“双碳”目标下绿色电力低碳发展路径研究

王 尧

（哈尔滨电气国际工程有限责任公司， 黑龙江 哈尔滨 150028）

0 引言

目前，我国处在一个非常重要的阶段，既要努力实现发展的目标，又要把保护生态的目标放在优先位置上。过量的CO2将导致温室效应以及其他的一些环境问题。国家在“十四五”计划中，对绿色电力和低碳能源的发展提出了更高的要求。而且随着“双碳”目标的提出，建立基于新资源的绿色电网，既是对电力行业的要求，也是对整个社会的要求。

1 “双碳”目标下绿色电力低碳发展的重要意义

1）“双碳”目标的实现离不开人的参与，人与自然之间本身就相互关联，在这种关联中，生物与自然相互影响，从而产生了地球上各种各样的自然现象。这个世界的平衡一旦被打破，后果将不堪设想。同时地球生态系统稳定是人类赖以生存和发展的基础。CO2对地球环境的影响很大，因此“双碳”目标的实现与否对人类的生存至关重要。“双碳”目标的制定与实施，在一定程度上也是为了实现人与环境的和谐共生。随着我国城市化和工业化进程的加快，碳排放量超标所产生的污染问题日趋严重[1]。在日常生活中，人们使用燃气设备以及人的每一次呼吸都会产生大量的CO2；此外，汽车尾气、工业废气也会产生很多CO2和有害气体。而植物吸收CO2的主要途径是通过光合作用实现的。如果不加以重视，温室效应等负面影响就难以避免，进而阻碍社会发展与人类进步。

2）为了实现绿色电力的低碳减排，就必须采用新能源。新能源种类有很多，例如太阳能、风能、潮汐能等等。新能源技术的开发是一项长期工程，需要大量的试验和长时间的研究，耗费巨大，投入和产出不成正比。但是在“双碳”目标下，它对于我国的新能源产业和电力行业的发展都具有积极意义。

3）“双碳”目标的确立及绿色电力向低碳化方向发展，都离不开人民群众的观念和认识。想要实现“双碳”目标，很大程度上取决于社会意识的觉醒与进步。也就是除了依靠科技研发外，还需要在全社会形成共识，只有这样才可能取得成功。因此，大力推动“双碳”与“绿色电力”的发展，有利于提高全民环保意识，在新形势下推动全社会形成绿色低碳发展的共识。

4）从能源安全的角度来看，绿色电力发展对于构建“以新能源为主体的新型电力系统”具有重要意义。绿色电力是指在发展过程中充分利用可再生能源发电，以确保所产生的清洁电能在整个能源系统中的比例不断提高。其中，风电、光伏、水电、生物质等新能源发电均属于绿色电力，并且由于其具有清洁低碳的特点，其发电成本将低于常规化石能源。

5）从社会经济发展的角度来看，发展绿色电力对促进社会经济的高品质发展有着重大作用。一方面，绿色电力将提高可再生能源发电规模。目前中国风能和太阳能资源丰富，风力发电、太阳能光伏发电等清洁能源资源开发潜力巨大。根据预测，到2030 年风电、太阳能发电量分别可达410 亿kW·h 和445 亿kW·h，届时全国发电量占比将由2019 年的3.17%提高至2030 年的5.64%；另一方面，绿色电力在促进经济发展方式转变方面具有重要意义。目前中国已提出并实施了多项相关规划和计划：“一带一路”建设、京津冀协同发展、长江经济带发展、粤港澳大湾区建设等区域重大战略有序推进实施；支持新疆、西藏等边疆地区和少数民族地区加快发展；推进实施新一轮西部大开发战略；加强东北等老工业基地振兴和中部地区崛起[2]。这些战略的实施都将有效促进能源消费结构调整、加快能源供给结构优化。

6）从电力行业转型的角度来看，绿色电力将成为中国能源生产和消费主体。当前我国电源结构仍以火电为主，煤炭消费比重较大，清洁能源比重偏低。绿色电力将成为未来中国电力行业的主体电源、主力电源，以煤电为主的电源结构将逐渐向可再生能源为主转变；新能源发电将继续扩大规模，并逐步向清洁低碳高效利用方向转变。为适应未来电力需求结构和电源结构的变化趋势，建设以风电和太阳能发电为代表的清洁低碳电力系统需要加快转变能源发展方式。根据《中国风电发展报告2020》，至2020 年底我国风电装机容量已达到1.28 亿kW，其中约1/4 的装机容量为海上风电。目前我国海上风电装机仅为300 万kW左右，随着海上风电基地建设逐步推进、平价上网后海上风电装机量将快速增加。同时，我国也将加快布局抽水蓄能、新型储能等调峰电源以及燃料电池等氢能领域项目建设。

2 低碳电力的实现途径

2.1 低碳制造体系下的电力行业碳减排

1）从节能角度考虑，在电力工业中，减少碳排放权应优先考虑再生能源消纳。“双碳”目标背景下，新能源发电规模将呈几何倍数增长，但是，因为各地区之间的资源和负荷的分配存在着很大的差别，所以新能源的消纳不可避免地会受到影响。“双碳”目标产生一定的制约，并在一定的时空范围内产生较大影响[3]。目前，消纳主体仍以电网为主，但随着分布式可再生能源的快速发展，电网消纳模式将向多元化方向发展。因此，未来应依托先进技术，对各类消纳技术进行持续的研究与革新；在此基础上建立市场化机制和新能源消纳运营模式，实现“就地消纳”。可再生能源的多元化与互补性消纳，实质上就是增加低碳能源的比重，是电力行业对外输出的重要形式。

2）从低碳工艺的角度出发，电力行业降低碳排放应以节能为重点。在碳排放方法中，所有有关节能量的核算均可转化为碳减量，因此“节能就是减碳”的理念成为推动我国电力行业低碳技术进步的基础。从供电全过程来看，电力行业的能耗损失主要来源于输配电、生产及负荷侧能耗损失，且均与具体的工艺过程相关。今后要持续增加在节能技术和设备方面的研发投资，健全与节能有关的市场制度，并采用有功必赏、有过必罚的方法，加强对其的支持和监督，共同推进电力行业的节能工作。

3）从低碳工业园区的角度看，我国电力行业应以节能增效为重点实现碳减排。工业园区作为电力行业能源供应、信息交换的基本单位，其低碳发展路径对实现“双碳”目标至关重要。目前，低碳园区的低碳路径选择，温室气体排放核算，低碳商业模式选择等已经引起了越来越多的关注。综合能源管理可以有效降低企业能耗，是实现节能增效的重要途径。在今后的发展过程中，可以从扩大分布式光伏的使用范围，发展热电联产，推动电力信息化建设，并积极在数据中心（IDC）等几个角度着手，持续推动园区的能源系统的数字化转变，让各种能源的协同作用被最大程度地释放出来，提高园区的能源利用效率。

4）从低碳供应链角度来看，实行电子记录（EPR）制度是我国电力行业实现碳减排的关键。对于发电侧及网侧的企业来说，能源供应只是其生产功能的一部分，而对上下游供应链的管理则是其功能的延伸，这与绿色制造体系的LCA 理念相一致。低碳供应链建设 涉及“低 碳设 计”“采 购”“制 造”“销 售”“物 流”“消费”“回收”等7 个环节，其中要体现“环境特性”“生态设计”和“节能减排”等要求，也要体现能源“生产者”对“原料供应商、产品经销商”用户的低碳行为的约束。对于碳排放的参与主体的行为，则可以通过合同、协议、声明等方式对其进行限制，在必要的时候，可以牺牲一部分利益来维护企业的声誉和社会责任。

5）从低碳循环利用的角度看，实现EPR 对于降低电力行业的碳排放是至关重要的。例如，对余热/余压进行循环利用是节约能源的一种责任；循环使用是对环境的一种保护；CO2的捕获和转换体现了低碳责任。

从“源头管控”“园区环境/能源信息披露”、“资源回收”等三个方面开展工作，进而实现园区碳循环的最终目标，即落实生产者责任，减少园区碳排放量[4]。

6）从全生命周期碳足迹的分析角度来看，园区碳足迹的核算与评价也是目前我国电力行业碳减排的重要一环。目前，关于碳足迹的核算与应用大多以产业分析、区域分析及生产单元流程分析为主，而以工业园区为基础的相关计算与运用则较为少见。可以参照产品碳足迹（PCF）的计算流程，按照ISO 14067 国际标准的要求，通过LCA 技术确定测量边界，对园区的碳足迹进行核算与评估，将园区能源供应的流程划分为原料采购（煤炭、天然气）、能源生产（热电联产）、产品销售（能源输配和电力市场）和产品报废（废能、废弃物）4 个阶段。在此基础上，进一步分析这4 个步骤所涉及的各个单元的碳排放，计算碳排放因子，然后对原始数据进行校验，用数学分析的方法来验证其正确性，最后对结果进行评价。

2.2 多交易市场机制

当前，国内已有的几个与能源有关的市场，它们各自独立，相互之间缺乏有效的衔接。这些交易市场主要包括：电力市场交易、绿色证书交易、碳交易、排污权交易、用能权交易、节能交易等等。在低碳能源体系中，各交易市场可围绕“减碳量”展开，如碳市场可采用主动减排的方法，将电力市场交易的绿色发电量、绿证市场上的绿电量、节能量交易所获得的项目节能量折算成减碳量；通过对用能权的利用，可以把用能率转化为节能率；通过排放权市场所取得的排污权指标，换算成相应污染的能耗率，进而计算出减排CO2的总量。通过多交易体系的协同减排，可以打破现有市场之间的壁垒，为未来构建统一的碳中和大市场提供强有力的支撑。

2.3 信息系统支撑

新兴信息技术对电网企业的赋能，将有助于电网企业的信息化、智能化和数字化运营。没有信息化技术的支持，构建一个绿色电力体系是不可能的。以电网为例，实施数字化转型策略，既可以减少输配电投资，优化用户服务体验，促进新能源的消纳，又可以减少负载，显著提升能源的使用效能。在此基础上，还可以进一步推动电力行业的发展，加强电力生产的智能化，提高新能源的管理与服务水平，提升电力行业的生产与供应效率，推动电力行业的数据融合与绿色低碳发展，推动实现能源与电力行业的“双碳”目标[5]。这就是在“双碳”的大环境下，进行的一系列的发展途径，归根结底可以将其归类为“绿色电力”，但其含义更加明确，与“双碳”的目标也更加接近。

3 有关“双碳”目标的思考

3.1 保障制度创新是首要前提

绿色电力的低碳发展离不开制度创新。随着我国的发展，电力行业在企业管理、制度规范和技术创新方面都有了一定突破性发展。其中，不断改进我国的制度是非常重要的一环，只有这样，我们才能从整体的策略角度来管理我国的电力行业，进而持续推动我国的繁荣发展。面对日益严峻的全球环境问题，煤炭等传统能源已不能满足经济发展的需要，传统的发电模式也已不能满足新世纪经济发展的需要。考虑到中国的人口、资源和经济条件，中国的电力发展必须走“绿色、低碳”的道路。

3.2 积极探索技术创新路径

技术创新是实现绿色电力低碳化的内在动力。电力行业与人们的生活息息相关，当电力生产、运行和维护成本过高时，就会严重影响人们的生活。科技进步不仅能够促进电网向智能化、高科技方向发展，也能够降低电网运行成本。在保证电力能源低碳发展的前提下，要以技术创新满足人类对电力资源的需要。我国已经走过了互联网、移动互联的时代，即将迈入万物互联的时代，我们应将电力行业与互联网相结合，利用信息、通信等技术，实现电力行业的数字化经营，提高电力行业的经营水平。同时，根据相关研究，可持续发展对未来能源的可再生和低能耗性提出了需求，某种意义上，就是需要在智能化设备、储能技术、电动汽车等方面取得突破。因此，电力行业要实现绿色低碳发展，仍有许多技术有待突破。面对这些问题和挑战，只有通过社会各方和电力行业自身的推动和创新，营造出一种技术创新和可持续发展的氛围，才能早日完成绿色电力的低碳发展。在电力领域引入新技术，在一定意义上实现了电力企业的数字化、智能化发展，提高了资源管理、企业服务水平、工作效率，促进了电力企业的数字化转型和电力生产的低碳化发展。

4 结语

“双碳”目标的提出对我国的电力行业产生了巨大的影响，推动了电力行业的绿色、低碳发展。根据绿色制造体系的思路，对绿色电能和低碳电能进行解读，并阐明其实现途径，为我国“双碳”目标的实现提供了新的思路和方法。