王志轩: 碳中和目标下中国电力转型战略思考

王志轩 来源:能源研究俱乐部 编辑:jianping 碳中和电力转型战略思考

一、中国碳中和承诺的历史意义

中国提出在2060年前“努力争取实现碳中和”目标,这是自1992年《联合国气候变化框架公约》制定以来,国际社会在应对气候变化领域中最重大的事件之一。这一宣示,标志着中国作为世界上最大的发展中国家,作为煤炭生产、消费、贸易量最大和煤炭消费为绝对主体的能源大国,作为世界上最大的电力系统以煤电为基础的国家,在即将全面建成小康社会、开启全面建设社会主义现代化国家新征程的初始阶段,向世界庄严承诺要在40年之后实现碳中和目标,为实现《巴黎协定》确定的目标作出重大贡献。屈指算来,大多数发达国家在20世纪90年代碳排放已经达到峰值,要在2050年实现碳中和目标需要约60年;中国在2030年前努力争取二氧化碳排放达峰,要在2060年实现碳中和其过程是30年,是发达国家的一半时间,而且这一阶段正是中国实现现代化的关键阶段。

中国能源低碳转型世纪大剧的幕布就此拉开,由能源低碳转型为主导的、改变中国生产和生活方式的伟大实践就要在中华大地展开。党的十九大及十九届二中、三中、四中、五中全会已经指明了中国经济社会高质量发展的方向和节点,擘画了蓝图,但针对这场世纪能源电力低碳转型的进程和形态,还需要进一步刻画和分析战略要点及重大问题。


二、碳中和基本问题分析

——减少碳排放是碳中和的核心要义。《巴黎协定》提出,要把全球平均气温升幅控制在工业化前水平以上低于2摄氏度之内,并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5摄氏度之内,需要尽快达到温室气体排放的全球峰值,并在“本世纪下半叶实现温室气体源的人为排放与汇的清除之间的平衡”。同时,《巴黎协定》设立了“国家自主贡献”(NDCs)机制,即缔约方应采取国内减缓措施,实现贡献目标。笔者认为,对一个国家的NDC而言,碳中和是指,到2060年这个时间节点,将2060年度的国民经济和社会发展中直接或间接产生的温室气体总量,与通过植树造林、减碳或购买碳信用等措施减少的碳排放相加后的净排放量为零。可见,碳中和的要素中包含了时间节点、以年度为碳排放量核算时间单位、全国范围、温室气体(折算到二氧化碳,简称碳)、直接排放(燃烧化石燃料排放或工业过程排放等)和间接排放(生产或服务过程中所消耗的中间产品中隐含的间接碳排放)、碳吸收、低碳、零碳、负碳排放(如采用生物质能发电并捕集和封存其碳排放)、购买碳排放权等因素。因此,碳中和包括减少碳排放和增加碳汇两个方面。由于中国能源体系以化石能源尤其是以高碳的煤炭为支撑,减少煤炭的消费处于中国完成碳中和任务的支配地位。电力低碳转型不仅是减少化石能源使用的主要措施,而且对于改变中国能源结构、促进经济社会向低碳转型发挥着基础性和决定性作用,因此,本文主要研究电力低碳转型的战略问题。

——中国在2030年前实现碳达峰是迫切的现实问题,2060年实现碳中和是战略问题。那么,中国承诺40年之后实现碳中和是权宜之计吗?显然不是。这个承诺可以在党的十九大擘画的宏伟蓝图之中找到答案。党的十九大提出了中国到2050年建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国,其中“美丽”的内涵必然包含了碳的标准,也可以说一个高碳甚至中碳的国家不会成为一个“社会主义现代化强国”。因此,中国的发展必然是在2030年前碳排放达到峰值之后,由高碳向中碳、再向低碳过渡,当实现了现代化强国之后,再奋斗10年到2060年实现碳中和社会,之后进一步发展形成负碳社会。这种以碳减少为特征的过程与党的十九大提出的构建“绿色低碳循环发展的经济体系”和“清洁低碳、安全高效的能源体系”是一脉相承的,也可以说是一体多面的表述,新的有关碳达峰及碳中和的承诺,进一步明确了中国低碳的进程和程度,是党的十九大精神的深化和落实。

——中国的碳中和承诺是自我加压的自觉行动。习近平主席多次强调,应对气候变化不是别人要我们做,而是我们自己要做,对于碳中和这个世纪难题,以现在全人类的智慧和中国的实际情况,难以对四十年之后中国碳中和情况做出百分百的肯定判断。事实上,不论世界上哪个国家提出了什么承诺,从本质上讲都是有条件的和具有一定不确定性的。不论从主观认识上还是从历史看,中国定是竭尽全力、更愿意提前而不是推迟实现碳中和目标。再从世界范围看,全世界对可持续发展、绿色发展、低碳发展已经形成了共识,随着《联合国气候变化框架公约》《巴黎协定》等要求以及IPCC等机构的研究不断深入,尽快实现碳中和目标必将会成为大多数国家的自觉行动。

——中国电力低碳转型已经具备了必要基础条件。碳中和虽然是新承诺,但以新能源发展为代表的低碳电力发展实践在中华大地星火燎原。新能源发展的技术条件、产业条件和经济性是实现碳中和的最重要基础和动力。2006年到2019年,风力发电装机由207万千瓦增长到20915万千瓦,增长了101倍,发电量增长了71倍。太阳能发电装机由2011年的212万千瓦增长到20418万千瓦,增长了96倍,发电量增长了373倍。风电及光伏发电的造价分别由2011年的8231元/千瓦、14881元/千瓦分别下降到7862元/千瓦、5827元/千瓦,上网电价由2009年的0.51元/千瓦时(风电Ⅰ类资源区)、2011年的1.15元/千瓦时(光伏Ⅰ类资源区)下降到2020年的0.29元/千瓦时、0.35元/千瓦时(风光Ⅰ类资源区)。非化石能源消费占一次能源消费的比重不断提高,2019年已经达到15.3%。新能源发展的规模效应、技术创新发展,显著促进了成本下降,使得新能源与传统能源在经济上逐步有了同台竞争的条件。而且,从现有技术发展趋势看,新能源的经济性还有较大的挖掘空间,给中国实现碳中和创造了最重要的基础和条件。驱动能源低碳转型的动力不仅仅是应对气候变化的要求,还是解决能源资源短缺和保障能源安全的要求,而仅从经济驱动力来看就有强大的生命力。能源转型的驱动力已由被动的政策驱动型向主动的市场驱动型发展。此外,中国已经构建了生态文明建设的理论体系和制度框架,以促进新能源发展为标志的法律体系、政策体系、技术体系、产业体系等不断发展和完善,给新能源发展提供了制度保障。

——中国先进而强大的电力系统为能源电力的低碳转型提供了基础保障。一是中国解决了几十年来低水平用电下的大面积电力短缺问题。2019年中国人均装机达到1.44千瓦/人,人均用电量达到5186千瓦时/人,超过世界人均水平,解决了无电人口的用电问题,使电力供应基本满足国民经济和社会发展的需要。二是建成了以特高压为骨干网架、全国联网、各电压等级相互协调的坚强电网,智能电网技术不断发展,为电力系统的安全稳定运行提供了基础。三是已建成的10亿千瓦级的高效而年青的煤电系统,既是能源电力低碳转型的最大阻碍,也是当前中国能源系统优化、促进低碳电力发展、维护电力系统安全稳定运行的坚强支撑。中国煤电在低碳发展中的矛盾是由中国能源和电力特点所决定的。特点之一,中国煤炭年消费量约40亿吨,电煤及热电联产供热用煤占比约60%,其中煤电机组中约47%的机组是热电联产机组,由于中国煤电机组能效处于世界领先水平并成功地控制了大气污染物排放,如二氧化硫、氮氧化物、烟尘年排放总量都下降到百万吨级以下。煤电热电联产的不断发展,成为中国几十年来改善煤烟型污染的最大功臣。之二,中国煤电机组的平均运行年龄约12年,显著低于欧美国家煤电平均运行40年的情况,大规模淘汰煤电显然为时尚早。之三,如果过早以新能源大量替代煤电,不仅电力系统的安全稳定运行受到严重影响,而且经济社会的运行也会受到重大影响。中国煤电在电力系统、能源系统和国民经济中的作用和特点,是中国与发达国家在电力低碳转型中最显著的区别。如果不能做到辩证地看待这一区别,就不能正确地推进中国的低碳电力发展。之四,为了促进能源电力系统的转型,国家出台了积极支持分布式能源、储能、电动汽车、需求响应、综合能源服务等政策措施,大量的试点示范工程也在推进,为大规模开发利用新能源提供多方面的支持和储备。另外CCUS在中国已进行多个试点,对此技术有了新的认识。成熟的储能技术是改变能源低碳转型进程和形态的关键因素,是大规模采用新能源、最终替代煤电的前提和基础。

——我国已经初步具备了转型的经济社会基础。碳中和不仅涉及电力低碳转型,也涵盖了经济、社会等各个层面的低碳转型,经过多年的供给侧结构性改革,经济结构、产业结构、消费结构向有利于低碳发展的方向和模式过渡;新能源汽车、低碳交通、低碳工业、低碳城市、低碳产业园区、低碳建筑、低碳农业等方面都得到了不同程度的发展,形成了众多的经验模式;中国传统基础设施建设高峰已过,高载(耗)能产业发展得到抑制;为了适应“双循环”和高质量发展要求的新型基础产业建设已开始布局和推进。同时,作为改变农业、林业、草地等生产方式和保护方式的“基于自然的解决方案”也在积极推进,使碳中和的“增加碳汇”发挥更大作用。

以上基本情况和基础条件,既是中国在推进低碳转型发展中的成功实践,也是中国承诺实现碳中和的底气、能力和实力。

同时,我们要认识到,实现碳中和这件事实在太大、太难、太复杂。如果认为不费力气、自然而然就实现了碳中和则是大错特错。

——实现碳中和存在巨大的复杂性。中国碳中和涉及经济、社会、能源各个领域;涉及国内、国际的政治、外交、国家关系、国际贸易活动等因素。当前,国际形势出现了百年未有之大变局,而未来几十年甚至更大变化的可能性是存在的。这些因素之间的互相影响,进一步增加了多维性、复杂性,而这些复杂性是难以用模型计算的,也是难以预测的。

——新能源大规模替代化石能源在技术上存在瓶颈。从技术层面看,可再生能源发电、储能、系统灵活性等一些瓶颈性技术仍未突破,技术方向也存在不确定性,智能化技术的整体条件并未完全具备,使现有能源、电力系统还难以承受无任何约束的新能源大规模发展。

——碳中和的最大障碍是系统性的经济性问题。能源转型不是某一品种的能源在经济上具有替代另一品种能源时就可以实现转型,而是涉及到整个经济、社会系统是否具有经济性。现阶段不平衡不充分问题还有待解决。经济社会的发展还处在爬坡阶段,还难以背负更加沉重的有碍发展的负担;高碳能源特性十分显著。因此,碳中和前途是光明的,道路是曲折的。


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