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新型電力系統(tǒng)能為碳減排帶來哪些根本性變革?

中國環(huán)境報發(fā)布時間:2023-10-19 11:52:50  作者:臧元琨 張波

  我國能源轉(zhuǎn)型呈現(xiàn)多元化、低碳化、分散化、再電氣化、數(shù)字化、智能化和全球化的“七化”特征。7月11日,中央全面深化改革委員會第二次會議審議通過了《關(guān)于推動能耗雙控逐步轉(zhuǎn)向碳排放雙控的意見》《關(guān)于深化電力體制改革加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的指導(dǎo)意見》等重要文件,對于我國能源電力發(fā)展,尤其是推動能耗雙控逐步向碳排放雙控,加快構(gòu)建清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟(jì)高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng),更好推動能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命,保障國家能源安全等具有重要而深遠(yuǎn)的意義。

  “十四五”時期將以降碳為重點(diǎn)戰(zhàn)略方向,產(chǎn)業(yè)變革發(fā)展趨勢的主要方向是從化石能源向清潔低碳能源轉(zhuǎn)變。因此,在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量由量變到質(zhì)變的關(guān)鍵時期,調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和化石能源清潔利用是碳減排的關(guān)鍵舉措,發(fā)展清潔低碳能源是能源轉(zhuǎn)型的主要方向,新型電力作為清潔低碳能源,能夠在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會全面綠色轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

  新型電力系統(tǒng)能夠?qū)μ紲p排帶來哪些積極作用?

  第一,能夠發(fā)揮我國資源優(yōu)勢,促進(jìn)清潔低碳技術(shù)革新。新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑。目前,我國化石能源主導(dǎo)的能源電力系統(tǒng)存在諸多問題,包括環(huán)境污染、能源及經(jīng)濟(jì)安全隱患、科技創(chuàng)新水平不高、能源市場機(jī)制滯后、缺乏國際話語權(quán)等。而我國擁有世界領(lǐng)先的新能源全產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈制造能力,資源儲備豐富、分布范圍廣。由此可見,構(gòu)建新型電力系統(tǒng)將最大程度發(fā)揮我國制造業(yè)的強(qiáng)大優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)能源的充足、安全、可靠供應(yīng),抵御各種突發(fā)的地緣政治風(fēng)險,保障我國能源安全。同時,新型電力系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)清潔低碳轉(zhuǎn)型,因地制宜發(fā)展新能源和其他非化石能源發(fā)電,推進(jìn)“電—能—材—化”轉(zhuǎn)換。在電力、工業(yè)、交通、建筑等“兩高”行業(yè)中,利用新型低碳、零碳、負(fù)碳技術(shù),可以有效提升電氣化技術(shù)水平,促進(jìn)能源經(jīng)濟(jì)社會轉(zhuǎn)型。

  第二,能夠滿足對電力行業(yè)碳排放監(jiān)管工作的需要。減碳的根本途徑在于清潔能源對煤炭發(fā)電的穩(wěn)步替代,同時減少化石能源開采、運(yùn)輸、加工和消費(fèi)帶來的土地沉降、水質(zhì)污染、大氣污染、噪聲污染等一系列生態(tài)環(huán)境問題,滿足于政府部門對電力行業(yè)碳排放管理工作的需要。這一方面將加速電力行業(yè)的減污降碳,充分發(fā)揮工業(yè)、建筑、交通等行業(yè)電氣化過程中的減排效益。另一方面將重塑全社會的生產(chǎn)方式和用能方式,推動電、電基燃料及原料全面代替煤炭、石油和天然氣。不僅將促進(jìn)電力行業(yè)有序放開輸配以外的業(yè)務(wù),調(diào)動市場活力,還原電力能源如電力現(xiàn)貨、碳期貨等商品屬性,還能建立起合理的成本分?jǐn)倷C(jī)制和利益共享機(jī)制。隨著綠電消費(fèi)激勵約束機(jī)制逐步完善,綠電、綠證的市場化、金融化屬性將逐步凸顯,并發(fā)揮出綠色低碳的價值導(dǎo)向,將大力推動碳市場和綠證交易市場的建設(shè),促進(jìn)兩個市場有機(jī)融合,使得化石能源在環(huán)境社會責(zé)任(ESG)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)社會成本內(nèi)部化,體現(xiàn)可再生能源、清潔能源的綠色溢價。

  第三,通過數(shù)智賦能,提升碳市場數(shù)據(jù)質(zhì)量和管理水平。以數(shù)字信息技術(shù)為驅(qū)動,利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、數(shù)字孿生等服務(wù)于電力系統(tǒng)的管理和運(yùn)維全鏈條監(jiān)管,能夠提升數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化水平,從而促進(jìn)電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動。充分利用好新型電力系統(tǒng)對碳市場管理信息的采集和共享,推進(jìn)建成一個高效運(yùn)轉(zhuǎn)的全國碳市場,并做好與可再生能源消納責(zé)任制、大氣污染防治、能源消費(fèi)總量控制等政策的協(xié)同和融合,以減少政策之間負(fù)面的影響,形成合力共同推動我國能源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型,為實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮重要作用。

  第四,促進(jìn)新能源等靈活性資源合理配置及供應(yīng)。根據(jù)北京大學(xué)能源研究院發(fā)布的《新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的內(nèi)涵與展望》報告,在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的發(fā)展路徑下,預(yù)計(jì)我國電力行業(yè)二氧化碳排放將于2025年左右達(dá)峰,峰值約45億噸,2025—2028年碳排放處于峰值平臺期,到2030年仍為42億噸左右。2030年之后,我國電力行業(yè)二氧化碳排放呈加速下降趨勢,若不考慮碳捕捉、利用及封存(CCUS)技術(shù)在電力行業(yè)的利用,到2035年我國電力行業(yè)碳排放約39億噸,到2050年約20億噸,到2060年約3億噸。若考慮CCUS(包括BECCS和直接空氣捕捉)技術(shù)在電力行業(yè)的利用,到2035年我國電力行業(yè)碳排放約35億噸,到2050年約7億噸,到2060年實(shí)現(xiàn)負(fù)排放。如果在全球范圍內(nèi)合理利用新型電力系統(tǒng),全球凈溫室氣體排放總量將在2032年達(dá)峰,凈排放量達(dá)到497億噸二氧化碳當(dāng)量,之后逐步下降。而傳統(tǒng)發(fā)展模式在2060年凈排放仍有371億噸二氧化碳當(dāng)量,在新型電力系統(tǒng)的發(fā)展模式下2048年溫室氣體凈排放量為0,全球?qū)?shí)現(xiàn)凈零排放,并繼續(xù)穩(wěn)步向好。

  推動構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的建議

  加強(qiáng)科技創(chuàng)新,加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型。一是以數(shù)字電網(wǎng)和科技創(chuàng)新推動構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。著力抓好重大關(guān)鍵技術(shù)科技攻關(guān),結(jié)合電網(wǎng)異步“五高”特點(diǎn),做好新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)頂層布局,設(shè)立一批重大科技專項(xiàng)。對CCUS等技術(shù)加強(qiáng)政策引導(dǎo),激發(fā)創(chuàng)新潛力,打造新型電力系統(tǒng)多維技術(shù)路線。二是強(qiáng)化數(shù)字技術(shù)平臺支撐。通過綜合利用大數(shù)據(jù)、人工智能和新一代信息技術(shù),打造數(shù)字技術(shù)平臺,為新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供充足的“算法+算力”支撐。加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型,打造高彈性、數(shù)字化、智能化的電力系統(tǒng)“大腦”,為清潔資源優(yōu)化配置、碳中和支撐服務(wù)提供技術(shù)保障。

  開展不同電源結(jié)構(gòu)下碳排放量和碳價優(yōu)化分析。新能源發(fā)電存在靠天吃飯、隨機(jī)波動,有效容量低,影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行以及極端天氣下能源保供等問題。研究對于新型電力系統(tǒng)調(diào)整優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)所帶來的碳減排效果與碳定價優(yōu)化機(jī)制,以及不同電源結(jié)構(gòu)下碳排放量和碳價之間的對比分析,對我國未來高質(zhì)量發(fā)展并實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)具有重要理論和實(shí)踐意義。通過構(gòu)建電力生產(chǎn)消費(fèi)和碳價優(yōu)化系統(tǒng)動力學(xué)模型,對我國電力行業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行模擬仿真,從電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)可行性,投資、運(yùn)營、燃料費(fèi)用等總投入的經(jīng)濟(jì)可行性,以及碳排放的剛性約束性三個維度,評估不同技術(shù)參數(shù)導(dǎo)致的生產(chǎn)成本、發(fā)電量等變化和CO2減排潛力,采用化學(xué)儲能為主、機(jī)械儲能為輔的方式保證未來電力供應(yīng)。

  完善碳市場監(jiān)管和信息披露。一是不斷完善碳市場的基礎(chǔ)建設(shè)工作,建立健全法律法規(guī),明確各部門管理職能,加強(qiáng)排放數(shù)據(jù)的核查,構(gòu)建有效的監(jiān)管體系和信息披露制度,對未履行監(jiān)測、報告、核查、履約等行為的企業(yè)加大獎懲力度,并加強(qiáng)社會監(jiān)督。二是盡快推動從“基于強(qiáng)度”的配額分配向“基于總量控制”的配額分配轉(zhuǎn)變??偭靠刂葡碌呐漕~總量收縮路徑與碳達(dá)峰碳中和總體實(shí)施路徑一致,能夠倒逼電力行業(yè)的清潔低碳發(fā)展。三是做好與大氣污染防治、能源消費(fèi)總量控制等政策的協(xié)同和融合。通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等數(shù)字技術(shù)賦能,對風(fēng)、光、水、火、氣等不同能源發(fā)電、輸電、用電全環(huán)節(jié)的碳排放數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測與追蹤,以實(shí)現(xiàn)對電力工程建設(shè)所涉及各要素的碳排放趨勢預(yù)測、碳達(dá)峰路徑評估。四是建立碳排放強(qiáng)度實(shí)時數(shù)據(jù)的計(jì)算發(fā)布平臺,探索建立不同區(qū)域級別(區(qū)域級、省級、市級)的月度碳排放強(qiáng)度等數(shù)據(jù),在平臺上定期發(fā)布,以供決策中參考或社會各界研究。

  完善碳市場交易機(jī)制。一是通過不斷完善發(fā)電行業(yè)的碳市場交易機(jī)制,以市場化的手段倒逼煤電轉(zhuǎn)型與退出,提升新能源項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。全國碳市場在建設(shè)完善過程中,要注重與電力市場的深度融合。二是構(gòu)建電—碳協(xié)調(diào)促進(jìn)的統(tǒng)一市場,形成高度競爭的市場體系、價格體系和交易體系,促進(jìn)綠色低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展,創(chuàng)造新的商業(yè)融資模式,從而擺脫化石能源依賴。逐步將其他非電高耗能行業(yè)、銀行和基金等金融機(jī)構(gòu)納入碳市場之中,使市場主體多元化,活躍市場交易,增強(qiáng)市場流動性。三是大力推動碳市場和綠證交易市場的建設(shè),促進(jìn)兩個市場的有機(jī)融合,使得化石能源在ESG當(dāng)中發(fā)揮社會成本內(nèi)部化的作用,體現(xiàn)可再生能源、清潔能源的綠色溢價。

  建設(shè)電力行業(yè)“雙碳”決策平臺。建議建立電力行業(yè)“雙碳”決策平臺,實(shí)現(xiàn)電廠“機(jī)組—企業(yè)—區(qū)域”與環(huán)境監(jiān)管業(yè)務(wù)之間相互融合,充分利用系統(tǒng)動力學(xué)的電力生產(chǎn)消費(fèi)和碳價優(yōu)化模型、數(shù)字孿生等技術(shù),加強(qiáng)與碳排放配額核定、碳資產(chǎn)管理、碳交易市場等數(shù)據(jù)應(yīng)用及共享,支撐新型電力系統(tǒng)與碳交易市場綜合應(yīng)用分析,從而促進(jìn)市場間協(xié)調(diào)互動,提升能源合理化利用效率。

  作者:臧元琨 張波 單位:生態(tài)環(huán)境部信息中心

  來源:中國環(huán)境報


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