碳中和目標(biāo)下，煤電裝機(jī)快速增長時(shí)代正式宣告結(jié)束，而可再生能源將迎來“倍速”發(fā)展階段。即便如此，2060年達(dá)到碳中和，依然壓力巨大。

文 |郭偉 唐人虎

供職于中創(chuàng)碳投科技有--限公司

2020年9月22日，國家主席習(xí)近平在第75屆聯(lián)合國大會上宣布，中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。

中國成為全球主要排放國里首個(gè)設(shè)定碳中和目標(biāo)期限的發(fā)展中國家，這也是中國在《巴黎協(xié)定》承諾的基礎(chǔ)上，在碳排放達(dá)峰時(shí)間和長期碳中和問題上設(shè)立的更高目標(biāo)。中國2060碳中和目標(biāo)的宣布，必將對電力行業(yè)未來40年的發(fā)展帶來深刻而巨大的影響。

首先，電力行業(yè)清潔低碳發(fā)展目標(biāo)更加明確清晰。十九大報(bào)告提出“推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”，這為我國能源清潔低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展提出了新的方向。對于電力行業(yè)來說，就要加快推進(jìn)我國能源結(jié)構(gòu)從以煤炭發(fā)電為主向以清潔低碳能源為主的跨越式發(fā)展。

經(jīng)過十多年的努力，中國電力行業(yè)的低碳發(fā)展已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，單位供電碳排放（克二氧化碳/千瓦時(shí)，下同）從2005年的900克左右下降到目前的600克左右（下降約30%）。

國務(wù)院發(fā)布的《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》中，也提到大型發(fā)電集團(tuán)單位供電二氧化碳排放控制在550克二氧化碳/千瓦時(shí)以內(nèi)，目前看來完成的難度不小。如果橫向比較，目前中國電力行業(yè)單位供電碳排放比全球的平均水平450克左右仍然高出了30%左右。

目前，全球主要國家的供電碳排放從低到高大致分成幾個(gè)類型：1、近零排放國家（100克以下）：挪威、瑞典、瑞士、法國等；2、超低排放國家（100克到200克之間）：新西蘭、加拿大、奧地利、芬蘭、丹麥、比利時(shí)等；3、低排放國家（200克到300克之間）：英國、匈牙利、西班牙、葡萄牙、意大利等；4、中排放國家（300克到500克之間）：德國、荷蘭、智利、美國、捷克、土耳其、墨西哥、以色列、日本等；5、高排放國家（500克以上）：韓國、希臘、愛沙尼亞、中國、印度、波蘭、澳大利亞、南非等。

從上述分布中可以得出幾個(gè)結(jié)論：1、中低排放及以下的國家，基本上以發(fā)達(dá)國家為主（巴西、墨西哥、智利等除外）；2、高排放國家中，以發(fā)展中國家為主，但也不乏韓國、澳大利亞這樣的發(fā)達(dá)國家；3、已經(jīng)承諾碳中和目標(biāo)的國家，以中低排放國家為主，但也包含部分包括中國在內(nèi)的發(fā)展中國家，比如已經(jīng)完成碳中和目標(biāo)立法的瑞典（2045）、英國（2050）、法國（2050）、丹麥（2050）、新西蘭（2050）、匈牙利（2050），立法進(jìn)程中的有西班牙（2050）、智利（2050）以及歐盟整體（2050），通過政策宣示承諾還未進(jìn)入立法進(jìn)程的有芬蘭（2035）、冰島（2040）、奧地利（2040）、挪威（2050）、德國（2050）、葡萄牙（2050）、瑞士（2050）、愛爾蘭（2050）、韓國（2050）、南非（2050）、中國（2060）以及日本（本世紀(jì)下半葉盡早實(shí)現(xiàn)）等。

全球主要國家2017年單位供電碳排放(來源:《能源革命：全球視角》)

從上述不同國家按照單位供電碳排放數(shù)值高低的分布及對其承諾碳中和目標(biāo)時(shí)間的對比不難看出，大部分發(fā)達(dá)國家從目前的中低排放到碳中和，都仍需要二三十年的時(shí)間。

碳中和國家并不是意味著一噸碳都不可以排放，只是意味著碳排放和碳匯吸收之間盡量能達(dá)到平衡，而電力的低碳化是最基本的先決條件，預(yù)計(jì)大部分發(fā)達(dá)國家的電力行業(yè)在2050年國家實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的情境下，電力行業(yè)都要基本實(shí)現(xiàn)脫碳化（零排放）或者近零排放，比如歐盟2050綠色新政實(shí)現(xiàn)碳中和的情景下，預(yù)計(jì)電力行業(yè)80%以上的裝機(jī)都將是可再生能源裝機(jī)，部分國家甚至是100%。

中國如果在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，電力行業(yè)單位供電碳排放要從目前的600克左右，至少以每10年平均100克左右（即每年10克左右）的速度往下降，才能確保2060年左右達(dá)到目前近零排放國家的水平（如瑞典、法國等）。

2060年全社會用電量按照比目前增長翻三番保守估計(jì)（20萬億度電左右），電力行業(yè)的碳排放量將達(dá)到10億噸左右。即便不考慮化工、水泥、鋼鐵、建筑、交通等行業(yè)，其他化石能源石油、天然氣等不可避免使用部分產(chǎn)生的碳排放，以及非二氧化碳溫室氣體排放，僅僅電力行業(yè)產(chǎn)生的10億噸左右的碳排放量就需要大量的植樹造林、森林蓄積增加的碳匯才能中和掉，如果電力行業(yè)低碳化水平屆時(shí)連近零排放也達(dá)不到，中國想實(shí)現(xiàn)2060年碳中和目標(biāo)就更加難上加難了。

因此，在2060碳中和目標(biāo)下，電力行業(yè)低碳發(fā)展的目標(biāo)也更加明晰，就是盡可能地降低單位供電碳排放，能做到零當(dāng)然更好（難度不小），如果做不到，退而求此次，至少也得達(dá)到部分發(fā)達(dá)國家目前已經(jīng)做到的單位供電近零碳排放的水平。

其次，可再生能源發(fā)電將進(jìn)入規(guī)模化“倍速”發(fā)展階段。過去10年（2009-2019），風(fēng)電、光伏和水電為主的可再生能源裝機(jī)增長迅速，每年增長5000萬千瓦左右，裝機(jī)總量從逾2億千瓦到近8億千瓦，增加了近4倍，其中風(fēng)電增長超過10倍，太陽能由于基數(shù)低，從2009年的2萬千瓦增長到2019年的逾2億千瓦，增長了1萬倍。

可再生能源在電力總裝機(jī)的比重從2009年的24%增加到2019年的38%， 但是未來要實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)的零排放或者上文中提到的近零排放，即便仍然以過去10年每年5000萬左右的可再生能源裝機(jī)增長肯定無法滿足要求。

如前假設(shè)，按照2060年中國電力需求增長3倍估算，考慮到可再生能源發(fā)電利用小時(shí)數(shù)的限制（按照2000小時(shí)估算），則需要80-100億千瓦左右的裝機(jī)總量，未來每年平均需要新增2億左右可再生能源裝機(jī)，這是過去10年平均新增裝機(jī)的4倍左右，每年新增可再生能源發(fā)電裝機(jī)帶來的投資需求也將是巨大的，在過去5年每年新增投資額已經(jīng)超過1000億美元的基礎(chǔ)上，預(yù)計(jì)未來40年累計(jì)投資達(dá)到數(shù)萬億美元（麥肯錫最新的估計(jì)是5萬億美元，即人民幣35萬億左右）。

投資規(guī)模的不斷增加將繼續(xù)帶來風(fēng)電、光伏等建設(shè)造價(jià)和發(fā)電成本的進(jìn)一步下降，在風(fēng)電和光伏陸續(xù)實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)后，將來發(fā)電成本會逐步降低，逐漸低于煤電發(fā)電成本，從而取得多年以來夢寐以求的成本優(yōu)勢，進(jìn)一步增加投資的比較優(yōu)勢。

再者，碳市場將為電力行業(yè)低碳化發(fā)展發(fā)揮更加重要的基礎(chǔ)性作用。2060碳中和目標(biāo)提出后，需要凝聚全社會的力量，為了盡可能降低目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的成本，需要更加發(fā)揮市場在碳資源配置上的基礎(chǔ)性和決定性作用。而全國碳市場的建立和不斷完善，將責(zé)無旁貸地承擔(dān)起這一歷史重任，碳市場助力電力行業(yè)低碳化最重要的特征是形成市場化的碳定價(jià)機(jī)制，發(fā)出清晰的碳價(jià)信號，不僅僅是不同減排成本的行業(yè)和企業(yè)之間配置碳資源，降低全社會的減排成本，而且給電力行業(yè)的上下游，包括對新能源投資、新技術(shù)研發(fā)形成持續(xù)穩(wěn)定的預(yù)期，促進(jìn)低碳投資的源源不斷和低碳技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，同時(shí)結(jié)合電力市場化改革的逐步到位，把碳價(jià)信號清晰地往下游傳遞，進(jìn)而降低全社會的碳減排成本。

因此，在2060年碳中和目標(biāo)提出的新形勢下，碳市場的必要性和緊迫性更加突出，在“十四五”期間更需要把全國碳市場這一重大減排新設(shè)施新機(jī)制建設(shè)好、運(yùn)行好，為包括電力行業(yè)在內(nèi)的主要排放行業(yè)低碳化發(fā)展提供機(jī)制保障。

2060碳中和目標(biāo)給電力行業(yè)帶來機(jī)遇的同時(shí)，也帶來諸多挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

第一，煤電裝機(jī)快速增長時(shí)代正式宣告結(jié)束

從“十一五”起，煤電建設(shè)進(jìn)入大規(guī)模“跑馬圈地”的階段，大部分年份新增煤電裝機(jī)都在五千萬千瓦以上，這種速度甚至延續(xù)到了“十二五”期間，直到“十三五”的后面幾年（圖3中2020年的數(shù)據(jù)是1-8月份），每年新增煤電裝機(jī)才有所下降，從每年五千萬千瓦下降到兩三千萬千瓦。

過去十多年煤電裝機(jī)快速增長的負(fù)面效應(yīng)比較明顯，近些年來各地煤電年運(yùn)行小時(shí)數(shù)大都在4000小時(shí)左右，如果按照設(shè)計(jì)小時(shí)5500小時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，造成了超過2億煤電裝機(jī)產(chǎn)能的嚴(yán)重過剩，造成了投資的極大浪費(fèi)。

另外，這些新建的煤電項(xiàng)目，都將有較長的鎖定期，至少25-30年左右，將會對未來幾十年的碳減排帶來巨大的壓力。

全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織在對我國能源變革轉(zhuǎn)型進(jìn)行專題研究后指出，當(dāng)前每新增1億千瓦煤電機(jī)組，將產(chǎn)生三大方面重大負(fù)面影響：一是未來將增加超過3000億元資產(chǎn)損失；二是2030年前將累計(jì)減少清潔能源裝機(jī)約3億千瓦，擠壓2萬億元清潔能源投資；三是到2050年將累計(jì)增加碳排放150億噸，相當(dāng)于2018年我國全部碳排放的1.6倍。 

因此，有不少專家呼吁，面對煤電產(chǎn)能已經(jīng)嚴(yán)重過剩和未來碳約束越來越嚴(yán)格的大趨勢下，“十四五”期間不要再新建煤電項(xiàng)目了，新增能源需求盡量通過可再生能源發(fā)電來滿足，但是煤電新增裝機(jī)速度從“十三五”后期的每年兩三千萬千瓦一下子斷崖式剎車降到零，也不現(xiàn)實(shí)。

有數(shù)據(jù)顯示，即便是疫情期間的上半年，又新核準(zhǔn)了5000萬千瓦左右的煤電項(xiàng)目，核準(zhǔn)待建的煤電機(jī)組裝機(jī)已達(dá)1億千瓦左右，預(yù)計(jì)還有1億千瓦左右的機(jī)組納入規(guī)劃，如果這些已批準(zhǔn)或者規(guī)劃中的項(xiàng)目在 “十四五”期間都上馬，煤電總裝機(jī)將超過12億直奔13億千瓦。

毫無疑問，這樣的結(jié)果將是很難承受的，煤電項(xiàng)目的投資者需慎之又慎，如果說過去十多年煤電“跑馬圈地”的主體是五大電力為主的央企集團(tuán)，那么此輪煤電項(xiàng)目投資主體已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈胤侥茉醇瘓F(tuán)為主的國資企業(yè)，為什么五大集團(tuán)在這輪“逆勢上揚(yáng)”的煤電新投資氛圍中更加理性？

第一、央企為主的電力集團(tuán)越來越意識到低碳發(fā)展的重要性，充分認(rèn)識到“大干快干”上煤電的時(shí)代已經(jīng)不復(fù)返了，尤其是中國2060碳中和目標(biāo)宣布后，不少電力集團(tuán)的高層已經(jīng)在不同場合嚴(yán)肅地討論這一目標(biāo)對行業(yè)和企業(yè)發(fā)展將帶來深遠(yuǎn)的影響。

第二、不少電力央企已經(jīng)體會到了過去煤電項(xiàng)目上的太多，產(chǎn)能過剩帶來的負(fù)面影響。近兩年來，五大電力集團(tuán)所屬煤電廠虧損比例超過50%，甚至出現(xiàn)負(fù)債率過高的一些煤電廠長期資不抵債而破產(chǎn)清算的，這在過去十多年里哪怕是煤電行業(yè)也曾一度大面積虧損的情況下也很少出現(xiàn)的情況。

第三、中國煤電機(jī)組的壽命太短，平均的服役時(shí)間略超過10年，低于設(shè)計(jì)壽命25年（超過20年的煤電機(jī)組僅占11%），也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國、德國等發(fā)達(dá)國家煤電機(jī)組的服役時(shí)間（基本上超過30年），如果未來一段時(shí)間都沒有對煤電機(jī)組的總體利好周期，那么目前再新建的煤電機(jī)組能否收回投資都面臨很大的不確定性。

近日，山西省能源局在下發(fā)的《電力供需平衡預(yù)案管理辦法》中已經(jīng)明確提出新投產(chǎn)的煤電機(jī)組“原則上不再安排優(yōu)先發(fā)電量”，產(chǎn)煤大省的這一政策已經(jīng)傳遞出比較清晰的信號，相信后面陸續(xù)會有其他省份出臺類似的政策。因此，目前規(guī)劃中甚至已經(jīng)核準(zhǔn)的煤電項(xiàng)目，在開工建設(shè)前仍需“三思而后行”，全面綜合評估后再做決定，避免到時(shí)候后悔不已。

因此，即便在“十四五”期間還無法做到不上新建煤電項(xiàng)目，但是2060年碳中和目標(biāo)的宣布，已經(jīng)表明煤電裝機(jī)快速的快速增長時(shí)代的確是“一去不復(fù)返”了，煤電在電力總裝機(jī)的比重目前已經(jīng)接近50%（2019年52%）的情況下，未來40年每年平均下降至少在1個(gè)百分點(diǎn)，才能確保在2060年把煤電裝機(jī)比重控制在10%以下（而且這部分保留的煤電裝機(jī)必須通過靈活性改造具備調(diào)節(jié)能力），煤電退出后的空間逐步讓位給可再生能源發(fā)電，使得2060年可再生能源發(fā)電裝機(jī)比重至少達(dá)到80%以上，才可能實(shí)現(xiàn)電力的真正低碳化甚至零碳化，確保2060年碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

第二，智能電網(wǎng)長期安全與穩(wěn)定運(yùn)行壓力山大

眾所周知，風(fēng)能、太陽能等新能源易受氣候影響，其出力具有隨機(jī)性和波動(dòng)性，而電網(wǎng)中的發(fā)電和負(fù)荷要時(shí)刻保持電力平衡，隨著煤電裝機(jī)在電力總裝機(jī)比重的下降和可再生能源發(fā)電比例的提高，對電網(wǎng)的這種平衡能力長期安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更大的挑戰(zhàn)。

為了應(yīng)對這種挑戰(zhàn)，電網(wǎng)需要加大先進(jìn)信息通信技術(shù)、控制技術(shù)和人工智能技術(shù)的研發(fā)和大規(guī)模部署應(yīng)用，有效支撐可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用，提升電網(wǎng)長期穩(wěn)定安全運(yùn)行及智能化水平。

此外，大規(guī)模儲能技術(shù)的研發(fā)和廣泛應(yīng)用才是改善可再生能源發(fā)電間歇性和波動(dòng)性最根本的保障，能夠顯著提高風(fēng)、光等可再生能源的消納水平，是推動(dòng)主體能源由化石能源向可再生能源更替的關(guān)鍵技術(shù)，需要從引起足夠重視并加大部署的力度。

第三，CCUS（碳捕捉及封存利用）等減排技術(shù)發(fā)展利好但前景依然難測

2060碳中和目標(biāo)的提出，對以CCS（碳捕捉與封存）或者CCUS為代表的減排技術(shù)發(fā)展利好，尤其是對電力行業(yè)來講，如果還要保留一定比例的煤電或者氣電等化石能源裝機(jī)，以及發(fā)展生物質(zhì)能源發(fā)電等，就必須要考慮對這部分裝機(jī)發(fā)電產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行捕捉和、封存或者利用，不然無法僅僅通過森林碳匯來抵消數(shù)以億噸甚至十億噸的排放量。

但是CCUS無論是從技術(shù)上，成本上以及商業(yè)模式上，都還面臨很大的挑戰(zhàn)，具體如下：

第一，CCUS技術(shù)發(fā)展階段離大規(guī)模商用仍有較大距離：從捕集、封存到利用的各個(gè)環(huán)節(jié)所需的技術(shù)大部分都還處在基礎(chǔ)研究環(huán)節(jié)，其中只有一小部分技術(shù)進(jìn)入了中試或者示范環(huán)節(jié)，即便示范環(huán)節(jié)的項(xiàng)目，處理的二氧化碳量也非常有限，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)十余個(gè)CCUS示范項(xiàng)目，加起來每年處理的二氧化碳不到100萬噸，部分項(xiàng)目甚至示范后不久就面臨技術(shù)和商用價(jià)值缺乏等原因而停運(yùn)或者處于間歇式運(yùn)營。

第二，CCUS成本上居高不下：在CCUS捕集、輸送、利用與封存環(huán)節(jié)中，捕集是能耗和成本最高的環(huán)節(jié)，以百萬裝機(jī)的超超臨界電廠為例，捕集增加的耗能可能直接把一個(gè)電廠的效率從超超臨界降低到亞臨界，更別提后面的輸送、利用和封存環(huán)節(jié)能耗以外的大量成本了。

國內(nèi)部分示范項(xiàng)目二氧化碳的處理成本大都在每噸300元~500元人民幣之間，部分富氧燃燒的示范項(xiàng)目成本甚至更高達(dá)到八九百左右。成本的居高不下，而且短時(shí)間因?yàn)榧夹g(shù)的不成熟沒法通過大規(guī)模商用快速下降成本，讓投資者望而卻步，所以目前的示范項(xiàng)目大都是科技項(xiàng)目，需要來自不同渠道科研經(jīng)費(fèi)的支持。未來40年內(nèi)CCUS的成本下降曲線至少從目前看來，還很難清晰地描繪出來，即便全國碳市場建立起來，可以通過市場的手段支持CCUS項(xiàng)目，可預(yù)期的碳價(jià)水平也難以支撐CCUS高居不下的投資成本。

第三，CCUS生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)防范壓力山大：把二氧化碳封存在地下，理論上是可行的，但是地質(zhì)條件是比較復(fù)雜的，雖然之前已經(jīng)通過各種研究得出陸上地質(zhì)利用與封存技術(shù)的理論總?cè)萘繛槿f億噸以上的結(jié)論，但是這只是一個(gè)理論的總?cè)萘浚唧w的選址和封存技術(shù)，是否滿足要求，還需要結(jié)合項(xiàng)目開展大量的論證，畢竟地質(zhì)情況是非常復(fù)雜的，二氧化碳注入后監(jiān)測、廢棄井泄漏防控與防腐技術(shù)尚不成熟，注入過程帶入的大量鹽水如果和二氧化碳一起發(fā)生大規(guī)模泄漏對環(huán)境造成生態(tài)危機(jī)如何處理？大量的二氧化碳以流體形式注入深層巖石當(dāng)中如果誘發(fā)地震，如何能做到提前預(yù)警、監(jiān)測和防范？這方面因?yàn)榧夹g(shù)的不成熟，生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)防范還有大量的難關(guān)需要攻克。

綜上所述，2060年中國碳中和目標(biāo)的宣布及后續(xù)陸續(xù)出臺的相關(guān)政策，對電力行業(yè)的發(fā)展既帶來了機(jī)遇，也面臨挑戰(zhàn)！電力企業(yè)尤其是大中型集團(tuán)企業(yè)，需要研判2060年碳中和目標(biāo)對自身發(fā)展帶來哪些影響，未來40年能否做到碳中和，如果做不到，低碳發(fā)展的愿景、目標(biāo)如何科學(xué)制定，40年內(nèi)不同階段的發(fā)展路徑如何規(guī)劃？這些愿景、目標(biāo)和路徑如何在即將制定的“十四五”規(guī)劃中予以體現(xiàn)和得到落實(shí)？這些都是眼下需要嚴(yán)肅思考和慎重決策的重要問題。

但對于傳統(tǒng)能源行業(yè)的廣大從業(yè)者來說，大可不必過于擔(dān)心，包括煤電行業(yè)及其上下游（設(shè)備制造商、科研機(jī)構(gòu)和院校相關(guān)專業(yè)等）在內(nèi)的數(shù)百萬從業(yè)者，自然會分代際、分批次地逐步轉(zhuǎn)向以可再生能源為主的新主力能源陣地，按照國內(nèi)相關(guān)研究估計(jì)，可再生能源產(chǎn)業(yè)單位產(chǎn)能就業(yè)人數(shù)是傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)1.5~3.0倍，這種能源轉(zhuǎn)型將帶來更多就業(yè)機(jī)會，未來也會創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。