新型电力系统将实现能源的可能三角

“欧美发达国家从碳达峰到碳中和需要50-70年，而我们国家只有30年的时间，明显短于欧美发达国家，对于中国而言，全面绿色低碳转型需要更快的速度，同时挑战也更加艰巨。”这是中国工程院院士、国家能源专家咨询委员会副主任杜祥琬在“第四届”未来能源大会上发出的感叹。对于中国而言，实现双碳目标是一项复杂的系统工程，是一个长达几十年的经济和社会转型过程，政策性很强，需要把握好节奏，积极而稳妥，既要防止一刀切，简单化，又要防止转型不利，带来落后和无效投资。

“十四五”是实现碳达峰的关键时期

中国做为世界最大的制造业国家，经济仍处于稳定增长期间，未来一段时期温室气体排放量还将保持较高水平。2020年的数据显示，中国人均温室气体排放接近10吨，是全球人均水平的1.5倍;人均二氧化碳排放大于7吨，是全球人均平均量1.7倍。中国面临的难题在于产业结构偏于重工业，而富煤贫油少气的资源禀赋特征使得中国能源结构在短期内还难以以煤为主，产业结构和能源结构的杜祥琬院士指出，“对于碳达峰要坚持行业和地区递次有序达峰的原则，鼓励应达峰的地区不再增长，可再生能源丰富的地区尽早达峰，像钢铁、水泥这样一些已经产能过剩的产业应该率先达峰。”

这个观点也得到了中国工程院院士、生态环境部环境规划院院长王金南的认同。王金南院长在未来能源大会上指出，“‘十四五’是实现碳达峰的关键时期，钢铁、水泥、有色等行业与建筑领域的直接排放应在此期间达峰。”石化化工、煤化工与交通领域应在“十五五”末期达峰;电力行业则在“十五五”末进入峰值平台期。

我国的碳市场正在发展成长期，实行有约束性的总量控制是提高当前碳市场效率的重要制度。碳市场通过形成合理碳价发现减排成本，从而优化配置减排空间资源，以成本效益最优的方式实现碳减排目标。此外还应补齐碳排放总量控制短板，探索行业总量控制与地区总量控制相配合、增量控制与绝对总量控制相结合的差别化管理模式。

“十四五”时期，以碳排放强度控制为主，总量控制为辅。以行业总量控制为重点，探索地区总量控制试点;统筹考虑强度目标与总量目标考核，以强度考核为主，兼顾总量考核。

“十五五”时期，持续健全总量控制制度，做到总量控制与强度控制互为支撑，相辅相成。统筹衔接总量控制和强度控制，通过强度控制促进总量减排，通过总量约束补充强度控制。

“双碳”目标会不会对中国的经济产生影响呢?世界银行曾经做过统计，欧美发达国家在发展初期，随着人均GDP的升高，人均二氧化碳排放也在增加。但是发展到了一定的阶段，经济继续发展，人均排放不再增长。这是一个非常重要的规律，所谓的达峰就是脱钩，就是经济发展和人均碳排放脱钩，这就是碳达峰的实质。

以可再生能源为主的新型电力系统对碳减排贡献重大

“双碳”目标的实现能源是主战场，电力是排头兵，未来的电力系统中，可再生能源比例将大幅增加，发展的方向将是多能互补的综合能源体系。中国科学院院士，中国电力科学院名誉院长、中国能源研究会碳中和产业合作中心名誉主任周孝信在未来能源大会上指出，以风光发电为主的高比例可再生能源电力系统对“源网荷储”互动提供灵活性资源的需求巨大，风光发电的气候敏感性，以及全球气候变化，使极端气候下快速恢复供电的韧性需求更为频繁，在“双碳”目标下能源转型过程中要能够有效地化解较高的电力成本，同时建立有利于系统运行市场化机制。

新型电力系统一大重要特征就是“高比例电力电子装备”伴随高比例风光新能源入网和相应直流电力传输快速。目前最具有代表的电力装备就是电动汽车，若今后电动汽车的渗透率超过50%甚至更高，对电网的稳定性、可靠性、灵活性、韧性及经济性提出新的要求。试想一下，夜晚来临，几百万甚至上千万辆电动汽车接入电网充电，这将对电网造成多大的压力?此时对于电网算是用电高峰还是用电低谷?是否还有峰谷差电价呢?

根据电力科学院的预测，“双碳”目标下我国能源电力系统发展情景的初步分析结果表明：2050-2060年，风光发电装机占比将超过70%，发电量占比接近60%。新型电力系统“高比例可再生能源”特征，特别是高比例风光新能源入网对电力系统的灵活性调节和应对极端危机情景的能力带来巨大需求。

在风电光伏装机占总量超过70%的情况下，电力系统正常运行时除要有足够的煤电、气电、各类储能等提供的灵活性资源参与调节外，还需要设置光伏电解水制氢等能源转换装置作为负值可调节容量加以配合;在极端气候条件下，更需要动用长周期绿色能源储备如绿氢及甲烷、甲醇、氨等绿色气体液体燃料参与能源电力供应。

2030达峰之后到2050年之间这段时间是加速减碳的阶段，在这个时期，电力系统的碳排放将大幅度降低，目前电力系统的碳排放占整个能源系统的30%多，因此，通过大力发展可再生能源，未来新型电力系统将对碳达峰，碳中和带来重大贡献。

结语：

在能源界有一种说法，就是既要能源供应价格低廉，又要能源供应持续稳定，同时还要求所供应的能源清洁环保，这三个目标不可能同时达到或得到满足，因此在能源界被称作“不可能三角”。不过对于未来的新型电力系统，情况将彻底改变。虽然风电和光伏具有波动性，随机性和间歇性，但届时一旦风电光伏能够和储能技术以及智能电网相结合，未来以新能源为主要占比的新型电力系统，既可以做到安全可靠，又在经济上可行，同时还是绿色低碳，传统概念的能源不可能三角将真真正正成为能源的可能三角。