周勤：中国电力系统脱碳：挑战与策略

lameihua

　　作者

　　周勤，落基山研究所 （RMI） 中国高级研究员；刘雨菁，RMI中国部门总监

　　中国已经做出在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的坚定承诺。电力部门碳排放占中国碳排放总量的大约40%，因此，电力系统脱碳是中国实现“双碳”目标的重点领域。

　　要实现脱碳目标，我们首先必须分析中国现有电力系统的特点，认识到其脱碳挑战，进而探索并构建符合中国国情的新电力系统。

　　虽然全世界的电力系统遵循的物理规律是普遍相同的，但每个电力系统的特点可能具有很大的区别。中国电力行业的特点是高度依赖燃煤发电，可再生能源发电资源与主要负荷中心距离遥远，且终端电力用户无法感知到价格信号。

　　中国电力系统的这些特点，和正在推进的工业化、城市化进程，意味着电力需求将继续增长，因此，中国将不可避免地面临一些关键挑战。

　　一是为了取代现有的燃煤电厂，同时也为了满足未来额外的电力需求增长，必须大规模开发可再生能源。

　　二是为了平衡电力供需双侧的波动性，电力系统需要更高的灵活性，但煤电转型时期，传统上由燃煤电厂提供的灵活供电能力缺乏短期替代方案。

　　三是由于可再生能源与负荷中心距离遥远，需要大力开发远距离可再生能源输送能力。此外，还需要加快电力市场改革，以实现电力生产、输送与消费的资源优化配置。

　　为了克服这些挑战，构建适合中国国情的新型电力系统，需要重点关注以下四个方面：

　　一是确保可再生能源的可持续发展；

　　二是明确煤电转型的节奏与速度；

　　三是电网规划与系统调度运行与时俱进；

　　四是实现电力需求弹性化。

　　可再生能源的可持续发展

　　虽然风电与光伏发电的平准化发电成本已大幅下降，但在政府补贴退坡带来成本回收不确定的情况下，可再生能源开发商依然对未来投资抱有疑虑。因此，需要利用长期合同或拍卖机制等形式，为可再生能源投资提供更强的确定性。

　　此外，在一些仍处于早期阶段，尚未具备经济可行性，但具有广阔发展前景的可再生能源（如海上风电、太阳能热发电等）技术方面，政府的激励性措施依然发挥着非常重要的作用。

　　由于距离中国东部地区主要负荷中心较近，海上风电应该成为下一个重点关注的主要可再生能源技术，应给予优惠政策和激励。

　　煤电转型的节奏

　　2021年的电力短缺危机突显了一个问题，即在为确保气候安全而淘汰煤电的同时，确保可靠的电力供应也同样重要。为了支持系统的灵活性，一定数量的燃煤电厂将继续发挥作用。而在大规模淘汰燃煤电厂之前，必须大规模开发多样化的储能技术，以满足日常和季节性的系统灵活性需求。

　　此外，碳捕集、利用与储存技术应该在保留部分燃煤电厂继续服役的过程中发挥重要作用，以保证系统的灵活性与备用容量需求。

　　电网规划与系统调度

　　中国的电网公司已经具备了全球最先进的技术能力。然而，要显著提高可再生能源在中国发电组合中的比例，电网规划和运营能力必须进一步提升，以适应不断变化的动态形势。基于市场信号的经济电力调度，最终应成为系统运行的规范。

　　此外，现有的大规模可再生能源“西电东送”模式的可持续性也需要被重新审视。开发大规模的海上风电以及分布式可再生能源可能成为一种可行的替代方案，因为这些资源距离负荷中心更近，可以避免昂贵的长距离电力输送。

　　电力需求弹性化

　　只有让需求侧资源也参与电力平衡，一个低碳、高效的电力系统才能够真正成为现实。

　　要实现需求侧的可控性，就要大规模发展微电网、虚拟电厂等多种技术解决方案，从而使电网运营商可以通过调整供需两侧的资源来实现实时的电力平衡。

　　同时，电力市场改革应重点关注实时价格信号对需求侧的传导，以促使电力用户调整其用电行为，并促进购电方能够利用长期合同购买绿色电力。

　　综上所述，尽管中国已具备强烈的意愿和多样化的实践尝试，但在电力系统实现真正的脱碳之前，整个行业对于如何全面应对挑战的策略仍然缺乏共识。因此，我们迫切需要汇集电力行业的决策者、顶级行业专家与政策设计者来探讨理念、推广最佳实践，共同规划以可再生能源为主体的中国新型电力系统路线图。