《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》指出，要統(tǒng)籌煤電發(fā)展和保供調峰，嚴控煤電裝機規(guī)模，加快現(xiàn)役煤電機組節(jié)能升級和靈活性改造及構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，提高電網(wǎng)對高比例可再生能源的消納和調控能力。國務院印發(fā)的《2030年前碳達峰行動方案》指出，要嚴格控制新增煤電項目，新建機組煤耗標準達到國際先進水平，有序淘汰煤電落后產(chǎn)能，加快現(xiàn)役機組節(jié)能升級和靈活性改造，積極推進供熱改造，推動煤電向基礎保障性和系統(tǒng)調節(jié)性電源并重轉型。在“雙碳”戰(zhàn)略下，我國電力系統(tǒng)的功能如何發(fā)揮?煤電綠色低碳轉型之路該怎樣走?鑒于此，《環(huán)境保護》近日專訪中國電力企業(yè)聯(lián)合會原專職副理事長、專家委員會副主任委員，國家氣候變化專家委員會委員王志軒，請他就上述問題談談他的理解與思考。
其他行業(yè)碳排放與電力有著千絲萬縷的聯(lián)系
《環(huán)境保護》：《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》提出，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，提高電網(wǎng)對高比例可再生能源的消納和調控能力。請談談您的理解和認識?
王志軒：構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是實現(xiàn)碳達峰、碳中和的基礎、關鍵與核心。我國二氧化碳排放的主體是能源活動，約占二氧化碳排放總量的90%，其中電力行業(yè)二氧化碳排放比例約占42%，同時其他行業(yè)的二氧化碳排放與電力行業(yè)有著千絲萬縷的聯(lián)系。電力的作用主要體現(xiàn)在減少排放方面：一是在能源生產(chǎn)側降低高碳能源比重，提高非化石能源尤其是新能源的比重;二是在能源消費側提高電能消費的比重，而這些比重的降低或者提高，電力是基礎、關鍵和核心?；A性體現(xiàn)在電力系統(tǒng)對能源供應量和消費量的保障上;關鍵性體現(xiàn)在電力系統(tǒng)在能源生產(chǎn)和消費的產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈的關鍵位置上，是能量配置的基本方式和手段;核心則體現(xiàn)在能源安全、環(huán)保、經(jīng)濟價值鏈的核心地位上。
在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，電能配置是按照發(fā)電、供電、用電的次序由電網(wǎng)進行配置，由于電能難以儲存的特點，電能在發(fā)、輸、變、配、用各環(huán)節(jié)中幾乎同時發(fā)生。能夠滿足國民經(jīng)濟和社會發(fā)展對電力的需求，保持電力系統(tǒng)功率的瞬間平衡和穩(wěn)定，涉及電壓、頻率、功角等參數(shù)，是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設計、運行的基本任務。為此，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運行的邏輯是“源隨荷動”，即根據(jù)用電負荷側的變化，電源側隨時變化，而這些變化是由電網(wǎng)調控的。這一特性決定了電源側必須要有充足的、符合電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行條件的各類不同電源，尤其是要有既穩(wěn)定可靠又具有一定靈活性的電源，并配有少量儲能設施，以備電源不足或者電源達不到電網(wǎng)穩(wěn)定運行要求時作為補充。同時，在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，火電、水電等主體電源在設計和建造時都充分考慮了“源隨荷動”的需要，水電受氣候影響有豐枯期的問題，但可以通過水電與火電建設的合理布局解決。
而在以新能源為主體的電力系統(tǒng)中，以太陽能和風能為代表的新能源發(fā)電具有波動性、隨機性、間歇性等特點，無法適應傳統(tǒng)“源隨荷動”的基本要求。隨著新能源發(fā)電比重逐步提升，電力系統(tǒng)中發(fā)、輸、變、配、用各要素均發(fā)生變化，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行受到新挑戰(zhàn)。首先，新能源發(fā)電中大量的電力電子設備進入電力系統(tǒng)，減少了系統(tǒng)轉動慣量，由此引起電能頻率不穩(wěn)定以及電力電子設備的大量增加對電壓、功角的穩(wěn)定也產(chǎn)生了新的影響。在電能輸送上，大規(guī)模新能源基地需要配合一定數(shù)量的常規(guī)電源，但常規(guī)電源的高碳特性在一定程度上降低了新能源低碳貢獻。其次，在電能消費方面，大量新能源是分布式生產(chǎn)和消費的，從而改變傳統(tǒng)的電力負荷曲線，對系統(tǒng)平衡帶來新困難。再次，為平抑新能源的波動性和不穩(wěn)定性，儲能裝置大規(guī)模進入電力系統(tǒng)后，使電網(wǎng)配置電能由傳統(tǒng)的“發(fā)輸變配用”單方向的電能流動，轉變電能在發(fā)、用電之間的雙向或者多向流動。最后，以上電能的生產(chǎn)、輸送及消費方式的重大變化，使得新型電力系統(tǒng)的運行機制與傳統(tǒng)“源隨荷動”的電力系統(tǒng)相比發(fā)生重大變化，傳統(tǒng)電力運行控制的漸變性規(guī)律向非線性、突變、非典型變化。
在新能源大力發(fā)展初、中期，通過市場手段使電力需求方自愿回應電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行要求調節(jié)或轉移負荷，以提高新能源電能利用率。隨著新能源滲透率不斷提高，電力系統(tǒng)的復雜性越來越大，供需雙方不斷融合，需求回應機制也將發(fā)生重大變化，轉變?yōu)橐愿叨戎悄芑?、高度市場化支撐的源網(wǎng)荷儲備一體化的管理機制。
電力系統(tǒng)發(fā)揮著一次能源低碳化的決定性作用
《環(huán)境保護》：實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標，我國電力系統(tǒng)應當扮演怎樣的角色，發(fā)揮怎樣的作用?
王志軒：從能源生產(chǎn)端看，電力系統(tǒng)扮演和發(fā)揮著一次能源低碳化、清潔化、高效化的決定性角色和作用;從能源消費端看，扮演和發(fā)揮著促進全社會低碳發(fā)展的角色和作用。受能源資源稟賦制約，中國能源體系以化石能源尤其是以高碳的煤炭為主，減少煤炭、石油在一次能源中的比重，以及能源消費達峰之后，逐步減少總量，提高非化石能源，尤其是新能源的比重，對實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標起決定性作用。因此，能源生產(chǎn)電能化及能源消費電氣化是基礎和關鍵措施。與此同時，長期以來以火電為主的高碳屬性的電力行業(yè)產(chǎn)生了全國近四成的碳排放量，從這個角度講，電力行業(yè)也是碳減排的關鍵領域。
十幾年來，中國非化石能源發(fā)電占比大幅提升，替代高碳屬性的化石能源發(fā)電具有顯著的降碳效應，有力支撐了我國非化石能源消費占一次能源消費比重約束性指標的實現(xiàn)。特別是新能源發(fā)展的規(guī)模效應、技術創(chuàng)新，顯著促進了成本下降，為新能源的大規(guī)模發(fā)展奠定了基礎。
煤電退出不僅是電力問題還是供熱問題
《環(huán)境保護》：在“雙碳”背景下，我國煤電的綠色低碳、高質量發(fā)展之路該如何走?煤電綠色低碳轉型的路徑有哪些?解決方案又是什么?
王志軒：長期以來，我國火電以煤電為主，在2010年前煤電發(fā)電量占火電發(fā)電量的比重約為90%。我國對煤電的綠色發(fā)展一直非常重視，根據(jù)煤電發(fā)展與環(huán)境保護要求相協(xié)調的原則，先后采取了嚴格控制煙塵排放控制、煙氣脫硫、煙氣脫硝、超低排放改造等措施。近年來，我國又進一步加大了對火電廠無組織排放的控制和管理，對煤場采取物理封閉等方式，對廢水、固廢、噪聲的環(huán)保和清潔生產(chǎn)要求也不斷強化?？梢哉f，我國煤電大氣污染治理與環(huán)境保護成果達到世界先進水平，世界上最大的清潔煤電體系已經(jīng)建成。在強化污染控制的同時，煤電機組通過創(chuàng)新發(fā)電技術、節(jié)能降耗改造、加強運維管理、推進熱電聯(lián)產(chǎn)等多種措施，不斷提升發(fā)電效率、優(yōu)化煤耗指標，從而大幅降低了單位火電發(fā)電量二氧化碳排強度。同時，近年來為了支撐可再生能源的發(fā)展，煤電機組還開展了靈活性改造，提升電力系統(tǒng)調節(jié)能力，發(fā)揮著能夠大規(guī)模消納新能源的作用。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會統(tǒng)計分析，2020年，全國火電廠顆粒物、二氧化硫、氮氧化物三項污染物的年排放總量之和已經(jīng)下降到200萬噸以內(nèi)，與排放峰值相比下降了90%以上。全國單位火電發(fā)電量二氧化碳排放量約為832克/千瓦時，比2005年下降20.6%。如果以2005年為基準年，那么從2006到2020年，電力行業(yè)累計減少二氧化碳排放約185.3億噸。
“雙碳”背景下，國家已對煤電轉型與發(fā)展提出明確要求。根據(jù)相關政府部門的計劃，目前能源碳達峰方案和電力碳達峰方案正在制定之中，相信會有更加明確、詳細的路徑。由于我國電力系統(tǒng)的煤電比重仍然較高，其發(fā)電裝機容量雖然已下降到50%以內(nèi)，但發(fā)電量比重還占60%以上，且煤電機組的平均運行年齡才12年左右，距離正常服役期還有20多年，再加上我國約50%的煤電機組是熱電聯(lián)產(chǎn)機組，所以當前及未來一段時間，在嚴格限制新建煤電項目的同時，還要發(fā)揮好現(xiàn)役煤電機組的“托底保供”作用。但是，需要特別注意的是，由于天然氣在我國能源系統(tǒng)中的比重很低，造成我國電力系統(tǒng)靈活性資源嚴重不足，需要對煤電進行靈活性改造以增加電力系統(tǒng)靈活性，從而促進可再生能源消納。也可以說，中國煤電的發(fā)展與可再生能源的發(fā)展既是此消彼漲的關系，也是互相協(xié)調的關系，能源的高質量發(fā)展需要二者合力推動。具體來講，一方面，在“十四五”期間，應當將重點放到如何發(fā)揮好現(xiàn)役煤電機組的綜合性作用上，特別是靈活性調節(jié)及提供系統(tǒng)轉動慣量的作用上。面向未來，煤電承擔安全備用及靈活性調節(jié)的任務還需要很長時間，CCUS(二氧化碳捕捉、封存與利用)技術在未來應用會不斷擴大，但考慮到技術、成本、約束條件等多方面的原因，我認為，當前乃至今后一段時間，CCUS的應用不會大規(guī)模推進。另一方面，煤電何時退出，退出的程度，如何退出將是巨大的系統(tǒng)工程，要做充分論證。此外，煤電退出不僅是電力問題，還是供熱問題，這與發(fā)達國家煤電絕大部分只用于發(fā)電的情況是截然不同的。因為發(fā)達國家淘汰煤電機組的平均運行年齡大多是50年左右，并且早已完成了歷史使命，大大超過機組設計服役期，所以煤電退出不能簡單進行比照。
《環(huán)境保護》：您在前文提到“煤電退出不僅是電力問題，還是供熱問題。”請問我國核電的發(fā)展空間還有多大?核電余熱供熱的前景如何?
王志軒：《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》明確提出，要積極安全有序發(fā)展核電和積極穩(wěn)妥推進核電余熱供暖。國務院印發(fā)的《2030年前碳達峰行動方案》中提出要合理確定核電站布局和開發(fā)時序，在確保安全的前提下有序發(fā)展核電，保持平穩(wěn)建設節(jié)奏。積極推動高溫氣冷堆、快堆、模塊化小型堆、海上浮動堆等先進堆型示范工程，開展核能綜合利用示范。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會開展的電力行業(yè)碳達峰、碳中和發(fā)展路徑的初步研究，如果“十五五”“十六五”期間，核電年均增加8至10臺機組，那么到2025年、2030年、2035年全國核電裝機將分別達到0.8、1.3、1.8億千瓦。核電機組的特點是帶基荷運行時，更能體現(xiàn)出提高能源系統(tǒng)效率的優(yōu)勢，但也可以在保障安全的前提下，根據(jù)市場需求，適時推進沿海核電機組實施熱電聯(lián)產(chǎn)，在必要時進行一定范圍內(nèi)的負荷調節(jié)。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)為中國和全球經(jīng)濟創(chuàng)造新的增長點
《環(huán)境保護》：全球能源互聯(lián)網(wǎng)與電力系統(tǒng)之間是怎樣的一種關系，其在應對全球氣候變化、生物多樣性保護及推動全球經(jīng)濟綠色復蘇等方面發(fā)揮怎樣的積極作用?
王志軒：全球能源互聯(lián)網(wǎng)有其特定的內(nèi)涵，不能將其理解為“全球”+“能源”+“互聯(lián)網(wǎng)”，也不是“全球”+“能源互聯(lián)網(wǎng)”，而是“清潔能源”+“特高壓輸電”+“智能電網(wǎng)”。我的理解是，全球能源互聯(lián)網(wǎng)是一種解決全球能源低碳轉型、促進可持續(xù)發(fā)展的綜合性能源系統(tǒng)方案。從他的提出和推動的實踐看，有著構建人類命運共同體的“基因”，應當成為致力于解決人類面臨的共同的能源、應對全球氣候變化、生物多樣性保護及推動全球經(jīng)濟綠色復蘇的工具。
從全球能源互聯(lián)網(wǎng)合作組織的研究成果看，全球能源互聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)協(xié)調全球資源差異、季節(jié)差異、時間差異和價格差異等作用，促進清潔能源的大規(guī)模開發(fā)和高效配置，有利于降低清潔能源的開發(fā)成本，提高投資效益，加強清潔能源競爭力，有利于促進能源互聯(lián)互通，通過更大范圍、多因素的系統(tǒng)優(yōu)化，可以從而減少有利于解決全球環(huán)境和生物多樣性惡化等問題，在促進全球應對氣候變化方面也可發(fā)揮積極作用。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)具有技術密集型特點，融合了能源與電力、人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、區(qū)塊鏈等先進技術，有利于推動傳統(tǒng)工業(yè)經(jīng)濟向新的數(shù)字經(jīng)濟、共享經(jīng)濟和平臺經(jīng)濟轉型，在推動全球經(jīng)濟綠色復蘇方面可發(fā)揮積極作用。同時，全球能源互聯(lián)網(wǎng)具有廣泛的產(chǎn)業(yè)驅動力，將推動新能源、新材料、高端設備、智能制造、電動汽車等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及新型基礎設施建設，促進能源、信息、交通融合發(fā)展，為中國和全球經(jīng)濟創(chuàng)造新的增長點。
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