电力“减碳”明晰绿色路线图 清洁能源逐步替代燃煤
春日的暖阳照在钱塘江面上，也照进了唐跃明的心里。“昨天多云，我们厂的屋顶发了80640千瓦时电。”3月11日，站在浙江海宁尖山新区联鑫板材科技有限公司屋顶上，该公司电气负责人唐跃明一脸兴奋。
尖山新区是“天下奇观”钱江潮的起潮地，也是浙江海宁市的主要经济引擎。在这里，370家企业几乎每家屋顶都铺满了光伏板。2020年，尖山新区光伏装机容量达到229.4兆瓦，发电量2.18亿千瓦时，加上沿江的风电，总发电量超过3亿千瓦时，折合年节约煤炭8.8万吨，减少二氧化碳排放21.96万吨。
随着碳达峰、碳中和目标的提出，中国成为全球主要排放国里首个设定碳中和目标期限的发展中国家，这也是中国在《巴黎协定》承诺的基础上，在碳排放达峰时间和长期碳中和问题上设立的更高目标。目标之下，电力行业的清洁化进程加速推进，成为碳中和的“胜负手”。
清洁能源逐步替代燃煤
电力行业脱碳将是碳达峰、碳中和的重中之重。
目前，我国电力行业碳排放量居于各行业之首，且煤电占我国发电量比重仍在60%以上。当前我国碳减排最迫切的需求在于通过清洁能源发电替代燃煤发电，从而降低电力行业的碳排放。
国网能源研究院发布的《中国能源电力发展展望2020》显示，2020年工业和电力部门占全部能源消费产生二氧化碳排放量的70%。随着电能替代加速，使部分碳排放从终端用能部门转移到电力行业，电力部门将成为最主要的碳排放源。
“我国是世界上最大的能源生产国和消费国，而且以煤炭为主，传统发电企业煤电占比很大。”国家电力投资集团总工程师兼环保总监王俊表示，国家电投落实碳达峰、碳中和工作的整体思路是严控煤电、气电总量，大力发展风、光、水、核等清洁能源，加强低碳技术创新、系统集成研发和新兴产业发展，积极参与全国碳市场和电力市场建设。
在碳达峰、碳中和目标下，2030年非化石能源在一次能源中的占比要从20%提升至25%，风电、光伏发电累计装机要达到12亿千瓦以上，以风电、光伏为主的可再生能源电力电量要大幅增加。根据国家发展改革委能源研究所的一项研究显示，在高比例可再生能源情景下，2050年，预计一次能源消费将达到35.4亿吨标准煤，终端消费达到30.5亿吨标准煤，终端用能电气化比例将达到66%，非化石能源发电占比91%，其中风电、光伏发电占比将达到73%。
低碳化是新一轮能源变革发展的必然趋势。水电水利规划设计总院副总工程师谢宏文表示，风电成本将持续下降，而光伏未来将成为我国上网电价最低、规模最大的电源。技术进步将推动光伏转换效率和工艺制造水平持续提升，推动光伏发电成本下降。
新能源消纳需超前谋划
实现碳达峰、碳中和是一项复杂艰巨的系统工程，面临诸多严峻挑战。当前欧美主要国家已完成工业化，经济增长与碳排放脱钩;我国尚处于工业化阶段，能源电力需求还将持续攀升，经济发展与碳排放仍存在强耦合关系，在经济持续稳定增长情况下必须探索一条既能保障能源电力安全可靠供应，又能实现碳减排的务实路径。
实现碳中和的核心是控制碳排放。能源燃烧是我国主要的二氧化碳排放源，占全部二氧化碳排放的88%左右，电力行业排放约占能源行业排放的41%，减排任务很重。业内人士表示，能源消费达峰后，随着电气化水平提高，电力需求仍将持续增长，电力行业不仅要承接交通、建筑、工业等领域转移的能源消耗和排放，还要对存量化石能源电源进行清洁替代，必须作出更大贡献。
推进能源清洁低碳转型，关键在于加快发展非化石能源，尤其风电、太阳能发电等新能源。我国95%左右的非化石能源主要通过转化为电能加以利用。电网是电力系统碳减排的核心枢纽，电网企业面临保安全、保供应、降成本的巨大压力，同时自身节能减排任务繁重。
“新能源迅猛发展，在有效缓解经济社会发展对能源需求、改善环境质量的同时，也带来了一些新问题，特别是其消纳工作，给电力系统带来了新挑战。”国网湖北省电力有限公司董事长肖黎春说。
以湖北省为例，近5年内新能源装机年均增长38%，部分地区电网就地消纳空间、通道断面外送能力已趋于饱和，电网调峰的难度和安全稳定运行的压力剧增。
肖黎春表示，为实现碳达峰、碳中和目标，亟待超前研究谋划新能源消纳工作，在全社会形成新能源消纳合力，避免出现弃风弃光现象，促进电力结构调整，最大限度以清洁和绿色方式保障电力充足供应。
能源基础设施要跨界融合
碳中和目标下，如何保障大幅增长的清洁能源消纳是首要问题。
在尖山新区，几百座屋顶光伏发出来的电汇入大电网，整个地区由一个高密度用电区域转变为一座新能源绿色发电厂。“电网最重要的是安全、可靠、稳定和高质量，而分布式光伏每一处输出的电能质量都不一样，对电网运行和部分企业生产造成了困扰。”国网海宁市供电公司副总工程师范云其说，为此，项目建成了柔性互联换流站，研发了网源荷储协调控制系统。同时，对尖山新区电网实施智能化改造升级，通过能量路由器，在不同区域、不同电压等级配电线路之间架起了一座桥梁，初步实现了对企业光伏发电的分层分区全额消纳。
着眼全局，发展电池储能是保障能源电力可靠供应的长久之计。国网湖南省电力有限公司董事长孟庆强表示，当前，我国电力供应紧平衡问题凸显，部分地区高峰负荷时段保供电压力较大。
以湖南为例，近年来用电负荷持续快速攀升，电力供应能力已达极限，预计未来一段时间电力缺口仍将存在，提升电力供应保障能力刻不容缓。
“发展电池储能，可作为电力系统的‘充电宝’和‘稳定器’，不仅可在用电紧缺时段提供电力支撑，还能显著增强电网应对事故的能力，切实保障能源电力安全。”孟庆强说。
放眼未来，国家发展改革委能源研究所可再生能源中心研究员时璟丽表示，目前，可再生能源发展在资源、技术、产业、经济性方面基本不存在瓶颈和障碍，关键在于可再生能源与能源系统的融合，而实现融合的关键是建设电气化、清洁化、智能化的现代能源体系。未来，化石能源在能源系统中的作用和运行方式必须转变，同时，可再生能源要实现优化存量，有序增长，能源基础设施要实现跨界融合。(王轶辰)
