李 特，夏金剛，楊婷娜，賈開程，茹 毅，劉士誠(chéng)，彭福亮，蘇 丹，楊 璽

（云南省能源研究院有限公司，云南 昆明 650599）

0 引言

碳中和即在一定時(shí)間和范圍內(nèi)，人類生產(chǎn)活動(dòng)所排放的CO2完全被碳捕集技術(shù)或生物碳匯所吸收，達(dá)到CO2凈零排放。作為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，碳中和的承諾彰顯了中國(guó)在全球氣候治理中的決心與大國(guó)擔(dān)當(dāng)。2020年12月12日，習(xí)近平主席在氣候雄心峰會(huì)上進(jìn)一步細(xì)化中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，到2030年，中國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放較2005年下降65%，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)25%左右，森林蓄積體積較2015年增加60億立方米，太陽能和風(fēng)能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)12億千瓦以上。

中國(guó)是世界上最大的能源消耗國(guó)，2019年CO2排放量為98億噸左右，能源消費(fèi)主要以化石能源為主，占一次能源消費(fèi)總量的85%，其中，煤炭消費(fèi)比重高達(dá)58%。近幾年，中國(guó)在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)，不斷推動(dòng)能源行業(yè)能效提升、能源產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展及能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，可再生能源發(fā)展及CO2減排工作取得顯著成效，如2019年，太陽能、水能和風(fēng)能總裝機(jī)量分別是世界總量的30.9%、30.1%和28.4%，全球光伏產(chǎn)業(yè)前20強(qiáng)的榜單中，有15強(qiáng)為中國(guó)企業(yè)。2019年單位GDP碳排放量較2005年下降48.1%[1,2]。縱觀全國(guó)各省CO2排放情況，山東省為排放量最大的省份，2017排放約8億噸CO2，云南省CO2排放量處于中下水平，約1.95億噸[3]。

云南省結(jié)合自身可再生能源豐富的優(yōu)勢(shì)，因地制宜發(fā)展可再生能源，并依托引進(jìn)的水電鋁和水電硅等高載能產(chǎn)業(yè)，將綠色能源與制造業(yè)深度融合，有效解決可再生能源消納困難問題，綠色能源發(fā)展基礎(chǔ)扎實(shí)。截至2020年12月底，清潔能源裝機(jī)占比85.4%、綠色發(fā)電量占比9%以上、清潔能源交易電量占比97%、非化石能源占一次能源消費(fèi)比重42%[4]。但云南省科技基礎(chǔ)薄弱，基礎(chǔ)設(shè)施不完善，在電力系統(tǒng)的靈活性、煤電轉(zhuǎn)型升級(jí)及化石燃料高質(zhì)量發(fā)展等方面存在較大挑戰(zhàn)。

1 能源體系面臨的挑戰(zhàn)

1.1 電力系統(tǒng)靈活性要求更加嚴(yán)格

實(shí)現(xiàn)碳中和的途徑有節(jié)能減排、碳匯技術(shù)、增加可再生能源滲透率和實(shí)現(xiàn)用能端高度電氣化。而可再生能源發(fā)電分布廣且易受天氣等自然因素影響，導(dǎo)致電網(wǎng)供電波動(dòng)性和復(fù)雜性增加。此外，據(jù)研究顯示，2050年前，全球用電消耗占能源需求比例將由2020年的20%增加至40%[5]，隨著電力需求量增加，電網(wǎng)設(shè)備同步要求大幅升級(jí)和擴(kuò)充容量。為滿足上述需求，電力系統(tǒng)需要更強(qiáng)的靈活性。而云南電力靈活調(diào)節(jié)電源不足，火電的重要調(diào)節(jié)作用及保障作用難以發(fā)揮，電網(wǎng)智能化水平不高，儲(chǔ)能等新型技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，提高電力系統(tǒng)靈活性還需要攻克較多技術(shù)難題。

1.2 煤電資產(chǎn)更難扭虧為盈

近年來，受電煤成本、電價(jià)及發(fā)電量等多種因素影響，煤電企業(yè)虧損較大。云南省清潔能源儲(chǔ)量豐富，水電資源蘊(yùn)藏量1億千瓦以上，風(fēng)能資源可開發(fā)量2820萬千瓦，具備1.07億千瓦太陽能裝機(jī)開發(fā)資源[6]。截至2020年12月，云南省水電裝機(jī)7556.17萬千瓦，火電1510.83萬千瓦，風(fēng)電880.64萬千瓦，太陽能392.65萬千瓦[7]。由上述數(shù)據(jù)可得，云南省清潔能源還有較大的開發(fā)潛能，碳達(dá)峰后，將會(huì)有大量的煤電發(fā)電量被清潔能源擠壓。除此之外，煤電還需投資大量資金進(jìn)行超低排放改造或購(gòu)買碳排放權(quán)，煤電生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本進(jìn)一步增加，加劇煤電資產(chǎn)扭虧為盈的難度。

1.3 煤電低碳轉(zhuǎn)型受技術(shù)瓶頸制約

云南省CO2排放大部分源于煤電行業(yè)。為達(dá)到2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的目標(biāo)，能源行業(yè)的主要任務(wù)是采取措施減少煤炭的消費(fèi)量。云南省主要煤電企業(yè)先后采取低質(zhì)煤摻燒、焦?fàn)t煤氣摻燒及超低排放改造等技術(shù)提高煤炭利用率，對(duì)降低CO2的排放量具有一定的效果，但現(xiàn)有技術(shù)減排突破空間較小，很難達(dá)到碳中和要求。此外，通過熱電解耦、低壓穩(wěn)燃等技術(shù)改造可實(shí)現(xiàn)煤電機(jī)組最小穩(wěn)定出力降至額定功率的20%～30%，但受技術(shù)瓶頸限制，低負(fù)荷運(yùn)行的煤電機(jī)組響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、爬坡速率較慢及系統(tǒng)靈活性低[8]，機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行、頻繁啟停會(huì)損耗機(jī)組，縮短機(jī)組壽命，增加運(yùn)營(yíng)成本及CO2排放量。

1.4 新增煤電機(jī)組審批困難，且存在煤電資產(chǎn)擱淺風(fēng)險(xiǎn)

中國(guó)目前的煤電機(jī)組處于產(chǎn)能過剩狀態(tài)，新增煤電機(jī)組會(huì)擠壓清潔能源的投資份額，增加碳中和壓力，因此，專家呼吁嚴(yán)格控制新增煤電裝機(jī)數(shù)量。在中國(guó)煤電發(fā)展背景和未來碳排放約束下，新增煤電機(jī)組數(shù)量有進(jìn)一步縮減趨勢(shì)，獲得審批將更為困難。根據(jù)卓爾德環(huán)境研究中心、能源與清潔空氣研究中心共同發(fā)布的《能源規(guī)劃與氣候政策》專題報(bào)告，到2030年，煤電裝機(jī)需由2020年的1100GW下降到680GW。截至2020年12月底，云南省火電發(fā)電裝機(jī)規(guī)模為1509.93萬千瓦[7]。在全國(guó)煤電裝機(jī)數(shù)量大規(guī)?？s減的背景和碳排放管理政策引導(dǎo)下，云南火電行業(yè)也將面臨規(guī)?？s減壓力。而云南省現(xiàn)有10家火電發(fā)電企業(yè)，創(chuàng)建時(shí)間多集中在2003年左右，即云南省火電機(jī)組的壽命約17年[9]，火電機(jī)組正常使用壽命年限為30年，若在未來10年內(nèi)淘汰大量的火電機(jī)組，可能存在煤電資產(chǎn)擱淺的風(fēng)險(xiǎn)。

1.5 化石燃料低碳發(fā)展壓力大

2019年，中國(guó)煤炭、石油消費(fèi)比重分別為58%、19%[1]。實(shí)現(xiàn)碳中和需控制化石燃料的消耗，但并不代表不需要化石能源，其在化工、航空及長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域仍具有重要作用，化石能源的發(fā)展方向是探索低碳化利用和碳去除技術(shù)。云南省正在積極探索化石燃料高質(zhì)量發(fā)展的先進(jìn)技術(shù)，如建設(shè)智能煤礦示范項(xiàng)目。但以云南省現(xiàn)有技術(shù)與基礎(chǔ)設(shè)施，在約20年內(nèi)實(shí)現(xiàn)化石燃料清潔利用有不小的挑戰(zhàn)。另外，隨著碳交易市場(chǎng)逐步完善，化石能源行業(yè)或需出資購(gòu)買超標(biāo)排放的CO2限額，再加上化石能源的消費(fèi)比重逐漸下降，導(dǎo)致該行業(yè)投資積極性受挫，不利于化石能源行業(yè)的良性發(fā)展。與煤炭和石油相比，天然氣是較為清潔的能源，但中國(guó)是貧油富煤少氣的國(guó)家，2019年，中國(guó)天然氣對(duì)外依存度已達(dá)到了43%[11]。隨著天然氣需求量的增加及國(guó)際政治經(jīng)濟(jì)格局深刻調(diào)整，中國(guó)天然氣進(jìn)口穩(wěn)定性具有較大不確定性。

2 應(yīng)對(duì)策略

云南省綠色能源裝機(jī)占比84%，綠色發(fā)電量占比9成以上，清潔能源交易電量占比97%，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重42%[4]?？梢娫颇鲜√贾泻凸ぷ饕丫邆湓鷮?shí)的綠色能源基礎(chǔ)，能源發(fā)展機(jī)遇明顯，同時(shí)相關(guān)挑戰(zhàn)也較為突出。建議盡快制定政策健全的發(fā)展機(jī)制體制，穩(wěn)抓機(jī)遇，應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。

2.1 設(shè)立積極的碳達(dá)峰目標(biāo)，做好統(tǒng)籌規(guī)劃工作

云南省可對(duì)本省能源情況及碳排放情況進(jìn)行摸底調(diào)研，預(yù)判各行業(yè)CO2排放現(xiàn)狀及節(jié)能減排能力，在調(diào)研數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，制定云南省碳中和總體目標(biāo)、碳中和核定指標(biāo)、各能源行業(yè)具體行動(dòng)目標(biāo)及配套政策，同時(shí)制定配套的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)保障措施，確保全要素參與實(shí)現(xiàn)碳中和[12]。借鑒示范區(qū)域優(yōu)秀案例，科學(xué)理性規(guī)劃能源產(chǎn)業(yè)，做好能源行業(yè)全生命周期管理及實(shí)現(xiàn)碳中和統(tǒng)籌工作，注重經(jīng)濟(jì)與能源轉(zhuǎn)型平衡發(fā)展，統(tǒng)籌可再生能源與電網(wǎng)系統(tǒng)靈活性建設(shè)，避免盲目發(fā)展可再生能源而忽略能源轉(zhuǎn)型平衡性，統(tǒng)籌能源系統(tǒng)與能源體制實(shí)現(xiàn)雙轉(zhuǎn)型，構(gòu)建行政手段和市場(chǎng)機(jī)制共同調(diào)節(jié)的能源系統(tǒng)[13]。

2.2 增強(qiáng)科技研發(fā)力度，為實(shí)現(xiàn)碳中和提供技術(shù)保障

為實(shí)現(xiàn)碳中和，預(yù)計(jì)2050年中國(guó)CO2排放量減少至6億噸，非化石能源消費(fèi)占比達(dá)到67%，煤炭消費(fèi)比例下降到16%，電氣化程度由目前的27%增加至60%[14]。據(jù)IPCC報(bào)道，實(shí)現(xiàn)碳中和不僅需要增加可再生能源發(fā)電規(guī)模，還需要大規(guī)模部署碳捕集技術(shù)[15]。這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要增加風(fēng)電和光伏發(fā)電裝機(jī)規(guī)模，提高電網(wǎng)系統(tǒng)靈活性和穩(wěn)定性，大規(guī)模推廣新能源汽車，加快化石燃料脫碳清潔利用，研究氫能等新型燃料對(duì)化石能源的替換，實(shí)現(xiàn)CO2捕集技術(shù)商業(yè)化利用。還需要解決大量現(xiàn)有電網(wǎng)系統(tǒng)靈活性和穩(wěn)定性不夠高、可再生能源發(fā)電成本高、新能源汽車?yán)m(xù)航里程短、氫能和碳捕集相關(guān)技術(shù)不成熟等科技難題。云南省應(yīng)結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)科技研發(fā)力度，以科技力量加持助力實(shí)現(xiàn)碳中和。

2.3 推動(dòng)電網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建智能靈活的電網(wǎng)系統(tǒng)

隨著可再生能源滲透率及用電負(fù)荷增加，電網(wǎng)系統(tǒng)靈活性要求越來越高，現(xiàn)有的電網(wǎng)系統(tǒng)難以滿足要求，可采用電力電子技術(shù)、5G技術(shù)及AI技術(shù)建立智能電網(wǎng)系統(tǒng)，通過傳感器提供信息，數(shù)字化技術(shù)處理智能電網(wǎng)控制中心的數(shù)據(jù)，充分滿足用戶電力需求和優(yōu)化資源配置，實(shí)現(xiàn)電力供需平衡，準(zhǔn)確判斷機(jī)組故障并迅速切除，保障電網(wǎng)穩(wěn)定性，增加電網(wǎng)靈活性。此外，針對(duì)可再生能源發(fā)電波動(dòng)性及電力消耗量增加的問題，可加強(qiáng)可再生能源并網(wǎng)與傳輸及電網(wǎng)配套儲(chǔ)能等技術(shù)研究，擴(kuò)大電網(wǎng)容量，優(yōu)化利用現(xiàn)有電網(wǎng)，延伸高壓電網(wǎng)，建設(shè)跨區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)，提高電網(wǎng)兼容性[5]。

2.4 加快化石燃料應(yīng)用轉(zhuǎn)型升級(jí)，構(gòu)建清潔低碳能源體系

電氣化是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要途徑，2060年，電氣化程度將提升至60%以上[14]，但不能將所有希望寄托于電氣化，如航空及長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)電氣化仍面臨較多卡脖子的技術(shù)難題，即化石能源保障作用不能丟[16]。云南省可增加科技投入，促進(jìn)煤炭清潔低碳發(fā)展。同時(shí)制定配套的煤電全周期管理辦法，推動(dòng)煤電清潔高效發(fā)展，深度參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻，充分發(fā)揮煤電保障電網(wǎng)安全運(yùn)行作用?；茉丛诨ず徒煌I(lǐng)域處于不可替代的位置，可加快化石能源的高質(zhì)量發(fā)展進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)清潔利用，促進(jìn)化石能源向精細(xì)化工方向發(fā)展，完善相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，加快循環(huán)經(jīng)濟(jì)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)碳中和的同時(shí)，刺激科技創(chuàng)新，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

2.5 建立健全綠色經(jīng)濟(jì)體系，充分發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的作用

建立健全碳排放交易機(jī)制體制，鼓勵(lì)發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，推動(dòng)節(jié)能減排和碳匯市場(chǎng)化，充分發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的作用，調(diào)動(dòng)企業(yè)或個(gè)人參與碳減排的積極性。如生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《碳排放權(quán)交易管理辦法（試行）》于2021年2月1日起開始執(zhí)行。相關(guān)職能部門核算CO2排放重點(diǎn)企業(yè)的碳排放額度，若企業(yè)的CO2排放量高于核算額度，則需在碳交易市場(chǎng)購(gòu)買碳排放權(quán)。在碳排放交易機(jī)制作用下企業(yè)可以通過碳減排盈利，有效增加企業(yè)碳減排積極性，倒逼用能升級(jí)轉(zhuǎn)型，催生新型科學(xué)技術(shù)[17]。除企業(yè)外，個(gè)人也可參與到碳交易市場(chǎng)，如貴州實(shí)施的單株碳匯精準(zhǔn)扶貧項(xiàng)目，集中統(tǒng)計(jì)貧困戶培育的具有碳匯功能的林木，再以每棵樹每年的碳匯價(jià)值為3元計(jì)算，向貧困戶出資購(gòu)碳，充分調(diào)動(dòng)全體人民參與碳中和的積極性。

3 總結(jié)

云南省綠色能源豐富，實(shí)現(xiàn)碳中和具有扎實(shí)基礎(chǔ)，但電力系統(tǒng)靈活性承載不了發(fā)電及用電需求，煤電企業(yè)存在虧損、資產(chǎn)擱置及減排技術(shù)瓶頸等潛在挑戰(zhàn)，化石燃料清潔化利用及高質(zhì)量發(fā)展前景規(guī)劃不清晰。面對(duì)種種挑戰(zhàn)，云南省依托現(xiàn)有發(fā)展優(yōu)勢(shì)，一是詳細(xì)規(guī)劃碳中和實(shí)現(xiàn)路徑，協(xié)調(diào)相關(guān)因素，統(tǒng)籌規(guī)劃管理；二是增加科技投入，建設(shè)智慧電網(wǎng)，增加電力系統(tǒng)靈活性和穩(wěn)定性，研究化石燃料脫碳清潔利用，將綠色能源與制造業(yè)深度融合，加強(qiáng)碳捕集技術(shù)研究，確保實(shí)現(xiàn)CO2凈零排放；三是建立健全綠色經(jīng)濟(jì)體系，充分發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的積極作用，調(diào)動(dòng)碳中和的活力。