碳中和需要完善的市場化機制
電力系統脫碳是能源系統脫碳的核心環節。含高比例可再生能源的新型電力系統是實現碳中和的核心,這一論斷已成為國內外的基本共識。德國的可再生能源發電量占比較高,2021年以風、光為主的可再生能源發電量約占德國全部發電量的70%。然而,以風、光為主的可再生能源電力系統波動性較大,調度難度也較高,對電力系統的穩定性構成挑戰。
當風、光等波動性可再生能源發電量在系統中占比不超過5%時,依靠適當安排調度就可以實現并網,這與我們對電網早期的認識基本一致。隨著波動性可再生能源發電量占比的提高,僅靠電網自身無法完全滿足相應的并網要求,需要更多的備用容量(如建設抽水蓄能、天然氣調峰電站等)才能提高系統的靈活性,以保障沒有風、光時電力系統有足夠的出力。然而電力系統備用容量的增多帶來了高額的新增投資,再加上利用率不足,導致整個能源系統成本越來越高。這也說明僅依靠不斷增加備用容量的方式來提高能源系統靈活性,將不能持續有效地為高比例可再生能源并網提供支撐。
盡管不同地區、不同電網存在差異性,但波動性發電量占比一旦超過10%就會對整個電力系統優化提出新的要求。2021年,國家發展和改革委員會、國家能源局提出了促進源網荷儲一體化發展的指導意見,闡述了對新型電力系統的要求,即負荷和儲能作為系統靈活性的重要來源,需求側響應、分布式能源、儲能、電動汽車是電力系統中活躍的組成部分。在源網荷儲一體化的電力系統中,需求側、供應側的界限不再清晰,需求側響應、分布式能源等基于市場實時供求關系的價格信號將在供需平衡方面發揮決定性作用。
在歐洲、美國,能源市場化體系更多是能源市場發展的結果,先后完成了電力、天然氣的市場化改革。這一體系在高比例可再生能源系統中發揮了越來越重要的作用,驅動了新型商業模式的興起。為了精確體現實時供需狀況,大部分現貨電價區間已經縮短到5 min出清一個價格。市場化的能源價格機制對于減少棄風棄光,提高系統靈活性,推動儲能、輔助服務市場建設,建立新型商業模式發揮了基礎性作用。
能源市場化建設需要有確保電力和能源安全的政策設計,在這方面容量市場機制發揮了重要作用。確保能源系統有充足的容量是能源安全的重要保障,應在能源現貨市場建設的同時,通過容量市場機制提高能源系統中的容量充裕度。
(二)新型商業模式需要更加開放的市場體系
實現碳中和離不開持續的技術和商業模式創新,涉及眾多領域和產業,因此需要不斷引入創新資源,擴大市場準入。
與傳統的集中式、金字塔型的能源供應模式不同,以可再生能源和新能源為主體的能源系統將更加分散,分布式能源將發揮越來越重要的作用,能源生產供應主體也將呈指數增長。以屋頂分布式光伏項目為例,到2050年,全球將有1.67×108戶家庭和2.3×107家企業在房屋、廠房等建筑物的屋頂采用光伏設備發電,總裝機容量將達2.2×109kW,比2020年的2.7×108kW增長一個數量級。借助大數據、區塊鏈等技術,還將催生新的分布式能源開發運營模式。例如,美國紐約市布魯克林區的智能微網引入區塊鏈技術,采用共識機制和電子合約,可以直接開展用戶對用戶的新能源電力貿易,提高了小規模能源生產者的信用水平;歐洲也有不少類似的創新模式,甚至還創造了基于區塊鏈的能源代幣。2021年,國家能源局通知在全國組織開展整縣(市、區)推進屋頂分布式光伏開發
試點工作,公布了676個
試點地區名單。
分布式光伏的成本及收益率是決定其未來發展的關鍵因素,受到地理和光照條件的影響,也與技術成本、商業模式、融資成本有重要關系。為此,應積極引入多元化的市場開發主體,創新商業模式,推動技術進步,同時降低融資門檻,減少并網約束;進一步激發市場積極性和創新力,擴大分布式可再生能源規模并提高其系統靈活性,與集中式能源形成互補。分布式能源商業模式創新的前提是開放能源市場,能夠進行“隔墻售電”。
提高能效是實現碳中和的重要方面,進一步提高能效需打破能源的行業壁壘,如電、氣、熱等能源品類長期以來的條塊分割問題。2020年,歐盟發布了能源一體化戰略,要求整合不同品種的能源,實現綜合利用并盡可能提高能效。打破能源的條塊分割、實現能源綜合利用的重要前提是完善能源市場建設,提供更加開放的市場環境。
無論是發展可再生能源,還是提高能效,都需要中小企業的積極參與、創新作用的充分發揮。歐盟注重中小企業的發展,在應對氣候變化的主要政策框架“歐盟綠色新政”中,專門制定了針對中小企業的發展戰略;通過“歐盟綠色新政投資計劃”給予中小企業資金支持,幫助中小企業拓展融資渠道以推進綠色創新行動,降低市場壁壘。
在碳減排領域,建設碳排放交易市場是有力工具。歐盟是全球最早建設規模化碳排放交易體系的地區,歐盟碳排放交易體系(ETS)在所有歐盟國家以及冰島、列支敦士登、挪威運行,覆蓋面占歐盟溫室氣體排放量的40%左右;2005年以來,ETS所涵蓋的主要行業的碳排放量下降了42.8%。近年來歐洲
碳價不斷高漲,進一步推動了碳減排的力度。
ETS采取的是“總量控制與交易”原則,對系統覆蓋的溫室氣體排放總量設置上限;在上限內,公司獲得或購買排放配額并根據需要相互交易;碳排放上限逐年下降,以此控制總排放量。配額交易帶來了靈活性,確保減碳方面社會成本的最低化。建立在高質量的數據基礎之上,具有完整、一致、準確、透明的監測、報告及核查系統,這是碳排放市場的根本保障。碳價格的上漲也促進了對清潔低碳技術的投資。
2021年7月,歐盟委員會為實現“到2030年至少削減55%溫室氣體排放”的目標,提議對ETS體系進行修改,如逐步取消發放給航空領域的“免費”排放配額并在2027年之前實現配額的全面
拍賣,將航運納入ETS系統,在道路運輸和建筑部門新建獨立的
交易系統,采用排放交易的“上游方法”并要求燃料供應商而不是住戶或汽車擁有者來負責購買配額。這些新的政策提議意在通過碳交易市場促進重點排放部門的進一步減排,支持實現日益強化的氣候控制目標。
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