新型電力系統(tǒng)將實現(xiàn)能源的可能三角

“歐美發(fā)達國家從碳達峰到碳中和需要50-70年，而我們國家只有30年的時間，明顯短于歐美發(fā)達國家，對于中國而言，全面綠色低碳轉型需要更快的速度，同時挑戰(zhàn)也更加艱巨。”這是中國工程院院士、國家能源專家咨詢委員會副主任杜祥琬在“第四屆”未來能源大會上發(fā)出的感嘆。對于中國而言，實現(xiàn)雙碳目標是一項復雜的系統(tǒng)工程，是一個長達幾十年的經(jīng)濟和社會轉型過程，政策性很強，需要把握好節(jié)奏，積極而穩(wěn)妥，既要防止一刀切，簡單化，又要防止轉型不利，帶來落后和無效投資。

“十四五”是實現(xiàn)碳達峰的關鍵時期

中國做為世界最大的制造業(yè)國家，經(jīng)濟仍處于穩(wěn)定增長期間，未來一段時期溫室氣體排放量還將保持較高水平。2020年的數(shù)據(jù)顯示，中國人均溫室氣體排放接近10噸，是全球人均水平的1.5倍;人均二氧化碳排放大于7噸，是全球人均平均量1.7倍。中國面臨的難題在于產(chǎn)業(yè)結構偏于重工業(yè)，而富煤貧油少氣的資源稟賦特征使得中國能源結構在短期內還難以以煤為主，產(chǎn)業(yè)結構和能源結構的杜祥琬院士指出，“對于碳達峰要堅持行業(yè)和地區(qū)遞次有序達峰的原則，鼓勵應達峰的地區(qū)不再增長，可再生能源豐富的地區(qū)盡早達峰，像鋼鐵、水泥這樣一些已經(jīng)產(chǎn)能過剩的產(chǎn)業(yè)應該率先達峰。”

這個觀點也得到了中國工程院院士、生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院院長王金南的認同。王金南院長在未來能源大會上指出，“‘十四五’是實現(xiàn)碳達峰的關鍵時期，鋼鐵、水泥、有色等行業(yè)與建筑領域的直接排放應在此期間達峰。”石化化工、煤化工與交通領域應在“十五五”末期達峰;電力行業(yè)則在“十五五”末進入峰值平臺期。

我國的碳市場正在發(fā)展成長期，實行有約束性的總量控制是提高當前碳市場效率的重要制度。碳市場通過形成合理碳價發(fā)現(xiàn)減排成本，從而優(yōu)化配置減排空間資源，以成本效益最優(yōu)的方式實現(xiàn)碳減排目標。此外還應補齊碳排放總量控制短板，探索行業(yè)總量控制與地區(qū)總量控制相配合、增量控制與絕對總量控制相結合的差別化管理模式。

“十四五”時期，以碳排放強度控制為主，總量控制為輔。以行業(yè)總量控制為重點，探索地區(qū)總量控制試點;統(tǒng)籌考慮強度目標與總量目標考核，以強度考核為主，兼顧總量考核。

“十五五”時期，持續(xù)健全總量控制制度，做到總量控制與強度控制互為支撐，相輔相成。統(tǒng)籌銜接總量控制和強度控制，通過強度控制促進總量減排，通過總量約束補充強度控制。

“雙碳”目標會不會對中國的經(jīng)濟產(chǎn)生影響呢?世界銀行曾經(jīng)做過統(tǒng)計，歐美發(fā)達國家在發(fā)展初期，隨著人均GDP的升高，人均二氧化碳排放也在增加。但是發(fā)展到了一定的階段，經(jīng)濟繼續(xù)發(fā)展，人均排放不再增長。這是一個非常重要的規(guī)律，所謂的達峰就是脫鉤，就是經(jīng)濟發(fā)展和人均碳排放脫鉤，這就是碳達峰的實質。

以可再生能源為主的新型電力系統(tǒng)對碳減排貢獻重大

“雙碳”目標的實現(xiàn)能源是主戰(zhàn)場，電力是排頭兵，未來的電力系統(tǒng)中，可再生能源比例將大幅增加，發(fā)展的方向將是多能互補的綜合能源體系。中國科學院院士，中國電力科學院名譽院長、中國能源研究會碳中和產(chǎn)業(yè)合作中心名譽主任周孝信在未來能源大會上指出，以風光發(fā)電為主的高比例可再生能源電力系統(tǒng)對“源網(wǎng)荷儲”互動提供靈活性資源的需求巨大，風光發(fā)電的氣候敏感性，以及全球氣候變化，使極端氣候下快速恢復供電的韌性需求更為頻繁，在“雙碳”目標下能源轉型過程中要能夠有效地化解較高的電力成本，同時建立有利于系統(tǒng)運行市場化機制。

新型電力系統(tǒng)一大重要特征就是“高比例電力電子裝備”伴隨高比例風光新能源入網(wǎng)和相應直流電力傳輸快速。目前最具有代表的電力裝備就是電動汽車，若今后電動汽車的滲透率超過50%甚至更高，對電網(wǎng)的穩(wěn)定性、可靠性、靈活性、韌性及經(jīng)濟性提出新的要求。試想一下，夜晚來臨，幾百萬甚至上千萬輛電動汽車接入電網(wǎng)充電，這將對電網(wǎng)造成多大的壓力?此時對于電網(wǎng)算是用電高峰還是用電低谷?是否還有峰谷差電價呢?

根據(jù)電力科學院的預測，“雙碳”目標下我國能源電力系統(tǒng)發(fā)展情景的初步分析結果表明：2050-2060年，風光發(fā)電裝機占比將超過70%，發(fā)電量占比接近60%。新型電力系統(tǒng)“高比例可再生能源”特征，特別是高比例風光新能源入網(wǎng)對電力系統(tǒng)的靈活性調節(jié)和應對極端危機情景的能力帶來巨大需求。

在風電光伏裝機占總量超過70%的情況下，電力系統(tǒng)正常運行時除要有足夠的煤電、氣電、各類儲能等提供的靈活性資源參與調節(jié)外，還需要設置光伏電解水制氫等能源轉換裝置作為負值可調節(jié)容量加以配合;在極端氣候條件下，更需要動用長周期綠色能源儲備如綠氫及甲烷、甲醇、氨等綠色氣體液體燃料參與能源電力供應。

2030達峰之后到2050年之間這段時間是加速減碳的階段，在這個時期，電力系統(tǒng)的碳排放將大幅度降低，目前電力系統(tǒng)的碳排放占整個能源系統(tǒng)的30%多，因此，通過大力發(fā)展可再生能源，未來新型電力系統(tǒng)將對碳達峰，碳中和帶來重大貢獻。

結語：

在能源界有一種說法，就是既要能源供應價格低廉，又要能源供應持續(xù)穩(wěn)定，同時還要求所供應的能源清潔環(huán)保，這三個目標不可能同時達到或得到滿足，因此在能源界被稱作“不可能三角”。不過對于未來的新型電力系統(tǒng)，情況將徹底改變。雖然風電和光伏具有波動性，隨機性和間歇性，但屆時一旦風電光伏能夠和儲能技術以及智能電網(wǎng)相結合，未來以新能源為主要占比的新型電力系統(tǒng)，既可以做到安全可靠，又在經(jīng)濟上可行，同時還是綠色低碳，傳統(tǒng)概念的能源不可能三角將真真正正成為能源的可能三角。