“雙碳”目標下我國電力產業轉型發展路徑分析

薛金萍　王新凱　陳毅瑩

摘? 要：“雙碳”目標是我國總體發展戰略，并在眾多政策文件中作出重要部署。文章基于“雙碳”目標背景，分析我國電力產業發展現狀，并進一步探討我國電力產業的發展趨勢、挑戰和機遇，從而提出電力產業的轉型發展路徑，即構建清潔低碳、安全高效的現代能源體系和以光伏發電、風電等新能源為主體的新型電力系統，以期為國內電力及相關產業的企業在綠色低碳發展方面提供參考和借鑒。

關鍵詞：未來電力產業；碳達峰；碳中和；新型電力系統

中圖分類號：F426 文獻標識碼：A DOI：10.19881/j.cnki.1006-3676.2023.08.08

一、引言

面對日益嚴峻的氣候變化與全球變暖問題，世界各國都將實現碳達峰、碳中和目標（簡稱“雙碳”目標）作為核心課題之一，采取各項措施積極行動以實現可持續發展。近年來，日本的《能源白皮書》和“脫碳路線圖”、歐盟的《歐洲綠色協議》和《歐洲氣候法案》、英國的《工業脫碳戰略》、法國的“2030國家能源計劃”、德國的《可再生能源法》、美國的“太陽能行業振興計劃”等紛紛發布，均對“雙碳”目標的實現起著推動作用。

2020年9月，我國明確提出“雙碳”目標，同時納入我國總體發展戰略。2021年5月，工作領導小組第一次全體會議在北京召開；同年10月，《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》《2030年前碳達峰行動方案》相繼出臺，構建出了“雙碳”目標改革體系的頂層設計，重點區域政策也陸續出臺，各省市也紛紛以中央綱領性文件為依據，在提高能源利用效率、推進能源結構調整等方面都制定發布了相關政策文件，為實現“雙碳”目標提出具體戰略措施。

二、我國電力產業的發展現狀

電力產業是我國國民經濟的重要基礎，關系著國家經濟安全、社會穩定和人們的日常生活，目前正在以持續穩定的增長勢頭發展，特別是隨著我國經濟的快速發展，電力產業的發展規模、裝備水平、發電結構和成本等都取得了長足進展。

（一）用電量：平穩增長，增速放緩

據國家能源局發布的數據顯示，2013—2022年我國全社會用電量持續平穩增長，但增速有所放緩（見圖1）。其中，2018年因我國制造業和第三產業用電量快速增長，以及“煤改電”等因素的影響，大幅提高了用電量；2021年受年初寒潮天氣以及迎峰度夏、煤電減少等因素的影響，全國電力供需形勢總體偏緊，加之我國經濟發展穩健恢復，2021年全社會用電量增速較快，同比增長10.3％。

（二）發電結構：非化石能源電力供應能力持續增強

據中國電力企業聯合會發布的全國電力工業統計基本數據顯示，2015—2022年火電在全國全口徑發電量中一直占主導地位，但所占比例呈減弱趨勢；太陽能發電、風電、核電、水電等非化石化石能源的發電量逐漸提升，電力供應能力持續增強（見圖2）。總體來看，非化石能源發電量的增速逐年上升，其中水電從2015年的11 127億千瓦時增長到2022年的13 517億千瓦時，核電從2015年的1714億千瓦時增長到2022年的4178億千瓦時，風電從2015年的1856億千瓦時增長到2022年的7624億千瓦時，太陽能發電從2015年的395億千瓦時增長到2022年的4276億千瓦時。

（三）電源裝機：設備容量持續增長，清潔能源裝機顯著提高

據國家能源局發布的數據顯示，2013—2022年全國發電裝機容量不斷上漲，增速平穩上升（見圖3）。清潔能源發電裝機容量比例顯著提高，越來越呈現出綠色低碳發展態勢。其中，水電裝機容量從2013年的28 002萬千瓦增長到2022年的41 350萬千瓦，核電裝機容量從2013年的1461萬千瓦增長到2022年的5553萬千瓦，風電裝機容量從2013年的7548萬千瓦增長到2022年的36 544萬千瓦，太陽能發電裝機容量從2014年的2652萬千瓦增長到2022年的39 261萬千瓦（見圖4）。

（四）發電成本：太陽能和風能的發電成本越來越低

從國際可再生能源署（IRENA）公布的數據來看，2012—2021年光伏發電、陸上風電、海上風電的發電成本逐年降低，到2021年3種發電方式的成本趨同（見圖5）。

三、“雙碳”目標下我國電力產業的發展預測

“雙碳”目標的提出對我國而言是一場廣泛而深刻的變革，其不僅對能源領域的高質量發展提出了更高的標準和要求，也對我國電力產業的方向發展提供了方向和目標，因此在用電量、發電結構、電源裝機、發電成本等方面都將發生顯著變化。

（一）用電量：非化石能源發電量及消費占比大幅提升

據國家能源局預測，2020—2060年全社會用電量將繼續平穩增長，其中一次能源消費總量逐漸下降，而非化石能源在一次能源消費中的比例將逐年大幅提升（見圖6）。

（二）發電結構：非化石能源發電量占比大幅提升

2020年，全球能源互聯網發展合作組織發布的《“十四五”中國電力發展規劃研究》預測了2020—2060年非化石能源發電量在總體發電量中的占比將快速提高，其中風能發電和太陽能發電的占比最大；到2060年，非化石能源發電量占比將高達92.7％，其中風光發電量占比為60.7％（見圖7）。[1]

（三）電源裝機：太陽能發電和風力發電將成未來主導

據《中國2030年能源電力發展規劃研究及2060年展望》的預測數據顯示：2020—2060年全國電源裝機總量將持續上升，到2060年高達80億千瓦（見圖8）；從電源裝機結構來看，到2060年太陽能和風能的裝機量分別占38億千瓦、25億千瓦，接近總量的80％（見圖9）。[2]

（四）發電成本：光伏風電和太陽能發電將成為成本最低的發電方式

根據對2020—2060年各類電源度電成本變化趨勢的預測發現（見圖10），煤電和燃氣發電受環保約束、開采成本上升、原料價格上漲等因素的影響，度電成本將穩步上漲；水電受逐步西移導致開發成本上升的影響，度電成本略有上升；核電受三代核電度電成本較低的影響，呈小幅下降趨勢；而風電和太陽能發電因設備造價降低、技術進步提升設備利用效率等因素的影響，度電成本明顯下降，自2050年開始將成為成本最低的發電方式。[3]

四、“雙碳”目標下我國電力產業面臨的挑戰和機遇

電力產業作為我國碳排放占比最大領域，肩負著能源結構轉型重要使命。在“雙碳”目標的大背景下，雖然面臨著各種挑戰，但也迎來了新的發展機遇。

（一）面臨的挑戰

一是電力需求持續增長。從2020—2060年全社會用電需求預測可以看到，我國用電需求將繼續保持平穩增長。未來電力產業既要控制排放又要保證不斷增長的電力需求，“雙碳”目標給電力產業帶來巨大挑戰。

二是產業結構偏重型化。我國工業化和城鎮化快速發展，第二產業增加值占比39％，高耗能產業占比仍然較高。[4]電力產業不僅本身面臨巨大的減排壓力，還要支撐鋼鐵、化工、建材、交通等高耗能產業通過電能替代降低碳排放，提高能源利用效率。《中國2030年前碳達峰研究報告》中分析了我國各領域碳排放占比（見圖11），由此可見，我國的產業結構偏重型化，高耗能產業占比較大。[5]

三是能源發電結構高碳化。比爾·蓋茨在《氣候經濟與人類未來》一書中提到，全球每年向大氣中排放的二氧化碳當量是510億噸，其中電力產業造成的溫室氣體排放量在全球總排放量中所占的比例超過1/4。[6]主要原因是：目前電力的主要來源是煤炭、天然氣等傳統化石能源，約占全球發電總量的2/3；而在我國，傳統石化能源發電量占總發電量的66％（見圖12）。[6]

四是煤電裝機持續減少并逐漸退出。我國煤電裝機規模大、碳排放量高，因此轉型難度較大，化解煤電結構性風險迫在眉睫。在“雙碳”目標的壓力下，煤電將受到越來越嚴格的控制，面臨著“生存難、改造難、發展難”的困境。

五是高占比清潔能源發電給電力系統安全穩定運行帶來壓力。風能和太陽能等新能源容易受氣候影響帶來波動性，而電網中的發電和負荷要時刻保持電力平衡，隨著風電光伏等可再生能源發電占比的提高，給電網的平衡能力和長期穩定運行帶來巨大壓力。

六是碳捕集利用與封存技術（CCUS）尚不成熟。雖然未來碳捕集利用與封存技術將扮演重要角色，但其技術具有高能耗、高成本、高不確定性，加上缺乏激勵政策、產業鏈協同困難等，嚴重制約了其大規模應用。

（二）迎來的機遇

一是光伏、風電等清潔能源裝機將進入規模化倍速發展階段。可再生能源發電是實現電力產業清潔低碳的關鍵。據圖4可知，2013—2022年這10年間，光伏、風電等清潔能源裝機增長迅速。根據《中國2030年能源電力發展規劃研究及2060年展望》預測，2025年、2030年、2050年、2060年清潔能源裝機占比將分別達到57.5％、67.5％、92％、96％。

二是分布式光伏、儲能技術和智能電網可實現大規模可再生能源接入。光伏、風電等可再生能源有明顯的季節性、時段性，其發電比重的逐步提升會增大電力供應的波動性，因此對電力系統的跨時間、跨區域協調提出了更高的要求。分布式光伏發電、儲能技術和智能電網需求相應的發展，有助于平滑風電的波動性，提高電力系統的靈活性。

三是西部可再生能源發電成本較低，部分制造業可能出現大面積轉移。我國西北、西南地區可再生能源豐富，而大部分電力需求集中在東南部沿海，若想充分利用西部地區的可再生能源發電，短期內需要依賴特高壓技術，但是特高壓有負荷限制，輸送電力有限，因此高耗能的制造業很可能為了節約電力成本向西部轉移。

四是碳市場將為電力產業低碳化發展發揮更加重要的基礎性作用。為了盡可能降低“雙碳”目標實現的成本，需要更加發揮市場在碳資源配置上的基礎性和決定性作用。只有形成市場化的碳定價機制，才能助力電力產業降低碳減排成本，盡快實現低碳化。

五是交通、建筑行業用能電氣化水平持續提升。電池和氫能是最主流的兩種動力類型和儲能方式，加快電動汽車產業發展、加快氫燃料電池汽車應用等，是交通部門低碳發展的重要措施。例如，“雙碳”目標的提出，引發了汽車行業轉型熱潮，我國未來將大力推動新能源汽車發展，預計新能源汽車2025年占比20％、2030年占比40％、2035年占比50％。[7]

由太陽能、風能和其他零碳電力來源供電的全電氣化建筑將成為一種趨勢。例如，建筑光伏一體化（Building Integrated Photovoltaic，BIPV）將迎來巨大發展機遇，按照國家發展和改革委員會能源研究所估算口徑，我國可用于安裝光伏系統的屋頂和建筑南墻面積超過300億平方米，至少可安裝30億千瓦光伏。[8]

五、“雙碳”目標下我國電力產業的轉型發展路徑

應以新發展理念、“四個革命、一個合作”能源安全新戰略為指導，以清潔低碳可持續發展為遵循，以我國能源互聯網為基礎平臺，全面實施“兩個替代”（即加快推進能源開發清潔替代、能源消費電能替代），促進“雙主導、雙脫鉤”（實現能源生產清潔主導、能源使用電能主導，能源電力發展與碳脫鉤、經濟社會發展與碳排放脫鉤），構建清潔低碳、安全高效的現代能源體系和以新能源為主體的新型電力系統，為推動經濟高質量發展和實現“兩個一百年”奮斗目標提供堅實保障。[9]

具體來說，不同發電方式的未來發展思路各不相同。煤電發電，應轉變煤電功能布局，逐步有序應退盡退。2030年前，控制總量、轉變定位、優化布局，為清潔能源發展騰出空間。2030年后煤電加快轉型，隨后逐步有序退出，直至2060年全部退出。光伏發電，應大力發展太陽能發電，集中式分布式協同。應加快西部北部大型太陽能發電基地、東中部分布式光伏建設。在東中部地區因地制宜發展分布式光伏，合理利用屋頂廠房、園林牧草和水塘灘涂。風電發電，應大力發展陸上風電，穩步推進海上風電。應大力發展陸上風電，加快西部北部大型風電基地、東南沿海海上風電基地和東中部分散式風電建設；穩步推進海上風電，主要在廣東、江蘇、福建、浙江、山東、遼寧和廣西沿海等地區開發海上風電。水電發電，應發揮基礎保障作用，建設抽水蓄能電站。應深入推進“三江流域”大型水電基地建設，穩步推動藏東南水電開發。重點開發西南地區的金沙江、雅礱江、大渡河、瀾滄江、怒江、雅魯藏布江等流域水電基地。核電發電，應重點建設沿海核電，兼顧安全性和經濟性。核電作為穩定的清潔能源，在未來能源系統中將占重要地位。兼顧安全性和經濟性，重點加快建設沿海核電，沿海核電廠址主要分布在浙江、江蘇、廣東、山東、遼寧、福建、廣西等地區。氣電發電，應承擔靈活調峰作用，以分布式氣電為方向。燃氣機組啟停快、運行靈活，可為清潔能源與負荷波動提供靈活調節。燃氫機組隨著電制氫規模大幅增長，將部分煤電機組改造成燃氫機組，作為季節性調峰電源。

電力行業是能源轉型成功的關鍵，我國電力產業作為高耗能、高排放的重點領域，減排壓力巨大，轉型迫在眉睫。因此，在我國電力產業總體發展思路的指導下，努力構建以新能源為主體的新型電力系統，是未來電力產業發展的必由之路。我國力爭在2060年前實現碳中和的目標，已經向全世界表明了中國態度，并發出信號預示著我國將加速能源轉型，引領全球最大的電力系統走在電力產業轉型的最前沿。實現電力產業轉型發展，走向碳達峰、碳中和的未來，必須有清晰的發展路徑，只有不斷推動煤電綠色減排、提高能源效率、優化發電結構、提升電力系統的靈活性，同時加大政策引導、政府支持，才能順利實現電力產業的轉型發展，從而推動我國經濟的高質量、可持續發展，為人類居住的“地球村”譜寫更加美好的未來。

參考文獻：

[1] 全球能源互聯網發展合作組織.“十四五”中國電力發展規劃研究[R].北京：全球能源互聯網發展合作組織，2020.

[2] 全球能源互聯網發展合作組織.中國2030年能源電力發展規劃研究及2060年展望[R].北京：全球能源互聯網發展合作組織，2021.

[3] 孫啟星，張超，李成仁，等.“碳達峰、碳中和”目標下的電力系統成本及價格水平預測[J].中國電力，2023（01）：9-16.

[4] 全球能源互聯網發展合作組織.中國2060年前碳中和研究報告[R].北京：全球能源互聯網發展合作組織，2021.

[5] 全球能源互聯網發展合作組織.中國2030年前碳達峰研究報告[R].北京：全球能源互聯網發展合作組織，2021.

[6] 比爾·蓋茨.氣候經濟與人類未來[M].北京：中信出版集團，2021：76-77

[7] 振華新材：我國新能源汽車占新車銷售總量比例到2025年、2030年、2035年預計分別達到20％、40％、50％[EB/OL].（2022-05-13）[2023-07-06].http：//yuanchuang.10jqka.com.cn/20220513/c639101870.shtml.

[8] 毛銳.銳叔論市 調整如期到來，空間大不大？[EB/OL].（2021-06-25）[2023-07-06].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1703499652737647338&wfr=spider&for=pc.

[9] 王鵬，黎玫彤，毛哲涵.“雙碳”戰略視域下智慧城市發展的模式與思路[J].科技智囊，2022（03）：38-48.

Analysis on the Transformation and Development Path of Chinas Electric Power Industry Under the“Carbon Peaking and Carbon Neutrality”Goals

Xue? Jinping? ? Wang? Xinkai? ? Chen? Yiying

（Beijing Academy of Science and Technology，Beijing，100083）

Abstract：The“carbon peaking and carbon neutrality”goals the overall development strategy of China，and has made important deployment in many policy documents. Based on the background of the proposal of the“carbon peaking and carbon neutrality”goals，the article systematically discusses and forecasts the development of China's power industry，and points out the challenges and opportunities faced by China's power industry under the “carbon peaking and carbon neutrality”goals，and puts forward the transformation and development path of China's power industry，that is to build a clean，low-carbon，safe and efficient modern energy system and a new type of power system mainly composed of new energy sources such as photovoltaic power generation and wind power，in order to provide some suggestions for enterprises in the power and related industries to follow the green and low-carbon development path.

Key words：Future electric power industry；Carbon peaks；Carbon neutrality；New power system