以“探索‘雙碳’路徑，風光氫儲并行”為主題，由中國改革報《能源發展》周刊、中國產業發展促進會氫能分會共同舉辦的“第七屆中國能源發展與創新論壇”近日在京召開。清華大學氣候變化與可持續發展研究院助理研究員杜爾順在會上表示，雙碳目標下，電力行業低碳化發展成為國家的重大需求與關鍵抓手，需要構建安全-經濟-低碳的新型電力系統，破解“不可能三角”難題。

 

 

杜爾順表示，電力行業低碳轉型，迎來前所未有的機遇，也面臨嚴峻的困難挑戰。從機遇看，面向碳中和目標，未來將構建以新型電力系統為核心的清潔能源體系，電力消費需求將翻一番，從8萬億度電增長到16萬億度電，終端電氣化率將顯著提升至70%以上；電力供給側，非化石能源引來前所未有的發展機遇，風電光伏將增長10倍以上。當然，構建新型電力系統不是一蹴而就，目前，世界上沒有一個國家級電力系統能夠獨立實現碳中和，建設碳中和的新型電力系統是從0到1的突破。

 

“與其他能源形式相比，電力系統是發-輸-配-用統一調配、實時平衡的復雜大系統。從碳視角下，雖然碳排放主要發生在發電側，但碳排放的轉移、消費將隨著能源電力的流動，貫穿源-網-荷各個環節。面向雙碳目標，需要‘全局統籌’的碳中和戰略，‘反向尋優’的碳規劃技術，以及“電碳耦合”的碳評估體系。”

 

杜爾順認為，針對“全局統籌”的碳中和戰略，電力行業的碳中和戰略需要與整個能源體系相協同。根據清華大學氣候院的研究結果，中國碳中和目標對應減排最艱巨的1.5度目標情景，碳中和目標的內涵是全部溫室氣體中和。2060年碳匯抵消非二氧化碳排放，將實現全部溫室氣體凈零排放。能源系統要實現自身凈零排放甚至負排放。因此，需要倒逼電力行業率先達峰，提前于2025~2030之間碳達峰；提前于2055年左右實現碳中和；力爭負排，2060年實現負排放，為其他難減排部門預留空間。

 

調研綜合各個權威研究機構的結果共識，在我國電力系統低碳轉型過程中，非化石電源將扮演增量主體和存量替代角色，保留少量煤電，通過CCUS技術移除化石電源產生的碳排放，是實現電力系統凈零碳排的有效途徑。2025年左右，非化石裝機占比將突破50%；2030年新能源裝機占比將突破50%，非化石發電量占比突破50%；2060年非化石發電量占比超過90%，新能源發電量占比達到60%。

 

杜爾順表示，為實現“全國一盤棋”的碳中和目標與戰略，電力系統需要“反向尋優”的碳規劃技術，實現電-碳耦合的源網荷儲協同規劃，探尋技術可行、成本可負擔的電力碳中和轉型路徑。根據清華大學電機系與低碳實驗室最新的研究結果，未來在碳中和目標下，我國電力系統結構形態將發生巨大變化。“風光等可再生能源電量占比快速增加，多種其他低碳發電與儲能技術共同發展”將是雙碳目標下我國電力系統發展的重要特征。電力系統達到碳中和的階段時，電力負荷將主要由60億千瓦左右的風電與光伏機組支撐，其電量滲透率將超過60%。電力網絡逐步從單純的電力傳輸通道轉變為支撐不同區域間電力雙向互濟與共享的平臺。此外，碳中和情景未來30年轉型總投資成本約50萬億元，考慮電源投資成本、電網安全運行成本及新能源消納成本等，碳中和目標將使終端電力供應成本增加20%。電力系統碳中和轉型的道路上，宏觀政策需要關注可再生能源高質量發展、電力市場建設以及對儲能等新興電力技術的支持。

 

“從源網荷的體系開始，未來怎么支撐整個大電網低碳模擬、評估、規劃以及引導用戶的需求響應？需要探索在碳視角下‘電碳耦合’的碳評估體系。”杜爾順分析說，目前，電力行業是我國煤炭消耗和碳排放最大的單一行業。不同于其他能源系統，電力系統具有嚴格“發電-用電”實時平衡特性，電網連接電力生產和消費，是重要的能源網絡平臺，是引領電力碳減排的核心樞紐，既要保障新能源大規模開發和高效利用，又要滿足經濟社會發展的用電需求。以上特性決定了電力系統的“減碳”絕不僅僅是源側的任務，而是需要“源-網-荷”全鏈協同配合。實時、準確、全面的計量電力排放是掌握電力行業碳排放現狀與趨勢、挖掘電力碳減排潛力、引導電力用戶互動減碳、促進電力經濟低碳轉型的基礎與前提，也是支撐碳市場健康發展的基礎保障。從“碳視角”厘清電力系統碳排放的產生、計量、轉移等全環節的排放特性與減排機理，建立電力系統全環節碳排放計量與分析的基礎理論與方法是建設新型電力系統的創新探索。助力“雙碳”目標的落實，清華大學針對我國電力行業碳計量和電力用戶低碳響應方面的不足與空白，聯合開發了基于電力碳排放流分析理論的電碳耦合評估體系與全環節實時電力碳計量平臺，并開展了“全域碳計量-全鏈碳響應-全景碳足跡”示范應用。