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"碳达峰,碳中和"目标之势下,煤电转型之路能否顺利

发布时间:2024-01-25 16:42:25

  1. 碳达峰碳中和的相关行业
  2. 电力行业碳达峰碳中和的7个路径
  3. 对于实现2030年碳达峰2060年碳中和的目标,电力系统如何发挥?

一、碳达峰碳中和的相关行业

碳达峰碳中和的相关行业如下:

清洁能源领域;

储能;

工业生产领域;

建筑领域;

交通领域;

技术固碳;

企业碳顾问或咨询师;

智能物联网系统等。

目前各行业都要进行节能减排绿色低碳高质量发展,电力、水泥、钢铁、造纸、化工、石化、有色金属、航空企业等是重点要实现绿色低碳转型发展的控排行业,其面临的挑战涉及很多方面。

双碳目标已很明确,但是各领域技术发展还有很大的落地空间,未来碳中和投资金额将超过100万亿元,预计会诞生超400万个岗位缺口,无论你是否已身处领域内,多多关注,可能就是新的创业点。

二、电力行业碳达峰碳中和的7个路径

2021年年底, 中电联规划发展部发布《电力行业碳达报告》,报告提出了电力行业碳达峰碳中和实施的7个路径:

一是构建多元化能源供应体系,形成低碳主导的电力供应格局;

二是发挥电网基础平台作用,提高资源优化配置能力,支持部分地区率先达峰;

三是大力提升电气化水平,服务全 社会 碳减排;

四是大力实施管理创新,推动源网荷高效协同利用;

五是大力推动技术创新,为碳中和目标奠定坚实基础;

六是强化电力安全意识,防范电力安全重大风险;

七是健全和完善市场机制,适应碳达峰碳中和新要求。

内容摘要

实现碳达峰碳中和目标,电力行业既迎来转型发展的重大机遇,也面临艰巨挑战。以保障电力安全供应为基础,以低碳化、电气化、数字化为基本方向,重点研究了电力行业碳达峰时序、电源和电网结构以及电力供应成本。通过综合分析电力电量平衡、低碳电源贡献率、考虑规模化发展及技术进步的经济性,研究提出了确保2030年前、力争2028年电力行业实现碳达峰,并逐步过渡到稳中有降阶段。在此基础上,提出了碳达峰碳中和实施路径: 一是 构建多元化能源供应体系,形成低碳主导的电力供应格局; 二是 发挥电网基础平台作用,提高资源优化配置能力,支持部分地区率先达峰; 三是 大力提升电气化水平,服务全 社会 碳减排; 四是 大力实施管理创新,推动源网荷高效协同利用; 五是 大力推动技术创新,为碳中和目标奠定坚实基础; 六是 强化电力安全意识,防范电力安全重大风险; 七是 健全和完善市场机制,适应碳达峰碳中和新要求。

内容简介

一、发展基础

清洁低碳转型取得新成效。截至2020年底,全国非化石能源发电装机9.6亿千瓦,占总装机的43.4%。非化石能源消费占比从2015年的12.1%提高到2019年的15.3%,提前一年完成“十三五”规划目标。截至2019年底,我国单位国内生产总值二氧化碳排放强度较2005年降低约48%,提前完成2020年碳减排目标。

安全高效发展达到新水平。截至2020年底,全国建成投运“十四交十六直”30个特高压工程,220千伏及以上输电线路79.4万公里,变电容量45.3亿千伏安。2019年,火电、水电、燃气轮机与核电机组的等效可用系数均达到90%以上,变压器、架空线路等主要输变电设施的可用系数均超过99%。

电力 科技 创新日新月异。核电、超超临界发电、新能源发电等技术取得积极进展,世界上输电电压等级最高、距离最远的 1100千伏准东 皖南特高压直流工程建成投运,世界首个特高压多端混合直流工程乌东德电站送广东广西工程提前投产。

终端用能电气化水平持续提升。2019年,我国电能占终端能源消费比重为26%,高于世界平均水平17%。2016 2019年,电能替代累计新增用电量约5989亿千瓦时,对全 社会 用电增长的贡献率达到38.5%。

市场机制建设积极推进。电力市场交易体系初步建立,各类交易方式和交易品种逐渐丰富。发电行业率先开展碳交易。截至2020年8月底,碳交易试点累计成交量约4.06亿吨二氧化碳当量,成交额约92.8亿元。

国际合作取得积极进展。截至2019年底,中国主要电力企业境外投资金额57.9亿美元。中国主要电网企业建成10条跨国输电线路,12回110千伏及以上与周边国家相联的线路走廊,能源互联网理念得到广泛认同。

实现碳达峰碳中和目标,电力行业既迎来转型发展的重大机遇,也面临艰巨挑战。欧盟等发达经济体二氧化碳排放已经达峰,从“碳达峰”到“碳中和”有50 70年过渡期。我国二氧化碳排放体量大,从碳达峰到碳中和仅有30年时间,任务更为艰巨。能源电力减排是我国的主战场,能源燃烧占全部二氧化碳排放的88%左右,电力行业排放占约41%。电力行业不仅要加快清洁能源开发利用,推动行业自身的碳减排,还要助力全 社会 能源消费方式升级,支撑钢铁、化工、建材等重点行业提高能源利用效率,满足全 社会 实现更高水平电气化要求。

二、电力行业碳达峰碳中和研究

(一)电力行业碳排放现状

碳排放量增长有效减缓。以2005年为基准年,全国非化石能源装机、发电量分别累计提升19、16个百分点,火电供电煤耗累计下降61.5克/千瓦时;电力行业累计减少二氧化碳排放超过160亿吨。碳排放强度持续下降。2019年,全国单位火电发电量二氧化碳排放约838克/千瓦时,比2005年下降20%;单位发电量二氧化碳排放约577克/千瓦时,比2005年下降32.7%。电力碳排放占全 社会 四成左右。2019年我国二氧化碳排放总量约102亿吨,电力行业、交通行业、建筑和工业碳排放占比分别为41%、28%和31%,火力发电二氧化碳排放总量约42亿吨。

(二)电力行业碳达峰碳中和研究

我国电力需求还处在较长时间的增长期。双循环发展新格局带动用电持续增长,新旧动能转换,传统用电行业增速下降,高技术及装备制造业和现代服务业将成为用电增长的主要推动力量。新型城镇化建设将推动电力需求刚性增长。能源转型发展呈现明显的电气化趋势,电能替代潜力巨大。综合考虑节能意识和能效水平提升等因素,预计2025年、2030年、2035年我国全 社会 用电量分别为9.5万亿、11.3万亿、12.6万亿千瓦时,“十四五”、“十五五”、“十六五”期间年均增速分别为4.8%、3.6%、2.2%。预计2025年、2030年、2035年我国最大负荷分别为16.3亿、20.1亿、22.6亿千瓦,“十四五”、“十五五”、“十六五”期间年均增速分别为5.1%、4.3%、2.4%。

研究对“十四五”及中长期电源发展设置了新能源、核电不同发展节奏的三种情景,情景一是新能源加速发展,2030年电力行业碳排放达峰,投资最省。情景二是核电+新能源加速发展,2028年电力行业碳达峰,投资比情景一高0.6万亿元。情景三新能源跨越式发展,2025年电力行业碳达峰,投资比情景一高1.6万亿元,但“十四五”期间主要依赖电化学储能技术成熟度,具有不确定性。综合分析,推荐情景二, 2030年前、力争2028年电力行业碳达峰,峰值规模47亿吨左右。

“十四五”期间,为保障电力供应安全,需要新增一定规模煤电项目。水电、核电项目建设工期长,一般需要5年左右时间,“十四五”期间新投产规模比较确定,预计到2025年水电达到4.7亿千瓦(含抽水蓄能0.8亿千瓦),核电0.8亿千瓦。新能源按照年均新增0.7亿千瓦考虑,到2025年风电达到4.0亿千瓦,太阳能发电达到5.0亿千瓦。由于新能源可参与电力平衡的容量仅为10 15%,为保障电力供应安全,满足电力实时平衡要求,“十四五”期间,需新增煤电1.9亿千瓦。考虑退役情况,到2025年煤电装机达到12.5亿千瓦。

“十五五”中后期,电力行业实现碳排放达峰,并逐步过渡到稳中有降阶段。“十五五”期间,按照新能源年均新增1.2亿千瓦,核电年均增加8 10台机组。预计2030年左右煤电装机达峰,电力行业碳排放于2028年达峰。“十六五”期间,电动 汽车 广泛参与系统调节,进一步支撑更大规模新能源发展。新能源年均新增2.0亿千瓦,核电发展节奏不变。新能源、核电、水电等清洁能源发电低碳贡献率分别为58%、20%、22%,电力行业碳排放进入稳中有降阶段。

碳达峰碳中和目标的实现将推高发电成本。考虑规模化发展及技术进步,核电、新能源及储能设施的建设成本呈加速下降趋势。但由于新能源属于低能量密度电源,为满足电力供应,需要建设更大规模的新能源装机,导致电源和储能设施年度投资水平大幅上升,据测算,“十四五”“十五五”“十六五”期间,电源年度投资分别为6340亿、7360亿、8300亿元(“十一五”“十二五”“十三五”期间,电源年度总投资分别为3588亿、3831亿、3524亿元)。相比2020年,2025年发电成本提高14.6%,2030年提高24.0%,2035年提高46.6%。

重大技术创新助力电力行业实现碳中和目标。 诸如碳中性气体、液体燃料取得重大突破,包括氢、氨和烃类等载体可以长期储存电力或用于发电, 将大范围替代火电机组,增加系统转动惯量,保障大电网稳定运行,电力生产进入低碳、零碳阶段,并辅以碳捕集、林业碳汇,实现电力行业碳中和。实现碳中和,将以新型电力系统为基础平台,特高压输电技术、智能电网技术、长周期新型储能技术、氢能利用技术、碳捕集技术等绿色低碳前沿技术创新为依托,共同推进目标实现。

三、实施路径

(一)构建多元化能源供应体系

坚持集中式和分布式并举,大力提升风电、光伏发电规模。以西南地区主要河流为重点,有序推进流域大型水电基地建设。安全有序发展核电,合理布局适度发展气电。按照“控制增量、优化存量”的原则,发挥煤电托底保供作用,适度安排煤电新增规模。因地制宜发展生物质发电,推进分布式能源发展。

(二)发挥电网基础平台作用

优化电网主网架建设,新增一批跨区跨省输电通道,建设先进智能配电网,提高资源优化配置能力。支持部分地区率先达峰。

(三)大力提升电气化水平

深入实施工业领域电气化升级,大力提升交通领域电气化水平,积极推动建筑领域电气化发展,加快乡村电气化提升工程建设。

(四)推动源网荷高效协同利用

多措并举提高系统调节能力,提升电力需求侧响应水平。推动源网荷储一体化和多能互补发展,推进电力系统数字化转型和智能化升级。

(五)大力推动技术创新

推动抽水蓄能、储氢、电池储能、固态电池、锂硫电池、金属空气等新型储能技术跨越式发展。促进低碳化发电技术广泛应用与智能电网技术迭代升级,加大前瞻性降碳脱碳技术创新力度。

(六)强化电力安全意识

强化新能源发电出力的随机性和间歇性给电力供应安全、电力电子设备的广泛接入给大电网安全运行、技术创新存在不确定性等带来的风险识别。加强应急保障体系建设,防范电力安全重大风险。

(七)健全和完善市场机制

积极发挥碳市场低成本减碳作用,加快建设全国统一电力市场,持续深化电力市场建设。推动全国碳市场与电力市场协同发展。

四、保障措施

制定电力行业碳达峰行动方案、开展电力行业碳达峰碳中和重大问题研究、加大关键技术研发投入支持力度、推动形成科学合理的电价机制、实施财税金融投资政策引导、推动“双碳”目标电力行业任务落地实施。

三、对于实现2030年碳达峰2060年碳中和的目标,电力系统如何发挥?

(一)建设、完善能源管理体系和碳排放管理体系

建设、完善与运行能源管理体系和碳排放管理体系,是节能减碳的重要手段,是运用现代管理思想,借鉴成熟管理模式,将过程分析方法、系统工程原理和策划、实施、检查、改进(pdca)循环管理理念引入企业(单位)能源和碳排放管理。建立覆盖能源利用和碳排放全过程的管理体系,对促进各单位构建节能减碳长效机制具有十分重要的意义。

(二)建立能源监测管控中心

能源监测管控中心是以自动化控制及信息化为技术基础,以能源供需优化为主导方针,最终促进节能减排工作持续有效的开展,解决用能单位在日常运维过程中的能源资源管理问题,切实降低用能单位的能源运行成本,实现 “十三五”节能减排目标的重要量化节能管控信息化工具。

能源管控监测管控中心的主要建设内容包含能源管控管理指标体系的建立、现场设备及计量器具的安装、网络通讯弱电综合布线、能源管控中心数据中心的维护、能源管控中心应用软件的开发等。

源监测管控中心建设完成后,实现能耗监测、能耗分析、对标定额管理、能耗报警、节能管理、运行维护等功能,指导用能单位节能工作更好的开展。

(三)做好新的节能技术改造和应用工作

通过碳排放核查和能源审计等工作,找出节能潜力,利用新的技术做好主要用能系统的节能改造,一般包含供暖系统、空调通风系统、照明系统、变配电系统、给排水系统、电梯系统等。

(四)淘汰国家规定的高耗能机电设备

1、更新淘汰低效电动机及高耗电设备:推广高效节能电动机、稀土永磁电动机,高效风机、泵、压缩机,高效传动系统等。更新淘汰低效电动机及高耗电设备;采用高效节能电机及系统相关节电设备新装电机系统。逐步限制并禁止落后低效产品的生产、销售和使用。对老旧设备更新改造,重点是高耗电中小型电机及风机、泵类系统的更新改造及定流量系统的合理匹配。

2、提高电机系统效率:推广变频调速、永磁调速等先进电机调速技术,改善风机、泵类电机系统调节方式,逐步淘汰闸板、阀门等机械节流调节方式。重点对大中型变工况电机系统进行调速改造,合理匹配电机系统,消除“大马拉小车”现象。

3、被拖动装置控制和设备改造:以先进的电力电子技术传动方式改造传统的机械传动方式,逐步采用交流调速取代直流调速。采用高新技术改造拖动装置,重点是大型水利排灌设备、电机总容量10万千瓦以上大型企业的示范改造等。

4、优化电机系统的运行和控制:推广软启动装置、无功补偿装置、计算机自动控制系统等,通过过程控制合理配置能量,实现系统经济运行