能源的绿色低碳转型,是实现“双碳”目标的关键所在。
党的二十届三中全会审议通过的《中共中央关于进一步全面深化改革推进中国式现代化的决定》(简称《决定》)提出,“加快规划建设新型能源体系,完善新能源消纳和调控政策措施”。
新型能源体系是党的二十大报告中提出的新概念,包括新型能源系统和新机制两大部分。其中,新机制是能够适应并支持新型能源系统发展壮大的市场机制、价格机制、科研机制、监管制度、行业政策、财税政策、金融支持等相关机制和政策体系[1]。
这次中央在历史性文件《决定》中唯独提及新能源消纳和调控政策措施,一则体现出新能源消纳的重要性,二则反映出解决消纳问题已迫在眉睫。
注:《决定》截图
《决定》在“完善新能源消纳和调控政策措施”表述后,紧接着提出了“100字的双碳”深化改革内容,这意味着“新型能源体系”与“碳达峰碳中和”的高度契合,或许为“电力市场”和“碳市场”协同发力埋下了伏笔。
新能源装机量“突飞猛进”
截至2024年6月底,全国全口径发电装机容量30.7亿千瓦。其中,煤电11.7亿千瓦,占总发电装机容量的38.1%;并网风电装机容量4.7亿千瓦,并网太阳能发电装机容量7.1亿千瓦,合计达11.8亿千瓦,以风光为主的新能源占总装机容量的38.4%,新能源发电装机规模首超煤电。
《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻 新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出,“到2030年,风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上”。可见,风光发电装机容量距目标“近在咫尺”。
为了更好地理解“新能源发电装机规模首超煤电”,需要了解两个概念的关系:
一是非化石能源、可再生能源、新能源的区别。非化石能源容易理解,指的是煤炭、石油、天然气等化石能源以外的能源;可再生能源是除了化石能源、核能以外的能源;新能源又叫非常规能源,是除了化石能源、水能以外的能源。因此,新能源发电涵盖了太阳能发电、风电、核电、生物质发电,只是相比风光,核电比较少而已。
图说:我国发电装机容量结构。来源:数据来自国家统计局,作者绘图。
二是火电、煤电的区别。煤电容易理解,就是燃煤发电;从统计上看,火电除了煤电外,还包括燃油发电、燃气发电、生物质发电、垃圾焚烧发电、余热余压余气发电。其中,煤电占比超过80%。
图说:我国火电及煤电装机容量。来源:数据来自国家统计局、中国电力企业联合会,作者绘图。
2023年,全国发电装机容量29.2亿千瓦。其中,火电13.9亿千瓦,占总发电装机容量的47.6%。非化石能源发电15.3亿千瓦,占总发电装机容量的52.4%,可再生能源发电装机容量首超火电,光伏发电、风电跃升为我国的第二、第三大电源。
52%的装机规模,贡献了不到34%的发电量
《意见》还提出,“到2030年,非化石能源消费比重达到25%左右;到2060年,非化石能源消费比重达到80%以上”。虽然非化石能源供给端突飞猛进,但消费端却没有与日“剧”增。
2012~2023年,煤炭消费比重从68.5%下降到55.3%,累计下降13.2个百分点,风电、太阳能发电等非化石能源消费比重从9.7%提高到17.9%,累计提高8.2个百分点,“十四五”前3年非化石能源消费比重年均提高0.7个百分点。而要实现2030年非化石能源消费占比25%,年均需提高1个百分点,显然仍有不小的差距。
图说:我国能源消费结构。来源:数据来自国家统计局,作者绘图。
非化石能源消费主要为水电、风电、太阳能发电、核电等一次电力。2023年,全国发电量94564亿千瓦时,其中火电占比66.3%,进一步细分,煤电占比63%,也就是说煤电以占全国40%的装机量贡献了全国63%的发电量。虽然非化石能源发电装机规模占比52%,但贡献了不到34%的发电量。
非化石能源装机量“猛增”而发电量“缓升”,根源在于新能源的消纳。根据国际能源署(IEA)的研究,可再生能源发电占比超过15%时,消纳瓶颈就会体现。
2023年,我国太阳能、风力发电量合计占比15.6%,刚好突破这一临界值。
图说:发电结构。来源:数据来自中国电力企业联合会,作者绘图。
新能源消纳“难题待解”
风、光等新能源是“靠天吃饭”,具有明显的随机性、间歇性和波动性,对电网会造成不小的冲击。一般情况下,夜间风速比较大,风力发电多;夏季中午阳光充沛,太阳能发电多,与人们的用电需求形成了“错位”,随之带来了“弃风弃光”问题。
2015、2016年,我国弃风弃光一度达到高峰,弃风率超过15%、弃光率也在10%以上,西北地区尤为严重。国家果断出手,2018年10月,国家发展改革委、国家能源局印发《清洁能源消纳行动计划(2018-2020年)》,首次提出弃电率控制在5%左右的目标,到2020年基本解决清洁能源消纳问题。效果立杆见影,2019年弃风率、弃光率分别降到4%、2%,此后一路走低,2022年进一步降到3.2%、1.7%。
但弃风弃光问题的缓解,并没有解决新能源消纳难题。2020年以来,风、光装机呈现爆发式增长,年均复合增长率高达20%、30%,消纳又迎来了新挑战,引发了“放开95%消纳红线”的热议。2024年5月,《国家能源局关于做好新能源消纳工作 保障新能源高质量发展的通知》提出,“科学确定各地新能源利用率目标,部分资源条件较好的地区可适当放宽新能源利用率目标,原则上不低于90%”。
目前,新能源消纳主要有三种方式:
一是加强调节,既然风光等发电不均匀,就需要稳定性强的能源来调峰调频。从规模性、安全性、经济性等各方面来说,煤电是最优先的选择。因此,我们就看到了随着风光发电的“扶摇直上”,煤电也是“小步快跑”。“风光火”打捆的模式决定了越是要大上新能源发电,就不可避免地需要增加煤电[2]。
二是发展储能,电力具有“即发即用”的特性,如果不能实时使用,就必须及时储存起来,实现“风光储”一体化发展。2020年以来,各地强制配储政策频出,配储比例也从最初的10%~20%逐步上升至15%~30%,引发了一波储能“大干快上”潮,留下了储能“产能过剩”、配储“建而难用”等顽疾。新能源配储在国家层面是鼓励但不强制的态度,但在地方好经被念歪[3]。
三是提升外送能力,虽然全国平均“弃风弃光率”得到了有效遏制,但各地情况不一。根据全国新能源消纳监测预警中心数据,2023年,蒙西、青海、甘肃弃风率仍高达6.8%、5.8%、5%,西藏弃光率则高达22%。我国西北地区风光资源丰富、东部地区经济发达,由此导致了“发电在西北、负荷往东南”的供需割裂,通过“西电东送”等重大工程跨区外送是有效解决方案,由此带动了特高压建设的高潮。
毫无疑问,如果放开新能源消纳红线管控,“弃风弃光”就会卷土重来,通过市场化方式消纳新能源成为必选项。
电碳协同“提上日程”
新能源消纳、电力市场改革、双碳目标的实现,三者关联紧密。
电力市场化改革,被认为是新能源消纳的关键。2022年1月,国家发展改革委、国家能源局印发的《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》就提出“推动形成适合中国国情、有更强新能源消纳能力的新型电力系统”,并制定了“到2030年,全国统一电力市场体系基本建成,新能源全面参与市场交易”的目标。
新能源既能发出绿色电力,又具有降碳功能,这为“电碳协同”创造了广阔空间。
一方面,新能源正加快进入电力市场,并在碳市场发挥着积极作用。根据中国电力企业联合会数据,2023年全国新能源市场化交易电量6845亿千瓦时,占新能源总发电量的47.3%;截至2023年底,全国绿电交易累计成交量954亿千瓦时,绿证交易累计成交量突破1亿张。
我国碳市场由强制碳市场和自愿减排市场组成,前者将火电企业作为首批纳入对象,以配额为基础产品;后者将新能源发电项目纳入其中,以国家核证碳减排量(CCER)为基础产品。CCER重启前,备案项目254个、减排量5294万吨,其中风电、光伏发电项目数量、减排量合计占比54.3%、28.7%。2023年10月,生态环境部公布的首批4个CCER项目方法学中,并网光热发电、并网海上风力发电位列其中。
注:备案的自愿减排量(万tCO2e),引自中创碳投《中国温室气体自愿减排交易现状分析报告 》
另一方面,电力市场和碳市场独立运行带来了重复计算等问题。新能源发电企业既能将电力以绿电、绿证的形式卖给有用电需求的企业,还能将项目产生的减排量卖给有抵消需求的企业,这带来了新能源电力的环境效益重复计算问题,并影响了国际互认。如欧盟于2024年4月公布了动力电池碳足迹规则的征求意见稿,电力消费的碳足迹只有全国平均电力消费组合、直连两个选项,意味着购买绿电、绿证都不算碳减排;欧盟于2026年正式开征的“碳关税”,则与出口国碳市场的碳价直接相关。
国家已经着手解决这一问题,发布了新能源电力环境权益间相互衔接、具有国际可比性的电力排放因子。2024年4月,生态环境部、国家统计局联合发布了《2021年电力二氧化碳排放因子》,分为三种口径:全国、区域和省级电力平均二氧化碳排放因子,全国电力平均二氧化碳排放因子(不包括市场化交易的非化石能源电量)以及全国化石能源电力二氧化碳排放因子。
另外,伴随我国风光发电开发利用技术的不断进步,规模性、经济性逐渐显现,步入了平价时代,已不符合CCER项目额外性(没有碳资产收益很难进行)要求。因此,我们也看到了CCER重启后,发布的方法学中已没有了光伏发电、陆上风电的身影。其实,这是一种信号,新能源发电应更多突出绿色电力属性,在一定程度上堵住了“双重获利”的通道。
党的二十届三中全会开启了全面深化改革的新征程,“新型能源体系”和“双碳”均是其中的重要环节,彼此相依、环环相扣,既具备协同化运作的现实条件,又具有一体化改革的迫切需求。
在能耗双控转向碳排放双控的背景下,新能源的地位将更加突出,成为能源绿色转型和“双碳”目标的关键支撑。能碳领域深化改革的核心任务就是推进“两个替代”,即能源开发清洁能源替代、能源使用电力替代,最终实现“两个脱钩”,即经济增长与碳排放的脱钩,碳排放与能源消耗的脱钩。
作者简介:王磊明,北京大学环境科学硕士,主要从事节能环保及碳达峰碳中和研究。
参考资料:
[1]国务院发展研究中心资源与环境政策研究所能源政策研究团队.加快规划建设新型能源体系[N].经济日报,2023-06-05.
[2]刘洋.煤电装机数据闹出“乌龙”?背后是新能源“有装机无电量”的尴尬[EB/OL], https://www.hxny.com/nd-100132-0-8.html. 华夏能源网, 2024-02-29.
[3]刘洋. 新能源强制配储愈演愈烈:好经被念歪,乱象几时休?[EB/OL], https://www.hxny.com/nd-91692-0-8.html, 华夏能源网,2023-07-05.
本文来自微信公众号:环球零碳,作者:王磊明,编辑:Tang