王志軒：構建以新能源為主體的新型電力系統是實現“雙碳”目標的核心

　　《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》指出，要統籌煤電發展和保供調峰，嚴控煤電裝機規模，加快現役煤電機組節能升級和靈活性改造及構建以新能源為主體的新型電力系統，提高電網對高比例可再生能源的消納和調控能力。國務院印發的《2030年前碳達峰行動方案》指出，要嚴格控制新增煤電項目，新建機組煤耗標準達到國際先進水平，有序淘汰煤電落后產能，加快現役機組節能升級和靈活性改造，積極推進供熱改造，推動煤電向基礎保障性和系統調節性電源并重轉型。在“雙碳”戰略下，我國電力系統的功能如何發揮?煤電綠色低碳轉型之路該怎樣走?鑒于此，《環境保護》近日專訪中國電力企業聯合會原專職副理事長、專家委員會副主任委員，國家氣候變化專家委員會委員王志軒，請他就上述問題談談他的理解與思考。

　　其他行業碳排放與電力有著千絲萬縷的聯系

　　《環境保護》：《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》提出，構建以新能源為主體的新型電力系統，提高電網對高比例可再生能源的消納和調控能力。請談談您的理解和認識?

　　王志軒：構建以新能源為主體的新型電力系統是實現碳達峰、碳中和的基礎、關鍵與核心。我國二氧化碳排放的主體是能源活動，約占二氧化碳排放總量的90%，其中電力行業二氧化碳排放比例約占42%，同時其他行業的二氧化碳排放與電力行業有著千絲萬縷的聯系。電力的作用主要體現在減少排放方面：一是在能源生產側降低高碳能源比重，提高非化石能源尤其是新能源的比重;二是在能源消費側提高電能消費的比重，而這些比重的降低或者提高，電力是基礎、關鍵和核心。基礎性體現在電力系統對能源供應量和消費量的保障上;關鍵性體現在電力系統在能源生產和消費的產業鏈、供應鏈的關鍵位置上，是能量配置的基本方式和手段;核心則體現在能源安全、環保、經濟價值鏈的核心地位上。

　　在傳統的電力系統中，電能配置是按照發電、供電、用電的次序由電網進行配置，由于電能難以儲存的特點，電能在發、輸、變、配、用各環節中幾乎同時發生。能夠滿足國民經濟和社會發展對電力的需求，保持電力系統功率的瞬間平衡和穩定，涉及電壓、頻率、功角等參數，是電力系統規劃、設計、運行的基本任務。為此，傳統電力系統運行的邏輯是“源隨荷動”，即根據用電負荷側的變化，電源側隨時變化，而這些變化是由電網調控的。這一特性決定了電源側必須要有充足的、符合電網安全穩定運行條件的各類不同電源，尤其是要有既穩定可靠又具有一定靈活性的電源，并配有少量儲能設施，以備電源不足或者電源達不到電網穩定運行要求時作為補充。同時，在傳統電力系統中，火電、水電等主體電源在設計和建造時都充分考慮了“源隨荷動”的需要，水電受氣候影響有豐枯期的問題，但可以通過水電與火電建設的合理布局解決。

　　而在以新能源為主體的電力系統中，以太陽能和風能為代表的新能源發電具有波動性、隨機性、間歇性等特點，無法適應傳統“源隨荷動”的基本要求。隨著新能源發電比重逐步提升，電力系統中發、輸、變、配、用各要素均發生變化，電力系統安全穩定運行受到新挑戰。首先，新能源發電中大量的電力電子設備進入電力系統，減少了系統轉動慣量，由此引起電能頻率不穩定以及電力電子設備的大量增加對電壓、功角的穩定也產生了新的影響。在電能輸送上，大規模新能源基地需要配合一定數量的常規電源，但常規電源的高碳特性在一定程度上降低了新能源低碳貢獻。其次，在電能消費方面，大量新能源是分布式生產和消費的，從而改變傳統的電力負荷曲線，對系統平衡帶來新困難。再次，為平抑新能源的波動性和不穩定性，儲能裝置大規模進入電力系統后，使電網配置電能由傳統的“發輸變配用”單方向的電能流動，轉變電能在發、用電之間的雙向或者多向流動。最后，以上電能的生產、輸送及消費方式的重大變化，使得新型電力系統的運行機制與傳統“源隨荷動”的電力系統相比發生重大變化，傳統電力運行控制的漸變性規律向非線性、突變、非典型變化。

　　在新能源大力發展初、中期，通過市場手段使電力需求方自愿回應電力系統安全穩定運行要求調節或轉移負荷，以提高新能源電能利用率。隨著新能源滲透率不斷提高，電力系統的復雜性越來越大，供需雙方不斷融合，需求回應機制也將發生重大變化，轉變為以高度智能化、高度市場化支撐的源網荷儲備一體化的管理機制。

　　電力系統發揮著一次能源低碳化的決定性作用

　　《環境保護》：實現“碳達峰、碳中和”目標，我國電力系統應當扮演怎樣的角色，發揮怎樣的作用?

　　王志軒：從能源生產端看，電力系統扮演和發揮著一次能源低碳化、清潔化、高效化的決定性角色和作用;從能源消費端看，扮演和發揮著促進全社會低碳發展的角色和作用。受能源資源稟賦制約，中國能源體系以化石能源尤其是以高碳的煤炭為主，減少煤炭、石油在一次能源中的比重，以及能源消費達峰之后，逐步減少總量，提高非化石能源，尤其是新能源的比重，對實現碳達峰、碳中和目標起決定性作用。因此，能源生產電能化及能源消費電氣化是基礎和關鍵措施。與此同時，長期以來以火電為主的高碳屬性的電力行業產生了全國近四成的碳排放量，從這個角度講，電力行業也是碳減排的關鍵領域。

　　十幾年來，中國非化石能源發電占比大幅提升，替代高碳屬性的化石能源發電具有顯著的降碳效應，有力支撐了我國非化石能源消費占一次能源消費比重約束性指標的實現。特別是新能源發展的規模效應、技術創新，顯著促進了成本下降，為新能源的大規模發展奠定了基礎。

　　煤電退出不僅是電力問題還是供熱問題

　　《環境保護》：在“雙碳”背景下，我國煤電的綠色低碳、高質量發展之路該如何走?煤電綠色低碳轉型的路徑有哪些?解決方案又是什么?

　　王志軒：長期以來，我國火電以煤電為主，在2010年前煤電發電量占火電發電量的比重約為90%。我國對煤電的綠色發展一直非常重視，根據煤電發展與環境保護要求相協調的原則，先后采取了嚴格控制煙塵排放控制、煙氣脫硫、煙氣脫硝、超低排放改造等措施。近年來，我國又進一步加大了對火電廠無組織排放的控制和管理，對煤場采取物理封閉等方式，對廢水、固廢、噪聲的環保和清潔生產要求也不斷強化。可以說，我國煤電大氣污染治理與環境保護成果達到世界先進水平，世界上最大的清潔煤電體系已經建成。在強化污染控制的同時，煤電機組通過創新發電技術、節能降耗改造、加強運維管理、推進熱電聯產等多種措施，不斷提升發電效率、優化煤耗指標，從而大幅降低了單位火電發電量二氧化碳排強度。同時，近年來為了支撐可再生能源的發展，煤電機組還開展了靈活性改造，提升電力系統調節能力，發揮著能夠大規模消納新能源的作用。根據中國電力企業聯合會統計分析，2020年，全國火電廠顆粒物、二氧化硫、氮氧化物三項污染物的年排放總量之和已經下降到200萬噸以內，與排放峰值相比下降了90%以上。全國單位火電發電量二氧化碳排放量約為832克/千瓦時，比2005年下降20.6%。如果以2005年為基準年，那么從2006到2020年，電力行業累計減少二氧化碳排放約185.3億噸。

　　“雙碳”背景下，國家已對煤電轉型與發展提出明確要求。根據相關政府部門的計劃，目前能源碳達峰方案和電力碳達峰方案正在制定之中，相信會有更加明確、詳細的路徑。由于我國電力系統的煤電比重仍然較高，其發電裝機容量雖然已下降到50%以內，但發電量比重還占60%以上，且煤電機組的平均運行年齡才12年左右，距離正常服役期還有20多年，再加上我國約50%的煤電機組是熱電聯產機組，所以當前及未來一段時間，在嚴格限制新建煤電項目的同時，還要發揮好現役煤電機組的“托底保供”作用。但是，需要特別注意的是，由于天然氣在我國能源系統中的比重很低，造成我國電力系統靈活性資源嚴重不足，需要對煤電進行靈活性改造以增加電力系統靈活性，從而促進可再生能源消納。也可以說，中國煤電的發展與可再生能源的發展既是此消彼漲的關系，也是互相協調的關系，能源的高質量發展需要二者合力推動。具體來講，一方面，在“十四五”期間，應當將重點放到如何發揮好現役煤電機組的綜合性作用上，特別是靈活性調節及提供系統轉動慣量的作用上。面向未來，煤電承擔安全備用及靈活性調節的任務還需要很長時間，CCUS(二氧化碳捕捉、封存與利用)技術在未來應用會不斷擴大，但考慮到技術、成本、約束條件等多方面的原因，我認為，當前乃至今后一段時間，CCUS的應用不會大規模推進。另一方面，煤電何時退出，退出的程度，如何退出將是巨大的系統工程，要做充分論證。此外，煤電退出不僅是電力問題，還是供熱問題，這與發達國家煤電絕大部分只用于發電的情況是截然不同的。因為發達國家淘汰煤電機組的平均運行年齡大多是50年左右，并且早已完成了歷史使命，大大超過機組設計服役期，所以煤電退出不能簡單進行比照。

　　《環境保護》：您在前文提到“煤電退出不僅是電力問題，還是供熱問題。”請問我國核電的發展空間還有多大?核電余熱供熱的前景如何?

　　王志軒：《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》明確提出，要積極安全有序發展核電和積極穩妥推進核電余熱供暖。國務院印發的《2030年前碳達峰行動方案》中提出要合理確定核電站布局和開發時序，在確保安全的前提下有序發展核電，保持平穩建設節奏。積極推動高溫氣冷堆、快堆、模塊化小型堆、海上浮動堆等先進堆型示范工程，開展核能綜合利用示范。根據中國電力企業聯合會開展的電力行業碳達峰、碳中和發展路徑的初步研究，如果“十五五”“十六五”期間，核電年均增加8至10臺機組，那么到2025年、2030年、2035年全國核電裝機將分別達到0.8、1.3、1.8億千瓦。核電機組的特點是帶基荷運行時，更能體現出提高能源系統效率的優勢，但也可以在保障安全的前提下，根據市場需求，適時推進沿海核電機組實施熱電聯產，在必要時進行一定范圍內的負荷調節。

　　全球能源互聯網為中國和全球經濟創造新的增長點

　　《環境保護》：全球能源互聯網與電力系統之間是怎樣的一種關系，其在應對全球氣候變化、生物多樣性保護及推動全球經濟綠色復蘇等方面發揮怎樣的積極作用?

　　王志軒：全球能源互聯網有其特定的內涵，不能將其理解為“全球”+“能源”+“互聯網”，也不是“全球”+“能源互聯網”，而是“清潔能源”+“特高壓輸電”+“智能電網”。我的理解是，全球能源互聯網是一種解決全球能源低碳轉型、促進可持續發展的綜合性能源系統方案。從他的提出和推動的實踐看，有著構建人類命運共同體的“基因”，應當成為致力于解決人類面臨的共同的能源、應對全球氣候變化、生物多樣性保護及推動全球經濟綠色復蘇的工具。

　　從全球能源互聯網合作組織的研究成果看，全球能源互聯網可以實現協調全球資源差異、季節差異、時間差異和價格差異等作用，促進清潔能源的大規模開發和高效配置，有利于降低清潔能源的開發成本，提高投資效益，加強清潔能源競爭力，有利于促進能源互聯互通，通過更大范圍、多因素的系統優化，可以從而減少有利于解決全球環境和生物多樣性惡化等問題，在促進全球應對氣候變化方面也可發揮積極作用。

　　全球能源互聯網具有技術密集型特點，融合了能源與電力、人工智能、大數據、物聯網、移動互聯網、智慧城市、區塊鏈等先進技術，有利于推動傳統工業經濟向新的數字經濟、共享經濟和平臺經濟轉型，在推動全球經濟綠色復蘇方面可發揮積極作用。同時，全球能源互聯網具有廣泛的產業驅動力，將推動新能源、新材料、高端設備、智能制造、電動汽車等新興產業的發展以及新型基礎設施建設，促進能源、信息、交通融合發展，為中國和全球經濟創造新的增長點。