“双碳”目标下能源电力绿色转型展望

曹诗雨 张莉

摘要：实现碳达峰与碳中和的关键在于能源与电力的低碳转型。在满足中国经济、社会发展目标的基础上，本文全面分析降低化石能源、取代非化石能源的时机，并比较了不同类型的电力转型方案，提出了中国能源与电力系统低碳转型的对策，旨在促进电力行业绿色发展，以供参考。

关键词：“双碳”；能源结构；电力系统

DOI：10.12433/zgkjtz.20232804

到2030年实现碳峰值，到2060年实现碳中和是党中央统筹考虑发展的重大战略决策。“双碳”既是社会现实发展的需要，更是一个大国应尽的责任。电力行业的绿色、低碳转型对于“双碳”社会目标的实现具有重要意义。

一、全球能源发展趋势

全球温室气体排放量中，有3/4由能源行业活动产生，因此，能源行业的低碳转型是各国减少温室气体排放的首要途径。在能源方面，要实现能源转型改制，从能源的可再生生产、运输、储存以及能源的转换进行全面转型、调整或以组建新能源系统，从而达到提高再生能源份额的可能性。同时，还应加大力度，提高能源效率。

从世界范围来看，能源产业发展呈现以下趋势：第一，总消费量增速下降。对能源需求的增加，主要来自新兴市场国家和发展中国家。从整体上看，从2011年开始，虽然增长速度减缓，但全球的总能耗一直在增长。从发展趋势看，在今后的发展中，我国对能源的需求量将呈上升趋势，而对能源的利用强度呈下降趋势。随着能源结构的迅速转变，一次能源需求量将于2030年左右见顶，至2050年，钢材产量将达120亿t，较目前下降10%，年均下降0.5%。第二，加快多元净化，降低碳排放。从2013年起，世界上每年都有3000亿美元用于新能源领域，而新能源领域最热门的领域就是太阳能和风力。第三，要在终端能源消耗中增加能量密度。在“碳中和”的远景下，能源种类的约束会变得更为明确，能源需求会变得更为多样化，能源产品的选择会变得更为宽泛，电力系统将会成为现代经济体系中不可或缺的一部分，加大对电力行业的绿色转型，有利于我国低碳发展。

二、我国能源转型的挑战与机遇

（一）主要挑战

我国面临“低碳”与“环保”的双重约束，能源转型面临空前的挑战与困境，突出表现包括：第一，我国仍处于工业化的初级阶段，高能耗、高污染、高效率的制造业在整体上为了追求高品质的经济发展，对能源的要求也会不断提高，而与资源相关的环境约束也会变得更为严峻。第二，我国的能源结构主要是以煤为主，能源利用率不高。第三，排放物处理是个大问题。我国是能源生产与消费大国，2020年CO2排放达98亿t，占全球CO2排放总量的31%。

（二）潜在机遇

能源转型将引发新一轮科技与产业变革。产业链与供应链重构加速，生产组织模式发生深刻变革，数字化转型加速。随着能源与原料供给与需求的不断调整，经济与社会发展又迎来了新契机。

第一，推动经济高质量发展。当前，服务业在国内生产总值中所占比重大约为55%。实现经济增长中的碳减排，实现经济发展的“脱碳”，有利于推动经济高质量发展。

第二，加快工业转型升级，培育新的增长极。我国将加速能源科技的革新和能源基础设施的现代化建设。碳计量、碳交易、绿色金融等都是正在兴起的行业，为我国带来了经济发展的新机会。

第三，加快能源行业由资金与资源型向技术与资金型转变。以“清洁、低碳+电动化”为核心的新一轮工业变革，必将持续推进。量子信息、新材料、新能源等一系列具有突破性的科技成果层出不穷。

第四，经济全球化使国际的合作机会大大增加。随着中国与美国的竞争日趋激烈，世界地缘政治形势的不稳定，贸易保护主义的日益增强，能源转型为各国、行业与企业发展低碳经济提供了新的合作与双赢的空间。近年来，太阳能晶片、电池片及模组等产品的出口稳定上升至200亿美元。随着外资特殊市场准入措施的实施，外资对中国新能源汽车及相关产业的进入速度加快。

三、“双碳”目标的内涵分析

（一）“双碳”目标是站位大局的全局工程

“双碳”强调了亚洲区域在发展方面的坚定决心，强调了亚洲区域在生态文明方面的品质和做法，强调了各国在应对气候变化、实现可持续发展方面所承担的责任。我们要对实现这一目标的重要性有更深层次的理解，提高政治站位，做大做强绿色转型发展。

（二）“双碳”目标是紧迫艰巨的战略工程

在30年内实现碳达峰，对于我国这样一个发展中国家而言，任务不可谓不艰巨。基于目前的发展状况与发展水平，我国部分区域已呈现出“双轨制”特征。应以正确认识和推动“双碳”目标，正确处理好发展与减排之间的关系，拿出战略定力，以科学的方式推动这一目标实现。

（三）“双碳”目标是经济社会全面转型的系统工程

习近平总书记强调，实现“双碳”目标是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，必须具有系统观念，注重处理好发展和减排、整体和局部、长期目标和短期目标、政府和市场四对关系。制度构建对推动我国“双碳”目标的实现具有重要意义，在具备条件的地方，还需探索一套可操作、可复制、可推广的可持续发展策略。

四、“双碳”目标下能源电力绿色转型展望

（一）有序推进“双碳”目标实现

第一，确定能源转型的科学目标。按照能源工业碳排放控制的测算，到2030年，我国的非化石能源消耗将达到26%，到2060年，我国的非化石能源消耗将达到80%，以满足新的能源需求为目标，并逐渐替代化石能源的存量消费。第二，稳扎稳打地完成任务。通过对能源供给与需求的全面均衡，优化能源供给结构，从而增强能源供给的安全、稳定和可持续。

（二）守好能源安全战略底线

第一，煤炭扩大产能，控制产量，控制消费，加强供给韧性，提升应对国际局势变化和能源市场风险的能力。对煤炭资源进行优化配置，使山西省、陕西省、内蒙古自治区、宁夏回族自治区、甘肃省、新疆维吾尔自治区等主要地区的优质煤炭资源得以释放。“十四五”时期，我国煤炭消费总量将保持在2013年以来的最高水平。

第二，石油。“十四五”时期，产量有所增长，对外依赖程度也有所下降。要适度控制原油的消耗，为天然气的开发提供一定的空间。在鄂尔多斯盆地和南海、北海等富集油气的地区，进一步加大勘探力度，提高原油的综合利用率，并推动原油的物性回归。

第三，天然气。扩大国内生产，海陆并举，强化传统油气和非常规油气的勘探与开发，推进俄罗斯、中亚及“一带一路”沿线各国的进口多样化，争取把供给能力提升到7～8千亿/m3，争取实现3t/m3的供给。对液化天然气（LNG）接收站、储气设施、管网等储气设施进行建设，提高储气能力，以实现在2035年之前，满足两个月的用气需求，在2050年之前，达到发达国家的平均储气水平。

第四，电力。到2060年，燃煤电厂仍维持原有规模，发电机不拆。加快推进电力互联，持续改善区域间电力资源的优化配置。虽然我国能源资源与需求的逆向配置并没有改变“西电东送”“北电南送”的总体趋势，但到2060年，我国中东部的用电量将达到当前水平的两倍。在一定时期内，应开发各种形式的能量储存，以增强系统的调节能力。充分挖掘需求侧的资源，如空调、工业负荷、电动车等，在2030年和2060年分别达到5%和15%的最高负荷水平。利用电力电子装置的自适应调节能力，实现多个系统的集成协调和快速调控，提升系统的韧性。

（三）加快实施清洁能源替代

第一，推动以分阶段方式取代非矿物能源储备。到2030年，我国新增非矿物能源的供能规模将超过70%。2031～2060年，确保新增非矿物能源的年产能大于1亿t，并替代矿物能源。第二，新型能源的开发。2060年前，新的能源装置维持在100～140GW的水平。新的集中与分散能源的同步发展，加速了荒漠、戈壁滩和大面积景观的建造计划。促进大工程动力公司的发展，并形成一整套的工艺技术规范，强化国际体系，促进新能源产品的原料供应，改善机制，落实单位的退役、更换机组、过期、翻新和改进。第三，大力发展核电，促进三代核电技术在我国的应用。在此基础上，结合我国四代气冷式高温堆的核电示范工程，建立相关标准体系，并积极推进商业化。

（四）发挥科技创新引领作用

第一，开展低碳技术发展机制创新。在技术领域进行创新，以国家低碳发展战略为指导，进行科学技术的深入研发，构建国家重点实验室，开创技术领域新方向。通过具有战略性、前瞻性的发展计划，实现新型电力能源转型，突破高性能材料的技术难点问题，实现与应用软件方面的技术融合。鼓励行业内的龙头企业组建产学研用创新联盟。

第二，强化节能减排和环保技术管控。突出对能源密集型产业的转型需求，加快对先进节能技术和设备的研发，推动低碳含量、生产工艺等电能替代，发展氢能源产业和生物燃料。在清洁发电、多能源互补、新型储能、先进输电、电力控制、需求响应等方面，加快发展新能源。公司以“低碳”“低碳电力”为核心，大力推进氢、生物质、氨水等绿色能源的开发与产业化。推动CCUS、生物能源、碳捕集和直接大气捕集等技术的发展，实现对CO2的清除和转换。

第三，建立碳达峰、碳中和基准制度。强化对碳排放的会计、申报、审计、披露、认证和标签等环节的管理，制定产品寿命周期内的碳排放标准与标签制度。相关单位在进行低碳技术创新时也要积极开展合作，与国家认证机构进行友好交流，推动国际上有竞争力的机构对碳标准、测试服务进行认证和认证。

（五）加强相关体制机制建设

第一，对能耗实行双重控制。近年来，人们对能源消耗进行了双重控制，即加大对能源消耗和总能耗的管控力度，增加可再生资源及原料供应，而核电被排除在了双重控制范围外。从中长期看，在能耗与碳排放一体化水平逐步提高的基础上，建立健全能耗与碳排放的计量制度，可达到双重控制。

第二，加速建立全国统一的电力市场。开展多层次的技术指导和政策交流，加快构建并完善电力市场，实时辅助服务市场。进一步完善我国电力市场的电价形成机制，建立统一的定价体系，探索建立容量补偿机制和容量市场的方法，确保我国电力的长期有效剩余容量。对低收入者要有基本的能源保障，加强全民能源服务。

第三，建立健全全国碳交易市场。加快推进石油化工、钢铁、有色金属和建筑业等高耗能产业的整合。改进配额制度，逐步降低自由配额的比重，引进有偿配额制度，如竞拍。强化碳市场与“绿电”“绿证”市场的联动，重新启动全国自主减排认证制度，实现碳市场一体化。根据电力转型的具体需求，加强与其他国家的合作，为了共同的目标积极参与低碳环保的主题建设。建立碳交易市场，加速构建公正、科学的全球气候治理组织，实现合作共赢，促进国内低碳产业链的构建。同时，促进我国低碳科技发展，建立健全我国低碳技术的国际标准。积极参加国际碳市场的规则和碳关税的制定，促进国际碳市场价格联动机制建设。

五、结语

在国家“双碳”任务紧迫而艰巨的背景下，通过技术研发来推进电能向绿色、低碳的转变，是当前社会发展的必然趋势，也是“双碳”背景下的有力举措。绿色生产技术、节能技术、高效能源资源回收等措施的大力改革，对当前电力转型，数字技术和信息资源领域融合发展具有积极的促进作用。

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