李秋白，張亞平，王圣,4

(1.國家能源集團科學技術研究院，南京 210023；2.清潔高效燃煤發(fā)電與污染控制國家重點實驗室，南京 210023；3.東南大學能源與環(huán)境學院，南京 210096；4.國家環(huán)境保護大氣物理模擬與污染控制重點實驗室，南京 210031)

氣候變化是當今人類面臨的重大全球性挑戰(zhàn)，積極應對氣候變化是實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求，是加強生態(tài)文明建設的重要抓手，是我國推動構(gòu)建人類命運共同體的重大歷史擔當。習近平總書記宣布我國二氧化碳排放達峰與實現(xiàn)碳中和的愿景，并在氣候雄心峰會上進一步宣布國家自主貢獻最新舉措，這均顯示了中國作為負責任的大國，應對全球氣候變化的責任和擔當、果斷勇敢的全球治理行動力，更彰顯出中國未來發(fā)展的目標導向和價值取向[1]。

電力行業(yè)作為碳排放大戶，正在迎來最強挑戰(zhàn)，結(jié)合我國能源結(jié)構(gòu)，電力行業(yè)需要推動化石能源發(fā)電低碳化、一次能源發(fā)電清潔化和清潔能源發(fā)電常態(tài)化[2-3]。電力行業(yè)作為我國經(jīng)濟發(fā)展的基礎性行業(yè)，不僅要保障我國經(jīng)濟的平穩(wěn)高質(zhì)量發(fā)展，還要思考如何實現(xiàn)自身的高質(zhì)量發(fā)展；不僅要實現(xiàn)自身的能源低碳化，還要實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化；不僅在碳達峰、碳中和與減碳方面需要走在全行業(yè)前列，更需要堅持系統(tǒng)觀念，用系統(tǒng)學方法來協(xié)同應對[4]。

1 我國電力行業(yè)實現(xiàn)碳達峰的形勢分析

1.1 從世界角度看我國電力行業(yè)碳達峰形勢

世界主要發(fā)達國家工業(yè)化和城市化進程完成較早，經(jīng)濟轉(zhuǎn)型也早于其它國家。美國、歐盟和日本的碳排放峰值均已出現(xiàn)。美國、加拿大和澳大利亞等國家，人均二氧化碳排放峰值在20 t/a左右，排放總量峰值一般出現(xiàn)在2005年以后，這類國家往往屬于奢侈型排放。德國、英國和比利時等國家，人均二氧化碳排放峰值在10～15 t/a，排放總量峰值一般出現(xiàn)在1970年左右，這類國家屬于減排先鋒國家，實現(xiàn)了經(jīng)濟和減排的雙贏。意大利和西班牙等國家，人均二氧化碳排放峰值在10 t/a以下，排放總量峰值一般出現(xiàn)在2005年前后，這類國家人均排放比英德還低，但經(jīng)濟發(fā)展水平屬于第二梯隊。

碳中和是應對全球溫室效應問題的一個重要環(huán)境管理工具。公開提出邁向碳中和的國家有挪威、葡萄牙、新西蘭、馬爾代夫、冰島、哥斯達黎加和梵蒂岡等。公開提出邁向碳中和的城市有丹麥哥本哈根、德國弗萊堡、加拿大的溫哥華和道森克里克市、韓國大田、阿聯(lián)酋阿布扎比和澳大利亞布里斯本等。

2019年11月，歐盟發(fā)布《歐洲綠色協(xié)議》，提出到2030年二氧化碳排放較1990年減排55%，到2050年實現(xiàn)“碳中和”目標。2018年美國加州提出到2030年之前60%電力將來自可再生能源，2045年之前實現(xiàn)只用“無碳能源”發(fā)電。

所以，從全球?qū)用娴慕嵌龋覈?jīng)濟結(jié)構(gòu)一方面需要高質(zhì)量發(fā)展，另一方面碳減排、碳達峰以及碳中和的壓力還是比較大，尤其是電力及能源行業(yè)。

1.2 從全國角度看我國電力行業(yè)碳達峰形勢

實現(xiàn)碳達峰碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會變革。我國力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和，是黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策，事關中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類命運共同體。黨中央要求要把碳達峰、碳中和納入生態(tài)文明建設整體布局，拿出抓鐵有痕的勁頭，如期實現(xiàn)2030年前碳達峰和2060年前碳中和的目標。針對我國“30·60”目標，總書記做了多次重要指示與要求。

2020年9月22日，習近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上正式宣布，“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”，明確了我國二氧化碳排放達峰與實現(xiàn)碳中和的愿景。

2020年12月12日，習近平總書記在氣候雄心峰會上進一步宣布，“到2030年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右，森林蓄積量將比2005年增加60億m3，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億kW·h以上”。

2021年4月22日，習近平總書記在領導人氣候峰會上進一步對能源行業(yè)提出最新要求，“中國將嚴控煤電項目，‘十四五’時期嚴控煤炭消費增長、‘十五五’時期逐步減少”。

自2014年提出“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略以來，我國能源轉(zhuǎn)型取得顯著成績。截至2019年底，單位GDP碳排放量相比2005年已經(jīng)下降48.1%，但化石能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例仍然高達84.7%，化石能源發(fā)電裝機占比也達到55%，電力及能源行業(yè)排放的二氧化碳排放總量依然保持增長態(tài)勢，二氧化碳減排壓力巨大。

所以，從國家層面的角度，我國電力行業(yè)必須要主動踐行黨中央的號召，要圍繞二氧化碳排放達峰與中和主題，目標制定、技術研發(fā)、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和管理制度等系統(tǒng)謀劃，進一步強化前瞻性思考、全局性謀劃、戰(zhàn)略性布局和整體性推進。

2 我國電力行業(yè)應對碳達峰的風險挑戰(zhàn)

碳達峰和碳中和的“30·60”目標對于我國能源電力低碳化轉(zhuǎn)型提出的要求，主要體現(xiàn)在能源結(jié)構(gòu)與發(fā)電結(jié)構(gòu)調(diào)整，雖然能源與電力行業(yè)積極響應號召，為碳減排做出最大的努力，但是也存在諸多方面的風險與挑戰(zhàn)[5-6]。

2.1 可再生能源發(fā)電不穩(wěn)定性所帶來的風險

根據(jù)預測，到“十四五”末，我國非水可再生能源發(fā)電裝機約占38%。鑒于風電、光電自身的資源轉(zhuǎn)化受制于自然條件因素，其有效性有所降低，風電和光伏的實際發(fā)電量比預計結(jié)果要少近一半，并網(wǎng)消納則更低，很多情況下風電和光伏裝機規(guī)模，并不會形成有效的或預期的生產(chǎn)力。加上清潔能源最大的挑戰(zhàn)是其固有的周期性特點，所以在實際運行中，會存在一定的風險。

2020年底，我國“風電之都”內(nèi)蒙烏蘭察布市出現(xiàn)供電困難，大部分與上述原因有關。所以在實現(xiàn)碳達峰與碳中和目標過程中，如何解決大力發(fā)展風電光電與其自身的不穩(wěn)定性是風險與挑戰(zhàn)之一。

2.2 經(jīng)濟發(fā)展與能源結(jié)構(gòu)調(diào)整所帶來的風險

要實現(xiàn)碳達峰與碳中和，參照國際經(jīng)驗，化石能源和非化石能源的消費比例一般達到1∶9左右，被稱為“一九定律”，而目前我國這一比例大約是5.5∶1。我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重，能源結(jié)構(gòu)偏煤，化石能源占比高于世界平均水平，減碳壓力巨大。但是當前我國仍處于社會主義初級階段，發(fā)展仍然是第一要務。我們一方面需要通過技術創(chuàng)新解決雙碳目標下的存量問題，更要通過新技術解決雙碳目標下的增量問題。

一方面要實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，另一方面要率先實現(xiàn)碳達峰，所以在實現(xiàn)碳達峰與碳中和目標過程中，如何解決我國經(jīng)濟發(fā)展與能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的協(xié)同是風險與挑戰(zhàn)之一。

2.3 傳統(tǒng)火電應急與調(diào)峰定位所帶來的風險

要實現(xiàn)“30·60”目標，對當前以化石能源為主的電力行業(yè)來說是極大的挑戰(zhàn)。大規(guī)模發(fā)展風電和光伏，勢必要求當前的大部分火電成為深度調(diào)峰、應急電源以及靈活性改造，同時也帶來了巨大的資產(chǎn)閑置或損失。2020年底的電荒，讓我們認識到一刀切式的煤電去產(chǎn)能動搖了工業(yè)用電基礎，風電和光伏不足以填補去煤電后的用能空白。如果煤電被超規(guī)律削弱，預計風電和光伏的實際消納將非常困難。

所以，無論是對于工業(yè)生產(chǎn)的支撐，還是對于新能源發(fā)電的穩(wěn)定與保障，如何科學解決傳統(tǒng)火電與新能源發(fā)電之間的關系，如何合理對傳統(tǒng)火電進行定位，是我國電力行業(yè)應對碳達峰的風險與挑戰(zhàn)之一。

2.4 尚沒有成熟的碳減排技術所帶來的風險

對于能源發(fā)電行業(yè)的碳減排，末端治理非常重要，但是電力行業(yè)的CCS/CCU技術，目前還僅限于二氧化碳10～15萬t/a的捕集量，與燃煤電廠的煙氣量相比，被捕集并應用的煙氣量不足5%，所以當前的碳捕集技術還有較大的上升空間。另外，要想實現(xiàn)燃煤發(fā)電行業(yè)溫室氣體排放控制，需要盡快出臺相關的濃度排放標準，濃度排放標準是實現(xiàn)總量控制的基礎，也是進行減排考核的基礎。在燃煤電廠系統(tǒng)開展燃燒前、燃燒后和富氧燃燒等各種二氧化碳捕集技術也不夠成熟。

所以，在實現(xiàn)碳達峰與碳中和目標過程中，對于二氧化碳末端治理而言，當前不夠成熟的碳減排技術，以及缺失相應的標準，也是電力行業(yè)應對碳達峰的風險與挑戰(zhàn)之一。

3 我國電力行業(yè)應對碳達峰的對策建議

“十四五”期間，我國電力行業(yè)低碳發(fā)展將以“降低能耗”為首要技術路徑與主要目標，圍繞結(jié)構(gòu)性減碳、協(xié)同性減碳、技術性減碳、管理性減碳四個方面系統(tǒng)開展，“十四五”末初步構(gòu)成清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，實現(xiàn)在能源生產(chǎn)側(cè)實現(xiàn)清潔替代，在能源消費側(cè)實現(xiàn)電能替代[7-13]。

3.1 降低能耗是電力碳減排的首要技術路徑

我國單位GDP能耗是當前世界平均水平的1.4～1.5倍，據(jù)估算若能達到世界平均，每年可減少13億t標準煤的消費，折算可減排34億t二氧化碳，大約占我國2020年能源碳排放總量的1/3。因此，對于能源行業(yè)而言，相比拓展二氧化碳資源化利用途徑，節(jié)能提效才是實現(xiàn)碳達峰、碳中和的第一優(yōu)選，降低能耗是碳減排的首要技術路徑。

同時還需要全社會建筑業(yè)、制造業(yè)和交通業(yè)等全行業(yè)都要重視節(jié)能降耗，抓住碳達峰過程中的“牛鼻子”工程，真正實現(xiàn)協(xié)同性、系統(tǒng)性節(jié)能與降耗，進一步推進綠色低碳循環(huán)發(fā)展，加快資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設，爭取盡快實現(xiàn)碳達峰。

3.2 強化可再生能源發(fā)電結(jié)構(gòu)減排重要作用

“十四五”需要結(jié)合能源資源特點，分區(qū)域進一步強化陸上風電、海上風電和光伏發(fā)電等可再生能源的作用，加強生物質(zhì)能發(fā)電及抽水蓄能等作為補充，并進一步結(jié)合儲能和氫能等新技術，提升可再生能源在能源供應中的穩(wěn)定性。

同時，還要重視跨跨區(qū)的區(qū)外清潔能源來電，尤其是區(qū)外水電。大幅提升化石能源清潔利用水平，推進煤炭清潔高效開發(fā)利用和減量替代，加快提升清潔能源開發(fā)利用，顯著提高清潔能源消費占比，堅持綠色為先，推動低碳發(fā)展。

3.3 加強核電作為清潔能源發(fā)電的重要補充

“十四五”在確保安全的前提下，可以沿海高效發(fā)展核電。用核電替代部分煤電，對于保障我國日益增長的能源需求，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、減少對化石能源的依賴，實施高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略具有不可替代的重要作用。加強核電安全高效發(fā)展，是實現(xiàn)短期碳排放達峰、長期碳中和的有效路徑之一。

同時，建議依托目前成熟的核電基地，打造落地的“零碳城市”或“零碳示范區(qū)域”，以及加快推進部分在役核電機組的供熱改造。

3.4 著力發(fā)展儲能為可再生能源發(fā)電做保障

發(fā)展清潔能源發(fā)電是實現(xiàn)“30·60”目標的重中之重，而發(fā)展電化學儲能則是清潔能源及可再生能源發(fā)電可持續(xù)發(fā)展的關鍵，只有解決了儲能這個問題，才能解決風電、太陽能發(fā)電自身間隙性缺陷，才能解決風電、太陽能發(fā)電對電網(wǎng)的不穩(wěn)定沖擊?！笆奈濉逼陂g，需要突破現(xiàn)有儲能技術發(fā)展瓶頸，發(fā)展有針對性的儲能技術和集成關鍵技術，以及儲能系統(tǒng)與電網(wǎng)接入之間的耦合。

同時，需要結(jié)合自身能源特點，因地制宜地發(fā)展“太陽能發(fā)電”、“太陽能發(fā)電+儲能”、“風能發(fā)電”、“風能發(fā)電+儲能”不同模式的有機組合，進一步提高風電和太陽能發(fā)電的價值與有效性。

3.5 研發(fā)與利用氫能發(fā)電最大程度減污降碳

氫能作為“21世紀的終極能源”，其開發(fā)與利用已成為新一輪世界能源變革的重要方向，被稱作“綠氫”的可再生能源制氫，其制備過程實現(xiàn)了“零碳排放”?！笆奈濉逼陂g，需要在氫能發(fā)展上突破關鍵核心技術，重點破解可再生能源電解水制氫、液氫、氫燃料電池系統(tǒng)集成等領域的核心技術，提升產(chǎn)業(yè)核心競爭力，以“氫能發(fā)電”作為清潔能源發(fā)電的有力補充，深入推進低碳轉(zhuǎn)型，加速優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。

同時，培養(yǎng)珠三角、長三角、京津冀等氫能產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，綜合配套發(fā)展、錯位發(fā)展和互補發(fā)展的發(fā)展格局，進一步完善氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，將氫能發(fā)電在條件成熟的地區(qū)全方位建設成為清潔能源的第二梯隊。

3.6 提升碳交易與碳金融的管理水平及能力

加快研究符合我國行業(yè)特點的碳排放權交易市場機制，結(jié)合全國碳排放權交易市場的啟動與運行，有效推進碳市場建設，結(jié)合“30·60”目標，大力發(fā)展低碳綠色金融，盡快構(gòu)建包括碳交易及碳稅制度、綠色金融標準、激勵機制、產(chǎn)品體系等在內(nèi)的成熟的綠色金融體系。要將碳交易與碳金融等產(chǎn)品與能源等主要產(chǎn)業(yè)的中長期綠色發(fā)展規(guī)劃和區(qū)域布局有機結(jié)合，編制綠色產(chǎn)業(yè)和重點項目投融資規(guī)劃，建立綠色產(chǎn)業(yè)規(guī)劃與綠色金融發(fā)展規(guī)劃之間的動態(tài)協(xié)調(diào)機制。

同時，從我國能源碳達峰、碳中和的角度，需要進一步創(chuàng)新適合于清潔能源項目的產(chǎn)品和服務；探索支持能源行業(yè)綠色和低碳轉(zhuǎn)型所需的有針對性的金融產(chǎn)品和服務；鼓勵設立綠色基金和轉(zhuǎn)型基金，支持綠色低碳產(chǎn)業(yè)的股權投資，滿足能源行業(yè)的轉(zhuǎn)型融資需求；積極發(fā)展能效信貸、綠色債券和綠色信貸資產(chǎn)證券化等創(chuàng)新產(chǎn)品；探索建立節(jié)能降耗顯著企業(yè)綠色股票的綠色通道機制；探索碳金融和碳衍生產(chǎn)品；大力開發(fā)和推廣可再生能源保險創(chuàng)新型綠色金融產(chǎn)品；結(jié)合全國碳排放權交易市場的啟動與運行，盡快將控排范圍從能源行業(yè)擴展到其他主要高耗能工業(yè)行業(yè)以及交通和建筑領域等，有效推進碳市場建設。