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实现“碳中和”目标 中国能源行业如何加速跑?

北极星输配电网  来源:能源评论•首席能源观  作者:刘雨菁  2021/1/11 10:05:16  我要投稿  
所属频道: 电网建设  关键词:碳中和 碳排放 电力系统

北极星输配电网讯:不久前,生态环境部部长黄润秋在接受媒体采访时曾表示,2030年前碳排放达峰行动方案编制工作已经启动,除了将采取更加有力的措施控制化石能源消费,大力发展非化石能源,加快推动可再生能源发展外,还将以发电行业为首批开展碳排放配额分配,启动全国碳市场第一个履约周期。

近期,中国最热的能源话题非“碳中和”莫属。落实“2030年前碳达峰、2060年前碳中和”的目标,既是中国政府向全世界做出的郑重承诺,也是能源行业开始“加速跑”的发令枪。

那么,能源行业如何参与到减排行动中?

一直以来,中国的一次能源消费和碳排放量呈现较高的正相关趋势。这是因为在能源结构中,煤炭始终占据绝对重要的地位。

2013年,这种趋势发生了变化——零碳电源在发电量中占比攀升,碳排放量的上升速度逐渐放缓。能源消费和碳排放量这两条线,也自此渐行渐远。

变化背后的原因是显而易见的。2011年后,中国大力推广零碳技术,风电、光伏的装机速度不断加快,电采暖、电动汽车的推广范围逐年增加。

对于“2060年前实现碳中和”的目标,按部就班地推进减排是不够的。《中国加速低碳进程》研究在经济转型情景结果的基础上提出了“加速转型情景”。这一情景中,能源行业需要在绿色技术、循环经济和激励机制的共同助力下,开始加速跑。

为什么要加速跑?

“2060年实现碳中和”意味着什么?首先,它是一个非常明确的收口时间,它意味着从2021年到2060年的40年间,中国的碳排放要从每年的160亿吨降到不排放。

实现这个目标,并没有那么简单。虽然近年来,我国二氧化碳排放量的增幅明显减小,但中国是目前世界上碳排放量最大的国家之一,约90%的碳排放来自电力和热力生产、工业和交通领域。当前,其能源需求和排放量仍在上升中。

而近几年,发达国家二氧化碳排放量已经逐步下降,加拿大、日本、欧盟均已经实现碳达峰。中国的工作,是先快速整体达峰,进而在达峰之后让排放量快速下行。这是需要加速跑的第一个原因。

另一个原因,在于未来十几年内,中国仍然将保持快速发展这一客观现实。

党的十九届五中全会明确了两个重要目标:一是到2035年,我国实现人均国内生产总值(GDP)达到中等发达国家水平,这是一个相对明确的量化指标;二是到2050年,把我国建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国。在这两个目标之下,中国GDP在未来30年存在翻三番的空间。也就是说,从现在到2050年,特别是2035~2050年,中国还会处于较快的发展轨道上。

党的十九届五中全会还提出“推进以人为核心的新型城镇化”,明确了新型城镇化目标任务和政策举措。不难看出,推进新型城镇化建设是未来发展的引擎之一。城镇化率不断上升,意味着我们对工业产品的需求会不断增加,能源需求量也将保持增长。

根据预测,从当前到2035年,城镇化率上升的速度会比较快,2035年左右,我国城镇化率应该达到72%左右,但此后,随着城镇化建设基本完成,这个数字开始放缓,预计到2050年,城镇化率将达到80%左右。

随着经济转型、城镇化速度放缓,对工业产品的需求也会缓慢降低。当前,消费部门对GDP增长的贡献率已经超过50%了,未来,这个比例会进一步提高,我们对其的依赖会逐渐降低,但在此之前的一段时间,又恰逢需要实现碳达峰的重要阶段。因此,采取有效的措施加速减排就显得非常必要。

电气化对加速减排非常有效

怎样才能加速减排?电气化将是非常有效的手段。

中电联在2020年5月发布的《中国电气化发展报告2019》中指出,当前,我国电气化进程总体处于电气化中期中级阶段。具体来看,我国电能占终端能源消费比重仅为27%左右,与美国、德国、日本等已经进入稳定排放的国家相比,这个比重存在一定差距。

要缩小差距,在终端用能部门加快电气化势在必行。《中国加速低碳进程》通过模型测算,得出在加速转型情景中,到2050年,电能应占终端能源消费比重的53%。工业、交通等领域的电气化,将是重点发力方向。

在工业部门,要将直接燃烧化石燃料转为以电为燃料,如使用电炉进行炼钢。当前,以电作为燃料的钢铁产能,在中国钢铁总产能中只有13%,这个比例远远低于全球水平,存在提升空间。除了电气化,和其他部门相比,工业部门早已实现碳达峰,但继续减排的难度较大。对于下一个10年来说,循环经济将是工业部门减排的重要手段。在碳捕捉和封存技术成熟之前,低开采、高利用、低排放的循环经济将有助于工业部门继续推进减排。

在交通行业,需要加大电动汽车普及率。加大普及并不意味着电动汽车的绝对值上涨,而是要保证电动汽车的投资更早发生。对于交通部门实现电气化来说,这既是一个机遇,也是一个挑战。电动汽车的普及,还离不开充电桩等基础设施的支持,因此下一步,充电桩的布局同样需要加速。

除了用能端加快减排,提高零碳电源在供能端的渗透率同样重要。在《中国加速低碳进程》的加速转型情景中,有92%的电能由光伏和风电为主的零碳电源提供。

当前,风电和太阳能发展速度已经很快,但不足以实现“92%零碳电源”的目标,因此,未来还需要引入多元化投资。

根据测算,要实现92%的零碳电源目标,仅风、光、储的投资额就高达6.8万亿美元。如此大的投资规模,仅依靠政府和国企是不够的,大量私企或者混合制企业必将参与其中。

但要让企业愿意参与,实现多元化投资,能否采取更好的市场机制是关键,特别是可再生能源的招标机制。现在,国家一些可再生能源的招标已经不仅关注装机容量和投资成本,而且更多地关注电力的价值本身。在这样的机制下,风电、光伏、储能容易形成更好的搭配,以实现更好的收益。

如果上述思路能够得以落地,电力行业排放量最快于2024年达峰,此后迅速下降。尽管用电需求仍不断上升,但年度碳排放量以平均每年1.5亿吨的速度下降,这将降低实现2060年碳中和目标的难度。

煤炭和氢能如何更好助跑

除了电力,煤炭和氢能也可以参与助跑。

当下有一种观点认为,要实现“碳中和”,首先就是停止新建煤电。但实际上,立刻全部停止是不现实的。截至2020年上半年,我国煤电的储备项目接近150吉瓦。“十四五”期间,一些地方对于煤电仍有需求,因此,与其“一刀切”,不如根据不同省份的情况因地制宜。

对于缺乏传统能源的省份,一方面其能源需求本身增长快,另一方面缺乏可替代能源。因此短期内,这类省份需要煤电。

而对于另一些省份,全年只有几天时间需要额外的负荷,如果为了这100多个小时新建火电厂,明显是不划算的。这些额外的负荷,可以通过创新的技术手段和市场机制,如虚拟电场、需求侧响应甚至V2G来解决。

如果说,煤炭发挥的是保障性功能,那么氢能发挥的就是“润滑剂”作用。正如《中国加速低碳进程》的结论,氢燃料燃气轮机的功能将是平衡系统。

对于电力系统加速减排,氢燃料燃气轮机等零碳可调度电源的参与至关重要。风电和光伏电源发电成本虽低,但无法确保全天候供电,通过可再生电力在电解槽中电解水,可获得清洁氢气。

在很多人看来,电解槽成本高昂,但实际上,过去五年中,电解槽成本已降低40%。若能实现规模生产,成本还可能进一步下降。目前,中国是电解槽成本最低的国家,但欧洲国家已经在应对疫情推出的经济刺激措施中,提出大规模部署制氢电解槽的计划,在政策方面领先一步。中国需要制定政策,为钢铁和混凝土等脱碳困难的行业转用氢能提供支持。

原标题:实现“碳中和”目标,中国能源行业如何加速跑?

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