“雙碳”目標下綠色電力低碳發(fā)展路徑研究

王 堯

（哈爾濱電氣國際工程有限責任公司， 黑龍江 哈爾濱 150028）

0 引言

目前，我國處在一個非常重要的階段，既要努力實現(xiàn)發(fā)展的目標，又要把保護生態(tài)的目標放在優(yōu)先位置上。過量的CO2將導致溫室效應(yīng)以及其他的一些環(huán)境問題。國家在“十四五”計劃中，對綠色電力和低碳能源的發(fā)展提出了更高的要求。而且隨著“雙碳”目標的提出，建立基于新資源的綠色電網(wǎng)，既是對電力行業(yè)的要求，也是對整個社會的要求。

1 “雙碳”目標下綠色電力低碳發(fā)展的重要意義

1）“雙碳”目標的實現(xiàn)離不開人的參與，人與自然之間本身就相互關(guān)聯(lián)，在這種關(guān)聯(lián)中，生物與自然相互影響，從而產(chǎn)生了地球上各種各樣的自然現(xiàn)象。這個世界的平衡一旦被打破，后果將不堪設(shè)想。同時地球生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。CO2對地球環(huán)境的影響很大，因此“雙碳”目標的實現(xiàn)與否對人類的生存至關(guān)重要。“雙碳”目標的制定與實施，在一定程度上也是為了實現(xiàn)人與環(huán)境的和諧共生。隨著我國城市化和工業(yè)化進程的加快，碳排放量超標所產(chǎn)生的污染問題日趨嚴重[1]。在日常生活中，人們使用燃氣設(shè)備以及人的每一次呼吸都會產(chǎn)生大量的CO2；此外，汽車尾氣、工業(yè)廢氣也會產(chǎn)生很多CO2和有害氣體。而植物吸收CO2的主要途徑是通過光合作用實現(xiàn)的。如果不加以重視，溫室效應(yīng)等負面影響就難以避免，進而阻礙社會發(fā)展與人類進步。

2）為了實現(xiàn)綠色電力的低碳減排，就必須采用新能源。新能源種類有很多，例如太陽能、風能、潮汐能等等。新能源技術(shù)的開發(fā)是一項長期工程，需要大量的試驗和長時間的研究，耗費巨大，投入和產(chǎn)出不成正比。但是在“雙碳”目標下，它對于我國的新能源產(chǎn)業(yè)和電力行業(yè)的發(fā)展都具有積極意義。

3）“雙碳”目標的確立及綠色電力向低碳化方向發(fā)展，都離不開人民群眾的觀念和認識。想要實現(xiàn)“雙碳”目標，很大程度上取決于社會意識的覺醒與進步。也就是除了依靠科技研發(fā)外，還需要在全社會形成共識，只有這樣才可能取得成功。因此，大力推動“雙碳”與“綠色電力”的發(fā)展，有利于提高全民環(huán)保意識，在新形勢下推動全社會形成綠色低碳發(fā)展的共識。

4）從能源安全的角度來看，綠色電力發(fā)展對于構(gòu)建“以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”具有重要意義。綠色電力是指在發(fā)展過程中充分利用可再生能源發(fā)電，以確保所產(chǎn)生的清潔電能在整個能源系統(tǒng)中的比例不斷提高。其中，風電、光伏、水電、生物質(zhì)等新能源發(fā)電均屬于綠色電力，并且由于其具有清潔低碳的特點，其發(fā)電成本將低于常規(guī)化石能源。

5）從社會經(jīng)濟發(fā)展的角度來看，發(fā)展綠色電力對促進社會經(jīng)濟的高品質(zhì)發(fā)展有著重大作用。一方面，綠色電力將提高可再生能源發(fā)電規(guī)模。目前中國風能和太陽能資源豐富，風力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電等清潔能源資源開發(fā)潛力巨大。根據(jù)預(yù)測，到2030 年風電、太陽能發(fā)電量分別可達410 億kW·h 和445 億kW·h，屆時全國發(fā)電量占比將由2019 年的3.17%提高至2030 年的5.64%；另一方面，綠色電力在促進經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變方面具有重要意義。目前中國已提出并實施了多項相關(guān)規(guī)劃和計劃：“一帶一路”建設(shè)、京津冀協(xié)同發(fā)展、長江經(jīng)濟帶發(fā)展、粵港澳大灣區(qū)建設(shè)等區(qū)域重大戰(zhàn)略有序推進實施；支持新疆、西藏等邊疆地區(qū)和少數(shù)民族地區(qū)加快發(fā)展；推進實施新一輪西部大開發(fā)戰(zhàn)略；加強東北等老工業(yè)基地振興和中部地區(qū)崛起[2]。這些戰(zhàn)略的實施都將有效促進能源消費結(jié)構(gòu)調(diào)整、加快能源供給結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

6）從電力行業(yè)轉(zhuǎn)型的角度來看，綠色電力將成為中國能源生產(chǎn)和消費主體。當前我國電源結(jié)構(gòu)仍以火電為主，煤炭消費比重較大，清潔能源比重偏低。綠色電力將成為未來中國電力行業(yè)的主體電源、主力電源，以煤電為主的電源結(jié)構(gòu)將逐漸向可再生能源為主轉(zhuǎn)變；新能源發(fā)電將繼續(xù)擴大規(guī)模，并逐步向清潔低碳高效利用方向轉(zhuǎn)變。為適應(yīng)未來電力需求結(jié)構(gòu)和電源結(jié)構(gòu)的變化趨勢，建設(shè)以風電和太陽能發(fā)電為代表的清潔低碳電力系統(tǒng)需要加快轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式。根據(jù)《中國風電發(fā)展報告2020》，至2020 年底我國風電裝機容量已達到1.28 億kW，其中約1/4 的裝機容量為海上風電。目前我國海上風電裝機僅為300 萬kW左右，隨著海上風電基地建設(shè)逐步推進、平價上網(wǎng)后海上風電裝機量將快速增加。同時，我國也將加快布局抽水蓄能、新型儲能等調(diào)峰電源以及燃料電池等氫能領(lǐng)域項目建設(shè)。

2 低碳電力的實現(xiàn)途徑

2.1 低碳制造體系下的電力行業(yè)碳減排

1）從節(jié)能角度考慮，在電力工業(yè)中，減少碳排放權(quán)應(yīng)優(yōu)先考慮再生能源消納?！半p碳”目標背景下，新能源發(fā)電規(guī)模將呈幾何倍數(shù)增長，但是，因為各地區(qū)之間的資源和負荷的分配存在著很大的差別，所以新能源的消納不可避免地會受到影響。“雙碳”目標產(chǎn)生一定的制約，并在一定的時空范圍內(nèi)產(chǎn)生較大影響[3]。目前，消納主體仍以電網(wǎng)為主，但隨著分布式可再生能源的快速發(fā)展，電網(wǎng)消納模式將向多元化方向發(fā)展。因此，未來應(yīng)依托先進技術(shù)，對各類消納技術(shù)進行持續(xù)的研究與革新；在此基礎(chǔ)上建立市場化機制和新能源消納運營模式，實現(xiàn)“就地消納”?？稍偕茉吹亩嘣c互補性消納，實質(zhì)上就是增加低碳能源的比重，是電力行業(yè)對外輸出的重要形式。

2）從低碳工藝的角度出發(fā)，電力行業(yè)降低碳排放應(yīng)以節(jié)能為重點。在碳排放方法中，所有有關(guān)節(jié)能量的核算均可轉(zhuǎn)化為碳減量，因此“節(jié)能就是減碳”的理念成為推動我國電力行業(yè)低碳技術(shù)進步的基礎(chǔ)。從供電全過程來看，電力行業(yè)的能耗損失主要來源于輸配電、生產(chǎn)及負荷側(cè)能耗損失，且均與具體的工藝過程相關(guān)。今后要持續(xù)增加在節(jié)能技術(shù)和設(shè)備方面的研發(fā)投資，健全與節(jié)能有關(guān)的市場制度，并采用有功必賞、有過必罰的方法，加強對其的支持和監(jiān)督，共同推進電力行業(yè)的節(jié)能工作。

3）從低碳工業(yè)園區(qū)的角度看，我國電力行業(yè)應(yīng)以節(jié)能增效為重點實現(xiàn)碳減排。工業(yè)園區(qū)作為電力行業(yè)能源供應(yīng)、信息交換的基本單位，其低碳發(fā)展路徑對實現(xiàn)“雙碳”目標至關(guān)重要。目前，低碳園區(qū)的低碳路徑選擇，溫室氣體排放核算，低碳商業(yè)模式選擇等已經(jīng)引起了越來越多的關(guān)注。綜合能源管理可以有效降低企業(yè)能耗，是實現(xiàn)節(jié)能增效的重要途徑。在今后的發(fā)展過程中，可以從擴大分布式光伏的使用范圍，發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，推動電力信息化建設(shè)，并積極在數(shù)據(jù)中心（IDC）等幾個角度著手，持續(xù)推動園區(qū)的能源系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)變，讓各種能源的協(xié)同作用被最大程度地釋放出來，提高園區(qū)的能源利用效率。

4）從低碳供應(yīng)鏈角度來看，實行電子記錄（EPR）制度是我國電力行業(yè)實現(xiàn)碳減排的關(guān)鍵。對于發(fā)電側(cè)及網(wǎng)側(cè)的企業(yè)來說，能源供應(yīng)只是其生產(chǎn)功能的一部分，而對上下游供應(yīng)鏈的管理則是其功能的延伸，這與綠色制造體系的LCA 理念相一致。低碳供應(yīng)鏈建設(shè) 涉及“低 碳設(shè) 計”“采 購”“制 造”“銷 售”“物 流”“消費”“回收”等7 個環(huán)節(jié)，其中要體現(xiàn)“環(huán)境特性”“生態(tài)設(shè)計”和“節(jié)能減排”等要求，也要體現(xiàn)能源“生產(chǎn)者”對“原料供應(yīng)商、產(chǎn)品經(jīng)銷商”用戶的低碳行為的約束。對于碳排放的參與主體的行為，則可以通過合同、協(xié)議、聲明等方式對其進行限制，在必要的時候，可以犧牲一部分利益來維護企業(yè)的聲譽和社會責任。

5）從低碳循環(huán)利用的角度看，實現(xiàn)EPR 對于降低電力行業(yè)的碳排放是至關(guān)重要的。例如，對余熱/余壓進行循環(huán)利用是節(jié)約能源的一種責任；循環(huán)使用是對環(huán)境的一種保護；CO2的捕獲和轉(zhuǎn)換體現(xiàn)了低碳責任。

從“源頭管控”“園區(qū)環(huán)境/能源信息披露”、“資源回收”等三個方面開展工作，進而實現(xiàn)園區(qū)碳循環(huán)的最終目標，即落實生產(chǎn)者責任，減少園區(qū)碳排放量[4]。

6）從全生命周期碳足跡的分析角度來看，園區(qū)碳足跡的核算與評價也是目前我國電力行業(yè)碳減排的重要一環(huán)。目前，關(guān)于碳足跡的核算與應(yīng)用大多以產(chǎn)業(yè)分析、區(qū)域分析及生產(chǎn)單元流程分析為主，而以工業(yè)園區(qū)為基礎(chǔ)的相關(guān)計算與運用則較為少見?？梢詤⒄债a(chǎn)品碳足跡（PCF）的計算流程，按照ISO 14067 國際標準的要求，通過LCA 技術(shù)確定測量邊界，對園區(qū)的碳足跡進行核算與評估，將園區(qū)能源供應(yīng)的流程劃分為原料采購（煤炭、天然氣）、能源生產(chǎn)（熱電聯(lián)產(chǎn)）、產(chǎn)品銷售（能源輸配和電力市場）和產(chǎn)品報廢（廢能、廢棄物）4 個階段。在此基礎(chǔ)上，進一步分析這4 個步驟所涉及的各個單元的碳排放，計算碳排放因子，然后對原始數(shù)據(jù)進行校驗，用數(shù)學分析的方法來驗證其正確性，最后對結(jié)果進行評價。

2.2 多交易市場機制

當前，國內(nèi)已有的幾個與能源有關(guān)的市場，它們各自獨立，相互之間缺乏有效的銜接。這些交易市場主要包括：電力市場交易、綠色證書交易、碳交易、排污權(quán)交易、用能權(quán)交易、節(jié)能交易等等。在低碳能源體系中，各交易市場可圍繞“減碳量”展開，如碳市場可采用主動減排的方法，將電力市場交易的綠色發(fā)電量、綠證市場上的綠電量、節(jié)能量交易所獲得的項目節(jié)能量折算成減碳量；通過對用能權(quán)的利用，可以把用能率轉(zhuǎn)化為節(jié)能率；通過排放權(quán)市場所取得的排污權(quán)指標，換算成相應(yīng)污染的能耗率，進而計算出減排CO2的總量。通過多交易體系的協(xié)同減排，可以打破現(xiàn)有市場之間的壁壘，為未來構(gòu)建統(tǒng)一的碳中和大市場提供強有力的支撐。

2.3 信息系統(tǒng)支撐

新興信息技術(shù)對電網(wǎng)企業(yè)的賦能，將有助于電網(wǎng)企業(yè)的信息化、智能化和數(shù)字化運營。沒有信息化技術(shù)的支持，構(gòu)建一個綠色電力體系是不可能的。以電網(wǎng)為例，實施數(shù)字化轉(zhuǎn)型策略，既可以減少輸配電投資，優(yōu)化用戶服務(wù)體驗，促進新能源的消納，又可以減少負載，顯著提升能源的使用效能。在此基礎(chǔ)上，還可以進一步推動電力行業(yè)的發(fā)展，加強電力生產(chǎn)的智能化，提高新能源的管理與服務(wù)水平，提升電力行業(yè)的生產(chǎn)與供應(yīng)效率，推動電力行業(yè)的數(shù)據(jù)融合與綠色低碳發(fā)展，推動實現(xiàn)能源與電力行業(yè)的“雙碳”目標[5]。這就是在“雙碳”的大環(huán)境下，進行的一系列的發(fā)展途徑，歸根結(jié)底可以將其歸類為“綠色電力”，但其含義更加明確，與“雙碳”的目標也更加接近。

3 有關(guān)“雙碳”目標的思考

3.1 保障制度創(chuàng)新是首要前提

綠色電力的低碳發(fā)展離不開制度創(chuàng)新。隨著我國的發(fā)展，電力行業(yè)在企業(yè)管理、制度規(guī)范和技術(shù)創(chuàng)新方面都有了一定突破性發(fā)展。其中，不斷改進我國的制度是非常重要的一環(huán)，只有這樣，我們才能從整體的策略角度來管理我國的電力行業(yè)，進而持續(xù)推動我國的繁榮發(fā)展。面對日益嚴峻的全球環(huán)境問題，煤炭等傳統(tǒng)能源已不能滿足經(jīng)濟發(fā)展的需要，傳統(tǒng)的發(fā)電模式也已不能滿足新世紀經(jīng)濟發(fā)展的需要?？紤]到中國的人口、資源和經(jīng)濟條件，中國的電力發(fā)展必須走“綠色、低碳”的道路。

3.2 積極探索技術(shù)創(chuàng)新路徑

技術(shù)創(chuàng)新是實現(xiàn)綠色電力低碳化的內(nèi)在動力。電力行業(yè)與人們的生活息息相關(guān)，當電力生產(chǎn)、運行和維護成本過高時，就會嚴重影響人們的生活?？萍歼M步不僅能夠促進電網(wǎng)向智能化、高科技方向發(fā)展，也能夠降低電網(wǎng)運行成本。在保證電力能源低碳發(fā)展的前提下，要以技術(shù)創(chuàng)新滿足人類對電力資源的需要。我國已經(jīng)走過了互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)的時代，即將邁入萬物互聯(lián)的時代，我們應(yīng)將電力行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，利用信息、通信等技術(shù)，實現(xiàn)電力行業(yè)的數(shù)字化經(jīng)營，提高電力行業(yè)的經(jīng)營水平。同時，根據(jù)相關(guān)研究，可持續(xù)發(fā)展對未來能源的可再生和低能耗性提出了需求，某種意義上，就是需要在智能化設(shè)備、儲能技術(shù)、電動汽車等方面取得突破。因此，電力行業(yè)要實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展，仍有許多技術(shù)有待突破。面對這些問題和挑戰(zhàn)，只有通過社會各方和電力行業(yè)自身的推動和創(chuàng)新，營造出一種技術(shù)創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展的氛圍，才能早日完成綠色電力的低碳發(fā)展。在電力領(lǐng)域引入新技術(shù)，在一定意義上實現(xiàn)了電力企業(yè)的數(shù)字化、智能化發(fā)展，提高了資源管理、企業(yè)服務(wù)水平、工作效率，促進了電力企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和電力生產(chǎn)的低碳化發(fā)展。

4 結(jié)語

“雙碳”目標的提出對我國的電力行業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響，推動了電力行業(yè)的綠色、低碳發(fā)展。根據(jù)綠色制造體系的思路，對綠色電能和低碳電能進行解讀，并闡明其實現(xiàn)途徑，為我國“雙碳”目標的實現(xiàn)提供了新的思路和方法。