近年来,我国提出要实现“碳达峰、碳中和方案”的目标。我国提出力争2030年前实现峰值并争取2060年前实现碳中和的“双碳”目标是应对全球气候变化和全球能源转型战略做出的重大决策。我国在国际社会中承担了更多应对气候变化和经济社会发展带来更大挑战的历史责任,绿色发展是实现现代化的必然要求和战略选择。电力作为工业的重要组成部分与能源安全、电力系统、交通运输系统等息息相关。
一、电力低碳发展的重要性
1、电力低碳发展是保障能源安全的必然要求
煤炭是影响能源安全的主要因素之一,由于近年来煤炭消费强度持续上升,加之经济形势的不确定性,使得我国煤炭消费增速出现明显下降趋势,煤炭对我国经济的支撑作用正在减弱,传统煤炭产能加速释放,我国煤炭行业面临转型压力和转型动力不足。随着新能源规模化、抽水蓄能电站等新能源发电设施建设加速推进,其发电量占比将不断提升,成为煤电行业中发电能力最大、发电量占比最高、发展模式最具活力的电源。此外,未来电力系统将更多以新能源为主导的电源作为系统电源主体,并逐步向负荷中心周边地区转移,负荷中心周边地区是煤电装机和发电量增长较快地区和负荷中心密集地区,受电力需求影响煤电装机容量有望保持较快增长。因此,电力部门需要积极推动电力低碳与碳达峰技术创新与应用,推动电力技术转型升级以及构建更加清洁低碳的发展模式,有效降低煤炭对电力系统的影响,提升中国电力安全保障能力。
2、电力低碳发展是提升系统运行能力的有效手段
我国能源电力低碳发展总体上存在规模小、效率低、稳定性差等问题,特别是新能源发展规模和占比提升带来巨大的消纳压力。截至2020年底,我国电力总装机容量约7.1亿千瓦,其中火电装机3.4亿千瓦、风电装机4.5亿千瓦、太阳能发电装机2.2亿千瓦,占总装机的89%;水电装机1.1亿千瓦、核电装机1600万千瓦、风电装机6500万千瓦、太阳能发电装机1.2亿千瓦。未来在可再生能源发电快速发展、新能源大规模接入及其与传统能源协同发展趋势下,全社会用电量将大幅增长,预计到2035年将超过6万亿千瓦时/年,占全社会用电量比例达到30%~40%。目前我国以风电和光伏发电为主的新能源消纳压力不断增大;随着抽水蓄能和储能技术成本不断下降,未来新能源有望替代部分传统化石能源为全社会用电提供能量支撑;随着以水电为代表的新能源规模化发展,将进一步推动抽水蓄能和储能技术应用规模继续扩大。未来电力行业将在促进清洁能源消纳方面发挥越来越重要的作用。
二、我国未来电力低碳发展的策略
1、推动电力系统绿色转型
为实现“双碳”目标,我国需要推动构建新能源协调发展、电力系统各环节充分利用新能源的新型电力系统,使新能源与传统电源的耦合更加充分、相互影响更加协同,实现电力系统对新能源和化石能源发电的充分消纳。在能源供给侧,我国需要将新能源、化石能源作为基本能源进行统筹规划设计,使其与其他能源充分协调发展,从而保障电力系统高效稳定运行。在能源消费侧,我国需要逐步减少化石能源电力消费规模并将可再生能源电力消费比重提升至10%左右,从而降低对化石能源电力需求且保证其稳定运行。在电力系统中,需要利用先进电网技术提高新能源与传统电源的耦合比例以实现电力系统对新能源与传统电源的充分消纳,降低能源系统对化石原油的需求;同时通过构建新能源与非化石能源的多能互补、互济互供关系以提升系统综合运行效率,从而保证系统整体安全性和稳定性。
2、加强非电网领域低碳发展
我国能源消费结构中,煤炭占能源消费总量的比重为62%,水电占27%,核电占17%,光伏占11%,风电占4%。此外,电网结构中,火电占比超过80%。在“双碳”目标下,通过对非电网领域的大力支持,电力行业可以进一步提高非电网发展水平,减少化石能源占终端能源消费总量的比重。一方面,非电网单位发电量消耗天然气、水电等化石能源较多,若要提升非电网单位发电量占终端能源消费比重,需要进一步提高非电网领域清洁取暖覆盖率和水电占比,减少化石能源消耗,减少电力使用强度;另一方面,可再生能源发电占比高、可再生能源消纳空间不足是导致非网源并网比例较低的主要原因之一。根据中国煤炭消费统计年鉴数据显示,2020年我国煤炭消费量约占1/3以上,若要提升非电网领域清洁能源比重进而降低非电源并网比例,需要制定具体举措改善非电网能耗水平并提高非电网在可再生电力行业占比,包括建设风电光伏等大型风电光伏发电基地、出台抽水蓄能电站建设补贴政策等方式。非电网领域低碳发展需要以能源结构调整为基础、以电气化、绿色化为导向、以可持续和综合转型为方向。
3、强化系统调节能力
未来,我国将以电源为中心构建新能源、储能、调峰电站并网运行保障体系,提升系统调节能力,促进新能源消纳和电力系统安全稳定运行。一是完善电网安全运行机制。通过加强电力需求侧响应、建立新型发电与负荷互动机制、提升电煤储备能力等方式提高系统调节能力并提升电力系统运行水平。二是健全调度控制体系。结合电力需求侧响应特性建设“一张网、一刻钟”调度控制技术体系来提升电力系统运行品质并保障电网安全运行;建立跨省区电力现货市场交易结算制度,鼓励开展跨省区现货市场试点工作;强化调峰和备用能力建设,充分发挥电网安全稳定运行对化石能源消纳作用。
三、结语
“双碳”的实施对我国电力工业的发展产生了深远的影响,也将推动我国电力工业实现绿色、低碳的转变。根据绿色生产系统的思想框架,对绿色电力和低碳电力的概念进行了阐释,并对二者的具体实施途径进行了详细的论述,为“双碳”的发展提供了新的思路和途径。
四、参考文献
[1]毛涛.碳达峰与碳中和背景下工业低碳发展制度研究[J].广西社会科学,2021(09):20-29.
[2]赵国涛,钱国明,王盛.“双碳”目标下绿色电力低碳发展的路径分析[J].华电技术,2021,43(06):11-20.