快制定高效目标，以供电碳排放为核心指标，积极促进完成供电碳排放减排任务。充分发挥企业自身的碳减排潜能，利用先进的高效低碳技术降低企业碳排放；根据企业特点，有针对性地进行碳中和长期规划是非常必要的。建立一套完善的碳中和管理体系。通过对碳中和项目进行科学有效的管理，提高企业能源利用效率。最终达到减少二氧化碳排放量和促进经济可持续发展的目的。在制定多种规划时，各企业应根据自身特点对碳中和路径进行划分，并针对各阶段不同条件制定各有重点的低碳转型方案。

（四）推进低碳减排技术研发及规模化应用

加强先进发电技术和低碳技术研发与投资，积极发展可再生能源发电技术、碳捕捉与封存等低碳减排技术。加强研究合作和技术开发；在国家政策层面上加大对我国新能源产业发展的支持力度。制定相应配套政策以推动节能减排目标的实现。同时，积极引进国际先进技术，特别是可再生能源发电技术（CCS）等。经过不断研究开发与完善，减少了技术能耗、降低了成本、增加了经济性。

加大装备创新与研发投入。加快发展清洁高效的重型燃气轮机技术及二氧化碳捕集与火电改造技术；推进第三代核电机组技术开发与应用，加快发展第四代反应堆；发展大功率风电机组的整机设计技术；促进风电装备制造企业自主知识产权产品的开发与生产。加速风电设备关键零部件国产化步伐。大力推动风电装备制造业信息化建设。建立风电行业的技术创新体系。发展柔性直流和风电场组网技术；大力发展新能源发电，实现大规模可再生能源并网，促进能源结构向多元化方向转变。建立适合我国国情的低碳经济模式。加强对风力发电机组的运行维护和故障诊断；加强对能源技术的研发与创新，促进能源的多梯级利用和能量的高效转换，并积极发展基于互联网技术的相关应用；使我国技术产业各环节都能规范地有法可依，才能更好地促进我国技术产业发展过程，加速我国技术产业研发示范和大规模应用。

（五）低碳转型需要大量资金投入

随着电力工业向低碳转变，有必要在电网中投入大量可再生能源，这对目前的电力工业发展提出了新的要求。这一转变的成本，不仅仅是在可再生能源的设备上，另外，还需要对可再生能源进行改造，更新整个电网，研发，使用，开发和投资碳捕获技术。由清华大学环境与环境研究所牵头，提出中国未来30年将投资138万亿元，实现“零排放”目标。中国投资协会表示，中国将在新的能源与科技方面投入70万亿美元。如此庞大的市场规模，为我国绿色金融的迅速发展带来了新的契机。面对着数以亿计的投资需求，单凭政府的力量是无法解决的，因此，在确保风险可控的前提下，如何引导和支持各种资金的有序流动，促进电力产业的转型升级，已成为当前我国发展的一个重大问题。

（六）不断创新绿色金融，确保投资规模

在国家长期的重大投入情况下，由于电力行业的中长期要进行低碳发展，所以，政府投资的增加大大超过现实情况，这也就形成了我国经济发展结构调整的重要原因，在当时的环境条件下，发展绿色经济已成为社会的需要，为达到低碳共和的目的，应发挥绿色金融的功能，在商品、政策等领域创新。

要做好绿色金融的有关政策法规研究，持续地做好新技术的推广和产品的研究，促进中国经济社会的绿色资源的开发创新，尤其是在发展绿色新兴市场的领域中，要丰富商品的种类，加快对绿色金融工具的创新研究，促进中国绿色资本、全球绿色资本的充分投入和合理利用，引导社会公众更加合理的参与可再生绿色资产的开发经营，提高社会绿色资金对可再生资源的投资支持，为了中国的“双循环”经济建设打下良好基础。

（七）构建更具灵活性的现代电力市场系统

电力市场亟待更新，这是当务之急，也正因为如此，电力行业必须要更加的灵活、更加的科学、更加的具有竞争力，就可以在未来的发展中站稳脚跟了。要突破省级电网公司体制的制约，使其能够得到更多的来自政府的保障，要让交易体制更加科学化、规范化，也可以更好地为人民、为国家服务。建议建立一个统一的交易平台，并建立一个规范而完整的交易系统，也有利于提高市场份额，进而提升全国电力资源的合理分配性，便于使能源利用率最大化。

与其他经济体系是一样的，电力交易市场也会转向可持续性、长久性发展的前进方向，所以交易市场要确保有足够的交易时间，便于寻求更大的发展，而目前的交易仍以现货为基础，将来交易的目标很多，将不再局限于目前的单一品种，会建立更完善的多品种、多功能交易制度和市场体系。特别是在市场化背景下，要尽快制定完善、具体的电价制定体系，使得电价能够更好地体现电网运行成本，旨在大力推动中长期电力交易，完美实现标准化交易，市场可以直接做各地区的直接交易，也可以做多区域甚至跨交易。

四、结语

在碳和出台的大环境下，为了更好地实现中国电力行业碳和碳中和，电力行业必须进行低碳转型。目前，电力行业已经在电力生产、经营、管理等方面取得一定成绩，但也存在一些亟待解决的问题。文章从这些即将遇到的问题出发，提出相应的解决措施。电力行业要实现碳中和转型，可以促进煤电朝着清洁高效方向发展，促进可再生能源开发，强化智能电网建设，加快电力企业长远规划制定，促进电力减排技术和规模化应用等方面采取应对措施。