张希良:电力行业提前碳达峰 有望缓解我国“双碳”目标推进压力
行业动态
21世纪经济报道
2023-01-23

“电力行业提前碳达峰碳中和能够减缓我国2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的压力。”近日,清华大学能源环境经济研究所所长张希良在“‘双碳’目标下电力低碳保供策略与政策研究系列研讨会”上发表演讲称。

张希良针对电力系统如何转型的问题进行了深入的探讨,他认为到2060年电力消费量将达到约15万亿度,同时电力和工业行业在“十五五”初期应尽快实现碳达峰,电力行业提前15年左右实现碳中和。风能和太阳能是未来装机容量的增长核心。

2030年后我国减排力度将大幅度增加

《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作意见》形成了新气候变化目标。其内容包括:2030年前实现碳达峰;2030年非化石能源比重达到25%;2030年碳强度相比2005年下降65%以上;2060年前实现碳中和;提出2060年时非化石能源比重超过80%等。

张希良表示,在新气候变化目标下,2030年后我国减排力度将大幅度增加。2035年以后,能源系统转型需要加速,而因为电力系统是能源系统的核心,电力系统转型也需要加速。张希良团队通过建构模型对不同阶段实现碳达峰碳中和目标、不同的能源转型的技术措施、减排措施发挥的作用进行分析认为:2035年前,能效提升对能源系统减排贡献最高。能效提升包括技术节能、产业结构调整、产业转型升级和一些企业管理节能等。

同时,非化石能源替代化石能源,可再生能源核能替代煤油气的减排作用也非常大。张希良预计,从目前到2030年,非化石能源替代的作用要达到24%;2031-2035年上升到36%;到2036-2050年期间将超过能效提升的贡献达到38%。

化石能源内部结构优化作用比较有限,主要是由碳排放因子较小的天然气替代煤炭,但因为替代量较少,作用也非常小,总体来说是非化石能源替代化石能源。碳中和后期,需要人工碳捕集封存的技术(CCUS),到2050年、2060年我国真正进入碳中和阶段时,就需要BECCS和直接空气碳捕集技术等实现碳中和。

我国计划“十四五”期间要严格控制能源消费增量,“十五五”期间增量下降,“十六五”增量快速下降。张希良认为,如果按照国家承诺的减排力度推断,石油消费量大约在2030年达到峰值;天然气消费量到2035年左右达到峰值。化石能源到2035年时总量都要下降。因此,未来能源供给保证还需依靠非化石能源。

非化石能源包括核能和可再生能源。可再生能源最好的利用方式是电力,张希良认为,电气化是未来的主要发展趋势。目前我国电力占终端能源比重为27%,根据张希良团队分析,这一比例未来将达70%,电力需求增长保持长期稳定增长态势。

风能和太阳能是未来装机容量的增长核心

张希良认为,到2060年电力消费量将达到约15万亿度,同时电力和工业两行业在“十五五”初期应尽快实现碳达峰,电力行业提前15年左右实现碳中和。相对于交通、建筑、民用甚至一些工业行业来说,电力行业减排成本较低,因此,张希良认为电力行业提前碳达峰碳中和能够减缓我国2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的压力。

“风能和太阳能是未来装机容量的增长核心。”张希良分析认为,从装机容量来看,煤电“十四五”期间要增加一部分装机容量,到2030年增幅不大,2030年以后煤电总装机容量与常规煤电装机容量将呈下降趋势。同时,常规煤电利用小时数也会迅速下降。在此基础之上,煤电从主力电源转换为保障性电源,可再生能源将被大规模利用。通过可再生能源电力规划与优化调度模型推算,未来对抽水蓄能、电池储能、压缩空气储能需求量非常大。

张希良认为,常规煤电2025年后发电量将有所下降,2045年常规煤电将完全不发挥作用,到2050年时,可能非化石电力比例将超过95%。张希良在论坛中分析了2025年全年典型时段运行状况,其中考虑了负荷、可再生能源波动性等因素。张希良认为,到2025年时,对煤电灵活性要求将会提高,储能充放电相对而言有限。虽然目前可再生能源发展速度较快,但可再生能源瞬时出力并没有超过电力负荷。

张希良预测,2030年将需要更深度的煤电调峰,且波动更加显著,同时对储能的需求将增长。到2060年时,煤电基本不再发挥作用,部分煤电加装CCS,还有部分气电机组也加装CCS,彼时非化石能源发电将超过90%,甚至达到95%以上。张希良认为,未来风能和太阳能发电瞬时出力总和将在部分时段超过电力负荷,就需要更大规模的储能进行匹配。同时储能技术成熟后的成本下降,也将支持储能在电力系统中发挥更加显著的作用。

电力系统转型需建立绿色电力市场

要实现电力系统的转型,不光技术要创新,体制机制上也要进行创新,比如电力市场化改革、电力价格体系的改革。电力市场化改革还需要进一步的加强。张希良认为,未来还需要建立绿色电力市场,发展可再生能源,相较于过去通过供给侧政策推动可再生能源发展,未来还需要从需求侧角度推动市场发展。同时未来还需考虑可再生能源间歇性、随机性方面等问题,建设容量市场。

张希良认为碳市场对可再生能源发展也有很大作用,因为我国碳市场把工业行业间接排放也纳入核算,这有利于工业企业消费可再生能源。此外张希良还建议,碳市场可引入配额拍卖,进一步使得可再生能源更加有竞争力。针对碳市场和绿电市场协同问题,张希良认为未来有两大发展方向:一个方向是企业购买绿电证书,比如钢厂在间接排放里可以进行抵扣,另外一个方向是未来发电企业进行履约时,允许发电企业购买绿色电力证书来抵扣发电企业的排放。

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