电力系统深度脱碳的倒序路径分析

　　碳中和目标对我国电力行业低碳转型提出了极高的要求。“远期负排放、中期快速下降、近期尽快达峰”，是逐步实现电力深度脱碳的倒序路线图(见图5)。

　　从远期来看，煤电需完全退出，水电与核电达到可经济开发上限，新能源成为电力主体，多元化灵活性资源广泛部署，生物质发电耦合CCS达到一定规模，先进信息技术与电力系统深度融合;从中期来看，煤电有序退出，新能源快速增长，电化学等新型储能设备在电力系统全面部署，在适宜地区部署推广CCS;近期则需要电力行业碳排放尽快低水平达峰，新能源实现全面平价，开发源网荷储灵活产品组合，完善电力市场机制。因此，为实现电力行业深度减排与负排放，电力系统要解构与重塑，从以煤电为主的高碳电力系统逐渐过渡到“清洁、灵活、数字化”为特征的负碳电力系统。

　　电力深度脱碳的倒序路线图，更准确地来说，是煤电发展的倒序路线图。考虑到2060年非完全电气化部门碳排放量依然保有14亿吨以上规模的可能性，煤电要在2060年前、甚至2050年完全清零以减轻碳汇压力;按照煤电机组设计运行寿命30-40年计算，我国煤电应在2020-2025年间达到规模峰值，且规模峰值越小，中长期煤电退出压力和搁浅资产规模就越小;煤电在从规模峰值到规模清零的期间，要同时做好以下几项工作，落后淘汰和正常退役煤电机组让渡发电空间，高效清洁机组提升利用率，灵活改造机组配合新能源消纳，备用调峰机组补足用电负荷缺口，维持电力安全。总的来讲，碳中和目标下我国煤电要“近期控规模、中期调功能、远期退清零”。

　　煤电达峰与退出路径分析

　　我国煤电仍处于规模扩张阶段，2020年1-7月份，全国基建新增煤电装机1905万千瓦;截至2020年7月底，全国煤电装机容量达到10.6亿千瓦(6000千瓦及以上机组)，同比增长3.6%;处于计划状态(在建、缓建、停建、封存、核准、核准前开发和宣布)的煤电机组容量约为4.13亿千瓦，若全部建成将加剧我国煤电产能过剩风险，严重拖慢碳中和实现进程。通过对2025年各区域电网最大用电负荷、用电量和电源增长情景进行预测，估算到2025年我国煤电合理规模应在10.2-11亿千瓦范围内;在温控目标基准情景碳排放预算约束下，我国煤电碳排放量要在2025年达到峰值45亿吨，对应的煤电装机规模约为11亿千瓦。因此，碳中和目标约束和电力需求增长情景下，我国煤电应在2025年达到11亿千瓦的规模峰值。

　　具体来讲，“十四五”煤电发展要实现以下目标：一是2025年煤电装机规模控制在11亿千瓦以内，实现煤电装机容量和发电量均在2025年达峰，2025-2030年期间煤电规模不再增长，之后煤电机组逐渐退出;二是2025年前全部机组实现超低排放和节能改造，不达标机组完全退出;三是计划机组采取“上大压小”等量/减量替代、分批有序建设的方式，实现规模管控和机组更替，过剩风险严重地区要取消部分计划项目;四是西部地区承接大多数的煤电增量项目落地，2025年后东部地区不再建设任何煤电机组，2030年后中部地区不再建设煤电机组;五是2025年煤电机组平均供电煤耗降至300克标煤/千瓦时，此后保持在此水平;六是2025年火电度电碳排放量降至820克/千瓦时，电力行业平均碳强度降至450克/千瓦时左右，电力碳排放达峰;七是进一步完善现货电能量市场和辅助服务市场机制，探索容量市场，推动煤电功能定位转型。

　　2030-2060年煤电中长期发展路径如下：一是中国煤电装机规模、发电量和碳排放均在2025年达峰后，在经历了2025-2030年的短暂平台后，2030-2060年间退出进程将显著加快;二是2025-2030年间在空气质量、水文环境和碳储存环境适宜的地方规划煤电选址，遵循等量/减量替代“上大压小”原则优化煤电机组结构;三是2030年后煤电装机开始有序退出，同时电化学储能设备在新能源侧加快发展;四是2035年煤电规模较2025年峰值减半，开始为大容量火电机组部署CCS装置，并且电化学储能大规模商业化应用;五是2050年煤电规模降至3亿千瓦左右，约半数机组安装CCS装置;六是2060年前，未加CCS改造的煤电完全退出，煤电掺烧生物质耦合CCS使得电力行业有望实现大规模负排放。

　　综上，2060年我国碳中和目标的实现路径可总结为“五要素”：超高能源效率、非化石能源、脱碳电力系统、高电气化、碳汇与负碳技术。其中，大力推广节能是实现低碳减排最为经济可行的方式;以非化石能源为主的能源系统要自主实现碳中和，以减轻自然碳汇压力;以“清洁电”为中心的高电气化策略将极大地减少碳排放;作为技术可行性最高、最容易脱碳的部门，电力系统2050年应实现零排放，2060年实现负排放。

　　我国实现碳中和将是一个长期而艰难的过程，需捋顺长远目标与近期发展的内在强关联——以长远目标为发展导向制定近期发展策略，近期发展为长远目标做好谋篇布局。传统化石能源行业面临着前所未有的变革压力，资源开发上限的内生约束和碳中和的外生压力预示着未来化石能源必然要退出历史舞台、被非化石能源取代。能源设施往往具有长周期性，如燃煤电厂寿命期可达30-40年，继续大规模开发建设将延长我国高碳发展路径，加重碳中和目标负担;而及早布局新能源行业为代表的新基建，发挥我国技术领先和规模化生产的优势，对促进能源转型和经济社会绿色发展具有重要的现实意义和深远的战略意义。

　　本文刊载于《中国电力企业管理》2020年11期，作者供职于华北电力大学经济管理学院