《中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)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(diào)峰，嚴(yán)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(gòu)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(diào)控能力。國務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達峰行動方案》指出，要嚴(yán)格控制新增煤電項目，新建機組煤耗標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)保障性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源并重轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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?wù)勊睦斫馀c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(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)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(gòu)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(diào)控能力。請談?wù)勀睦斫夂驼J(rèn)識?
王志軒：構(gòu)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(chǔ)、關(guān)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(cè)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(cè)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(chǔ)、關(guān)鍵和核心?；A(chǔ)性體現(xiàn)在電力系統(tǒng)對能源供應(yīng)量和消費量的保障上;關(guān)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(yīng)鏈的關(guān)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(shè)計、運行的基本任務(wù)。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(cè)的變化，電源側(cè)隨時變化，而這些變化是由電網(wǎng)調(diào)控的。這一特性決定了電源側(cè)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(shè)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(shè)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(shè)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(fēng)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(yīng)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(shè)備進入電力系統(tǒng)，減少了系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量，由此引起電能頻率不穩(wěn)定以及電力電子設(shè)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(zhuǎn)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(yīng)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行要求調(diào)節(jié)或轉(zhuǎn)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(fù)雜性越來越大，供需雙方不斷融合，需求回應(yīng)機制也將發(fā)生重大變化，轉(zhuǎn)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(biāo)，我國電力系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)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(biāo)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(chǔ)和關(guān)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(guān)鍵領(lǐng)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(yīng)，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(biāo)的實現(xiàn)。特別是新能源發(fā)展的規(guī)模效應(yīng)、技術(shù)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(chǔ)。
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(zhì)量發(fā)展之路該如何走?煤電綠色低碳轉(zhuǎn)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(diào)的原則，先后采取了嚴(yán)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(shù)、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(biāo)，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(diào)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(zhǔn)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(zhuǎn)型與發(fā)展提出明確要求。根據(jù)相關(guān)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(dāng)前及未來一段時間，在嚴(yán)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(yán)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(guān)系，也是互相協(xié)調(diào)的關(guān)系，能源的高質(zhì)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(yīng)當(dāng)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(diào)節(jié)及提供系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量的作用上。面向未來，煤電承擔(dān)安全備用及靈活性調(diào)節(jié)的任務(wù)還需要很長時間，CCUS(二氧化碳捕捉、封存與利用)技術(shù)在未來應(yīng)用會不斷擴大，但考慮到技術(shù)、成本、約束條件等多方面的原因，我認(rèn)為，當(dāng)前乃至今后一段時間，CCUS的應(yīng)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(shè)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(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)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(wù)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(shè)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(diào)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(guān)系，其在應(yīng)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(fù)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(zhuǎn)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(gòu)建人類命運共同體的“基因”，應(yīng)當(dāng)成為致力于解決人類面臨的共同的能源、應(yīng)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(fù)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(diào)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(yīng)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(shù)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(shù)，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(zhuǎn)型，在推動全球經(jīng)濟綠色復(fù)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(qū)動力，將推動新能源、新材料、高端設(shè)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)，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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