頭號碳排大戶電力行業(yè)加速轉(zhuǎn)型

韓書淋

中國的風(fēng)電、光伏增量和存量都處于全球引領(lǐng)地位。圖/視覺中國

中國是全球第一大碳排放國和每年新增碳排放最多的國家，電力又是中國碳排放最大的環(huán)節(jié)。

中國電力企業(yè)聯(lián)合會2021年12月發(fā)布的《電力行業(yè)碳達(dá)峰碳中和發(fā)展路徑研究》顯示，2019年，中國二氧化碳排放總量約為102億噸，電力行業(yè)、交通行業(yè)、建筑和工業(yè)碳排放占比分別為41%、28%和31%，其中火力發(fā)電二氧化碳排放總量約42億噸。

毫無疑問，電力行業(yè)減碳，是中國實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)最關(guān)鍵也是最艱巨的環(huán)節(jié)。發(fā)電環(huán)節(jié)的安全清潔轉(zhuǎn)型，則是電力行業(yè)面臨的最大課題。

中國有全球最大的電力裝機和電力消費，電力裝機和消費的增長支撐著中國作為全球第二大經(jīng)濟體的經(jīng)濟增長。中國的資源稟賦造就了以煤電為主的電力結(jié)構(gòu)，這使中國電力行業(yè)面臨巨大的減碳挑戰(zhàn)。

但是，中國又有著全球領(lǐng)先的新能源產(chǎn)業(yè)鏈，中國的存量和新增新能源發(fā)電裝機都領(lǐng)跑全球。2023年，中國新增光伏裝機預(yù)計將達(dá)1.2億-1.4億千瓦，一年的增量就超過了美國的光伏裝機總?cè)萘浚s1.1億千瓦）。

全球最高的煤電裝機和最高的新能源裝機都在中國，煤電裝機是存量，支撐著中國的電力安全和經(jīng)濟發(fā)展，而不斷突破紀(jì)錄的新能源裝機，則是轉(zhuǎn)型的方向，并且轉(zhuǎn)型速度在不斷加快。

單位：億千瓦。資料來源：國家能源局、IRENA

然而電力行業(yè)的特殊之處在于，轉(zhuǎn)型并不是簡單的用新能源替換舊能源就能實現(xiàn)。儲能技術(shù)還遠(yuǎn)未成熟，電力系統(tǒng)是一個瞬時平衡的系統(tǒng)，新能源的波動性和難以預(yù)測性的特點，給電力系統(tǒng)帶來巨大的挑戰(zhàn)。更多的新能源可以發(fā)出更多的綠電，在電量上取代傳統(tǒng)能源，但并不意味著每時每刻都能保障電力的安全穩(wěn)定供應(yīng)，電力平衡面臨更大的挑戰(zhàn)，在市場環(huán)境下也會帶來更多價格波動。

過去兩年，中國和全球都出現(xiàn)了不同程度的電力、能源供應(yīng)危機，在全球各國紛紛提出碳達(dá)峰碳中和時間表之際，能源安全卻成了更迫切的問題。兼顧電力的安全、清潔和廉價，并不是一個簡單的問題，需要統(tǒng)籌考慮。

根據(jù)中電聯(lián)最新發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2023年6月，中國的電力裝機達(dá)到27.1億千瓦，同比增長10.8%。其中，非化石能源發(fā)電裝機容量13.9億千瓦，同比增長18.6%，占總裝機容量的51.5%，占比同比提高3.4個百分點。其中水電4.2億千瓦，同比增長4.5%。火電13.6億千瓦，同比增長3.8%。核電5676萬千瓦，同比增長2.2%。風(fēng)電3.9億千瓦，同比增長13.7%。太陽能發(fā)電4.7億千瓦，同比增長39.8%。

以水電、風(fēng)電、光伏、生物質(zhì)等為代表的可再生能源裝機已經(jīng)超過50%，其中光伏的增長尤為突出，2023年上半年，光伏裝機新增7842萬千瓦，大幅領(lǐng)先所有其他電力品種。

單位：萬千瓦。資料來源：國家能源局、IRENA、GWEC

電力行業(yè)減碳，是中國實現(xiàn)雙碳目標(biāo)最關(guān)鍵也是最艱巨的環(huán)節(jié)。圖/視覺中國

全球來看，中國的風(fēng)電、光伏增量和存量都處于全球引領(lǐng)地位。以2022年為例，據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，當(dāng)年中國新增風(fēng)電裝機3763萬千瓦，新增光伏裝機8741萬千瓦。據(jù)國際可再生能源署（IRENA）的數(shù)據(jù)，當(dāng)年全球新增風(fēng)電、光伏裝機分別為7760萬千瓦和1.92億千瓦。中國新增的光伏、風(fēng)電裝機分別占全球的48.5%和45.6%，全球?qū)⒔话氲娘L(fēng)電、光伏新增裝機都在中國，并且這一趨勢已經(jīng)持續(xù)了數(shù)年。

另據(jù)國際可再生能源署的數(shù)據(jù)，截至2022年底，全球風(fēng)電、光伏裝機分別達(dá)到8.99千瓦和10.53億千瓦。其中中國裝機分別為3.65億千瓦和3.93億千瓦，占全球風(fēng)電、光伏裝機的41%和37%。全球的新能源裝機中，將近四成在中國。

電力央企是投資開發(fā)新能源的主力軍，各家投入程度不一。如國家電投是央企中較早發(fā)力新能源的央企，一舉擺脫了起初五大電力分家時體量較小的劣勢，新能源裝機已經(jīng)位居全球第一，經(jīng)營業(yè)績也逐漸反超。華能則是傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)的老大哥，在新能源發(fā)力較晚，但在2018年舒印彪掌舵之后加速轉(zhuǎn)型，奮起直追，今年上半年新能源裝機累計投產(chǎn)規(guī)模近千萬千瓦，總裝機突破6000萬千瓦。

在“雙碳”目標(biāo)提出之后，電力央企都大幅加快了新能源開發(fā)節(jié)奏，并提出了頗為宏偉的中期目標(biāo)。

“雙碳”目標(biāo)之下，中國已經(jīng)做出了到2030年風(fēng)電、光伏裝機不低于12億千瓦的承諾，綜合當(dāng)前行業(yè)的增長態(tài)勢和央企的規(guī)劃來看，這一承諾有望大幅提前實現(xiàn)，在2025年左右就可能達(dá)成。

新能源的快速增長，無疑是支撐中國實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要基礎(chǔ)。但另一方面，它對電力系統(tǒng)安全帶來的挑戰(zhàn)也不容忽視。

由于新能源靠天吃飯，相比傳統(tǒng)能源，其利用小時數(shù)要低得多，據(jù)中電聯(lián)的數(shù)據(jù)，2022年，中國并網(wǎng)風(fēng)電利用小時數(shù)2221小時，并網(wǎng)光伏利用小時數(shù)1337小時，遠(yuǎn)低于煤電的4594小時、核電的7616小時。這意味著裝機增長不等同樣規(guī)模的電量增長。

靠天吃飯的另一個挑戰(zhàn)是，新能源出力的時段往往與電力負(fù)荷并不匹配。在2021年9月東北大范圍的拉閘限電事故中，東北三省風(fēng)電裝機約3500萬千瓦，但事故發(fā)生時出力不到10%，加劇了煤電出力不足時的電力供應(yīng)緊張局面，最終導(dǎo)致拉閘限電。

2022年，四川再次出現(xiàn)電荒，高溫天氣下來水不足，電力結(jié)構(gòu)以水電為主的四川省出現(xiàn)了長時間了限電。

資料來源：《財經(jīng)》記者梳理

兩輪電荒過后，以煤電為主的傳統(tǒng)發(fā)電托底保供的角色再次引起重視，能源轉(zhuǎn)型不能以犧牲能源安全為代價。2022年下半年開始，中國各地的煤電審批開始復(fù)蘇，也因此面臨一些爭議。

中電聯(lián)在2021年12月提出，“十四五”期間，為保障電力供應(yīng)安全，需要新增一定規(guī)模煤電項目；按照“控制增量、優(yōu)化存量”的原則，發(fā)揮煤電托底保供作用，適度安排煤電新增規(guī)模。

由于新增的煤電更多承擔(dān)托底保供的作用，往往在新能源無法出力時保障系統(tǒng)安全，因此，新增的煤電裝機，并不一定帶來碳排放的大幅增加。

這一研究還警示，碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)將推高發(fā)電成本。規(guī)模化發(fā)展及技術(shù)進(jìn)步之下，核電、新能源及儲能設(shè)施的建設(shè)成本呈加速下降趨勢，但由于新能源屬于低能量密度電源，為滿足電力供應(yīng)，需要建設(shè)更大規(guī)模的新能源裝機，導(dǎo)致電源和儲能設(shè)施年度投資水平大幅上升，相比2020年，2025年發(fā)電成本提高14.6%，2030年提高24.0%，2035年提高46.6%。

另一個值得參考的研究，是2022年6月國家電網(wǎng)董事長辛保安等人在《中國電機工程學(xué)報》上發(fā)表的《碳中和目標(biāo)下考慮供電安全約束的我國煤電減退路徑研究》，研究測算，按照預(yù)設(shè)路徑，2060年風(fēng)電、光伏裝機預(yù)計達(dá)到20億千瓦和30億千瓦，未來系統(tǒng)電量平衡可以得到保證，但電力平衡存在很大風(fēng)險，2030年電力平衡缺額約8600萬千瓦，2060年缺額達(dá)到7.4億千瓦，且全年均存在電力平衡缺額。該研究建議，可考慮將部分原計劃退役煤電轉(zhuǎn)為應(yīng)急電源，以繼續(xù)有效發(fā)揮煤電的兜底保障作用，同時對碳中和目標(biāo)也不會產(chǎn)生較大影響。

7月11日，中共中央深改委召開第二次會議，審議通過了多份改革文件，其中就包括《關(guān)于深化電力體制改革加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的指導(dǎo)意見》。會議強調(diào)，要科學(xué)合理設(shè)計新型電力系統(tǒng)建設(shè)路徑，在新能源安全可靠替代的基礎(chǔ)上，有計劃分步驟逐步降低傳統(tǒng)能源比重。