2020年9月22日,我國在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上提出“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化
碳排放力爭在2030年前達(dá)到峰值,努力爭取在2060年前實(shí)現(xiàn)
碳中和”。同日,在國家財(cái)經(jīng)委員會第九次財(cái)經(jīng)委員會
會議上,提出要構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系,控制化石能源總量,著力提高利用效能,實(shí)現(xiàn)可再生能源替代行動,深化電力體系改革,構(gòu)建以
新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。
“雙碳”是最近幾年非常高頻的詞匯,被眾多機(jī)構(gòu)、公司廣泛研究、探討,本文對電力系統(tǒng)碳中和、碳達(dá)峰目的、舉措等相關(guān)問題做了初步研究,希望可以讓大家了解電力系統(tǒng)碳中和、碳達(dá)峰基本邏輯,引發(fā)思考。
說一說為什么電力系統(tǒng)的“雙碳”是我國“雙碳”工作的重中之重。
首先,從分類看,據(jù)IEA數(shù)據(jù)顯示,2018年我國排放的二氧化碳總量中,發(fā)電及供熱占比為51%,工業(yè)28%,交通10%,建筑6%,農(nóng)業(yè)1%,其他4%。發(fā)電行業(yè)碳排放占到我國碳排放總量五成,改善空間巨大;
其次,從產(chǎn)業(yè)集中度看,電力系統(tǒng)中的電源、電網(wǎng)環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)集中度非常高,且絕大部分為中央企業(yè)、省屬國有企業(yè),改革阻力相對較??;
再次,交通領(lǐng)域的新能源汽車,工業(yè)的電氣化改造,需要更多電力輸出,只有從源端減少碳排放,才能從根本上盡早實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和。
電力系統(tǒng)的“雙碳”活動是圍繞以光伏、風(fēng)電為代表的新能源大比例消納展開的。新能源的廣泛應(yīng)用帶來了碳排放的減少,但新能源發(fā)電受光照、風(fēng)力等氣候因素影響,發(fā)電不穩(wěn)定,且與用電峰谷曲線不匹配,在“源隨荷動“的技術(shù)背景下,必將出現(xiàn)發(fā)電高峰期電力使用不足,棄電嚴(yán)重;需求高峰期,電力供應(yīng)不足,影響電網(wǎng)安全。
針對新能源發(fā)電的實(shí)際問題,我國從以下幾個(gè)方面采取措施,提高新能源的消納能力。
電源端:
首先,運(yùn)用“風(fēng)光水火儲”一體化,減小電力波動。通過儲能、火電、水電的調(diào)節(jié)作用,實(shí)現(xiàn)電源端的穩(wěn)定供應(yīng),獲得合理的送電曲線,提升通道利用效率。“風(fēng)光水火儲”是一個(gè)大概念,從實(shí)際使用情況看,為新能源電站提供儲能配套的“風(fēng)光儲一體化”將逐步成為新能源電站的標(biāo)配;“十四五”期間,將進(jìn)行大量火電機(jī)組的調(diào)峰改造,“風(fēng)光火儲一體化“將穩(wěn)妥推進(jìn);在水電資源豐富的地區(qū),將因地制宜開展”風(fēng)光水儲“一體化建設(shè)。
其次,通過煤電、氣電的低碳化技術(shù)及
CCUS技術(shù),減少傳統(tǒng)能源的碳排放。
再次,通過電源端合理配置儲能,有效提高備用容量,在發(fā)電高峰存儲電能,在用電高峰釋放電能,進(jìn)行調(diào)峰,有效提高電源輸出質(zhì)量。
電網(wǎng)端:
首先,通過構(gòu)建特高壓輸電網(wǎng)絡(luò),西電東送,將西北地區(qū)不能就近消納的過剩電能輸送至用電集中的東部地區(qū)。減少棄電,充分發(fā)揮了西北地區(qū)資源稟賦,又支援了東部地區(qū)的電力供應(yīng)。
其次是“源網(wǎng)荷儲一體化“建設(shè),通過開展”區(qū)域(省)源網(wǎng)荷儲一體化“、”市(縣)源網(wǎng)荷儲一體化、“園區(qū)源網(wǎng)荷儲一體化”建設(shè),改變“源隨荷動“的電網(wǎng)調(diào)度模式,實(shí)現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲深度協(xié)同。推進(jìn)局部電力平衡,降低對大電網(wǎng)調(diào)節(jié)支撐需求。
用戶端:
通過“虛擬電廠“,整合自用/公用分布式能源、儲能及可控負(fù)荷,匯聚形成發(fā)電量可觀的“虛擬電廠”,調(diào)節(jié)用電負(fù)荷并對大電網(wǎng)形成有效支撐。
儲能端:
儲能端做為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分是電力碳達(dá)峰、碳中和的重要環(huán)節(jié)。目前已經(jīng)處于應(yīng)用、研究階段的儲能技術(shù)有,抽水蓄能技術(shù)、電化學(xué)儲能技術(shù)、機(jī)械與電磁儲能技術(shù)、相變儲能技術(shù)、氫儲能技術(shù),并發(fā)展出相應(yīng)分支技術(shù)。從2020年儲能存量情況看,抽水儲能裝機(jī)容量約占總裝機(jī)容量的89%,電化學(xué)儲能約占9%,其中鋰電池儲能約占8%,其他儲能受成本及技術(shù)影響應(yīng)用還比較少。短期來看,電化學(xué)儲能成本將快速降低,“十四五”末期,其儲能成本有望接近或達(dá)到抽水蓄能儲能成本,“十五五”末期,有望低于抽水儲能成本。長期來看,壓縮空氣儲能、氫儲能市場空間廣闊,有望成為長周期儲能的中堅(jiān)力量。
機(jī)制方面:
全面放開發(fā)電用電計(jì)劃、全面建立需求響應(yīng)機(jī)制、完善電力系統(tǒng)中長期交易、完善輔助服務(wù)交易機(jī)制、深化電力現(xiàn)貨交易、構(gòu)建全國統(tǒng)一的電力市場體系、完善峰谷電價(jià)調(diào)節(jié)機(jī)制,促進(jìn)新能源電站及儲能建設(shè)。
電力系統(tǒng)的碳達(dá)峰、碳中和路長且阻,但邏輯清晰、前景光明。
作者:王志剛,北大縱橫合伙人
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