解百臣：儲(chǔ)能與特高壓驅(qū)動(dòng)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新路徑

　　2024年7月12日，由南方周末聯(lián)合西北工業(yè)大學(xué)管理學(xué)院主辦，西北工業(yè)大學(xué)新時(shí)代企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展研究中心、南方周末中國企業(yè)社會(huì)責(zé)任研究中心承辦的第三屆中國企業(yè)責(zé)任與高質(zhì)量發(fā)展論壇在西安舉辦。本屆論壇以“科技引領(lǐng) 碳尋未來”為主題，與相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者、機(jī)構(gòu)代表、企業(yè)高管共話“雙碳”戰(zhàn)略下的企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展之道。

　　在當(dāng)天論壇上，天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部教授、博士生導(dǎo)師，國家社科重大項(xiàng)目首席專家解百臣以《儲(chǔ)能與特高壓驅(qū)動(dòng)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新路徑研究》為主題發(fā)表演講。以下為演講實(shí)錄：

解百臣(天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部教授、博士生導(dǎo)師，國家社科重大項(xiàng)目首席專家)

　　在正式演講之前，大家考慮一個(gè)問題，我國能源領(lǐng)域有哪些重大工程?我們首先想到的是西電東送、西氣東輸，這些工程影響了能源領(lǐng)域創(chuàng)新的方方面面。那么我們國家在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的過程中，主要驅(qū)動(dòng)力是什么?我們肯定可以想到的必然有技術(shù)創(chuàng)新。無論是西氣東輸還是西電東送，這些工程中技術(shù)創(chuàng)新所起的作用，對(duì)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)會(huì)有怎樣的幫助?西氣東輸主要針對(duì)傳統(tǒng)的油氣資源。西電東送則直面我國“雙碳”目標(biāo)的核心——提高清潔能源占比，或者說提高風(fēng)電、光伏等可再生能源的比例。

　　我今天討論的內(nèi)容更多從西電東送的角度進(jìn)行，在此過程中，特高壓線路建設(shè)作用很大。清潔能源比例提高之后，跨區(qū)域的電力輸送又會(huì)面臨哪些挑戰(zhàn)，要從哪些方面進(jìn)行突破?我們是否可以從已突破技術(shù)中探尋到可以借鑒的方案?基于這樣的思路，我從西電東送案例引入，結(jié)合“雙碳”目標(biāo)，分析未來有望引領(lǐng)世界能源領(lǐng)域轉(zhuǎn)型的技術(shù)難題，國家正在布局的儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。

　　特高壓技術(shù)的發(fā)展是我國目前在世界上領(lǐng)先，其他國家競(jìng)相學(xué)習(xí)，但不一定所有國家都適用的一種技術(shù)。西電東送主要建設(shè)了三個(gè)通道，核心目標(biāo)是把西部地區(qū)能源、資源轉(zhuǎn)化為電力，輸送到電力需求旺盛的東部地區(qū)。建有“北、中、南三個(gè)通道”，北部通道包括新疆、內(nèi)蒙古、陜西、寧夏等省區(qū)，向華北和華東地區(qū)輸電;中部通道由四川、重慶、湖北等省市向華中和華東輸電;南部通道則由云南、貴州、廣西等省區(qū)向廣東輸電。截至2023年底，全國已建成四十余項(xiàng)西電東送輸電工程，形成電力資源跨省跨區(qū)配置格局。

　　僅僅在國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)，每年有4500多億度電通過三萬多公里的特高壓線路，且這個(gè)數(shù)據(jù)一直處于更新和增長過程中。特高壓線路建設(shè)過程中，面臨越來越大的挑戰(zhàn)，由于間歇性能源占比越來越高，其不確定性給電網(wǎng)調(diào)度帶來越來越大的困難。如何突破這方面的制約就成為電網(wǎng)發(fā)展的重要掣肘，從今年電力裝機(jī)數(shù)據(jù)上看，裝機(jī)結(jié)構(gòu)正在發(fā)生重大變化。發(fā)電能力上升，但電網(wǎng)消納能力并未同步提高。這種情況下，如何提高可再生能源發(fā)電量占比成為一個(gè)需要迫切解決的問題。2023年之前其發(fā)電量占比一直是穩(wěn)定增長或者基本平緩的態(tài)勢(shì)，2022年我們非火電占比30.6%，但2023年非但沒有上升，反而下降了0.2個(gè)百分點(diǎn)至30.4%。下降的原因很多，沒辦法解決電的存儲(chǔ)問題是其中重要的因素之一，所以需要儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，一是可持續(xù)發(fā)展的要求，二是“雙碳”目標(biāo)的要求。“雙碳”目標(biāo)每個(gè)國家提出的時(shí)間不一樣，發(fā)達(dá)國家普遍是2050年或更早，發(fā)展中國家稍微靠后一些，我們承諾2060年，印度是2070年。

　　“雙碳”目標(biāo)的提出是一個(gè)不斷漸進(jìn)的過程。近年來我們政策發(fā)布密度不斷加強(qiáng)，所采用的技術(shù)手段和市場(chǎng)手段、市場(chǎng)工具也在不斷豐富。在此過程中，我們?cè)絹碓絻A向于借助能源技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。其中特高壓和儲(chǔ)能技術(shù)，都是重要的技術(shù)手段。

　　儲(chǔ)能技術(shù)是我國目前重點(diǎn)布局的領(lǐng)域，我國從2021年開始，依托重點(diǎn)高校在全國建設(shè)了第一批三個(gè)、第二批四個(gè)儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)教融合平臺(tái)，它主要解決從實(shí)驗(yàn)室到市場(chǎng)轉(zhuǎn)化的“最后一公里”問題，投入的資金龐大。首批三所高校，每一個(gè)投入4.5億元。主要布局技術(shù)包括以下幾種類型：物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能。

　　現(xiàn)在儲(chǔ)能市場(chǎng)的發(fā)展非常快，能看到企業(yè)數(shù)量在2021年到2023年增長了10倍。目前所分布的省份跟大家的主觀感受可能也略有區(qū)別。原來抽水儲(chǔ)能占到總儲(chǔ)能市場(chǎng)95%，但新增裝機(jī)目前已經(jīng)只占一半左右，電化學(xué)儲(chǔ)能增長非常快。從國家發(fā)布的儲(chǔ)能發(fā)展報(bào)告上可以看出，近年來增長速度達(dá)到80%。

　　可以看出，我國已經(jīng)把儲(chǔ)能作為一個(gè)未來重要的技術(shù)突破口，并用于解決可再生能源的消納問題。現(xiàn)在主要在什么地方布局呢?并不是發(fā)達(dá)地區(qū)，反而是在電力不穩(wěn)定的西部地區(qū)建設(shè)比較多。儲(chǔ)能技術(shù)未來要往哪里突破，國家要到哪里布局，這是我們重點(diǎn)探討的問題。

　　要進(jìn)一步開發(fā)儲(chǔ)能技術(shù)、確定布局的方向，除了剛才說的儲(chǔ)能產(chǎn)教融合平臺(tái)，還要解決的是研發(fā)方向問題，目前重點(diǎn)是在電化學(xué)儲(chǔ)能。鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)比較成熟，從我參加天津大學(xué)幾次儲(chǔ)能中心的研討來看，目前公認(rèn)的是納離子和半固態(tài)電池已經(jīng)處于產(chǎn)業(yè)化的前夕，在市場(chǎng)上已經(jīng)開展第二輪、第三輪融資。

　　如果要探討以前我國在哪些技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)比較大的突破，特高壓可以給我們一些啟示。特高壓最初是中國的一個(gè)新生事物，最初國家特高壓建設(shè)是把西部地區(qū)煤電運(yùn)出來，所以線路主要分布在陜西、山西、內(nèi)蒙古。2011年后大力發(fā)展清潔能源，此時(shí)重點(diǎn)輸送的標(biāo)的已經(jīng)變成了清潔能源，例如青海建設(shè)了青豫特高壓，重點(diǎn)傳輸水電和光伏。當(dāng)前，又把它和儲(chǔ)能基地的建設(shè)聯(lián)系在一起。發(fā)展特高壓的主要目標(biāo)，就是從負(fù)荷與需求進(jìn)行匹配的角度，跟我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型進(jìn)程緊密聯(lián)系在一起，從特高壓電量傳輸比例上也可以看到清潔能源占我國總發(fā)電量比例是不斷提高的。

　　技術(shù)創(chuàng)新上，與特高壓緊密相關(guān)的企業(yè)技術(shù)研發(fā)速度、投入資金、上市公司的產(chǎn)值也是在不斷的增長的。世界上大部分國家并沒有發(fā)展特高壓，這既跟自己的資源稟賦有關(guān)，也跟國家的電力管理體制有關(guān)，美國、澳大利亞電網(wǎng)都分成了幾個(gè)區(qū)域，德國和日本國家的面積，不需要發(fā)展特高壓技術(shù)。

　　特高壓到底給我們帶來了多大的便利和影響?我們測(cè)算了一些數(shù)據(jù)，特高壓線路在提高可再生能源滲透率、減少碳排放的方面，確實(shí)做出了比較大的貢獻(xiàn)。但是目前，跨區(qū)域傳輸路線對(duì)碳排放的影響會(huì)隨著碳排放上限的降低而逐步減弱，同時(shí)會(huì)受到電源結(jié)構(gòu)的影響而減弱。建設(shè)與不建設(shè)特高壓，我們做了不同的情景進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)：區(qū)域間輸電線路顯著增加了電力市場(chǎng)的碳排放成本。電力市場(chǎng)和碳市場(chǎng)都是通過邊際成本進(jìn)行省域間測(cè)算的。我們課題組開發(fā)的中國高精度電力市場(chǎng)均衡模型把全國的發(fā)電廠都作為了節(jié)點(diǎn)納入模型，考慮輸電線路由技術(shù)參數(shù)導(dǎo)致的傳輸容量限制，比如800千伏直流和1000千伏的交流線路，我們算出來傳輸容量上限之后，還考慮多條線路的疊加和交會(huì)計(jì)算出傳輸容量限制，最后建立了一個(gè)含有五千多個(gè)變量，一萬多個(gè)約束的規(guī)劃模型。分析是否建設(shè)特高壓所產(chǎn)生的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電價(jià)為谷價(jià)的時(shí)候影響更大、總體上并不利于清潔能源的傳輸比例的提高。

　　第二個(gè)結(jié)論，區(qū)域間輸電線路對(duì)于清潔電力的消納、減少碳排放影響有限，已經(jīng)建好的線路并沒有按照特高壓線路的第二期規(guī)劃，把清潔能源從西部輸送到東部的既定目標(biāo)進(jìn)行。是否要施加進(jìn)一步政策規(guī)制來提高清潔能源的傳輸比例就成了現(xiàn)在正在研究的課題。如果說將清潔能源管制的比例、在特高壓線路上傳輸比例提高到45%，政策的效果會(huì)大大提高。

　　第三個(gè)結(jié)論，對(duì)于中國電力工業(yè)排放的分布效應(yīng)，有沒有改變清潔能源在區(qū)域之間的分布呢?我們把所有電廠按照裝機(jī)容量大小分成了10組。從曲線分布上來看，類似于環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)中的庫茲涅茨曲線，差距最大的是中間這一段，從第3組開始到第9組均勻分布與累計(jì)分布中間的差距較大，所反映的含義是什么呢?這些電廠按照裝機(jī)容量給出來的碳排放和實(shí)際碳排放差距比較大，到了最后一組，差距變小。也就是說，政策規(guī)制之后，特大和小型電廠所受到的影響沒有那么大，未來如何引導(dǎo)電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，就成為我們重點(diǎn)考慮的問題。目標(biāo)是讓它更敏感，讓分布更均勻。

　　除了考慮碳市場(chǎng)，我們還考慮了綠電市場(chǎng)對(duì)跨區(qū)域傳輸交易的影響。在考慮了綠色證書、綠色電力市場(chǎng)以及輸電因素影響后，我們進(jìn)一步豐富了電力市場(chǎng)均衡模型，既有區(qū)域均衡，又有全國均衡。在對(duì)電廠進(jìn)行聚合后，對(duì)于綠電市場(chǎng)來說，能夠顯著促進(jìn)綠電的消納，但綠色證書市場(chǎng)因?yàn)榻o電力提供了更加靈活的交易方式，在促進(jìn)綠電消納上并沒有發(fā)揮預(yù)計(jì)效用。這兩個(gè)市場(chǎng)聯(lián)合機(jī)制是當(dāng)前市場(chǎng)下的最佳選擇，目前我國市場(chǎng)上實(shí)行的正是這兩個(gè)市場(chǎng)的聯(lián)合機(jī)制。

　　基于前面的分析，從特高壓建設(shè)的視角，我們可以得出這樣一些結(jié)論：跨區(qū)域電力交易中存在一定程度的省間壁壘。除北京、上海之外，大部分省份還有建更多電廠的動(dòng)機(jī)，但電源結(jié)構(gòu)類型不一樣。地方政府對(duì)跨區(qū)域電力市場(chǎng)運(yùn)行現(xiàn)象的行政干預(yù)時(shí)有發(fā)生，但目前的電力市場(chǎng)監(jiān)管政策對(duì)地方保護(hù)的約束力不足。比如我們經(jīng)常聽到迎峰度夏這樣的詞，是因?yàn)榇嬖诰植啃缘娜彪娦袨椋偌由巷L(fēng)光的間歇性，影響會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。二是綠色供應(yīng)鏈發(fā)展較晚，其風(fēng)電等清潔能源電力大規(guī)模輸配運(yùn)維體系尚未完善，從市場(chǎng)角度降低電力成本的話，現(xiàn)在并沒有達(dá)到最優(yōu)的程度。三是我國現(xiàn)有電網(wǎng)體系尚無法全面滿足高比例可再生能源接入要求，一方面部分老舊電網(wǎng)設(shè)施無法承受高比例分布式電源接入，亟待升級(jí)改造;另一方面大規(guī)模分布式能源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的負(fù)面影響也亟待解決。國內(nèi)前幾年的主流呼聲電網(wǎng)越大越好，同時(shí)也會(huì)增加風(fēng)險(xiǎn)，假設(shè)一個(gè)電廠電壓不穩(wěn)定，發(fā)生供電中斷事件對(duì)我們經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響會(huì)很大，因而也有不同聲音，分布式發(fā)電呼聲越來越高之后，如果能夠解決儲(chǔ)能問題，是不是還要大規(guī)模建設(shè)特高壓，現(xiàn)在意見也并不一致。

　　基于前面的討論也能夠看到，無論從哪個(gè)角度，發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)成為我國現(xiàn)在迫在眉睫的一件事。從特高壓的建設(shè)上，如何得到一些可行的方案促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展呢?

　　首先，出發(fā)點(diǎn)都是電力供需平衡難度進(jìn)一步增加。在儲(chǔ)能和特高壓技術(shù)路線的區(qū)別上，特高壓更多是電從遠(yuǎn)方來，儲(chǔ)能更多是屬地化。儲(chǔ)能跟特高壓兩者配合，現(xiàn)在要解決的是：除了可再生能源消納之外，還要考慮負(fù)載功率平衡問題、供求曲線平滑問題以及峰谷負(fù)荷調(diào)度問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資源有效利用。這個(gè)過程中還會(huì)面臨一些新問題和新挑戰(zhàn)，比如需求的空間分布不會(huì)有太大變化，會(huì)進(jìn)一步向城市聚集。東部建設(shè)分布式有一些有利條件，在工業(yè)園區(qū)、在農(nóng)村區(qū)域未來到底有多大的政策激勵(lì)空間?還有需求的時(shí)間分布，調(diào)峰、虛擬電廠等政策跟儲(chǔ)能發(fā)展也是息息相關(guān)的，這些議題也是我們正在做的工作。

　　正是由于這些問題的不斷涌現(xiàn)，對(duì)電網(wǎng)智能化要求不斷提高，復(fù)雜度也不斷提高。基于復(fù)雜系統(tǒng)自動(dòng)化程度提高，如何提高新型電力系統(tǒng)的控制能力，將是我們面臨的主要難題。從監(jiān)管的角度，要進(jìn)行政策干預(yù)、技術(shù)攻關(guān)和創(chuàng)新。風(fēng)電和光伏發(fā)電，我們國家現(xiàn)在已經(jīng)很有競(jìng)爭(zhēng)力，但并沒有給我們國家?guī)碜銐虻氖找妫踔劣袝r(shí)候還要面臨大量的貿(mào)易爭(zhēng)端。儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展必須走不同道路，在助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的過程中，需要從完善機(jī)制、協(xié)同推進(jìn)的角度提高可再生能源消納比例，實(shí)現(xiàn)源輸配儲(chǔ)一體化發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)提高中國技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)和國際貿(mào)易談判話語權(quán)的目標(biāo)。