城市电力碳达峰发展路径和新型电力系统建设方向研究

■国网浙江杭州供电公司 陈琳杜一玮陈加炜徐航

中国电力企业联合会电力建设技术经济咨询中心高长征刘禹含

2020年，我国提出力争于2030年前二氧化碳排放达到峰值的目标与努力争取于2060 年前实现碳中和的愿景，部分省份、重点行业大型企业也积极制定各自碳达峰、碳中和路线图，明确达峰目标与实现措施。随后，习近平主席在气候雄心峰会上进一步明确，到2030 年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005 年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右。2021年3月召开的中央财经委员会第九次会议提出，要构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。电力行业多家企业也积极响应国家双碳目标，提出实现减排降碳的重要规划。国家电网有限公司于2021年3 月发布碳达峰碳中和行动方案，明确加快构建清洁低碳、安全高效能源体系的目标任务，提出推动能源电力转型、持续推进碳减排的路径。

对于城市而言，尤其是东部发达城市，随着经济蓬勃发展，第三产业占比逐步增加，高新制造业占比提高、现代服务业快速扩张。同时，在节能减排的背景下，能源消费向低碳化转型，建筑、交通、工业等领域的电气化程度逐步加深，电能在终端能源消费中的比重将进一步变大。因此，研究城市电力碳达峰发展路径与以新能源为主体的新型电力系统建设策略十分必要。

城市电力碳达峰发展路径

1.电力碳排放测算模型

城市碳达峰是指城市的二氧化碳排放（以年为单位）在一段时间内达到最高峰，之后进入平台期并可能在一定范围内波动，然后进入平稳下降阶段。由于经济因素、极端气候等自然因素，视情况可以适度允许城市在平台期内出现碳排放上升的情况，但不能超过峰值碳排放量。一般波动平台期在5年以内，不超过峰值且平台期过后进入平稳下降趋势，则认为实现了碳达峰。

为研究城市电力碳排放达峰路径，首先建立电力碳排放测算模型。遵循“谁使用谁承担”的原则，输电通道电源侧的碳排放计入受入侧，电力碳排放包括直接排放和间接排放，即地区内电厂碳排放和外受电力碳排放组成。直接排放由区内煤电、气电排放组成，根据《省级二氧化碳排放达峰行动方案编制指南》中推荐的煤电二氧化碳排放因子0.853 吨/兆瓦时，气电二氧化碳排放因子0.405 吨/兆瓦时进行计算。间接排放依据省内电源分摊比例进行计算，采用最新国家温室气体清单排放因子数据，其中，煤炭为2.66 吨二氧化碳/吨标准煤，天然气为1.56吨二氧化碳/吨标准煤。

对于未来的电力碳排放趋势判断还要考虑多项条件约束要求：地区资源条件、电源建设能力、电源结构以及负荷特性变化决定了未来供需的平衡关系，在电力电量平衡的前提下，还需要考虑政策目标约束和清洁转型要求，例如新能源弃电率小于5%、满足地区可再生能源消纳责任指标等等。

2.案例分析

电力碳排放测算模型

以某东部发达城市为例，该城市经济发展较快，第三产业占比超过60%。地区化石能源资源匮乏，能源生产以电力生产、热力生产为主，本地可再生能源资源禀赋不足，资源最为丰富的水电开发已近饱和。地区外受电量占总用电量的比重近年维持在70%～80%，是典型的外受电力比例较高的城市，外受电碳排放是地区总体碳排放达峰形势的决定性因素。

依照电力碳排放测算模型对该城市的碳排放进行分析，确定达峰时序及措施方案。按照规划情况，地区电力碳排放预计在“十五五”末达峰，以国家推进清洁能源消纳以及两个一体化要求为指导，省内省外并重，促进城市适当超前全省实现碳达峰目标，设计以下几种措施促进地区提前实现碳达峰：一是提升受入直流通道清洁电力占比，多条含清洁电力的通道电源端均有提升可再生装机配比的支撑能力，另外，建议积极规划高比例清洁通道接入省内，考虑风光资源较丰富的北方综合能源基地及西南水电基地作为未来电源端；二是省内送电清洁比例适当提升，新增清洁输电通道尽量向省内发达城市倾斜，适当提高省内清洁通道分电比例；三是利用绿证交易、绿电交易提升地区清洁电量占比，利用市场交易购买清洁电量，从而减低含碳电量比。通过应用以上措施方案，能够在“十五五”中期甚至更早实现碳达峰。

新型电力系统建设策略

构建以新能源为主体的新型电力系统，需要从提升新能源供应、提升电力系统灵活性以及体制机制方面共同发力。

构建以新能源为主体的电力供应体系，对于城市系统来说主要根据资源情况重点发展本地分布式光伏、分布式风电，并拓展生物质能、地热能、海洋能等多种能源的应用。城市推进分布式光伏，主要依靠以下几种场景，一是以开发区或产业园区为重点，推进园区屋顶光伏应用；二是厂房、商业楼宇、办公建筑、交通场站等大型商用或公共建筑推广光伏幕墙、光伏屋顶等一系列光伏建筑一体化应用产品；三是利用绿色园区、未来社区、美丽乡村、特色小镇、基础设施建设等举措，探索更多的“光伏+”应用场景；四是探索开发光伏遮阳棚、光伏路灯等智能光伏产品；五是充分利用居民家庭屋顶等资源建设户用光伏，支持户用光伏共享发展。电力受端城市以提升外来绿电电量为主要途径，提升存量通道中清洁电量比例，促进新增清洁电力适当优先满足发达城市需求。

提升电力系统的灵活调节能力需要电源侧、电网侧和用户侧共同发力，提高电源调节能力、加快对本地常规电源的灵活性改造、提升新能源电源监控和预测能力、建设储能系统、优化完善网架结构、挖掘需求侧相应潜力等。在市场制度方面，扩大绿电交易范围，助力新能源消纳与供应结构绿色转型；创新激励方法与机制，以市场机制引导负荷侧的用电行为，激发用户调节潜力，集聚工业、商业楼宇、充电桩等用户侧可控负荷，提高电网可调控容量占比，提升需求侧响应能力。对重点领域、重点用能行业、重点产业园区、重点项目等明确碳排放测算方式及标准、从高耗能、高排放项目着手逐步扩大监管范围，开展碳排放环境影响评价，推动碳排放环境影响评价纳入环评体系；探索建立碳积分政策，从重点行业、企业逐步向多行业、企业、个人推广施行。■