2020年9月22日，我國在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上提出“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭在2030年前達到峰值，努力爭取在2060年前實現碳中和”。同日，在國家財經委員會第九次財經委員會會議上，提出要構建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實現可再生能源替代行動，深化電力體系改革，構建以新能源為主體的新型電力系統。

 

“雙碳”是最近幾年非常高頻的詞匯，被眾多機構、公司廣泛研究、探討，本文對電力系統碳中和、碳達峰目的、舉措等相關問題做了初步研究，希望可以讓大家了解電力系統碳中和、碳達峰基本邏輯，引發思考。

 

說一說為什么電力系統的“雙碳”是我國“雙碳”工作的重中之重。

 

首先，從分類看，據IEA數據顯示，2018年我國排放的二氧化碳總量中，發電及供熱占比為51%，工業28%，交通10%，建筑6%，農業1%，其他4%。發電行業碳排放占到我國碳排放總量五成，改善空間巨大；

 

其次，從產業集中度看，電力系統中的電源、電網環節產業集中度非常高，且絕大部分為中央企業、省屬國有企業，改革阻力相對較小；

 

再次，交通領域的新能源汽車，工業的電氣化改造，需要更多電力輸出，只有從源端減少碳排放，才能從根本上盡早實現碳達峰、碳中和。

 

電力系統的“雙碳”活動是圍繞以光伏、風電為代表的新能源大比例消納展開的。新能源的廣泛應用帶來了碳排放的減少，但新能源發電受光照、風力等氣候因素影響，發電不穩定，且與用電峰谷曲線不匹配，在“源隨荷動“的技術背景下，必將出現發電高峰期電力使用不足，棄電嚴重；需求高峰期，電力供應不足，影響電網安全。

 

針對新能源發電的實際問題，我國從以下幾個方面采取措施，提高新能源的消納能力。

 

電源端：

 

首先，運用“風光水火儲”一體化，減小電力波動。通過儲能、火電、水電的調節作用，實現電源端的穩定供應，獲得合理的送電曲線，提升通道利用效率。“風光水火儲”是一個大概念，從實際使用情況看，為新能源電站提供儲能配套的“風光儲一體化”將逐步成為新能源電站的標配；“十四五”期間，將進行大量火電機組的調峰改造，“風光火儲一體化“將穩妥推進；在水電資源豐富的地區，將因地制宜開展”風光水儲“一體化建設。

 

其次，通過煤電、氣電的低碳化技術及CCUS技術，減少傳統能源的碳排放。

 

再次，通過電源端合理配置儲能，有效提高備用容量，在發電高峰存儲電能，在用電高峰釋放電能，進行調峰，有效提高電源輸出質量。

 

電網端：

 

首先，通過構建特高壓輸電網絡，西電東送，將西北地區不能就近消納的過剩電能輸送至用電集中的東部地區。減少棄電，充分發揮了西北地區資源稟賦，又支援了東部地區的電力供應。

 

其次是“源網荷儲一體化“建設，通過開展”區域（省）源網荷儲一體化“、”市（縣）源網荷儲一體化、“園區源網荷儲一體化”建設，改變“源隨荷動“的電網調度模式，實現源、網、荷、儲深度協同。推進局部電力平衡，降低對大電網調節支撐需求。

 

用戶端：

 

通過“虛擬電廠“，整合自用/公用分布式能源、儲能及可控負荷，匯聚形成發電量可觀的“虛擬電廠”，調節用電負荷并對大電網形成有效支撐。

 

儲能端：

 

儲能端做為新型電力系統的重要組成部分是電力碳達峰、碳中和的重要環節。目前已經處于應用、研究階段的儲能技術有，抽水蓄能技術、電化學儲能技術、機械與電磁儲能技術、相變儲能技術、氫儲能技術，并發展出相應分支技術。從2020年儲能存量情況看，抽水儲能裝機容量約占總裝機容量的89%，電化學儲能約占9%，其中鋰電池儲能約占8%，其他儲能受成本及技術影響應用還比較少。短期來看，電化學儲能成本將快速降低，“十四五”末期，其儲能成本有望接近或達到抽水蓄能儲能成本，“十五五”末期，有望低于抽水儲能成本。長期來看，壓縮空氣儲能、氫儲能市場空間廣闊，有望成為長周期儲能的中堅力量。

 

機制方面：

 

全面放開發電用電計劃、全面建立需求響應機制、完善電力系統中長期交易、完善輔助服務交易機制、深化電力現貨交易、構建全國統一的電力市場體系、完善峰谷電價調節機制，促進新能源電站及儲能建設。

 

電力系統的碳達峰、碳中和路長且阻，但邏輯清晰、前景光明。

 

作者：王志剛，北大縱橫合伙人