“雙碳”目標下綠色電力低碳發展路徑研究

王 堯

（哈爾濱電氣國際工程有限責任公司， 黑龍江 哈爾濱 150028）

0 引言

目前，我國處在一個非常重要的階段，既要努力實現發展的目標，又要把保護生態的目標放在優先位置上。過量的CO2將導致溫室效應以及其他的一些環境問題。國家在“十四五”計劃中，對綠色電力和低碳能源的發展提出了更高的要求。而且隨著“雙碳”目標的提出，建立基于新資源的綠色電網，既是對電力行業的要求，也是對整個社會的要求。

1 “雙碳”目標下綠色電力低碳發展的重要意義

1）“雙碳”目標的實現離不開人的參與，人與自然之間本身就相互關聯，在這種關聯中，生物與自然相互影響，從而產生了地球上各種各樣的自然現象。這個世界的平衡一旦被打破，后果將不堪設想。同時地球生態系統穩定是人類賴以生存和發展的基礎。CO2對地球環境的影響很大，因此“雙碳”目標的實現與否對人類的生存至關重要。“雙碳”目標的制定與實施，在一定程度上也是為了實現人與環境的和諧共生。隨著我國城市化和工業化進程的加快，碳排放量超標所產生的污染問題日趨嚴重[1]。在日常生活中，人們使用燃氣設備以及人的每一次呼吸都會產生大量的CO2；此外，汽車尾氣、工業廢氣也會產生很多CO2和有害氣體。而植物吸收CO2的主要途徑是通過光合作用實現的。如果不加以重視，溫室效應等負面影響就難以避免，進而阻礙社會發展與人類進步。

2）為了實現綠色電力的低碳減排，就必須采用新能源。新能源種類有很多，例如太陽能、風能、潮汐能等等。新能源技術的開發是一項長期工程，需要大量的試驗和長時間的研究，耗費巨大，投入和產出不成正比。但是在“雙碳”目標下，它對于我國的新能源產業和電力行業的發展都具有積極意義。

3）“雙碳”目標的確立及綠色電力向低碳化方向發展，都離不開人民群眾的觀念和認識。想要實現“雙碳”目標，很大程度上取決于社會意識的覺醒與進步。也就是除了依靠科技研發外，還需要在全社會形成共識，只有這樣才可能取得成功。因此，大力推動“雙碳”與“綠色電力”的發展，有利于提高全民環保意識，在新形勢下推動全社會形成綠色低碳發展的共識。

4）從能源安全的角度來看，綠色電力發展對于構建“以新能源為主體的新型電力系統”具有重要意義。綠色電力是指在發展過程中充分利用可再生能源發電，以確保所產生的清潔電能在整個能源系統中的比例不斷提高。其中，風電、光伏、水電、生物質等新能源發電均屬于綠色電力，并且由于其具有清潔低碳的特點，其發電成本將低于常規化石能源。

5）從社會經濟發展的角度來看，發展綠色電力對促進社會經濟的高品質發展有著重大作用。一方面，綠色電力將提高可再生能源發電規模。目前中國風能和太陽能資源豐富，風力發電、太陽能光伏發電等清潔能源資源開發潛力巨大。根據預測，到2030 年風電、太陽能發電量分別可達410 億kW·h 和445 億kW·h，屆時全國發電量占比將由2019 年的3.17%提高至2030 年的5.64%；另一方面，綠色電力在促進經濟發展方式轉變方面具有重要意義。目前中國已提出并實施了多項相關規劃和計劃：“一帶一路”建設、京津冀協同發展、長江經濟帶發展、粵港澳大灣區建設等區域重大戰略有序推進實施；支持新疆、西藏等邊疆地區和少數民族地區加快發展；推進實施新一輪西部大開發戰略；加強東北等老工業基地振興和中部地區崛起[2]。這些戰略的實施都將有效促進能源消費結構調整、加快能源供給結構優化。

6）從電力行業轉型的角度來看，綠色電力將成為中國能源生產和消費主體。當前我國電源結構仍以火電為主，煤炭消費比重較大，清潔能源比重偏低。綠色電力將成為未來中國電力行業的主體電源、主力電源，以煤電為主的電源結構將逐漸向可再生能源為主轉變；新能源發電將繼續擴大規模，并逐步向清潔低碳高效利用方向轉變。為適應未來電力需求結構和電源結構的變化趨勢，建設以風電和太陽能發電為代表的清潔低碳電力系統需要加快轉變能源發展方式。根據《中國風電發展報告2020》，至2020 年底我國風電裝機容量已達到1.28 億kW，其中約1/4 的裝機容量為海上風電。目前我國海上風電裝機僅為300 萬kW左右，隨著海上風電基地建設逐步推進、平價上網后海上風電裝機量將快速增加。同時，我國也將加快布局抽水蓄能、新型儲能等調峰電源以及燃料電池等氫能領域項目建設。

2 低碳電力的實現途徑

2.1 低碳制造體系下的電力行業碳減排

1）從節能角度考慮，在電力工業中，減少碳排放權應優先考慮再生能源消納。“雙碳”目標背景下，新能源發電規模將呈幾何倍數增長，但是，因為各地區之間的資源和負荷的分配存在著很大的差別，所以新能源的消納不可避免地會受到影響。“雙碳”目標產生一定的制約，并在一定的時空范圍內產生較大影響[3]。目前，消納主體仍以電網為主，但隨著分布式可再生能源的快速發展，電網消納模式將向多元化方向發展。因此，未來應依托先進技術，對各類消納技術進行持續的研究與革新；在此基礎上建立市場化機制和新能源消納運營模式，實現“就地消納”。可再生能源的多元化與互補性消納，實質上就是增加低碳能源的比重，是電力行業對外輸出的重要形式。

2）從低碳工藝的角度出發，電力行業降低碳排放應以節能為重點。在碳排放方法中，所有有關節能量的核算均可轉化為碳減量，因此“節能就是減碳”的理念成為推動我國電力行業低碳技術進步的基礎。從供電全過程來看，電力行業的能耗損失主要來源于輸配電、生產及負荷側能耗損失，且均與具體的工藝過程相關。今后要持續增加在節能技術和設備方面的研發投資，健全與節能有關的市場制度，并采用有功必賞、有過必罰的方法，加強對其的支持和監督，共同推進電力行業的節能工作。

3）從低碳工業園區的角度看，我國電力行業應以節能增效為重點實現碳減排。工業園區作為電力行業能源供應、信息交換的基本單位，其低碳發展路徑對實現“雙碳”目標至關重要。目前，低碳園區的低碳路徑選擇，溫室氣體排放核算，低碳商業模式選擇等已經引起了越來越多的關注。綜合能源管理可以有效降低企業能耗，是實現節能增效的重要途徑。在今后的發展過程中，可以從擴大分布式光伏的使用范圍，發展熱電聯產，推動電力信息化建設，并積極在數據中心（IDC）等幾個角度著手，持續推動園區的能源系統的數字化轉變，讓各種能源的協同作用被最大程度地釋放出來，提高園區的能源利用效率。

4）從低碳供應鏈角度來看，實行電子記錄（EPR）制度是我國電力行業實現碳減排的關鍵。對于發電側及網側的企業來說，能源供應只是其生產功能的一部分，而對上下游供應鏈的管理則是其功能的延伸，這與綠色制造體系的LCA 理念相一致。低碳供應鏈建設 涉及“低 碳設 計”“采 購”“制 造”“銷 售”“物 流”“消費”“回收”等7 個環節，其中要體現“環境特性”“生態設計”和“節能減排”等要求，也要體現能源“生產者”對“原料供應商、產品經銷商”用戶的低碳行為的約束。對于碳排放的參與主體的行為，則可以通過合同、協議、聲明等方式對其進行限制，在必要的時候，可以犧牲一部分利益來維護企業的聲譽和社會責任。

5）從低碳循環利用的角度看，實現EPR 對于降低電力行業的碳排放是至關重要的。例如，對余熱/余壓進行循環利用是節約能源的一種責任；循環使用是對環境的一種保護；CO2的捕獲和轉換體現了低碳責任。

從“源頭管控”“園區環境/能源信息披露”、“資源回收”等三個方面開展工作，進而實現園區碳循環的最終目標，即落實生產者責任，減少園區碳排放量[4]。

6）從全生命周期碳足跡的分析角度來看，園區碳足跡的核算與評價也是目前我國電力行業碳減排的重要一環。目前，關于碳足跡的核算與應用大多以產業分析、區域分析及生產單元流程分析為主，而以工業園區為基礎的相關計算與運用則較為少見。可以參照產品碳足跡（PCF）的計算流程，按照ISO 14067 國際標準的要求，通過LCA 技術確定測量邊界，對園區的碳足跡進行核算與評估，將園區能源供應的流程劃分為原料采購（煤炭、天然氣）、能源生產（熱電聯產）、產品銷售（能源輸配和電力市場）和產品報廢（廢能、廢棄物）4 個階段。在此基礎上，進一步分析這4 個步驟所涉及的各個單元的碳排放，計算碳排放因子，然后對原始數據進行校驗，用數學分析的方法來驗證其正確性，最后對結果進行評價。

2.2 多交易市場機制

當前，國內已有的幾個與能源有關的市場，它們各自獨立，相互之間缺乏有效的銜接。這些交易市場主要包括：電力市場交易、綠色證書交易、碳交易、排污權交易、用能權交易、節能交易等等。在低碳能源體系中，各交易市場可圍繞“減碳量”展開，如碳市場可采用主動減排的方法，將電力市場交易的綠色發電量、綠證市場上的綠電量、節能量交易所獲得的項目節能量折算成減碳量；通過對用能權的利用，可以把用能率轉化為節能率；通過排放權市場所取得的排污權指標，換算成相應污染的能耗率，進而計算出減排CO2的總量。通過多交易體系的協同減排，可以打破現有市場之間的壁壘，為未來構建統一的碳中和大市場提供強有力的支撐。

2.3 信息系統支撐

新興信息技術對電網企業的賦能，將有助于電網企業的信息化、智能化和數字化運營。沒有信息化技術的支持，構建一個綠色電力體系是不可能的。以電網為例，實施數字化轉型策略，既可以減少輸配電投資，優化用戶服務體驗，促進新能源的消納，又可以減少負載，顯著提升能源的使用效能。在此基礎上，還可以進一步推動電力行業的發展，加強電力生產的智能化，提高新能源的管理與服務水平，提升電力行業的生產與供應效率，推動電力行業的數據融合與綠色低碳發展，推動實現能源與電力行業的“雙碳”目標[5]。這就是在“雙碳”的大環境下，進行的一系列的發展途徑，歸根結底可以將其歸類為“綠色電力”，但其含義更加明確，與“雙碳”的目標也更加接近。

3 有關“雙碳”目標的思考

3.1 保障制度創新是首要前提

綠色電力的低碳發展離不開制度創新。隨著我國的發展，電力行業在企業管理、制度規范和技術創新方面都有了一定突破性發展。其中，不斷改進我國的制度是非常重要的一環，只有這樣，我們才能從整體的策略角度來管理我國的電力行業，進而持續推動我國的繁榮發展。面對日益嚴峻的全球環境問題，煤炭等傳統能源已不能滿足經濟發展的需要，傳統的發電模式也已不能滿足新世紀經濟發展的需要。考慮到中國的人口、資源和經濟條件，中國的電力發展必須走“綠色、低碳”的道路。

3.2 積極探索技術創新路徑

技術創新是實現綠色電力低碳化的內在動力。電力行業與人們的生活息息相關，當電力生產、運行和維護成本過高時，就會嚴重影響人們的生活。科技進步不僅能夠促進電網向智能化、高科技方向發展，也能夠降低電網運行成本。在保證電力能源低碳發展的前提下，要以技術創新滿足人類對電力資源的需要。我國已經走過了互聯網、移動互聯的時代，即將邁入萬物互聯的時代，我們應將電力行業與互聯網相結合，利用信息、通信等技術，實現電力行業的數字化經營，提高電力行業的經營水平。同時，根據相關研究，可持續發展對未來能源的可再生和低能耗性提出了需求，某種意義上，就是需要在智能化設備、儲能技術、電動汽車等方面取得突破。因此，電力行業要實現綠色低碳發展，仍有許多技術有待突破。面對這些問題和挑戰，只有通過社會各方和電力行業自身的推動和創新，營造出一種技術創新和可持續發展的氛圍，才能早日完成綠色電力的低碳發展。在電力領域引入新技術，在一定意義上實現了電力企業的數字化、智能化發展，提高了資源管理、企業服務水平、工作效率，促進了電力企業的數字化轉型和電力生產的低碳化發展。

4 結語

“雙碳”目標的提出對我國的電力行業產生了巨大的影響，推動了電力行業的綠色、低碳發展。根據綠色制造體系的思路，對綠色電能和低碳電能進行解讀，并闡明其實現途徑，為我國“雙碳”目標的實現提供了新的思路和方法。