編者按
自去年9月22日習近平主席在第第75屆聯合國大會上第一次提出中國自主貢獻承諾以來,國家實現“雙碳”目標的頂層設計呼之欲出,地區、行業的減排實現路徑逐步清晰。企業、機構紛紛聞風而動,積極分析形勢,搶占低碳發展的先機;相關行業、領域的專家對經濟社會、能源電力領域的減碳路徑各持觀點,在媒體的積極推動下,關于減排工作的安排,特別是新型電力系統建設的探討熱度不減,是非曲直盡顯。
時下,正值“十四五”開局之年和碳達峰的關鍵窗口期,發用電結構特性轉變與經濟社會發展需求之間的強烈碰撞,已經使“能源安全”的命題和能源電力行業屬性所囊括的內涵和外延不斷衍化延伸。在“十四五”以及未來更長的時期內,我國能源電力行業的減排藍圖應該如何描就?階段性矛盾如何通過現代化能源治理手段加以化解?促進能源電力領域實現從高碳路徑依賴向負碳技術提供者跨越的關鍵技術和商業模式,將如何依托于政府、企業與市場的合力得以適時發展演進?這些問題,既是行業關切,也事關經濟社會發展的方方面面。
“我國的能源電力系統經過改革開放后幾十年的發展,既擁有強健的產業基礎根基,也擁有完整的產業鏈和關鍵核心技術支撐。這樣的后發優勢,奠定了我國如期完成 ‘雙碳’歷史使命的信心與決心。但是,在能源轉型的主戰場上充滿了不確定性,包括能源電力系統于經濟社會轉型的友好性、匹配度和適應性問題。這些關鍵問題,都需要電力行業不斷打破行業間、專業間和地方間的壁壘,在不斷的破舊立新中,走出中國自己的碳減排之路。”中電聯專家委員會副主任委員、國家應對氣候變化專家委員會委員王志軒在接受記者專訪時表示。
自“雙碳”目標確立以來,減排工作的執行節奏和力度不斷引發業內關注。中央政治局曾于7月30日召開會議,糾偏“運動式”減碳的同時,明確以“先立后破”的基本原則,科學把握低碳轉型的工作節奏。當前,我國實現“雙碳”目標的進程與經濟發展并未脫鉤,在多重目標導向下,我們應該如何更好地理解和把握“雙碳”目標與經濟社會發展、能源電力行業低碳轉型的節奏?
王志軒:
當我們在討論“雙碳”目標相關話題時,都會用“一場廣泛而深刻的社會變革”,來定義和概括“雙碳”目標在經濟社會發展階段中的定位、布局和實現的難易程度。事實上,低碳轉型既是時代洪流,也是我國多年來實施改革創新和可持續發展的需求和結果導向。其中,氣候變化作為經濟社會、能源電力領域低碳轉型的主要推動力,已經悄然改變著能源電力、經濟、社會與氣候四者關系間的本質內涵。
首先從社會學的角度來看,“雙碳”目標,根源上是法理社會的基礎向高級生態文明社會形態的轉化和演變;從經濟學原理來看,能源的稀缺性在宏觀層面發生了根本性的變化,隨之帶來轉型過程中微觀價格的變化;從環境經濟學原理來看,隨著減排污染物的特點發生了重大變化,新舊環境問題的轉化也將帶來環境經濟政策的衍化;從氣候經濟學的角度來看,氣候變化不僅增大了災害性影響的頻率和程度,使得應對氣候變化更為迫切,但同時,在傳統認知下的正常氣象要素對光伏和風電的影響也會成為很大的能源轉型風險因素。
當前,低碳轉型的大勢席卷全球。從國際轉型經驗來看,歐盟的碳減排-中和路徑,是在達峰后經歷了一個長期波動的平臺期(約30年),然后緩慢下降;同時,在上世紀80、90年代,發達國家在實現現代化之后從增長方式上或是從產業分工上自然地將高污染、高碳產業轉移到發展中國家。總體來看,發達經濟體的碳中和過程將是一個相對自然發展的減排過程。
與國際經驗有所不同,我國的碳中和戰略是先樹立減排里程碑,再以背水一戰的決心和“壓縮式”發展的理念來倒逼減排。綜合考慮各種因素尤其是技術進步因素,我認為,在2030年之前,我國碳排放總量將緩慢上升到達頂峰;從2030-2040的十年間,我國的碳排放總量將從波動下降進入較快下降階段;2040-2050年以前,碳排放總量線性下降;2050-2060年以前,碳排放總量加速下降,最終通過負碳技術實現中和。
不難看出,這四個階段與我國在2035年基本實現社會主義現代化和2050年建成社會主義現代化強國的進程是一致的,也與當前我國面臨的能源電力形勢、國際形勢和我國的電力系統各要素、電價水平等各個環節相適應。
但值得注意的是,當前,我國仍處在社會主義初級階段,經濟社會發展還屬于爬坡時期,不平衡不充分的問題仍然存在;同時,我國高碳能源特性十分顯著,國際環境的不確定性,也難以支持我國進行高碳產業的外遷轉移,甚至要防止“碳泄露”。在經濟社會發展需求和碳減排目標負重爬坡的并行階段,傳統風險將不斷被新的風險所替代,甚至疊加。因此,我們既不能期望在碳達峰之前以沖高碳排放量來維持較高的經濟增長,也不能單純地為減輕碳中和壓力而立即達峰、壓低峰值,從而過多地影響經濟發展。
面對“雙碳”目標,尤其是要在30年之內完成發達國家大約60年才完成的任務,更需要我們尊重事實,敬畏規律,從實際出發把握好長期和短期、發展與減排、局部與全局的關系,以節約優先、分類施策、加強風險防范為基本原則,通過供給與消費兩端的廣泛性變革,和來自于科技進步的賦能和體制機制的革新,來迎接這一場世紀大考。
一直以來,能源電力行業是經濟、社會發展的重要依托,在今年3月中財委第九次會議上提出建設以新能源為主體的新型電力系統,為新能源產業帶來更為廣闊發展前景的同時,也引發了在現行技術條件下,行業對于更大規模新能源并網的隱憂。在您看來,新型電力系統的構成要素、系統形態和運行邏輯將發生何種轉變,才能適應和對接能源電力行業低碳轉型的發展要求?
王志軒:
電力作為經濟社會發展的“先行官”,以新能源為主體的新型電力系統構建,與“雙碳”目標的實現路徑具有方向上的一致性。其中,新能源發電技術的發展和利用,是推動、引導、實現“雙碳”目標的基本動力,也是實現經濟綠色復蘇和國際國內“雙循環”戰略的重要依托。因此,新型電力系統的構建步伐與實現“雙碳”目標的能源轉型大致同步且應適當超前而不能滿后。
當前,我國電力系統先后經歷了19世紀末、20世紀初以分散式、小容量、低電壓、小系統為主的第一代電力系統,以及20世紀末以大機組、大電廠、大系統、高電壓、高度信息化為主要特征的第二代電力系統;演進到今天——以優化電源結構為主要目標,以靈活性電網模式、智能控制運行為特征,以更高電力可靠性和更低安全風險等為主要特點的第三代電力系統方興未艾。
現在很多觀點都在討論,新型電力系統的可靠性是否還有必要延循既往電力系統的指標。引發這種討論,多是出于對數量多、規模小、隨機性強的新能源機組個體,給電網調度模式帶來壓力的擔憂。但在我看來,新型電力系統本應是結合多種電源結構,骨干電網與微電網相結合,智能化電網控制與智能用電系統協調匹配的電力系統。這樣的特征,恰恰是解決系統可靠性難題,并科學、分類提高供電可靠性的新一代電力系統的基本特征。
但不能忽視的是,能源轉型,特別是能源電力領域的低碳化轉型,絕不是低碳、零碳發電資源一蹴而就的簡單替代——新型電力系統的構建,也不單單是電力生產方式的轉變。電力行業實現從高碳路徑依賴向負碳技術提供者的跨越,至少還涉及到用戶特性、電力企業屬性、電力系統形態以及電力體制機制等多重要素的協同并進。
首先,相對于傳統的電力系統而言,由“源隨荷動”轉變為“源荷互動”,將成為新型電力系統的主要特征之一。在傳統的電力系統中,保持電力系統功率的瞬間平衡和穩定(涉及電壓、頻率、功角等參數)是電力系統規劃、設計、運行的基本任務。為此,傳統電力系統運行的邏輯是電源側根據負荷側的變化而隨時變化,而這些變化基本上均是由電網調控。
在以新能源為主體的新型電力系統中,基于新能源發電特性制約的大量分散式電源,顯然無法適應“源隨荷動”的基本要求;且在極端情況下,風、光發電還具有反調峰特性。同時,隨著更多的電能由分布式發電接入配電網,由分布式電源和相關儲能、調控、保護設施構成的微電網和主動配電網逐漸增多。因此不難看出,此時的“源”與“荷”,已經不是傳統意義上的“發”與“用”——源、荷兩端特性的轉變和邊界上的模糊,以及原有電力系統各個環節的交互融合,將極大地增加電網安全穩定運行的難度。
毋庸置疑的是,為了保障電力系統安全,不僅需要在“源”側盡可能地提高預測的精度并加強調節性能;同時在“荷”側,也應當提高調節能力或者需求響應能力。此外,“源”與“荷”之間必須加強協同互動——在新型電力系統中,為了適應不同地區、不同“源”與“荷”的特點以及電網的特點,需要多種靈活性手段以不同形式在網側、源側與荷側進行部署。彼時,隨著以多種形式儲能為代表的靈活性資源大量使用,加之分布式電源規模的擴大,傳統的單向電能配置模式將轉變成雙向、多向的電能配置模式,并以資源利用效率的提升適應更大規模新能源消納的需求。
此外,在系統各構成要素發生轉變的同時,傳統的電力管理、運行機制也將隨之發生轉變。從物理形態上看,新型電力系統“發、輸、配、儲、用”等設備的功能調整和價值體現,將會根據電力流、信息流、價值流進行重新分配,由此推動能源、經濟、社會的全面轉型。要達到這樣的目標,深化電力體制改革將起到引領性、關鍵性,甚至決定性作用。
事實上, 我國的電力體制改革步伐從未停滯,當前改革取得的階段性成果,已經為構建新型電力系統奠定了良好的體制機制基礎。但是,當前的改革路徑仍是在2015年以前形成思路的延續,當時的改革精神和實際情況,與當下“雙碳”目標的實現要求有著不少差距。
新型電力系統的構建涉及法律、規劃、政策、標準、技術、市場、規范、人才等全方位、整體性的改變。一方面,需要行業對電力體制改革的目標有更新的認識,加快建立大規模新能源并網后保持電力系統安全穩定運行的機制,并建立起支撐可負擔的社會公平轉型的價值傳導機制;另一方面,也需要政府作用的及時發揮和政策的有效落地,確保和確立起新商業模式蓬勃發展的市場環境和穩定的政策預期,使大量支撐性技術、標準快速有效地替代銜接。
最為重要的是,能源電力行業需要重新考量電網主體在新型電力系統中的作用與屬性,進而使電網在政府的有效監管下發揮更大的作用。只有政府、政策、市場和企業的共同發力,才能構建起與“發、輸、配、儲、用”各環節高度耦合的物理電力系統,并進而衍化出與之相適應的科學化、制度化、規范化、現代化的新型管理系統。
隨著可再生能源發展實現從量到質的轉變,其在系統中的定位也將由補充能源向主體能源過渡;同時,“十四五”時期,能源電力行業不僅要面臨多元化、清潔化的多重發展訴求,能源安全的保障形勢也比過去更為復雜。在您看來,未來五年我國的能源電力系統具體應該從哪幾個維度進行系統優化?
王志軒:
未來,在全社會低碳可持續發展的導向作用下,能源電力與鋼鐵、化工、交通等行業的聯系更加密切;在融合發展的趨勢下,能源電力的“行業社會化”屬性也會隨之增強。作為社會生態文明進階的基石,能源電力行業既需要以安全、綠色、經濟為前提進行全方位系統優化,同時也要遵循優先性、階段性、區域性和預防性原則統籌推進。
近期,隨著人民生活水平的日益提高,用電負荷冬夏“雙高峰”的特征愈加明顯,由于有效容量不足引發的用電“缺口”,也從去年冬季開始在我國多地陸續出現,其中不乏新能外送大省。
從去年11月7日新能源機組實際運行情況看,全國5.3億千瓦的新能源僅有約2000萬千瓦左右的出力。盡管目前,在小范圍、低比重可再生能源電力系統中,日周期和季節性高峰時段的影響原則上不能稱之為能源電力安全風險,但隨著可再生能源滲透率的逐漸升高,發生大面積電力系統崩潰的風險概率也在增大,使短周期的風險疊加有可能醞釀成威脅能源安全的更大風險。
毋庸置疑的是,構建以新能源為主體的新型電力系統,將成為貫穿“十四五”,乃至整個“雙碳”目標實踐全過程的重點任務。當前,新型電力系統的目標、工作方向、主要內容已經大致清晰,關鍵在于畫好藍圖以及制定好近期的“施工方案”。
在“十四五”碳達峰的窗口期和新型電力系統建設的關鍵期,應把握問題導向的原則,做好政策引導,淡化總量平衡的概念,重新考慮新體系下客觀性指標的構建。通過劃定系統關鍵要素的底線和邊界,給出規劃指標的預期性數量范圍,并根據政策框架強化具體政策的出臺和落實。
首先,在保障能源安全和穩定供應方面,要堅持能源多元化戰略。在新型電力系統的構成中,應當是一個由可再生能源為主體,并與水電、核電、火電、儲能等多元、低碳電力供應組成的系統,其中必須要有連續出力的基荷電源做基本支撐和備用,并在源、網、荷布局多元化的儲能方式為靈活性調節需求作支撐。
因此,“十四五”時期,更應辯證地看待煤電的發展定位。在大力發展新能源的同時,既要嚴格限制新增煤電的建設,也要充分發揮存量煤電靈活調節及主力電源作用。一方面,對于有可能導致碳排放量增加的重大工程建設,須嚴防并阻止其造成碳鎖定效應;另一方面,對于確需煤電支撐的電網區域,在滿足節能、節水、環保等要求的前提下,對接近設計壽命的電廠,開展有針對性的評估和技術改造,使其繼續發揮作用。
其次,在遵循集中與分布式并舉的發展原則下,應將智能配電網建設放到優先位置。一方面,分布式發電和微電網發展的不斷擴大更加有利于新能源的就地消納;另一方面,隨著電力供需主體的融合趨勢將更加明顯,彼時的電力系統中,源、網、荷、儲高度耦合,使智能化需求響應成為常態。與此同時,在負荷側的工業園區、社區、小型區域等用能主體的主要供能方式,將轉為基于配網形態的綜合能源服務。在“十四五”時期,既要重視大范圍能源資源優化配置,也可通過分布式微電網與骨干電網風險防范并重的格局,分散、抵御有可能出現的新型電力系統的多重風險。
第三,由新能源出力特性定義的系統特征,對激發、釋放系統靈活性的市場環境構建和商業模式培育的需求更為迫切。在實際調度運行中,新能源參與電力平衡是一項極具風險和挑戰性的工作,同時,消納新能源發電的能力也主要取決于靈活電源的配置。但根據中電聯去年發布的《煤電機組靈活性運行政策研究》顯示,當前,我國靈活調節電源比重低,抽蓄、燃氣發電等靈活調節電源裝機占比不到6%,“三北”地區不足4%,調節能力先天不足。截至2019年底,“三北”地區累計完成煤電機組靈活性改造5775萬千瓦,不到“十三五”規劃目標的27%。
在以低碳、零碳發電資源利用的能源轉型主戰場,以儲能為代表的靈活性資源發展,將成為衡量能源轉型廣度與深度的關鍵指標之一;由儲能資源連接形成的多向電能配置模式,也會促進生產關系的進一步調整。但是,目前大規模、安全性高、經濟性好的儲能技術和設備尚未達到商業規模,這是碳中和進程中的最大瓶頸。未來五年中,儲能領域既要保持“百花齊放”的發展態勢,借力市場探索更為多元化的儲能方式和利用場景;同時,還要有選擇地盡快推動一批有前景的儲能設備(模組)和技術實現商業化發展。在這個過程中,既需要行業標準與監管相結合,同時,也更加依托于政府作用與政策配套的共同推動。
責任編輯: 江曉蓓