电力行业的难题在于：不是简单用新能源替换旧能源就能实现转型，必须兼顾电力的安全、清洁和廉价
文｜《财经》记者 韩舒淋
编辑｜马克
中国是全球第一大碳排放国和每年新增碳排放最多的国家，电力又是中国碳排放最大的环节。中国电力企业联合会2021年12月发布的《电力行业碳达峰碳中和发展路径研究》显示，2019年，中国二氧化碳排放总量约为102亿吨，电力行业、交通行业、建筑和工业碳排放占比分别为41%、28%和31%，其中火力发电二氧化碳排放总量约42亿吨。毫无疑问，电力行业减碳，是中国实现“双碳”目标最关键也是最艰巨的环节。发电环节的安全清洁转型，则是电力行业面临的最大课题。中国有全球最大的电力装机和电力消费，电力装机和消费的增长支撑着中国作为全球第二大经济体的经济增长。中国的资源禀赋造就了以煤电为主的电力结构，这使中国电力行业面临巨大的减碳挑战。但是，中国又有着全球领先的新能源产业链，中国的存量和新增新能源发电装机都领跑全球。2023年，中国新增光伏装机预计将达1.2亿-1.4亿千瓦，一年的增量就超过了美国的光伏装机总容量（约1.1亿千瓦）。全球最高的煤电装机和最高的新能源装机都在中国，煤电装机是存量，支撑着中国的电力安全和经济发展，而不断突破纪录的新能源装机，则是转型的方向，并且转型速度在不断加快。然而电力行业的特殊之处在于，转型并不是简单的用新能源替换旧能源就能实现。储能技术还远未成熟，电力系统是一个瞬时平衡的系统，新能源的波动性和难以预测性的特点，给电力系统带来巨大的挑战。更多的新能源可以发出更多的绿电，在电量上取代传统能源，但并不意味着每时每刻都能保障电力的安全稳定供应，电力平衡面临更大的挑战，在市场环境下也会带来更多价格波动。过去两年，中国和全球都出现了不同程度的电力、能源供应危机，在全球各国纷纷提出碳达峰碳中和时间表之际，能源安全却成了更迫切的问题。兼顾电力的安全、清洁和廉价，并不是一个简单的问题，需要统筹考虑。
中国的风电、光伏增量和存量都处于全球引领地位。图/视觉中国根据中电联最新发布的数据，截至2023年6月，中国的电力装机达到27.1亿千瓦，同比增长10.8%。其中，非化石能源发电装机容量13.9亿千瓦，同比增长18.6%，占总装机容量的51.5%，占比同比提高3.4个百分点。其中水电4.2亿千瓦，同比增长4.5%。火电13.6亿千瓦，同比增长3.8%。核电5676万千瓦，同比增长2.2%。风电3.9亿千瓦，同比增长13.7%。太阳能发电4.7亿千瓦，同比增长39.8%。 以水电、风电、光伏、生物质等为代表的可再生能源装机已经超过50%，其中光伏的增长尤为突出，2023年上半年，光伏装机新增7842万千瓦，大幅领先所有其他电力品种。全球来看，中国的风电、光伏增量和存量都处于全球引领地位。以2022年为例，据国家能源局数据，当年中国新增风电装机3763万千瓦，新增光伏装机8741万千瓦。据国际可再生能源署（IRENA）的数据，当年全球新增风电、光伏装机分别为7760万千瓦和1.92亿千瓦。中国新增的光伏、风电装机分别占全球的48.5%和45.6%，全球将近一半的风电、光伏新增装机都在中国，并且这一趋势已经持续了数年。另据国际可再生能源署的数据，截至2022年底，全球风电、光伏装机分别达到8.99千瓦和10.53亿千瓦。其中中国装机分别为3.65亿千瓦和3.93亿千瓦，占全球风电、光伏装机的41%和37%。全球的新能源装机中，将近四成在中国。电力央企是投资开发新能源的主力军，各家投入程度不一。如国家电投是央企中较早发力新能源的央企，一举摆脱了起初五大电力分家时体量较小的劣势，新能源装机已经位居全球第一，经营业绩也逐渐反超。华能则是传统发电企业的老大哥，在新能源发力较晚，但在2018年舒印彪掌舵之后加速转型，奋起直追，今年上半年新能源装机累计投产规模近千万千瓦，总装机突破6000万千瓦。在“双碳”目标提出之后，电力央企都大幅加快了新能源开发节奏，并提出了颇为宏伟的中期目标。“双碳”目标之下，中国已经做出了到2030年风电、光伏装机不低于12亿千瓦的承诺，综合当前行业的增长态势和央企的规划来看，这一承诺有望大幅提前实现，在2025年左右就可能达成。
新能源的快速增长，无疑是支撑中国实现“双碳”目标的重要基础。但另一方面，它对电力系统安全带来的挑战也不容忽视。由于新能源靠天吃饭，相比传统能源，其利用小时数要低得多，据中电联的数据，2022年，中国并网风电利用小时数2221小时，并网光伏利用小时数1337小时，远低于煤电的4594小时、核电的7616小时。这意味着装机增长不等同样规模的电量增长。靠天吃饭的另一个挑战是，新能源出力的时段往往与电力负荷并不匹配。在2021年9月东北大范围的拉闸限电事故中，东北三省风电装机约3500万千瓦，但事故发生时出力不到10%，加剧了煤电出力不足时的电力供应紧张局面，最终导致拉闸限电。2022年，四川再次出现电荒，高温天气下来水不足，电力结构以水电为主的四川省出现了长时间了限电。两轮电荒过后，以煤电为主的传统发电托底保供的角色再次引起重视，能源转型不能以牺牲能源安全为代价。2022年下半年开始，中国各地的煤电审批开始复苏，也因此面临一些争议。中电联在2021年12月提出，“十四五”期间，为保障电力供应安全，需要新增一定规模煤电项目；按照“控制增量、优化存量”的原则，发挥煤电托底保供作用，适度安排煤电新增规模。由于新增的煤电更多承担托底保供的作用，往往在新能源无法出力时保障系统安全，因此，新增的煤电装机，并不一定带来碳排放的大幅增加。这一研究还警示，碳达峰碳中和目标的实现将推高发电成本。规模化发展及技术进步之下，核电、新能源及储能设施的建设成本呈加速下降趋势，但由于新能源属于低能量密度电源，为满足电力供应，需要建设更大规模的新能源装机，导致电源和储能设施年度投资水平大幅上升，相比2020年，2025年发电成本提高14.6%，2030年提高24.0%，2035年提高46.6%。另一个值得参考的研究，是2022年6月国家电网董事长辛保安等人在《中国电机工程学报》上发表的《碳中和目标下考虑供电安全约束的我国煤电减退路径研究》，研究测算，按照预设路径，2060年风电、光伏装机预计达到20亿千瓦和30亿千瓦，未来系统电量平衡可以得到保证，但电力平衡存在很大风险，2030年电力平衡缺额约8600万千瓦，2060年缺额达到7.4亿千瓦，且全年均存在电力平衡缺额。该研究建议，可考虑将部分原计划退役煤电转为应急电源，以继续有效发挥煤电的兜底保障作用，同时对碳中和目标也不会产生较大影响。7月11日，中共中央深改委召开第二次会议，审议通过了多份改革文件，其中就包括《关于深化电力体制改革加快构建新型电力系统的指导意见》。会议强调，要科学合理设计新型电力系统建设路径，在新能源安全可靠替代的基础上，有计划分步骤逐步降低传统能源比重。
