2060年中国将淘汰煤电,煤电退出路径设计
发布于 2021-04-05 12:15
2030前实现碳达峰、2060前实现碳中和，中国人是认真的。
联合国气候变化框架公约秘书处执行秘书埃斯皮诺萨
中国气候变化事务特使解振华
国家能源局监管总监李冶
国家发展和改革委员会资源节约和环境保护司副司长赵鹏高
生态环境部应对气候变化司副司长陆新明
国家电网有限公司副总经理张智刚
中国要用不到10年时间实现碳达峰，再用30年左右时间实现碳中和，这是个非常艰巨的任务。刘振亚、解振华等中方嘉宾认为，想要达成这一任务，需要转变能源发展方式，实现能源体系的低碳、脱碳、清洁化。
根据会议发布的研究成果，这一方案可简述为：以特高压电网做引领，推进“两个替代”，实现“双主导”、“双脱钩”。
图表来源：中国2060年前碳中和研究报告
留给中国煤电的时间不多了
根据本次会议发布的《中国2030年前碳达峰研究报告》《中国2060年前碳中和研究报告》《中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望》三项研究成果，削煤是实现减排目标的重中之重。
2019年数据显示，我国58%的能源消费量由煤炭提供，二氧化碳总排放量更是有80%来自煤炭。放眼全球，中国煤电装机量高达10.4亿千瓦，占全球煤电总装机的一半，能源消费的二氧化碳排放强度比世界平均水平高出30%以上。
“一煤独大”严重制约减排。如果延续当前的发展模式，我国的化石能源消费总量到2030年会增至50亿吨标准煤，2030年前达成碳达峰根本无从谈起。
图表来源：中国2030年前碳达峰研究报告
为了转变当前模式，研究报告认为，我国煤电总量应控制在2025年达到峰值。若把范围扩大到整个化石能源，则在2028年左右达到峰值，然后从2030年起快速减排。
等到2050年，我国电力系统要实现近零排放，相比峰值下降约90%。最终在2060年，让煤电完全退出。
我国煤电确实存在很大的快速减排空间。根据《中国电力报》3月19日的文章，在我国已投运的约3000台其总容量为10.8亿千瓦的煤电机组中，有一半以上的装机容量是效率低，煤耗高、性能差的亚临界机组和热电联产小机组，最先进的66万千瓦和100万千瓦的超超临界机组约占20%，还有30%的近1000台亚临界机组都可以进行升级改造。
图表来源：中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望
那么，煤电空出来的巨大占比要由谁来填补？自然是清洁能源。
报告给出三个方向：
在新疆等太阳能丰富的地区，加快建设集中式太阳能发电基地；
在新疆、内蒙、广东等风能资源丰富的地区，集约高效建设大型风电基地；
在金沙江等西南水利资源丰富的地区，积极稳妥推进大型水电基地建设。
争取在4年后，我国清洁能源装机量达到17亿千瓦，占全国总装机量的57.5%，发电量3.9万亿千瓦时、占比全国总发电量的41.9%。
等到2030年碳达峰之时，我国清洁能源装机占比要达到67.5%，最终在2060年，实现超96%的电源装机和发电量由清洁能源承担。
在转型期间，天然气和氢将承担主要调峰电源的职能。
图表来源：中国2060年前碳中和研究报告
电能时代即将开启
用清洁能源替代煤电倒是不难理解，可像炼钢、汽车这样的清洁能源难以直接利用的消费端又该怎么办？
报告给出的答案是——电能替代技术，即像电热、电动、电制氢这样电制燃料及原料技术。
凭借大规模的电气化改造，报告预计2060年工业、交通、建筑领域电气化率分别达到54%、81%、79%。
到2060年，电能占终端能源消费比重达到66%，是现有模式下的1.7倍。
图表来源：中国2060年前碳中和研究报告
而在电能无法直接替代的航空航海、冶金、化工等领域，可以利用电制燃料实现间接电能替代，这当中，氢能被寄予厚望。
报告预测，2030年，清洁电力制氢的经济性将超过化石能源，电解水制氢产量达400万吨；2060年，我国氢产量会达到6000万吨，电解水制氢、电制氨、电制甲烷成本大幅下降。
图表来源：中国2030年前碳达峰研究报告
汽车同样如此，报告认为到2060年，我国电动车保有量约3.9亿量，替代率超过90%；同时还要加快高速电气化铁路建设和改造，加快电动飞机等技术的发展。
图表来源：中国2060年前碳中和研究报告
清洁能源不均衡？不稳定？特高压和储能是关键
尽管研究报告向我们描绘了非常宏大的清洁能源运用前景，但众所周知，靠高比例的清洁能源发电，就要面对其波动性、随机性、不确定性给系统带来的巨大挑战。
中国电力企业联合会理事长刘振亚认为，想要充分利用清洁能源，那就需要建设特高压电网。他表示，无论是去年我国湖南、浙江等地的“拉闸限电”，还是今年美国得州的大面积停电，都凸显了大电网互联对保障能源供给与安全的极端重要性。如果没有特高压电网，我国清洁能源无法大规模开发利用。
刘振亚称，中国能源互联网实质是“智能电网+特高压电网+清洁能源”，是清洁能源在全国范围大规模开发、输送和使用的基础平台，是清洁主导、电为中心、互联互通的现代能源体系。所以，加快发展特高压电网是构建中国能源互联网的关键。
刘振亚。图片来源：全球能源互联网发展合作组织
报告也认为，我国清洁能源资源与负荷中心分布很不均衡，高比例可再生能源对电网结构和调节能力的要求，客观上决定了我国必须要加快形成以特高压骨干网架为核心的全国清洁能源优化配置平台。
而且，特高压输电技术已经全面成熟，我国已建和在建特高压工程32项，并网清洁能源装机7.6亿千瓦，支撑我国清洁能源发展进入了快车道，为碳达峰碳中和奠定坚实基础。
除了特高压的互联和调节作用，储能也将起到重要的调节作用。
报告预计2050年抽水蓄能、电化学储能装机规模分别达到1.7亿、6亿千瓦，氢储能实现效率提高至60%-65%。
虽然报告主要给出的对策是特高压输电，对储能着墨不多，但我国实际上已经在储能领域展开积极探索。
据青海新闻网3月19日报道，由国家能源局委托国网青海省电力公司牵头开展的《大规模储能支撑高比例可再生能源电力系统安全稳定运行研究》工作已正式启动。这是国内首次开展该项研究，将填补大规模储能支撑高比例可再生能源电力系统安全的技术空白。
报道还着重提到了储能技术意义，称大规模储能发展是新能源充分开发利用的最佳技术支撑，能有效解决电网运行安全、新能源消纳、电力电量平衡等方面存在的突出问题，也是国家能源局重要研究课题。
位于格尔木市的电化学储能电站。图片来源：青海新闻网
资本市场对此给出了乐观的预计。
光大证券认为，经济性成为当前国内储能大规模建设的主要矛盾。然而，储能可通过地方补贴、提高消纳带来的额外发电收益、内部化碳成本等方式抹平暂时的经济性缺口。随着青海出台国内首个新能源配储能补贴的出台，各地针对储能补贴政策有望陆续出台，有望通过政策手段、补贴抹平暂时的经济性缺口，刺激储能需求提升。
天风证券也认为，目前在无补贴条件下，锂电池储能调峰的竞争力相对较弱，但后续随着锂电池成本的不断降低，循环寿命提升，电池容量增大，锂电储能度电成本将会持续降低。受政策激励叠加锂电价格下行影响，预计中国发电端储能市场将快速增长。预计至2025年，中国发电侧储能市场会开始爆发，在全球碳减排的背景下，当其经济性提高后有望快速获取火电调峰份额。
据天风证券测算，假设储能可以100%实现利用，每年工作280天，那么在总投资额150万元/MWh（兆瓦时）的情况下，如果没有政策补贴，锂电储能投资回收期为24年，一般锂电寿命为13-20年，故无补贴情况下经济性差；对储能电量进行度电补贴分别为0.5元、1元时，投资回收期将下降至10.7年和6.9年，表现出明显的经济性提升。度电补贴为1元时，发电侧储能表现出较高的经济性。
图表来源：天风证券（下同）
该机构预计，如果锂电池每年能有15%的价格降幅，则2020至2025年储能系统投资额可自150万元/MWh下降至67万元/MWh，在无补贴情境下，中国、欧美、日本、澳大利亚的投资回收期均可下降至10年左右，具备一定经济性，届时投资额降低所导致的经济性提升有望推动储能系统的装配比例快速增长。
碳达峰、碳中和是一场硬仗
中国要进入清洁能源时代已是大势所趋。3月15日，中央财经委员会第九次会议首次提出“构建以新能源为主体的新型电力系统”。
3月16日，国家能源局新能源司副司长任育之在“第六届中国能源发展与创新论坛”上表示，会初步考虑制定更加积极的发展目标，促进可再生能源大规模、高比例开发利用。
这无疑是一场硬仗，也是对我们党治国理政能力的一场大考。中央财经委员会第九次会议强调，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，拿出抓铁有痕的劲头，如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。
《自然·通讯》重磅论文：中国淘汰煤电的逐厂退役策略
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