在2020年9月的聯(lián)合國(guó)大會(huì)上，中國(guó)向全世界作出了2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的承諾。在三個(gè)月后的氣候雄心峰會(huì)上，中國(guó)又宣布了國(guó)家自主貢獻(xiàn)的新舉措。中國(guó)在減排方面一系列重大目標(biāo)的宣布，無(wú)疑是2020年國(guó)際社會(huì)在應(yīng)對(duì)氣候變化領(lǐng)域中最重大的事件之一。中國(guó)作為全球最大的發(fā)展中國(guó)家，能源消費(fèi)占全球能源總消費(fèi)量的23%。從能源結(jié)構(gòu)來(lái)看，中國(guó)能源消費(fèi)主要以煤炭等化石能源為主，化石能源在一次能源消費(fèi)中占比接近85%。中國(guó)碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》確定的目標(biāo)具有重大意義。隨著碳中和目標(biāo)的提出，中國(guó)未來(lái)能源轉(zhuǎn)型的方向也就基本確定了。

電力是終端消費(fèi)零排放的能源，但是電力生產(chǎn)過(guò)程卻產(chǎn)生了中國(guó)能源系統(tǒng)近52%的CO2排放量，因而大力發(fā)展可再生能源，實(shí)現(xiàn)對(duì)化石能源的替代，將是推動(dòng)中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的必由之路。在碳中和的背景下，中國(guó)電力發(fā)展之路也備受關(guān)注，在這里進(jìn)行粗淺分析。

如何滿(mǎn)足未來(lái)電力需求的增長(zhǎng)？

中國(guó)國(guó)家自主貢獻(xiàn)目標(biāo)中與能源電力相關(guān)的要點(diǎn)如下：?jiǎn)挝粐?guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放量將比2005年下降65%以上；非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25%左右；風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上。

根據(jù)國(guó)家自主貢獻(xiàn)目標(biāo)，參考現(xiàn)狀的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和電力結(jié)構(gòu)（主要是2019年），并結(jié)合2030年GDP增長(zhǎng)情況以及用電需求預(yù)測(cè)成果，可以大概推算出2030年中國(guó)電力需求空間及電力結(jié)構(gòu)。

總發(fā)電量：采用彈性系數(shù)法預(yù)測(cè)，2030全國(guó)電力需求約為10.1萬(wàn)億kWh，考慮輸配電消耗后，估算總發(fā)電量約需10.6萬(wàn)億kWh。

化石能源發(fā)電量：2030年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放量比2005年下降65%。結(jié)合2005-2030年GDP的增長(zhǎng)情況，CO2排放量增加幅度不能高于2.34倍。假設(shè)CO2排放量中電力和非電力領(lǐng)域的排放量比例維持現(xiàn)狀不變，2030年化石能源發(fā)電量不能超過(guò)2005年化石能源發(fā)電量的3.34倍，即化石能源發(fā)電量不能超過(guò)6.8萬(wàn)億kWh。

非化石能源發(fā)電量：2019年中國(guó)一次能源消費(fèi)約為48.7億tce，非化石能源占比為15.3%，其中非化石能源發(fā)電量23917億kWh。采用彈性系數(shù)法預(yù)測(cè)2030年全國(guó)一次能源消費(fèi)約為57億tce。按照非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25%左右推算，非化石能源發(fā)電量至少要達(dá)到4.6萬(wàn)億kWh以上，相應(yīng)化石能源發(fā)電量不得超過(guò)6萬(wàn)億kWh�？梢詽M(mǎn)足單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放量的下降65%的目標(biāo)。

風(fēng)電光伏發(fā)電量：國(guó)家自主貢獻(xiàn)目標(biāo)要求風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)在12億kW以上，考慮兩者裝機(jī)相近，分別為6億kW，其中風(fēng)電的6億kW中包含3000萬(wàn)kW的海上風(fēng)電。按現(xiàn)狀風(fēng)電光伏的平均利用小時(shí)數(shù)，測(cè)算得到2030年風(fēng)電光伏發(fā)電量合計(jì)為1.8萬(wàn)億kWh。

根據(jù)以上分析，可以匡算出2030年非化石能源發(fā)電量至少要達(dá)到4.6萬(wàn)億kWh，其中風(fēng)電光伏發(fā)電量為1.8萬(wàn)億kWh，也就是說(shuō)，在達(dá)到國(guó)家自主貢獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，為了滿(mǎn)足電力需求，還需要2.7萬(wàn)億kWh的非化石能源發(fā)電量，扣除現(xiàn)有裝機(jī)的水電、生物質(zhì)、核電等非化石能源發(fā)電量，還有9777億kWh的電量缺口。

如果這些發(fā)電量缺口由風(fēng)光來(lái)提供，相應(yīng)風(fēng)光的總規(guī)模必須達(dá)到18億kW以上。

圖1 2030年中國(guó)電力結(jié)構(gòu)測(cè)算分析

按照2030年電力需求預(yù)測(cè)的思路，分析2060年電力發(fā)展情況。2060年電力發(fā)展重點(diǎn)考慮實(shí)現(xiàn)電力碳中和情景。

電力總需求：2060年電力總需求參考清華大學(xué)張希良教授的預(yù)測(cè)結(jié)果，達(dá)到15萬(wàn)億kWh。

化石能源發(fā)電量：考慮到為了滿(mǎn)足電網(wǎng)和重大負(fù)荷的支撐作用需要保留適當(dāng)必要的氣電、煤電等火電機(jī)組，結(jié)合CCS或CCUS技術(shù)可實(shí)現(xiàn)這部分電力的零碳排放。假設(shè)10%的電量來(lái)自于火電，也就是1.5萬(wàn)億kWh。

風(fēng)光發(fā)電量：假設(shè)2060年實(shí)現(xiàn)風(fēng)電的30•60目標(biāo)，屆時(shí)風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到30億kW（其中海上風(fēng)電假設(shè)為6000萬(wàn)kW），光伏也按照30億kW的規(guī)�？紤]。參考現(xiàn)狀條件下風(fēng)電光伏的評(píng)價(jià)利用小時(shí)數(shù)，測(cè)算得到2060年風(fēng)電光伏發(fā)電量合計(jì)為9.1萬(wàn)億kWh。

根據(jù)以上分析，在考慮電力碳中和的背景下，為了滿(mǎn)足電力需求，除了必要的火電、風(fēng)電和光伏，還需要4.4萬(wàn)億kWh的非化石能源發(fā)電量，扣除現(xiàn)有裝機(jī)的水電、生物質(zhì)、核電等非化石能源發(fā)電量，還有2.6萬(wàn)億kWh的電量缺口。

如果這些發(fā)電量缺口由風(fēng)光來(lái)提供，相應(yīng)風(fēng)光的總規(guī)模必須達(dá)到77億kW以上。

圖2 2060年中國(guó)電力結(jié)構(gòu)測(cè)算分析

從電量平衡角度分析，不管是滿(mǎn)足2030年的國(guó)家自主貢獻(xiàn)目標(biāo)，還是滿(mǎn)足2060年的碳中和目標(biāo)，就算按現(xiàn)有遠(yuǎn)景目標(biāo)去實(shí)現(xiàn)風(fēng)電光伏的開(kāi)發(fā)，也還是滿(mǎn)足不了電力增長(zhǎng)的需求。未來(lái)補(bǔ)足電量缺口可能的方式有：一是進(jìn)一步加速風(fēng)電和光伏的開(kāi)發(fā)，二是推進(jìn)水電和核電等其他傳統(tǒng)非化石能源的開(kāi)發(fā)。但值得注意的是，水電的開(kāi)發(fā)是有天花板的，我國(guó)水電的技術(shù)可開(kāi)發(fā)量是6.87億kW，截至2019年年底技術(shù)開(kāi)發(fā)程度約為52%。即使2060年水電技術(shù)開(kāi)發(fā)程度達(dá)到90%，也還會(huì)存在1.5萬(wàn)億kWh的電力缺口。

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