周孝信：建立新一代電力系統是實現“雙碳目標”的必須選擇

周孝信認為，我國能源轉型的戰略目標就是“雙碳目標”。實施路徑就是習總書記講的“兩個構建”。一是構建清潔低碳安全高效的能源體系；二是構建以新能源為主體的新型電力系統。具體的方向性路徑包括四方面，控制化石能源總量、著力提高利用效能、實施可再生能源替代行動、深化電力體制改革。

“雙碳目標”下我國能源電力系統主要指標及實現

周孝信根據自己研究團隊的研究成果講述，“根據‘雙碳目標’的基本要求，考慮經濟社會對能源電力安全供應需求、能源電力技術進步等因素，設定了3項經濟社會和能源發展主要指標及變化趨勢。”一是一次能源消費總量（億噸標準煤當量)。在2020年49.8億噸標準煤當量的基礎上，2030年達到峰值59億噸標準煤當量。之后，緩慢下降，2050年降到50億噸標準煤當量，2060年降到46億噸標準煤當量。二是非化石能源占比。在2020年15.8%的基礎上，在不同時段按前低后高給定增長率增長，2030年達到25%，2050年59%，2060年89%。通過非化石能源電力增長實現。三是全社會用電量。在2020年7.5萬億千瓦時的基礎上，在不同時段按前低后高給定增長率增長，2030年達10.6萬億千瓦時，2050年13.6萬億千瓦時，2060年15萬億千瓦時。2060年比2020年翻一番，而二氧化碳排放大幅降低。

實現如上目標需要在發電裝機結構、發電結構設定如下目標：

裝機結構。在2020～2060年間，電源裝機結構不斷向清潔低碳方向轉型發展。2020年全國發電裝機總容量22億千瓦，非化石發電裝機占比44.7%，煤電裝機49.1%，風光發電裝機占比24.3%。2030年，非化石發電裝機占比59.2%，煤電裝機占比30.7%，風光發電裝機占比43.1%。2035年非化石發電裝機占比68.4%，煤電裝機占比22%，風光發電裝機占比53.6%。2050年非化石發電裝機占比80.1%，煤電裝機占比8.6%，風光發電裝機占比64%。2060年，全國發電裝機總容量68.3億千瓦，其中非化石能源發電裝機占比94.4%，煤電裝機占比1.1%，風光發電裝機占比79.7%。

發電結構。2020年全國發電量是7.6億千瓦時，非化石發電裝機占比33.9%，煤電裝機占比60.8%，風光發電裝機占比9.5%。2030年，非化石發電裝機占比46.7%，煤電裝機占比44.3%，風光發電裝機占比21.8%。2035年，非化石發電裝機占比56.4%，煤電裝機占比34.0%，風光發電裝機占比30.4%。2050年非化石發電裝機占比73.8%，煤電裝機占比13.1%，風光發電裝機占比43.4%。2060年全國發電量達15.2萬億千瓦時，非化石發電裝機占比92.7%，煤電裝機占比1.4%，風光發電裝機占比60.7%。

這一階段，新能源發電量占比持續提高，支撐構建新型電力系統。

新一代能源電力系統的核心指標

新一代能源電力系統的核心指標有哪些？周孝信表示，包括5個指標。一是非化石能源在一次能源消費中的比重，二是非化石能源發電量在總發電量中的比重，三是電能在終端能源消費比重，四是系統總體能源利用效率，五是能源電力系統二氧化碳排放總量。

根據研究，2020～2060年能源電力系統核心指標變化趨勢是：非化石能源消費占比于2030年達到25%，2045年超過50%；非化石能源發電量占比持續提高，2045年超過70%，2060年約達到92.7%；電能在終端消費中比重大幅增長，2030年達到約34%，2050年達到約65%；能源系統總效率持續提升，2060年系統總效率超過50%（現在是33%左右）。

周孝信說，根基測算，“十四五”時期，GDP能耗降低15.5%，超過“十四五”規劃指標13.5%。根據測算，2027年二氧化碳排放達到峰值，此后逐年快速下降，綜合其他方法，2060年前可實現碳中和。

新一代電力系統的主要特征和關鍵技術

周孝信介紹，新一代電力系統的主要特征包括結構模式特征、主要技術特征。結構模式特征，一是可再生能源優先、因地制宜的多元能源結構；二是集中分布并舉、協同可靠的電力生產和供應模式；三是供需互動、多能互補、節約高效的用能用電方式；四是面向全社會的平臺性和綜合能源電力服務。主要技術特征，一是高比例可再生能源電力系統；二是高比例電力電子裝備電力系統；三是多能互補綜合能源電力系統；四是信息物理融合智慧能源電力系統。

周孝信表示，新一代電力系統有8類影響全局的關鍵技術，即高效低成本電網支持新能源發電和非電利用技術、高可靠性低損耗新型電力電子元器件和系統技術、新型電力系統模式結構及其分析控制保護技術、安全高效低成本長壽性新型儲能技術、清潔高效低成本氫能生產儲運轉化和應用技術、數字化、人工智能化和能源互聯網技術、新型輸電和超導綜合輸能技術、綜合能源電力市場技術。其中，對于第六類技術，周孝信提出了綜合能源生產單元（IEPU)和能源消費端消費單元（IECU）的概念，并指出，傳統電力系統經典理論已經不適應新時代的要求，要創立新的電力系統理論。

構建“零碳電力系統”

“‘雙碳目標’下，我國能源電力系統發展一種情景的初步計算分析表明，2030年風能+太陽能總裝機16.1億千瓦,符合12億千瓦以上的目標要求；2035年風光新能源發電量比重超過50%，為構建星型電力系統、實現2060年前碳中和目標創造基礎性條件。”周孝信說。

“情景計算關鍵指標顯示，2 021～2 02 5年‘十四五’期間單位GDP能耗降低15.5%，單位GDP二氧化碳排放降低21.4%，下降幅度分別超過‘十四五’規劃綱要設置的13.5%、18%指標要求；能源系統二氧化碳排放于2027年達峰，電力系統（煤電+氣電）二氧化碳排放于2025年達峰。”周孝信強調，情景計算指出，2060年煤電+氣電裝機共約3.8億千瓦，其中煤電裝機。0.7億千瓦，占全國總裝機的1%；煤電+氣電發電量共約1.1億千瓦時，其中煤電0.22萬千瓦時,占全國總發電量1.4%。

“探索在能源轉型過程中融合既有煤電及二氧化碳捕集技術、可再生能源發電及電制氫制甲烷/甲醇技術，構建綜合能源生產單元（IEPU)，使之成為能源電力系統中一種具有多種能源產品和靈活性調節功能的新成員期望能作為煤電低碳/無碳轉型路徑方案的一種選擇，以支持高比例新能源電力系統安全可靠運行，助力構建‘零碳電力系統’。”周孝信認為，作為源端基地綜合能源生產單元（IEPU)的探索，與終端消費分布式綜合能源單元（IECU)一起，有可能成為未來綜合能源電力系統的基本單元結構模式。