中國加速邁向碳中和電力行業(yè)碳減排路徑

中國電力行業(yè)碳減排的必要性

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電力行業(yè)是碳減排的關(guān)鍵所在。無論是需求端的改變，生活供電和供能方式的革新，還是碳管理行業(yè)的發(fā)展，都與電力行業(yè)息息相關(guān)?；邴溈襄a全球碳中和模型的測算，為達(dá)成1.5攝氏度控溫目標(biāo)，全球電力行業(yè)需要在2050年前減少99%以上的碳排放，這意味著電力行業(yè)幾乎要達(dá)到“凈零排放”。登豐電力認(rèn)為，這一目標(biāo)雖富于挑戰(zhàn)，但仍可實現(xiàn)。

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碳中和之路上的中國電力需求

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電力總需求是碳中和的重要話題。除經(jīng)濟發(fā)展帶來的需求增長外，在減碳目標(biāo)下，各行業(yè)大規(guī)模電氣化以及電解制氫的普及，將推動電力需求的進一步提升。長期來看，中國電力需求將以年均~2%的速度增長，2050年的電力總需求將是2020年的2倍左右。直接電力需求將在2030年前穩(wěn)步增長，主要受三大動因驅(qū)動：工業(yè)生產(chǎn)活動增加、建筑樓宇電氣化、電動汽車的推廣。而在2030～2050年間，工業(yè)用電和建筑樓宇用電需求的增速將放緩，交通運輸業(yè)的用電需求則因電動車的加速推廣將呈現(xiàn)更快的增長態(tài)勢（見圖1）。

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應(yīng)用碳捕集與封存（CCS）技術(shù)的電力結(jié)構(gòu)

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基于電力總需求的預(yù)測，麥肯錫全球能源洞見電力模型測算了1.5℃情境下，2030年和2050年應(yīng)用碳捕集與封存技術(shù)的電力結(jié)構(gòu)。電力總裝機容量將從2020年的約2,000GW增加到2050年的約8,700GW，其中約71%將由可再生的光伏和風(fēng)電貢獻，而基于CCS技術(shù)的煤電，則可能在2030～2050年間降至總發(fā)電容量的6%（見圖2）。同時，水電、核電、燃?xì)廨啓C和電力儲存裝機將承擔(dān)基荷，并保證電力系統(tǒng)的靈活性。此外，2050年各區(qū)域的電力結(jié)構(gòu)也將更多樣化，西北、東北以及華北等區(qū)域的電力裝機將明顯集中于光伏（40%以上為光伏裝機量），而華東則更加傾向于風(fēng)電（61%為風(fēng)電裝機量）。

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風(fēng)電和光伏的發(fā)電比例，將在2030年和2050年分別達(dá)到62%和83%（見圖3）。在應(yīng)用碳捕集與封存技術(shù)情境下的測算表明，從以煤炭為主的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)向以風(fēng)、光等可再生能源為主的電力系統(tǒng)，對于中國的碳中和探索之路而言至關(guān)重要。

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電力轉(zhuǎn)型的潛在挑戰(zhàn)與應(yīng)對措施

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實現(xiàn)電力“零碳化”任重而道遠(yuǎn)。麥肯錫認(rèn)為，要實現(xiàn)1.5℃情境下成本最優(yōu)的電力結(jié)構(gòu)，中國電力行業(yè)需要克服三大挑戰(zhàn)。我們相信，在政府和企業(yè)的通力合作下，定能有效加以應(yīng)對。

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挑戰(zhàn)一：提升電力系統(tǒng)靈活性

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光伏和風(fēng)電將在2050年成為主要能源，占全社會發(fā)電量的83%，而鑒于光伏和風(fēng)電都有連續(xù)性較差、存在地理限制、容易出現(xiàn)短期內(nèi)過?；蚨倘钡忍攸c，將使得電力系統(tǒng)的靈活性受到進一步威脅。麥肯錫認(rèn)為，應(yīng)通過建設(shè)以下三方面的能力來提升電力系統(tǒng)靈活性（見圖4）。

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提升電網(wǎng)輸配能力：在成本最優(yōu)的情境下，2050年總輸電容量需從2019年的約150GW提升至約600GW，而新增輸電容量將主要應(yīng)用于連接華北與華東、華南與華東的跨區(qū)域供電，以滿足沿海地區(qū)的電力需求。這就需要中央政府制定政策，做好頂層規(guī)劃，平衡多方利益，為跨省電網(wǎng)的大規(guī)模發(fā)展提供支持，加強跨省統(tǒng)籌合作；同時持續(xù)推動配電改革，加速增量配電網(wǎng)建設(shè)。近期，國家發(fā)改委在《<關(guān)于進一步完善落實增量配電業(yè)務(wù)改革政策的八條建議>回函》中，進一步明確了增量配電網(wǎng)的行政地位，允許可再生能源、分布式電源以適當(dāng)電壓等級就近接入增量配電網(wǎng)，此舉既可有效助力可再生能源的消納，也解決了增量配電網(wǎng)“缺電”的實際困難，大大提振了相關(guān)開發(fā)者的信心。同時，業(yè)界也應(yīng)積極應(yīng)用智能電網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)對電網(wǎng)運輸實時數(shù)據(jù)的收集和管理，提升電網(wǎng)系統(tǒng)的能級。這不僅需要大力發(fā)展電網(wǎng)數(shù)字化技術(shù)，也需要加快推廣電力行業(yè)的市場機制。

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優(yōu)化電力儲能技術(shù)：能源儲存技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)價值鏈的各個環(huán)節(jié)。為應(yīng)對系統(tǒng)靈活性的挑戰(zhàn)，到2050年，整體儲能系統(tǒng)的累計裝機量需要從2019年的約32GW提升至約1,400GW；其中，除抽水蓄能等傳統(tǒng)儲能方式外，電池技術(shù)的應(yīng)用極為關(guān)鍵。考慮到各類儲能技術(shù)的特點，鋰電池儲能因其運營成本低、所需空間小、循環(huán)周期長，成為短期內(nèi)的應(yīng)用首選。

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縱觀以鋰電池為代表的電池儲能技術(shù)的發(fā)展，有三大痛點亟需解決。首先是成本，當(dāng)前電化學(xué)儲能成本較高，但麥肯錫預(yù)計，隨著核心技術(shù)的發(fā)展，以鋰電池為代表的電池儲能技術(shù)成本可在2030年降至煤電發(fā)電成本的水平，到2050年甚至比后者更低；政府和業(yè)界應(yīng)通力合作，進一步拓寬電池技術(shù)的研究，使其惠及電動車與可再生能源行業(yè)。其次是電池的安全性，政府與業(yè)界應(yīng)高度重視電池設(shè)計、生產(chǎn)和使用等環(huán)節(jié)的安全問題，在電池技術(shù)的應(yīng)用中盡可能減少因電池引發(fā)的安全事故。最后一個痛點是電池的資源回收再利用，由于電池壽命通常為5~8年，回收是一個不可避免的話題，當(dāng)下相關(guān)方仍在尋找兩全之策，以期最大限度實現(xiàn)電池的回收再利用，同時盡可能降低其對環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)。各地政府應(yīng)制定政策，規(guī)范回收行業(yè)，同時提供補貼，支持可持續(xù)電池回收解決方案的推廣。業(yè)界則應(yīng)優(yōu)化運營，推動電池回收規(guī)范的落地。

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加強需求側(cè)管理與響應(yīng)：除提升供給側(cè)的靈活性之外，需求側(cè)的改革也是降低儲能系統(tǒng)成本、提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的有效手段。當(dāng)前的需求側(cè)改善手段主要包括需求側(cè)響應(yīng)（部分用戶自主進行負(fù)荷調(diào)節(jié)）及需求側(cè)管理（覆蓋大量用戶的統(tǒng)一用電行為調(diào)整），兩者均可降低社會高峰用電需求（見圖5）。這兩類技術(shù)廣泛應(yīng)用于北美以及歐盟多數(shù)國家在中國，以上海等區(qū)域為試點的小型需求側(cè)響應(yīng)項目尚處于測試階段?；诤Ｍ獍l(fā)達(dá)國家應(yīng)用需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)的歷史經(jīng)驗，需求側(cè)響應(yīng)通?？捎行Ы档?%~6%的容量儲備需求。

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著眼未來，需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)在中國的應(yīng)用，可結(jié)合電動車、樓宇等創(chuàng)新型場景，實現(xiàn)遠(yuǎn)超歷史數(shù)據(jù)的高峰用電需求削減。需求側(cè)響應(yīng)的推廣需要政府、企業(yè)和其他利益相關(guān)方共同發(fā)力，著力解決以下五大問題：一是明確需求側(cè)響應(yīng)的戰(zhàn)略地位，達(dá)成全社會對需求側(cè)改革重要性的共識；二是推動電力市場化機制，由政府牽頭加速電力現(xiàn)貨市場的試點；三是加強需求響應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，發(fā)電和用電雙方都需要本地化程度更高的電網(wǎng)體系，同時應(yīng)用智能電網(wǎng)技術(shù)進行動態(tài)調(diào)控；四是加強對需求側(cè)響應(yīng)的補貼，在中短期，補貼仍然是需求側(cè)響應(yīng)的主要工具，各地政府需要制定清晰的規(guī)劃，以最佳方式為企業(yè)提供相關(guān)激勵；五是助推電力聚合行業(yè)的興起，隨著需求側(cè)改革的深入，聚合行業(yè)將自然而然成為供電方和用電方之間的媒介，但這需要政府的引導(dǎo)和支持。

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挑戰(zhàn)二：加速淘汰煤電存在實際困難

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若電力行業(yè)碳排放需在2050年“清零”，燃煤電廠將不可避免地退出歷史舞臺。中國目前的燃煤發(fā)電裝機容量達(dá)1,100GW，超過50%需在2040年前逐步淘汰。雖然中央及各省正陸續(xù)出臺逐步淘汰燃煤電廠的政策，但落地過程中不僅面臨著供電穩(wěn)定性挑戰(zhàn)，也一定程度影響了煤炭高度依賴區(qū)域的短期經(jīng)濟增長。麥肯錫將中國各省按煤炭依賴程度和可再生能源的豐富程度進行了劃分（見圖6），對于不同類型的區(qū)域，應(yīng)采取不同的煤電退出路徑。

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1、煤炭依賴度高，可再生資源豐富度低：這類區(qū)域的能源轉(zhuǎn)型將面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，應(yīng)考慮實施“軟著陸”。為保障能源安全，可穩(wěn)步退役不盈利的落后煤電產(chǎn)能，同步投資CCS技術(shù)及其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，促進煤電清潔化，同時將本地可再生能源發(fā)電與能源輸入相結(jié)合，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。為保障經(jīng)濟發(fā)展不受影響，各地應(yīng)著力提升當(dāng)?shù)氐哪茉蠢眯?，由政府牽頭協(xié)助退役煤電廠修整與再開發(fā)，推動相鄰低碳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并通過撥款和培訓(xùn)等賦能當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)，做好職工的再就業(yè)工作。

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2、煤炭依賴度高，可再生資源豐富度高：該類區(qū)域可再生資源豐富，但需大規(guī)模退役煤電廠，可謂機會與挑戰(zhàn)并存，應(yīng)加快轉(zhuǎn)型。在能源安全方面，應(yīng)為所有煤電裝機容量制定退出計劃，用可再生能源替代退役的煤電產(chǎn)能，并投資儲能技術(shù)，以確保供電穩(wěn)定性。

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3、煤炭依賴度低，可再生資源豐富度高：該類區(qū)域自然稟賦高，應(yīng)作為“排頭兵”引領(lǐng)中國可再生能源的發(fā)展。各地應(yīng)積極制定政策，加快可再生能源建設(shè)，與政府和電網(wǎng)公司協(xié)作促進跨區(qū)域的電力運輸。同時，在經(jīng)濟發(fā)展方面，應(yīng)加快當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的電氣化，成為能源密集型行業(yè)的工業(yè)基地，并提供新的就業(yè)機會吸引高質(zhì)量人才。

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4、煤炭依賴度低，可再生資源豐富度低：該類區(qū)域受電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型影響更小，更應(yīng)著眼未來，積極轉(zhuǎn)向使用可再生能源電力，并因地制宜，制定符合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展規(guī)劃的能源戰(zhàn)略。

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挑戰(zhàn)三：可再生能源成本依然偏高

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相較上述兩類挑戰(zhàn)，可再生能源在成本方面的挑戰(zhàn)影響相對較小。得益于良好的本地供應(yīng)鏈，國內(nèi)集中式陸上風(fēng)電及光伏已開始進行平價競標(biāo)上網(wǎng)，分布式及海上風(fēng)電預(yù)計不久后也將進入零補貼時代。

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沿著當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展軌跡，可再生能源度電成本將持續(xù)下降，到2030年，在全國范圍內(nèi)，風(fēng)電和光伏的成本將有望全面低于煤電。隨著平價時代加速到來，大部分可再生能源項目的投資回報率逐年降低；同時，為了響應(yīng)國家號召，大量其他行業(yè)的龍頭企業(yè)也積極參與到可再生能源的投資、建設(shè)中來。這雖然大大激發(fā)了市場活力，但同時也加劇了可再生能源的行業(yè)競爭，進一步壓縮了相關(guān)企業(yè)的利潤空間。企業(yè)一方面可通過持續(xù)優(yōu)化風(fēng)、光電廠全生命周期（前期開發(fā)、建設(shè)、運維周期等）的運營表現(xiàn)來提高盈利能力，一方面可通過市場手段來提高整體回報：

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1、參與綠色電力證書交易。中國綠證體系始于2017年，數(shù)年下來，機制日益完善。隨著可再生能源平價上網(wǎng)和“強制綠證”的推進，未來發(fā)電、電網(wǎng)、售電、用戶等執(zhí)行主體均有獲取綠證的需求，將大幅拉升整體需求量；綠證價格和碳匯價格如形成聯(lián)動，也有助于價格機制的進一步完善。對于可再生能源企業(yè)來講，綠證或?qū)⒊蔀樵黾禹椖渴找娴闹匾緩健?/span>

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2、參與碳交易。當(dāng)前，可再生能源企業(yè)可通過國家核證自愿減排量（CCER）的交易進入碳市場，重點排放單位可通過向可再生能源企業(yè)購買CCER，用以抵扣不超過5%的經(jīng)核查碳排放量。雖然CCER備案工作從2017年開始已暫停，但長期來看，CCER（或形式類似的產(chǎn)品）與綠證的有機結(jié)合，勢必將成為補貼可再生能源發(fā)展的重要手段。

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3、運用金融手段提升盈利能力。對于已有可再生能源資產(chǎn)的企業(yè)，可以預(yù)期收入為基礎(chǔ)資產(chǎn)發(fā)行債券產(chǎn)品，快速回籠資金，加速新項目投資。由于過去已投運的電廠通常享有較高補貼的電價，利潤空間通常較好，企業(yè)也可考慮收購已建成的可再生能源資產(chǎn)，以提高整體資產(chǎn)的盈利能力。

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實現(xiàn)“零碳中國 ”的美好愿景，需要未來幾十年里持之以恒的關(guān)鍵舉措與實際行動。碳中和轉(zhuǎn)型早已不是“可選項”，而是如箭在弦的“必選項”。登豐電力愿與社會各方合力構(gòu)建零碳社區(qū)，為實現(xiàn)碳達(dá)峰，邁向碳中和作出應(yīng)有的貢獻。