電力行業碳達峰、碳中和的實施路徑思考

朱長明 張文軍 高凌峰 李旭

摘要：本文介紹了碳達峰、碳中和的背景、定義，目前中國電力行業的現狀及無碳發電的前景，探索碳達峰和碳中和的路徑。

關鍵詞：碳達峰;碳中和;靈活性改造;無碳發電

1碳達峰、碳中和的背景

隨著人類經濟的發展和人口的增多，全球CO2排放量快速上升。自從18世紀中期以來，人類開始大量燃燒化石能源，這些化石能源主要是從儲存在地下的碳組成的，其來源主要是埋藏在地下的植物（動物）經千萬年的復雜反應生成的石油、煤等，通過燃燒這些不可再生能源，造成了大量的CO2排放，這也是造成全球變暖的最重要原因。

2什么是碳中和、碳達峰

碳達峰，就是指在某一個時點，二氧化碳的排放量不再增長而是達到峰值，之后逐漸回落。

碳中和是指：國家、企業、產品、活動、個人在一定的時間內直接或者間接產生的二氧化碳或溫室氣體的排放總量，通過植樹造林，節能減排等方式來抵消自身產生的二氧化碳或者溫室氣體的排放量，從而實現正負抵消，相對“零排放”，碳中和又名為Carbonneutral。

目前提出碳中和目標的國家有126個，我國也在2020年承諾二氧化碳排放力度爭取在2030年前達到峰值，爭取在2060年前實現碳中和。

3我國電力行業發展的現狀及未來

我國目前以火力發電占主，新能源占比不斷提升。

3.1對火力發電的改造、利用

2020年，中國煤電裝機容量10.8億千瓦，占總裝機容量的49.1%，煤電發電量占總發電量60.8%。煤電消耗了我國約54%的煤炭使用量，產生的二氧化碳排放占全國總排放量的43%，是需要減碳的主體。

3.1.1加快淘汰火電落后產能。對不符合環保、能耗、技術等法律法規標準的煤電機組，應強制關停;對超齡運行、虧損嚴重、安全環保不達標的老小機組，應主動關停，并加大機組的節能減排改造力度。

3.1.2開展火電靈活性改造。加快火電靈活性改造，火電行業應該逐步轉換觀念，從電網的支撐者、壓艙石轉變為調節能源、補充能源。為此，火電機組都應實進行大規模靈活性改造，逐步將火電機組最小出力降到20%以下，同時對具備條件的機組進行供熱改造，實現對小鍋爐、小機組的替代。

3.1.3推進火電廠減碳技術的發展。根據CO2分離回收方法的不同，電廠煙氣CO2捕集技術可分為富氧燃燒技術、燃燒前捕集技術和燃燒后捕集技術。二氧化碳是地球上最豐富的碳資源，如果能實現資源化，進行循環利用，將大大減小溫室效應排放，為人類可持續發展尋求一條新的出路。

3.2通過光伏、風電、核電、水電、生物質能來實現無碳發電

光伏、風電、核電、水電、生物質能等非化石能源都將獲得更加廣闊的發展空間，在未來將是電源增量的主體，并在遠期成為能源電力系統的主力，將滿足絕大部分的能源電量需求和電力支撐需求。

3.2.1在可再生能源發電中，光伏和風電被寄予了厚望。根據預測全球光伏和風能在總發電量中的占比將從目前的7%，提升至2040年的24%。但是光伏、風電有明顯的季節性、時段性，其發電比重的逐步提升會增大電力系統的波動性。

3.2.2核電的建設

從全球來看，核能已經成為世界低碳能源的重要組成，2020年全球核電總發電量達到了2.553萬千瓦時，貢獻了世界約三分之一的低碳電量，幫助全球避免了至少29億噸的碳排放，節省了全球能源排放量的10%。

在確保安全的前提下，我們應積極有序發展核電。預計到2035年，在運和在建核電裝機容量合計將達到2億千瓦。在“十四五”規劃及中長期規劃中，核能在我國清潔低碳能源系統中的將起到更大的減碳作用。

3.2.3水電的建設

中國水電裝機容量全球第一，也是我國第二大供給電源，由于水資源開發基本殆盡、廠址選擇要求高、移民安置成本上升、豐枯期發電不均、生態環境影響大等原因，水電在未來裝機容量占比總體可能成下降趨勢。

3.2.4生物質發電很難占據主流

生物質發電是眾多發電類型中的一個小規模發電模式，但是由于其二氧化碳排放為零，成為碳中和的有效途徑。目前生物質發電以直接燃燒發電較為普遍。而生物質發電受到燃料運輸困難且成本高，機組容量較小，較難實現規模化，電量占比上升空間有限。

3.3儲能技術的發展

隨著儲能技術進步、成本降低，正逐步具備商業運營條件。根據在電力系統中的接入點不同，BESS可分為：接入輸電網中的BESS，接入配電網中的BESS、接入用戶端的BESS、接入發電側的BESS。大型能量型儲能可用于全球能源互聯網調峰填谷。抽水蓄能、壓縮空氣儲能等大型的、可長時間儲能的設施，可用于大電網調峰。液流電池儲能量大、循環次數多、壽命長，可作為電網調峰儲能裝置的補充。氫儲能可用于存儲富余的風能和太陽能，為燃料電池汽車提供動力。

3.4氫能產業的發展

對于氫能的電力化利用主要有兩種途徑。一種是將氫能用于類似于燃氣輪機的設備用于發電。另一種是利用氫氣與氧氣發生化學反應生成水并釋放出電能。

從目前的發展情況來看，兩種氫能利用方式都還存在一定弊端，技術不成熟，成本較高、運輸/存儲復雜、催化劑價格昂貴制約著氫能源的發展，氫能發展依舊任重道遠。

3.5完善綠色低碳政策和市場體系

“碳金融”的發展也成為市場關注的新熱點。2021年7月16日，備受矚目的全國碳市場正式上線交易。全國發電行業的2000多家重點排放單位被納入全國碳市場，年排放二氧化碳超過了40億噸。通過利用碳中和債券、綠色債券、碳排放權抵質押融資等多種創新型碳金融產品，可以倒逼電力企業挖掘減排空間，有利電力行業低碳發展。

4結論

碳排放、碳中和方案的提出標著著電力行業轉型迫在眉睫，我們應該積極響應國家的戰略部署，通過科技創新、體制創新、能源創新，構建低碳能源企業，應對全球變暖的不利局面，塑造我國良好的國際形象，這是機遇，也是挑戰，歷史上，英國在煤炭時代成為了日不落帝國，美國利用石油成為了世界超級大國，那么碳中和時代會不會誕生另一個大國呢？

參考文獻：

[1]王志軒，葉雷.發展循環經濟促進電力工業可持續發展[J].中國電力，2004（11）：5-9.

[2]黃前康.簡要分析新能源發電技術現階段的實際情況[J].城市建設理論研究（電子版），2017（11）：214.

作者簡介：朱長明（1986-），男，畢業于江蘇大學能動學院，工程師，從事于電廠運行工作。

張文軍（1992-），男，畢業于河北科技大學機械學院，助理工程師，從事于電廠運行工作。

高凌峰（1992-），男，畢業于江蘇大學能動學院，助理工程師，從事于電廠運行工作。

李旭（1996-），男，畢業于河南理工大學，助理工程師，從事于電廠運行工作。