“双碳”目标下甘肃能源产业高质量发展研究

□文/陈亚州

（甘肃省经济研究院 甘肃·兰州）

［提要］ 通过分析甘肃能源发展基础、发展形势和面临的问题，以甘肃省能源生产总量和消费总量的特点为出发点，为甘肃能源布局提出建议。

一、绪论

（一）研究背景。我国作为负责任的大国，在应对全球气候变化、减排控碳方面主动担当，于2020年正式提出“2030年前碳达峰、2060年前碳中和的战略目标”（简称“双碳”目标）。截至目前，我国碳排放量排名世界第一，排放量占全球的28%。近年来，美国和欧盟针对我国设置“碳贸易壁垒”，相继启动了碳税政策。甘肃能源种类齐全，清洁能源可开发容量整体位居全国前列，可利用风能资源理论储量为2.37亿千瓦，全国排名第5；可开发太阳能储量1亿千瓦以上，全国排名第3。在“双碳”背景下，甘肃清洁能源可开发量大，能源高质量发展优势明显。因此，探索甘肃能源行业高质量发展路径，是助力我国早日实现“双碳”目标、打破贸易壁垒的有效途径，也是壮大甘肃清洁能源产业、建设现代能源体系的新机遇。

（二）研究意义。能源行业兼具经济属性和生态属性。经济属性是指无论一个国家还是一个区域，能源行业要实现高质量发展，就必须拥有竞争力，首先是能源企业所提供的产品能够满足市场的需求和消费者对使用价值等功能的要求，以及对科技含量、品牌价值、消费体验等更高的追求，这些因素是能源行业的经济属性。除了使用价值等经济属性外，能源行业提供的产品还要符合安全、环保、健康等环境友好型诉求，这些因素是能源行业的生态属性。

当前生态安全和应对气候变化已经成为各国普遍共识，企业想要长远健康发展，就要提升产品的国际竞争力，而提升产品竞争力的首要约束条件就是产品必须满足经济和生态的双重要求。“双碳”目标的提出，是我国产业从“生态属性”主动破局，破解产业竞争的碳税藩篱，对持续增强我国产业国际竞争力具有深远影响和现实意义。

甘肃在国家能源发展战略中占有重要的位置，是助力我国早日实现“双碳”的重要力量。甘肃石油、煤炭、天然气、水能、风能、太阳能等能源资源丰富，种类齐全，到2019年底，化石、电力和煤炭等产业占规上工业比重达到54%，能源产业占比高，已成为甘肃经济社会发展的重要支柱产业。“双碳”目标下，综合考虑甘肃能源结构、发展基础和资源禀赋，甘肃能源发展要从优化能源结构、提升能源利用效率、体制机制改革创新等方面出发，积极应对我国和全球能源结构调整和气候变化。

二、发展情况

（一）发展基础。甘肃煤炭资源预估储量为1，824亿吨，已探明资源储量440亿吨，全国排名第7位；石油累计探明储量占全国5.4%，达到了20.4亿吨；天然气储量占全国4%，为1，796.3亿立方米；新能源主要聚集在河西地区，开发条件优势明显，可开发量位居全国前列；我国风能总开发量为99亿千瓦，甘肃为5.6亿千瓦，排名为全国第4，随着低风速风机逐渐普及和利用，风资源可开发量将进一步增加；全国光伏发电可开发量1，287亿千瓦，甘肃为95亿千瓦，排名全国第5，开发和利用潜力巨大。

（二）发展形势。能源生产和消费与气候变化有着紧密联系。工业革命以来，化石能源生产和利用是造成二氧化碳等温室气体增加的主要因素。到20世纪80年代，科学界开始认识到能源生产和消费对气候变化的负面影响。

经济革命与能源革命相互促进、如影随形。如今信息技术、新能源等新科技风起云涌，正在改变着当前传统的经济发展模式与商业模式，可持续的发展模式逐渐被越来越多国家重视和响应，碳达峰、碳中和等能源结构调整已经成为国际社会道德制高点，也为各国经济发展开辟了新的赛道。如今，清洁低碳能源已作为世界各国保障能源安全、引领技术创新的重要方面。

改革开放以来，我国经济和能源产业快速发展，目前已成为世界第二大经济体，新能源发展速度也高于其他国家。我国“十四五”规划中对能源发展提出，重点发展天然气和非化石能源，逐渐放缓煤炭和石油开发增速，能源发展的主要目标是稳油、减煤、清洁能源持续增长。

新时代推进西部大开发，为甘肃能源产业发展和转型带来新机遇。党中央、国务院出台《关于新时代推进西部大开发形成新格局的指导意见》，明确优先安排西部地区就地加工转化能源资源开发利用项目，推动煤炭清洁生产与智能高效开采，推进煤炭深加工产业升级示范，提升清洁电力输送能力等政策措施，对甘肃实现“双碳”目标和能源高质量发展意义重大。

（三）面临的问题

1、产能释放不足，供需矛盾突出。甘肃已探明煤炭储量445亿吨，近年来原煤年产量4，000万吨，每年消费总量6，500万吨左右，资源开发程度和有效产能释放水平偏低。煤炭分布呈现出“陇东富、中部有、河西贫”，煤炭消费呈现出“西中高、东南低”，加上狭长的特殊地理走向，形成煤炭资源和实际需求错位分布的区域性供需矛盾。《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》提出合理控制煤炭开发规模，对甘肃煤炭开发也产生了一定影响。

2、新能源发展技术受限。甘肃新能源发展基础优势明显，河西走廊是甘肃乃至全国太阳能资源和风能资源最丰富的地区之一，大型平价风光电基地建设条件得天独厚。但新能源与抽水蓄能、太阳能光热、电化学储能等新技术新模式融合技术不成熟；光热系统复杂，建设周期长，“光热+光伏”方面需要技术创新；氢能技术和电化学储能不成熟。

三、数据分析

从图1可以看出，甘肃能源生产总量从2009～2014年不断增长，2014～2016年开始缓慢下降，2016～2019年又开始逐渐增长；在生产总量增长的同时，原煤占能源生产总量比重逐年下降，原油和一次电力及其他能源占能源生产总量比重逐年增加，尤其是一次电力及其他能源在2009年生产量占生产总量的比重比2019年增加一倍以上，这说明甘肃能源生产结构合理，整体符合“双碳”目标下能源发展趋势。同时，原油生产量占的比重从2009～2019年逐渐增长，2019年原煤和原油等化石能源生产量占生产总量比重仍高达60%以上，这相对影响甘肃能源健康发展。（图1）

从图2可以看出，甘肃省能源消费总量整体呈增加趋势，但从2011年开始，能源消费总量每年增长平缓；一次电力及其他能源和天然气占能源消费总量的比重逐年增加，原煤占比逐年下降；但作为三大化石能源之一的原油消费总量占比基本没变，原煤、原油、天然气等高排放二氧化碳的能源消费总量占比高达70%，高碳能源结构给甘肃生态环境带来压力。（图2）

从图1和图2可以看出，甘肃能源生产和消费结构主要还是以高碳能源为主，新能源生产和消费比例虽然在逐年增加，但占能源总量比例仍然不高，能源结构不合理，主要原因是能源布局不合理。因此，“双碳”目标下，结合甘肃能源资源禀赋和发展条件，能源发展要重点建设现代能源多元供给体系，同时依据省内外能源市场需求，优化能源发展布局。

图1 2009～2019年甘肃省能源生产总量统计图

图2 2009～2019年甘肃省能源消费总量统计图

四、发展思路

（一）能源布局。围绕能源领域供给侧结构性改革，可再生能源重点发展，煤炭和油气绿色高效开采，提高能源发展的整体稳定性和协调性，不同区域特色能源的开发、运输和加工利用要因地制宜地推进，最终形成高效低碳、优势互补的能源发展格局。

1、提高河西地区非化石能源占比。河西走廊是发展清洁能源、推动化石能源的替代能源、高比例发展非化石能源最适宜的地区。“双碳”目标下，充分发挥河西走廊资源禀赋优势，重点发展光伏发电、风电、太阳能光热发电、抽水蓄能等非化石能源，形成多轮驱动的可再生能源供应体系。降低风光电上网价格，提高可再生能源发电规模和比重，建设支撑新能源发电的电力体系，使可再生能源成为区域内主要供应能源。扩大酒泉地区千万千瓦级风电基地规模，建设武威、张掖、金昌千万千瓦级风光电基地，形成特大型风光电基地，进一步提高非化石能源占比。探索光伏发电、风电、光热和储能等融合发展，促进太阳能热发电互补。

2、打造陇东和东南部传统能源综合开发利用地区。陇东南部包括陇东平凉、庆阳两市和东南部天水、陇南两市，其中陇东地区是鄂尔多斯国家能源战略基地的重要组成部分，是甘肃煤炭资源储存量最大的区域，化石能源资源储量丰富，有巨大的勘测潜力、有广阔的开发利用前景。“双碳”目标下，陇东地区要以煤炭绿色开发、清洁高效煤电开发利用为重点，同时开发风能，建设陇东综合能源基地。陇东南部间加强能源合作，陇东部的煤炭资源可由陇南市和天水市承接。陇东和东南部之间实现优势互补，形成煤炭资源、生物能源和清洁能源综合利用格局。

3、发展中部和中南部能源融合创新区。这一地区包括兰州市、兰州新区、白银市、定西市、临夏州、甘南州。其中，兰州市、兰州新区、白银市、定西市能源丰富，是甘肃能源消费重点区域，加上这些地区科研院所集中，能源技术创新和研发基础优势明显，具备能源产业创新融合示范条件，适宜发展分散式风电和分布式光伏发电，并形成分布式与集中式相互融合的新能源发展格局；重点发展新能源汽车、充电桩、云计算、能源大数据、互联网、人工智能等产业，促进科技、经济、产业和能源融合发展；重点发展新一代氢燃料电池和储能设备等技术，建设全产业链氢能技术和氢能技术利用场景示范基地。围绕黄河流域生态保护和高质量发展战略，临夏州、甘南州、定西市、白银市、平凉市可建设一批风光电项目和黄河上游抽水蓄能电站，打造风光水储综合能源基地。

（二）发展方向。碳达峰是指当大气中二氧化碳排放量达到历史最高值后，经过平台期变成持续下降的过程，其本质是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点；碳中和是指将全球温度升高稳定在一个给定的水平，意味着全球“净”温室气体排放需要大致下降到零，即在进入大气的温室气体排放和吸收的汇之间达到平衡。大气中的温室气体包括CO2、甲烷、氮氧化物、硫氧化物等多种气体，但最主要的来源还是化石能源燃烧释放的CO2。因此，本文中的“双碳”主要针对CO2，为了更直观地量化碳排放量与能源消费量之间的关系，本文从碳中和的角度来进行研究。

碳中和的定义有三个等式：

式（1）中，碳汇量（carbon sink），是指通过植树造林、植被恢复等措施，吸收大气中的二氧化碳的量。式（1）表示，要实现碳中和，则碳排放量约等于碳汇量。

式（2）表示影响碳排放量的具体因素。可以看出，碳排放量与能源消费量、化石能源占比、单位化石能源碳排放量呈现正比关系，即要使碳排放量值变小，实现碳中和，就要减少能源消费总量、化石能源占比和单位化石能源碳排放量。

式（3）中，CCS，即二氧化碳捕集与封存，是一种用于减缓气候变化、减少二氧化碳排放的技术。CCS技术有三个关键要素：一是二氧化碳的捕集；二是二氧化碳的运输；三是二氧化碳的地质封存。CCUS，即二氧化碳的捕集、利用与封存，是中国结合本国实际而对CCS技术的完善，主要体现在CCS基础上增加了二氧化碳利用环节，通过技术产出精制食品级二氧化碳、利用二氧化碳驱油及其他工业利用方式。根据式（3）分析，碳汇量主要来自于森林吸纳的CO2量（即碳汇）和利用CCS（含CCUS）捕捉、存储或利用的CO2量。森林碳汇是碳汇的主要手段，但根据中国对外承诺的森林蓄积量来看，未来森林碳汇总量很大，平均年碳汇量却不大。同时，由于技术成本高、政策不明朗、新能源发电成本逐年降低等挑战，导致CCS（CCUS）技术和产业发展缓慢，尽管未来可期，但不确定性很大。所以，未来的碳汇能力还很有限，量值不大。

综上分析，要实现“双碳”目标，仅靠技术上的捕集和封存是不现实的。从“双碳”的定义和目标出发，发现实现“双碳”目标意味着要降低能源消费总量、化石能源占比和单位化石能源碳排放量，同时增加森林碳汇和发展CCS（含CCUS）技术，最后实现碳排放量和碳汇量平衡。降低化石能源比例，即要调整能源结构，寻找替代能源，重点发展非化石能源（主要是可再生能源）；降低单位化石能源碳排放量，意味着要优先降低单位碳排量大的化石能源使用比例，即优先降低煤炭和石油的占比。针对“双碳”目标和定义，以降低能源消费总量、化石能源占比和单位化石能源碳排放量三个方面为基础，进一步提出“双碳”背景下甘肃能源发展的三个方向，即清洁低碳、节能提效、创新融合发展。甘肃是落后省份，经济发展对能源消费依赖较大，尽管能源弹性系数不断下降，但能源消费总量还会不断上升。虽然不能降低能源消费总量，但可以通过各方面努力抑制能源消费总量的过快上升。

（三）发展路径图。根据甘肃能源发展实际，进一步设计了能源发展路径图。（图3）

图3 甘肃能源发展路径图

五、发展途径

（一）构建清洁低碳能源体系

1、坚持清洁低碳发展。一是建设新能源生产基地。以绿色低碳为发展方向，按照集中建设一批和分建设一批、新能源送出和本地消纳相结合的原则，重点挖掘风和光资源，着力建设以太阳能、风电发电为核心的新能源生产基地，提高光伏发电、风电、太阳能热发电、抽水蓄能发电等非化石能源供应，建立多元互补的新能源供应体系。二是风电项目低价上网。当前新能源技术不断创新，成本持续下降，甘肃推动风电项目平价上网，重点推动风电项目竞争性低价上网。三是扩大光伏发电规模。甘肃光伏发电项目规模大，但目前质量还需进一步提升，使其从规模化向高质量发展方向转变，降低光伏发电成本，推动光伏发电平价和低价上网，使其逐步成为上网电价低、竞争力强的可再生能源。充分利用各区域资源优势，扩大集中式光伏发电项目规模，因地制宜发展特高压直流工程配套光伏发电项目，建设百万千瓦级大型光伏发电基地。利用光伏发电发展方式灵活等优势，发展“光伏+”多元化，建设光伏+治沙等具有多种生态效益光伏项目。四是发展水电项目。高效利用甘肃水能资源，建设抽水蓄能电站，发挥梯级水库调蓄功能，提升甘肃电网系统调峰水平。五是高效率发展地热能和生物质能。调整和优化不同区域天然气供给结构，勘测和开发浅层地温能和中深层地热能资源，在地热资源丰富的地区，建立科研院所，研究地热资源保护技术和阶梯利用技术，转化科研成果，提高当地地热资源利用率；在农作物秸秆、餐厨垃圾、畜禽粪污等生物质资源丰富的地区，开发生物天然气项目。六是打造氢能产业示范基地。氢能资源清洁、热效率高，培育氢能产业对甘肃能源行业清洁低碳发展意义重大。建设一批电解水制氢试点，同时建立制氢产业基础设施，建立制氢、氢存储、氢运输、加氢站、氢燃料电池“五位一体”的氢能产业园。制造高温制氢装备，研发加氢催化制精细化学品相关产业。推广绿氢化工和绿氢冶金示范项目，探索绿氢替代能源化工产业。七是推动核电发展。时机成熟时启动核电项目建设。依托甘肃现有核工业基础、核燃料循环体系，建设乏燃料后处理商用大厂、核电中低放废物国家集中处置场，建设铀转化和铀浓缩后续工程。

2、建立风光电经济高效利用机制。一是降低风光电成本。以市场化和竞争性作为资源配置导向，提高风光电利用质量，增加风光电利用效益，使风光电项目建设非技术成本逐渐降低、风光电投资环境持续变好。近几年，风光电项目向规模化、集约化发展，为单体项目、行业装备带来投资红利，可以此增大单体项目规模，推动装备产业技术进步和行业升级。二是增强风光电本地消纳能力。提高清洁能源在终端能源消费中的比例，提高化石能源替代速度。进一步减少城市中化石燃料直接燃烧，加快发展新能源汽车，实现清洁能源和传统能源互补利用，促进城市绿色能源代替传统能源。打造一批新能源使用比例高、优势突出的“零碳”产业园及示范城市。出台直购电交易措施，降低工业企业用电成本，吸引中东部地区高耗能产业向甘肃转移，提高本地消纳风光电水平。三是提高电力系统灵活性。研发改进火电机组调峰技术和增加燃煤机组高效储能设施，探索用能体系优先调度风光电力。政府出台奖励政策，对储能成本降低和多元利用企业及研发机构给予一定奖励，推动风储、光储、大电网储等发储用一体化的商业应用。

（二）坚持节能提效发展

1、建立高质量煤炭产业发展体系。煤炭产业要走绿色、智能、节能发展道路。淘汰低效益、高碳排放量的煤电企业，支持大型煤电企业提升绿色高效开采水平。政策支持煤矸石、粉煤灰、废水废气等伴生废弃资源循环利用，发展煤电一体化技术，逐步建设完善煤化工产业链，使煤炭产业实现高质量发展。

2、构建智慧能源体系。实现能源系统智慧化，建设能源生产、转换、传输、存储和消费等重要环节的能源基础设施，以电为中心，实现包括气、冷、热、电等各类能源互通互济和灵活转换；以互联网技术为手段，改进能源网络资源配置、智能互动和安全保障能力；以赋能传统业务、催生新的业态、构建行业生态为关键，实现价值的共创和共享。在智能电网体系中融入通信、发电、输配电、负荷、储能、运检核心功能；加快建立绿色能源灵活交易机制，逐步形成新型城镇多种能源智慧互动、绿色低碳、综合协同的能源供应模式。优化电网运行技术，实现灵活性、适应性、互动性的电网运行模式；提高电网利用效率，增强多元负荷接入的适应能力和承载能力。

3、加强能源消费总量控制。一是控制能源消费总量。依据能耗“双控”行动，使产业布局与能耗需求有效衔接，控制高载能项目的能效水平。二是抑制石油消费增量。工业、建筑业等是重点用油行业，要做好节能提效；同时，鼓励工业企业余热、余压再利用，推广电能、天然气等清洁能源代替石油消费，使终端燃油产品、重点用能行业能效水平达标。研发氢燃料汽车等新能源汽车；研发乙醇汽油、生物柴油等生物质液体燃料，实现油品清洁生产和提高油品供应能力。三是扩大天然气消费。投资建设城镇燃气管网，提升城镇居民天然气使用率；资金支持冬季清洁取暖“煤改气”工程；工业领域、交通领域、农村地区投入资金，研发天然气代替传统能源技术，使天然气及设施向上述领域和地区延伸发展。

（三）坚持创新融合发展

1、推动能源技术升级和应用。一是协调电力系统网源荷储。引进技术优化电力系统网源荷储整体协调性，投资建立调峰电源，使已有煤电承担更多调峰任务，提高跨省跨区输电线路的灵活互济能力，支持研究新兴和灵活性的资源运行模式，推动清洁能源在更大范围内消纳利用。二是应用能源新模式和新业态。发展多能互补能源服务模式，在大数据、互联网、云计算、人工智能等先进科技领域推广和应用新能源，在能源生产、输送、使用和储能系统集成中建设高效经济的能源互联网。三是突破能源技术。新能源装备制造业方面要向规模化、产业化、集约化发展。研发和创新风电、光热发电、熔盐储热材料、太阳能光伏、储能、制氢、智能电网等技术。利用河西天然区位优势，建设一批绿氢产业示范园，形成以风光氢储一体化为中心的能源供给系统。四是促进新能源市场化应用。高效清洁煤电、风电、水电、太阳能、先进输变电设备和能源互联网等领域作为重点进行发展，打造一批产业特色明显、主导产品竞争优势强、市场机制较为完善、龙头企业带动作用明显、产业链条相对完整、创新能力较强的特色优势新能源产业。五是发展CCS和CCUS。CCS（含CCUS）是一种具有较大碳减排潜力的技术，尽管存在成本高、能耗大、技术成熟度不高等挑战，但仍然被认为是控制温室气体排放的重要技术之一。作为碳移除的重要手段，CCS（含CCUS）的应用前景还是很光明的。

2、加快智能化和电气化发展。一是回收和利用工业剩余能量。政府出台引进技术的一系列政策，并出台激励机制，鼓励工业电力余热、余能、余压利用，最终实现工业用能高效智能、经济便捷、利益共享、多能互补的能源利用新模式。二是推广和应用节能低碳新技术、新业态、新模式。鼓励高效用电，大力运用新产品、再生能源就地利用新技术、共享经济新模式等；节能改造在建建筑和既有居住区；支持购买绿色建筑和高效节能家电；新能源替代公共交通及大型矿山用车，比如传统燃油汽车由纯电动汽车、插电式混合动力汽车、氢燃料电池汽车等代替。

3、新能源领域体制改革和机制创新。一是新能源技术服务体系创新。建立高精度功率预测系统，应用到新能源基地和风电基地，同时结合互联网技术和物联网，通过融合气象数据、地面监测数据及传感器数据等大数据，提高微观选址和功率预测精度。慎重选择基地微观选址，提升风力和太阳能发电性能。建设光伏电站区域大规模远程监控中心和大规模风电场，形成不同区域风电和光电运行状态及数据实时采集和分析、风电和光电互补运行和后续项目合理布局、风光电集群化远程控制能力不断提升、行业管理水平不断完善的优化机制。二是健全可再生能源利用机制。建设可再生能源就近消纳试点省和新能源综合示范区，健全新能源消纳保障机制；提高跨省区清洁能源电力外送电量，利用市场手段引导甘肃与周边省区电力流动和互补。鼓励企业和居民提高可再生能源消纳比例，规范各类市场承担清洁能源消纳责任。

六、对策建议

“双碳”目标的提出，进一步清晰了甘肃能源高质量发展的道路，也对甘肃能源低碳转型提出更高要求，美丽甘肃将在绿色、低碳、循环发展下显现出蓬勃生机。为此，提出以下对策建议：一是加强体制机制创新设计。出台实现甘肃“双碳”目标的能源发展方案，应对气候变化。提出指导思想、原则、目标和措施，进一步挖掘和各省、国际合作需求。建议在评估结果的基础上，详细制定实现“双碳”目标的规划和路径；在电力、工业、建筑和交通等重点领域，详细制定碳减排路线图；根据不同区域的定位制定碳减排方案；针对甘肃在“一带一路”的重要作用，制定出国内国际合作碳减排行动计划等。二是布局攻克关键核心技术。加强示范工程建设与推广应用。目前，能源结构正在转型，能源发展逐步从资源驱动型过渡到技术驱动型，抢占能源技术制高点至关重要。建议以能源高质量转型发展和“碳达峰”“碳中和”为目标导向，围绕技术链和产业链识别“技术短板”和“技术长板”。在继续加强“技术长板”的同时，针对“技术短板”识别关键核心技术，集中力量加以攻克。示范工程建设工作同时进行，实现成熟一个推广一个，最终形成规模效益。三是探索碳减排与“三废”协同治理机制。由于产业结构和能源结构不合理、技术落后等方面的因素，导致碳排放、废气、废水和固废问题越来越严重。随着社会的发展和技术的进步，只针对同种类别的废物进行单独治理的弊端已经越来越明显，未来碳减排与“三废”协同治理将是大势所趋。甘肃可以针对碳减排，在部分城市开展低碳城市试点，同时完善碳交易；针对固废，开展无废城市试点；针对水资源（包括污水），开展海绵城市试点建设。城市是一个有机整体，应该从城市总体环境治理的思维进行考虑，这样既有利于系统性节能减排，还有利于社会治理和公民素质的提高。四是植树造林。对无法避免的碳排放予以抵消，植树造林的减碳能力非常强，加之甘肃地处西北干旱的黄土高原，植被覆盖率本来就低，植树造林无论对于改善居住环境、抵抗沙漠化和水土流失，还是吸收二氧化碳，都是很有必要的。