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周原冰:“两个替代”和中国能源互联网将对我国碳中和作出决定性贡献

日期:2021-03-24    来源:中国能源报  作者:李文华

国际节能环保网

2021
03/24
08:42
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关键词: 周原冰 碳中和 碳减排

▲2020-2060年用电量和电气化率 (数据来源:《中国2060年前碳中和研究报告》)

▲碳中和实现路径主要宏观发展指标 (数据来源:《中国2060年前碳中和研究报告》)

3月18日,中国碳达峰、碳中和成果发布暨研讨会发布了中国2030年前碳达峰、2060年前碳中和、2030年能源电力发展规划及2060年展望等研究成果。记者结合报告引发能源业界学界广泛关注的创新观点、技术热点、实施难点等方面问题,专访了全球能源互联网发展合作组织经济技术研究院院长周原冰

记者:报告提出,2028年前后,我国能够以109亿吨左右(不含碳汇为115亿吨左右)的较低水平实现碳达峰,在可行性、经济性和战略性上是如何考虑的?另外,您如何评价我国实现碳中和的减排阶段划分、快慢节奏和综合成本?

周原冰:碳排放峰值要考虑经济社会发展需要,不能过低,但也不能过高。如果碳排放峰值过高、达峰时间滞后将增加后期减排压力和成本。碳达峰是碳中和的前提和基础,低成本实现碳中和目标,就要求以较合理的峰值尽早达峰。

欧美国家碳达峰至碳中和历经60年,而我国从碳达峰到碳中和仅有30年,面临着比发达国家时间更紧、幅度更大的减排要求。

从正常的投资回收周期来分析,“十四五”“十五五”新建的高碳项目,增加的碳排放将延续到2050年后,给2060碳中和目标带来巨大压力。研究表明,如果煤电装机峰值增加2亿千瓦,将导致碳排放峰值增加7亿吨,新增减排成本约3.7万亿元;如果碳达峰推迟2—4年,将额外增加减排成本5—8万亿元。

综合分析我国经济社会、能源电力、技术产业发展,通过加快构建中国能源互联网,实施“两个替代”,能够使煤炭消费得到有效控制,2028年分别降至27亿、25亿吨标煤;石油、天然气消费增速放缓,并分别于2030年、2035年左右达到峰值7.4亿吨油、5000亿立方米。

统筹考虑我国国情、国际减排责任以及全社会减排成本,报告研究提出2030年前尽早达峰、2030—2050年快速减排、2050—2060年全面中和,分三阶段实现“双碳”目标的综合路径。其中,2028年实现达峰,峰值控制在109亿吨左右是技术上可行、治理上占主动、经济上可承受的方案。

在尽早达峰阶段,关键要控制化石能源总量,提高清洁能源发展速度,如果每年风、光新能源发电装机增长1.2亿千瓦以上,则可实现以较低的峰值达峰,并为碳中和争取时间。

在快速减排阶段,要先经过达峰后稳中有降的过程,进入加速减排轨道。其主要驱动力就是以更加先进成熟的新能源发电、储能、特高压、电制氢和合成燃料等技术为支撑的中国能源互联网。

在全面中和阶段,依托深度脱碳、碳捕集与封存技术和碳汇资源中和剩余少量的化石能源碳排放,有望2055年左右实现全社会碳中和。

另外,基于中国能源互联网的减排方案,全社会减排成本相对较低。这一方案全社会边际减排成本约260元/吨二氧化碳,低于全球1.5℃情景边际减排成本,位于全球2℃情景边际减排成本的中间水平。

记者:“两个替代+中国能源互联网”对我国碳中和的贡献度将在80%以上,这是报告的鲜明观点。电力行业在2050年前实现净零排放,特高压电网对电力行业和全社会净零排放的作用和贡献如何?

周原冰:电力服务于工业、交通、商业及居民等各行各业,电力系统在能源活动及全社会实现碳中和的过程中发挥关键作用。建设中国能源互联网,大力推进电能替代,能够减少化石能源消费,促进全社会快速减排。研究表明,电力有条件成为减排力度最大、脱碳速度最快的领域,2050年前能够实现电力生产近零排放,之后为实现全社会碳中和提供负排放。

中国能源互联网、实施“两个替代”对我国实现碳中和目标,累积减排贡献超过80%。其中“清洁替代”和“电能替代”起主导作用,能源互联网将为“两个替代”提供有力保障和支撑。

预计到2050年前中国能源互联网建成,我国将运行61回特高压直流工程和36回跨国直流工程,输电容量达到6.7亿千瓦,通过将西部北部以及周边国家优质清洁能源,输送配置到中东部负荷中心,促进减排难度大、成本高的地区实现减排,实现在全国范围内配置22亿吨碳减排量。

记者:报告提出,基于中国能源互联网的碳中和实现路径,代表了以新能源为主体、少量化石能源+CCS(碳捕集与封存)和必要碳汇的综合路径。这一路径背后的技术、经济和战略研判是什么?对CCS技术的角色定位是如何考虑的?

周原冰:能源系统减排对实现碳中和起着决定性作用,电力在其中扮演关键角色,中国能源互联网是促进碳减排和碳中和的重要基础平台。

未来电力系统将以新能源为主体,不能保留过多的化石能源。若通过化石能源电源大规模配置CCS的方式实现电力系统净零排放,将会大幅增加用电成本。我们专门做过经济性测算,保留大量煤电、气电的方案,相比保留少量煤电、气电的方案,运行年费用高9000亿元。

CCS主要用在难以脱碳的领域,例如水泥、钢铁、煤化工、火电等,并且要与碳捕集后的利用相结合,总体上CCS是补充性手段。

碳汇是实现全社会碳中和的必要手段,在2050年电力系统率先实现近零排放后,针对少量无法完全实现电能替代的产业,通过自然碳汇、碳移除等措施,促进实现2060年前碳中和目标。

记者:报告提出实现“双碳”目标我国每年清洁能源装机要超过1亿千瓦以上,到2050年全国总装机达到75亿千瓦、全社会用电量达到16万亿度,这都是非常高的水平,是否确有必要、是否有可行性?

周原冰:实现“双碳”目标最根本的措施,就是实现能源生产清洁化和能源消费电气化。

能源消费环节加快电能替代、提升电气化率十分必要。从中长期来看,中国经济仍将保持长期稳定增长,终端能源需求仍有增长空间。电能具有清洁、高效、安全、便捷等优势,是利用效率最高、经济效率最高的终端能源品种。随着工业、交通、建筑等领域电能替代推进,电能在全社会终端能源消费占比将从目前的27%提升至66%,这将带动电力需求快速增长,达到14-15万亿千瓦时。

同时,为满足工业、建筑和交通领域深度脱碳要求,需要发展电制氢、甲烷和甲醇等电制燃料和原材料产业,这部分需求,预计用电量在2.6万亿千瓦时左右,2060年全社会用电量总量17万亿千瓦时。

构建以新能源为主体的新型电力系统,需要更大的装机规模来满足可靠供应要求。以清洁绿色方式满足电力需求,需要科学、合理的电源规划。

一方面,由于风电、太阳能发电利用小时数低,需要更多装机才能满足电量需求;另一方面,风电光伏的置信容量低,季节性电量不平衡,为保证系统充裕度和安全性,新能源应承担部分系统的备用和辅助服务责任。这些因素都将促使清洁能源装机快速增长。

考虑资源、技术、经济、产能等因素,我国能源生产环节大规模开发清洁能源具备可行性。

资源方面,我国清洁能源资源丰富,目前水能、陆上风能、太阳能开发率仅为50%、4%、0.2%,风电、太阳能年发电量分别可达到14万亿、193万亿千瓦时,完全能够满足我国未来能源需求。

技术方面,我国已经形成了大容量风电机组整机设计和风电装备制造体系,晶体硅太阳能电池产业技术具备较强国际竞争力,掌握了核心技术和全套装备制造能力。

产能方面,我国风电、光伏等产能占全球的一半以上。按照我们的情景,预计2050年前国内需求平均每年可消化风电产能超过6000万千瓦、光伏产能约1亿千瓦。

记者:今年是全国碳市场建设和运行的关键年。报告里首次提出将电力市场和碳市场链接和融合的机制建议,请问电力市场和碳市场融合有哪些必要性?对实现“双碳”目标又有哪些重要作用?未来如何实现电—碳市场?

周原冰:市场是实现碳减排的关键手段。我国正稳步推进电力市场与碳市场建设。在电力市场中,通过建立有利于清洁能源优先消纳的交易机制,促进清洁电能的普及利用,推动能源系统的低碳发展;在碳市场中,通过限制企业允许排放的总量,达到控制碳排放的目的,推动各行业降低排放。当前碳市场应抓紧运作并发挥作用,纳入更多行业、部门,让更多市场主体参与,提升市场活跃度。两个市场都对促进社会碳减排、实现“双碳”目标发挥重要作用。

中国电-碳市场将电力市场和碳市场的交易产品、管理机构、参与主体、市场机制等要素深度融合。在发电侧,发电成本与碳排放成本共同形成电碳-产品价格,通过价格动态调整不断提升清洁能源市场竞争力,促进清洁替代;在用能侧,建立电力与工业、建筑、交通等领域用能行业的关联交易机制,用能企业在能源采购时自动承担碳排放成本,形成清洁电能对化石能源的价格优势,激励用能侧电能替代和电气化发展;在输配侧,电网企业推动全国范围电网互联互通,促进优质、低价清洁能源大规模开发、大范围配置、高比例使用。

电-碳市场以气候与能源协同治理为方向,能够将相对分散的气候与能源治理机制、参与主体进行整合,实现目标、路径、资源等高效协同,有效解决当前两个市场单独运行存在的问题,提供科学减排方案与路径,激发全社会主动减排动力。


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