2060碳中和目标下的电力行业_郭伟.pdf

018 ENERGY 2020.11 inengyuan.com 019 期并没有将碳中和对油 气行业的影响迅速作为 工作 重心。其 主 要 研 究 方向还是摸清国内油气 消耗的上下限临界点和 油 气储 量、产 量 的发 展 潜 力。 2 0 1 9 年 5 月，国 家 能 源 局 召开 名为“ 大 力 提升油气勘探开发力度 工作 推 进 会”的 会 议。章 建华在会上表态：“石油 企业要落实增储上产主 体 责 任，不 折 不 扣 完 成 2019-2025七年行动方 案 工 作 要 求 。”油 气 上 游 的增储上产是来自最高 层领导的决策。在中国 早已经决策2030年前后实现碳排放的背景下，依然 大规模发展油气上游勘探开发对于油公司来说有着 充足的动力。 一 个 鲜 为 人 知 的 事 实 是 ，部 分 油 气 资 源（致 密 油气、页岩油气等）的开发依然是享有国家补贴的。 “尽管补贴数额很小，但这表明油气作为化石能源 还并没有完全从国家政策支持中彻底走开。”三桶 油内部人士说。 “碳中和”是庞大的系统性概念，除了能源产 业占据了毫无疑问的绝对主流，工业生产、建筑、 人类生活等等都涉事其中。但碳中和绝不是零碳排 放，而是汇碳与碳排放的相互抵消，使得人类活动 中向大气排放的二氧化碳是净的零。 过去150年的时间里，煤炭、油气这样的化石能 源支撑了人类社会走向文明和现代化。但过早地断言 化石能源在短期内消亡，亦或是过度吹捧少数可再 生能源在未来能源结构中的作用，都过于主观了。 源，尤其是煤电也会被替代。而在可再生能源中，最 具 规 模 的 风 电、光 伏 是 无可 替 代 的 主 力。 但风电、光伏在目前依然没有实现上网端 100%的平价，那么延伸到用户侧，煤电的综合成本 （包含电网的平衡）依然低于风电和光伏。所谓的 平价上网对于风电和光伏来说只是走出了第一步。 无论是消纳还是降低综合系统成本，亦或是光 伏风电开发中的土地、审批等一系列非技术性成本 的降低，本质上还是离不开政府的支持。 从这个角度来看，风电光伏的呐喊未尝不是有 抢占舆论高地进而强化政府公关游说能力的意图在 其 中。谁 能 够更快、更早、更 好地 证 明自己有大 规 模 发展、替代化石能源发电的能力，谁就可以在未来 获得更多的政策倾斜。 而在可再生能源的对立面，以油气为代表的化 石能源又是怎样的反映呢？ 据《能源》杂志记者了解，三桶油内部研究院近 2020年9月22日，国家主席习近平在第75届联 合国大会上宣布，中国将提高国家自主贡献力度， 采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于 2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中 和。中国成为全球主要排放国里首个设定碳中和目 标期限的发展中国家，这也是中国在《巴黎协定》承 诺的基础上，在碳排放达峰时间和长期碳中和问题 上设立的更高目标。中国2060碳中和目标的宣布， 必将对电力行业未来40年的发展带来深刻而巨大 的影响。 电力清洁化目标明确 “十九大”报告提出“推进能源生产和消费革 命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系”，这为我 国能源清洁低碳转型发展提出了新的方向。对于电 力行业来说，就要加快推进我国能源结构从以煤炭 发电为主向以清洁低碳能源为主的跨越式发展。 经过十多年的努力，中国电力行业的低碳发展 已经取得了很大进步，单位供电碳排放（克二氧化 碳/千瓦时，下同）从2005年的900克左右下降到 目前的600克左右（下降约30%）。国务院发布的 《“十三五”控制温室气体排放工作方案》中，也提 到大型发电集团单位供电二氧化碳排放控制在550 克二氧化碳/千瓦时以内，目前看来完成的难度不 小。如果横向比较，目前中国电力行业单位供电碳 排放比全球的平均水平450克左右仍然高出了30% 左右。 目前，全球主要国家的供电碳排放从低到高大 致分成几个类型：1.近零排放国家（100克以下）： 挪 威 、瑞 典、瑞 士、法 国 等；2 . 超 低 排 放 国 家（10 0 克到200克之间）：新西兰、加拿大、奥地利、芬兰、 丹麦、比利时等；3.低排放国家（200克到300克 之间）：英国、匈牙利、西班牙、葡萄牙、意大利等； 4.中排放国家（300克到500克之间）：德国、荷兰、 智 利、美 国、捷 克、土 耳 其、墨 西 哥、以色 列、日本 等；5.高排放国家（500克以上）：韩国、希腊、爱沙 尼亚、中国、印度、波兰、澳大利亚、南非等。 从 上 述 分 布 中 可 以 得 出 几 个 结 论 ：1 . 中 低 排 放 及以下的国家，基本上以发达国家为主（巴西、墨西 哥、智利等除外）；2.高排放国家中，以发展中国家 为主，但也不乏韩国、澳大利亚这样的发达国家； 3.已经承诺碳中和目标的国家，以中低排放国家为 主，但也包含部分包括中国在内的发展中国家，比 如已 经 完 成 碳 中 和目标 立 法 的 瑞 典（2 0 4 5）、英 国（2 0 5 0）、法 国（2 0 5 0）、丹 麦（2 0 5 0）、新 西 兰 （2050）、匈牙利（2050），立法进程中的有西班 牙（2050）、智利（2050）以及欧盟整体（2050）， 即便可再生能源将迎来“倍速”发展阶段，2060年达到碳中和，依然压力巨大。 2060碳中和目标下的电力行业 文 | 郭伟 唐人虎 作者供职于中创碳投科技有限公司 封面文章 COVER STORY 020 ENERGY 2020.11 inengyuan.com 021 通过政策宣示承诺还未进入立法进程的有芬兰 （2 0 3 5）、冰 岛（2 0 4 0）、奥 地 利（2 0 4 0）、挪威 （2050）、德国（2050）、葡萄牙（2050）、瑞士 （2050）、爱尔兰（2050）、韩国（2050）、南非 （2050）、中国（2060）以及刚刚宣布碳中和目标 的日本（2050）等。 从上述不同国家按照单位供电碳排放数值高 低的分布及对其承诺碳中和目标时间的对比不难看 出，大部分发达国家从目前的中低排放到碳中和， 都仍需要二三十年的时间。碳中和国家并不是意味 着一吨碳都不可以排放，只是意味着碳排放和碳汇 吸收之间尽量能达到平衡，而电力的低碳化是最基 本的先决条件，预计大部分发达国家的电力行业在 2050年国家实现碳中和目标的情境下，电力行业都 要基本实现脱碳化（零排放）或者近零排放，比如欧 盟2050绿色新政实现碳中和的情景下，预计电力行 业80%以上的装机都将是可再生能源装机，部分国 家甚至是100%。 中国如果在2060年实现碳中和目标，电力行业 单位供电碳排放要从目前的600克左右，至少以每 10年平均100克左右（即每年10克左右）的速度往 下降，才能确保2060年左右达到目前近零排放国 家的水平（如瑞典、法国等）。2060年全社会用电 量按照比目前增长翻三番保守估计（20万亿度电左 右），电 力 行 业 的 碳 排 放 量 将 达 到 1 0 亿 吨 左 右 。即 便不考虑化工、水泥、钢铁、建筑、交通等行业，其 他化石能源石油、天然气等不可避免使用部分产生 的碳排放，以及非二氧化碳温室气体排放，仅仅电力 行业产生的10亿吨左右的碳排放量就需要大量的 植树造林、森林蓄积增加的碳汇才能中和掉，如果 电力行业低碳化水平届时连近零排放也达不到，中 国想实现2060年碳中和目标就更加难上加难了。 因 此 ，在 2 0 6 0 碳 中 和 目 标 下，电 力 行 业 低 碳 发 展的目标也更加明晰，就是尽可能地降低单位供电 碳排放，能做到零当然更好（难度不小），如果做不 到，退而求其次，至少也得达到部分发达国家目前 已经做到的单位供电近零碳排放的水平。 可再生能源发电“倍速”发展 过去10年（2009-2019），风电、光伏和水 为主的可再生能源装机增长迅速，每年增长5000 万千瓦左右，装机总量从逾2亿千瓦到近8亿千瓦， 增加了近4倍，其中风电增长超过10倍，太阳能由于 基数低，从2009年的2万千瓦增长到2019年的逾2 亿千瓦，增长了1万倍。可再生能源在电力总装机的 比重从2009年的24%增加到2019 年的38%，但是未来要实现电力行 业的零排放或者上文中提到的近 零 排 放 ，即 便 仍 然 以 过 去 1 0 年 每 年 5000万左右的可再生能源装机增长 也肯定无法满足要求。 如前假设，按照2060年中国电 力需求增长3倍估算，考虑到可再生 能源发电利用小时数的限制（按照 2000小时估算），则需要80-100亿 千瓦左右的装机总量，未来每年平 均需要新增2亿左右可再生能源装 机，这是过去10年平均新增装机的4倍左右，每年新 增可再生能源发电装机带来的投资需求也将是巨大 的，在过去5年每年新增投资额已经超过1000亿美 元的基础上，预计未来40年累计投资达到数万亿美 元（麦肯锡最新的估计是5万亿美元，即人民币35万 亿左右）。投资规模的不断增加将继续带来风电、 光伏等建设造价和发电成本的进一步下降，在风 电和光伏陆续实现平价上网后，将来发电成本会逐 步降低，逐渐低于煤电发电成本，从而取得多年以 来梦寐以求的成本优势，进一步增加投资的比较优 势。 再 者，碳 市 场 将 为 电 力 行 业 低 碳 化 发 展 发 挥 更 加重要的基础性作用。2060碳中和目标提出后，需 要凝聚全社会的力量，为了尽可能降低目标实现的 成本，需要更加发挥市场在碳资源配置上的基础性 和决定性作用。而全国碳市场的建立和不断完善， 将责无旁贷地承担起这一历史重任，碳市场助力电 力行业低碳化最重要的特征是形成市场化的碳定价 机制，发出清晰的碳价信号，不仅仅是不同减排成 本 的 行 业 和 企 业 之 间 配 置 碳 资 源，降 低 全 社 会 的 减 排成本，而且给电力行业的上下游，包括对新能源 投资、新技术研发形成持续稳定的预期，促进低碳 投资的源源不断和低碳技术的持续创新，同时结合 电力市场化改革的逐步到位，把碳价信号清晰地往 下 游 传 递，进 而 降 低 全 社 会 的 碳 减 排 成 本 。 因此，在2060年碳中和目标提出的新形势下， 碳市场的必要性和紧迫性更加突出，在“十四五”期 间更需要把全国碳市场这一重大减排新设施新机制 建设好、运行好，为包括电力业在内的主要排放 行业低碳化发展提供机制保障。 煤电快速增长结束 2060碳中和目标给电力行业带来机遇的同时， 也带来诸多挑战。首要的挑战就是煤电装机快速增 长时代正式宣告结束。 从“十一五”起，煤电建设进入大规模“跑 马圈地”的阶段，大部分年份新增煤电装机都在 五千万千瓦以上，这种速度甚至延续到了“十二五” 期间，直到“十三五”的后面几年，每新增煤 电装机才有所下降，从每年五千万千瓦下降到两 三千万千瓦。 过去十多年煤电装机快速增长的负面效应比 较明显，近些年来各地煤电年运行小时数大都在 4000小时左右，如果按照设计小时5500小时的标 准 ，造 成 了 超 过 2 亿 煤 电 装 机 产 能 的 严 重 过 剩 ，造 成 了投资的极大浪费。 另外，这些新建的煤电项目，都将有较长的锁 定期，至少30年左右，将会对未来几十年的碳减排 带来巨大的压力。全球能源互联网发展合作组织在 对我国能源变革转型进行专题研究后指出，当前每 新增1亿千瓦煤电机组，将产生三大方面重大负面 影响：一是未来将增加超过3000亿元资产损失；二 是2030年前将累计减少清洁能源装机约3亿千瓦， 挤压2万亿元清洁能源投资；三是到2050年将累计 增加碳排放150亿吨，相当于2018年我国全部碳排 放的1.6倍。 因此，有不少专家呼吁，面对煤电产能已经 严重过剩和未来碳约束越来越严格的大趋势下， “十四五”期间不要再新建煤电项目，新增能源需 求尽量通过可再生能源发电来满足，但是煤电新增 装机速度从“十三五”后期的每年两三千万千瓦一下 子断崖式刹车降到零，也不现实。有数据显示，即便 是疫情期间的上半年，又新核准了5000万千瓦左右 的煤电项目，核准待建的煤电机组装机已达1亿千 瓦左右，预计还有1亿千瓦左右的机组纳入规划，如 果这些已批准或者规划中的项目在“十四五”期间 都上马，煤电总装机将超过12亿直奔13亿千瓦。 毫无疑问，这样的结果将是很难承受的，煤电 项目的投资者需慎之又慎，如果说过去十多年煤电 图1 中国供电碳排放强度变化趋势示意图 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 2005 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 2060 单位供电碳排放变化趋势示意图（2005-2060） （单位: gCO2/kWh） 封面文章 COVER STORY 020 ENERGY 2020.11 inengyuan.com 021 通过政策宣示承诺还未进入立法进程的有芬兰 （2 0 3 5）、冰 岛（2 0 4 0）、奥 地 利（2 0 4 0）、挪威 （2050）、德国（2050）、葡萄牙（2050）、瑞士 （2050）、爱尔兰（2050）、韩国（2050）、南非 （2050）、中国（2060）以及刚刚宣布碳中和目标 的日本（2050）等。 从上述不同国家按照单位供电碳排放数值高 低的分布及对其承诺碳中和目标时间的对比不难看 出，大部分发达国家从目前的中低排放到碳中和， 都仍需要二三十年的时间。碳中和国家并不是意味 着一吨碳都不可以排放，只是意味着碳排放和碳汇 吸收之间尽量能达到平衡，而电力的低碳化是最基 本的先决条件，预计大部分发达国家的电力行业在 2050年国家实现碳中和目标的情境下，电力行业都 要基本实现脱碳化（零排放）或者近零排放，比如欧 盟2050绿色新政实现碳中和的情景下，预计电力行 业80%以上的装机都将是可再生能源装机，部分国 家甚至是100%。 中国如果在2060年实现碳中和目标，电力行业 单位供电碳排放要从目前的600克左右，至少以每 10年平均100克左右（即每年10克左右）的速度往 下降，才能确保2060年左右达到目前近零排放国 家的水平（如瑞典、法国等）。2060年全社会用电 量按照比目前增长翻三番保守估计（20万亿度电左 右），电 力 行 业 的 碳 排 放 量 将 达 到 1 0 亿 吨 左 右 。即 便不考虑化工、水泥、钢铁、建筑、交通等行业，其 他化石能源石油、天然气等不可避免使用部分产生 的碳排放，以及非二氧化碳温室气体排放，仅仅电力 行业产生的10亿吨左右的碳排放量就需要大量的 植树造林、森林蓄积增加的碳汇才能中和掉，如果 电力行业低碳化水平届时连近零排放也达不到，中 国想实现2060年碳中和目标就更加难上加难了。 因 此 ，在 2 0 6 0 碳 中 和 目 标 下，电 力 行 业 低 碳 发 展的目标也更加明晰，就是尽可能地降低单位供电 碳排放，能做到零当然更好（难度不小），如果做不 到，退而求其次，至少也得达到部分发达国家目前 已经做到的单位供电近零碳排放的水平。 可再生能源发电“倍速”发展 过去10年（2009-2019），风电、光伏和水 为主的可再生能源装机增长迅速，每年增长5000 万千瓦左右，装机总量从逾2亿千瓦到近8亿千瓦， 增加了近4倍，其中风电增长超过10倍，太阳能由于 基数低，从2009年的2万千瓦增长到2019年的逾2 亿千瓦，增长了1万倍。可再生能源在电力总装机的 比重从2009年的24%增加到2019 年的38%，但是未来要实现电力行 业的零排放或者上文中提到的近 零 排 放 ，即 便 仍 然 以 过 去 1 0 年 每 年 5000万左右的可再生能源装机增长 也肯定无法满足要求。 如前假设，按照2060年中国电 力需求增长3倍估算，考虑到可再生 能源发电利用小时数的限制（按照 2000小时估算），则需要80-100亿 千瓦左右的装机总量，未来每年平 均需要新增2亿左右可再生能源装 机，这是过去10年平均新增装机的4倍左右，每年新 增可再生能源发电装机带来的投资需求也将是巨大 的，在过去5年每年新增投资额已经超过1000亿美 元的基础上，预计未来40年累计投资达到数万亿美 元（麦肯锡最新的估计是5万亿美元，即人民币35万 亿左右）。投资规模的不断增加将继续带来风电、 光伏等建设造价和发电成本的进一步下降，在风 电和光伏陆续实现平价上网后，将来发电成本会逐 步降低，逐渐低于煤电发电成本，从而取得多年以 来梦寐以求的成本优势，进一步增加投资的比较优 势。 再 者，碳 市 场 将 为 电 力 行 业 低 碳 化 发 展 发 挥 更 加重要的基础性作用。2060碳中和目标提出后，需 要凝聚全社会的力量，为了尽可能降低目标实现的 成本，需要更加发挥市场在碳资源配置上的基础性 和决定性作用。而全国碳市场的建立和不断完善， 将责无旁贷地承担起这一历史重任，碳市场助力电 力行业低碳化最重要的特征是形成市场化的碳定价 机制，发出清晰的碳价信号，不仅仅是不同减排成 本 的 行 业 和 企 业 之 间 配 置 碳 资 源，降 低 全 社 会 的 减 排成本，而且给电力行业的上下游，包括对新能源 投资、新技术研发形成持续稳定的预期，促进低碳 投资的源源不断和低碳技术的持续创新，同时结合 电力市场化改革的逐步到位，把碳价信号清晰地往 下 游 传 递，进 而 降 低 全 社 会 的 碳 减 排 成 本 。 因此，在2060年碳中和目标提出的新形势下， 碳市场的必要性和紧迫性更加突出，在“十四五”期 间更需要把全国碳市场这一重大减排新设施新机制 建设好、运行好，为包括电力业在内的主要排放 行业低碳化发展提供机制保障。 煤电快速增长结束 2060碳中和目标给电力行业带来机遇的同时， 也带来诸多挑战。首要的挑战就是煤电装机快速增 长时代正式宣告结束。 从“十一五”起，煤电建设进入大规模“跑 马圈地”的阶段，大部分年份新增煤电装机都在 五千万千瓦以上，这种速度甚至延续到了“十二五” 期间，直到“十三五”的后面几年，每新增煤 电装机才有所下降，从每年五千万千瓦下降到两 三千万千瓦。 过去十多年煤电装机快速增长的负面效应比 较明显，近些年来各地煤电年运行小时数大都在 4000小时左右，如果按照设计小时5500小时的标 准 ，造 成 了 超 过 2 亿 煤 电 装 机 产 能 的 严 重 过 剩 ，造 成 了投资的极大浪费。 另外，这些新建的煤电项目，都将有较长的锁 定期，至少30年左右，将会对未来几十年的碳减排 带来巨大的压力。全球能源互联网发展合作组织在 对我国能源变革转型进行专题研究后指出，当前每 新增1亿千瓦煤电机组，将产生三大方面重大负面 影响：一是未来将增加超过3000亿元资产损失；二 是2030年前将累计减少清洁能源装机约3亿千瓦， 挤压2万亿元清洁能源投资；三是到2050年将累计 增加碳排放150亿吨，相当于2018年我国全部碳排 放的1.6倍。 因此，有不少专家呼吁，面对煤电产能已经 严重过剩和未来碳约束越来越严格的大趋势下， “十四五”期间不要再新建煤电项目，新增能源需 求尽量通过可再生能源发电来满足，但是煤电新增 装机速度从“十三五”后期的每年两三千万千瓦一下 子断崖式刹车降到零，也不现实。有数据显示，即便 是疫情期间的上半年，又新核准了5000万千瓦左右 的煤电项目，核准待建的煤电机组装机已达1亿千 瓦左右，预计还有1亿千瓦左右的机组纳入规划，如 果这些已批准或者规划中的项目在“十四五”期间 都上马，煤电总装机将超过12亿直奔13亿千瓦。 毫无疑问，这样的结果将是很难承受的，煤电 项目的投资者需慎之又慎，如果说过去十多年煤电 图1 中国供电碳排放强度变化趋势示意图 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 2005 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 2060 单位供电碳排放变化趋势示意图（2005-2060） （单位: gCO2/kWh） 封面文章 COVER STORY 022 ENERGY 2020.11 inengyuan.com 023 “跑马圈地”的主体是五大电力为主的央企 集 团 ，那 么 此 轮 煤 电 项 目 投 资 主 体 已 经 转 变 为地方能源集团为主的国资企业，为什么五 大集团在这轮“逆势上扬”的煤电新投资氛围 中更加理性？ 第一，央企为主的电力集团越来越意识 到 低 碳 发 展 的 重 要 性 ，充 分 认 识 到“ 大 干 快 干”上煤电的时代已经不复返了，尤其是中国 2060碳中和目标宣布后，不少电力集团的高 层已经在不同场合严肃地讨论这一目标对行 业和企业发展将带来深远的影响。 第二，不少电力央企已经体会到了过去煤 电项目上得太多，产能过剩带来的负面影响。 近两年来，五大电力集团所属煤电厂亏损比例 超过50%，甚至出现负债率过高的一些煤电 厂长期资不抵债而破产清算的，这在过去十多年里 哪怕是煤电行业也曾一度大面积亏损的情况下也很 少出现。 第三，在役煤电机组主要都集中在2000年以 后陆续投运，整体服役时间还不长；而已退役煤电 机组平均寿命也普遍低于30年左右的设计寿命，远 远低于美国、德国、日本等发达国家煤电机组的平 均服役时间（一般都在40年左右）。如果未来一段 时间内都没有对煤电机组总体利好的周期，那么今 后再新建的煤电机组在服役年限内能否收回投资就 会面临很大的不确定性。 近日，山西省能源局在下发的《电力供需平衡 预案管理办法》中已经明确提出新投产的煤电机组 “原则上不再安排优先发电量”，产煤大省的这一 政策已经传递出比较清晰的信号，相信后面陆续会 有其他省份出台类似的政策。因此，目前规划中甚 至已经核准的煤电项目，在开工建设前仍需“三思 而后行”，全面综合评估后再做决定，避免到时候后 悔不已。 因 此 ，即 便 在“ 十 四 五 ”期 间 还 无 法 做 到 不 上 新建煤电项目，但是2060年碳中和目标的宣布，已 经表明煤电装机快速增长的时代的确是“一去不复 返”了，煤电在电力总装机的比重目前已经接近50% （2019年52%）的情况下，未来40年每年平均下降 至少在1个百分点，才能确保在2060年把煤电装机 比重控制在10%以下（而且这部分保留的煤电装机 必须通过灵活性改造具备调节能力），煤电退出后 的空间逐步让位给可再生能源发电，使得2060年可 再生能源发电装机比重至少达到80%以上，才可能 实现电力的真正低碳化甚至零碳化，确保2060年碳 中和目标的实现。 智能电网压力山大 众所周知，风能、太阳能等新能源易受气候影 响，其出力具有随机性和波动性，而电网中的发电 和负荷要时刻保持电力平衡，随着煤电装机在电力 总装机比重的下降和可再生能源发电比例的提高， 对电网的这种平衡能力长期安全稳定运行提出了更 大的挑战。 图2 中国煤电和可再生能源占电力总装机比重变化趋势示意图 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 2060 煤电和可再生能源占总装机比重变化趋势示意图 （2010-2060） 煤电装机比重 可再生能源装机比重 为了应对这种挑战，电网需要加大先进信息通 信技术、控制技术和人工智能技术的研发和大规模 部署应用，有效支撑可再生能源大规模开发利用， 提升电网长期稳定安全运行及智能化水平。此外， 大规模储能技术的研发和广泛应用才是改善可再生 能源发电间歇性和波动性最根本的保障，能够显著 提高风、光等可再生能源的消纳水平，是推动主体 能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术，需 要引起足够重视并加大部署的力度。 前景难测的CCUS 2 0 6 0 碳 中 和 目 标 的 提 出，对 以 C C S（碳 捕 捉 与 封存）或者CCUS为代表的减排技术发展利好，尤 其是对电力行业来讲，如果还要保留一定比例的煤 电或者气电等化石能源装机，以及发展生物质能源 发电等，就必须要考虑对这部分装机发电产生的二 氧化碳进行捕捉、封存或者利用，不然无法仅通 过森林碳汇来抵消数以亿吨甚至十亿吨的排放量。 但是CCUS无论是从技术上、成本上以及商业 模式上，都还面临很大的挑战，具体如下： 第一，CCUS技术发展阶段离大规模商用仍有 较大距离：从捕集、封存到利用的各个环节所需的 技术大部分都还处在基础研究环节，其中只有一小 部分技术进入了中试或者示范环节，即便示范环节 的项目，处理的二氧化碳量也非常有限，据不完全 统计，目前国内十余个CCUS示范项目，加起来每年 处理的二氧化碳不到100万吨，部分项目甚至示范 后不久就面临技术和商用价值缺乏等原因而停运或 者处于间歇式运营。 第二，CCUS成本上居高不下。在CCUS捕 集、输送、利用与封存环节中，捕集是能耗和成本最 高的环节，以百万装机的超超临界电厂为例，捕集 增加的耗能可能直接把一个电厂的效率从超超临界 降低到亚临界，更别提后面的输送、利用和封存环 节能耗以外的大量成本了。国内部分示范项目二氧 化碳的处理成本大都在每吨300元~500元人民币 之间，部分富氧燃烧的示范项目成本甚至更高达到 八九百左右。成本的居高不下，而且短时间因为技 术的不成熟没法通过大规模商用快速下降成本，让 投资者望而却步，所以目前的示范项目大都是科技 项目，需要来自不同渠道科研经费的支持。未来40 年内CCUS的成本下降曲线至少从目前看来，还很 难清晰地描绘出来，即便全国碳市场建立起来，可 以通过市场的手段支持CCUS项目，可预期的碳价 水平也难以支撑CCUS居高不下的投资成本。 第三，CCUS生态安全风险防范压力山大。把 二氧化碳封存在地下，理论上是可行的，但是地质 条件是比较复杂的，虽然之前已经通过各种研究得 出陆上地质利用与封存技术的理论总容量为万亿吨 以上的结论，但是这只是一个理论的总容量，具体 的选址和封存技术，是否满足要求，还需要结合项 目开展大量的论证，毕竟地质情况是非常复杂的， 二 氧化碳 注 入 后监 测、废 弃 井 泄 漏 防 控与 防腐 技术 尚不成熟，注入过程带入的大量盐水如果和二氧化 碳一起发生大规模泄漏对环境造成生态危机如何 处理？大量的二氧化碳以流体形式注入深层岩石当 中如果诱发地震，如何能做到提前预警、监测和防 范？这方面因为技术的不成熟，生态安全风险防范 还有大量的难关需要攻克。 因此，CCUS要在40年内实现技术从研究示范 到大规模商用部署，成本从居高不下到经济可行， 安全风险从存在不确定性到可防可控，尽管理论上 是只要下足够大的决心就能够做到，但是在实践上 要克服这些挑战仍然面临许多比较艰巨的任务。 发电集团该怎么做？ 综上所述，2060年中国碳中和目标的宣布及 后续陆续出台的相关政策，对电力行业的发展既 封面文章 COVER STORY 022 ENERGY 2020.11 inengyuan.com 023 “跑马圈地”的主体是五大电力为主的央企 集 团 ，那 么 此 轮 煤 电 项 目 投 资 主 体 已 经 转 变 为地方能源集团为主的国资企业，为什么五 大集团在这轮“逆势上扬”的煤电新投资氛围 中更加理性？ 第一，央企为主的电力集团越来越意识 到 低 碳 发 展 的 重 要 性 ，充 分 认 识 到“ 大 干 快 干”上煤电的时代已经不复返了，尤其是中国 2060碳中和目标宣布后，不少电力集团的高 层已经在不同场合严肃地讨论这一目标对行 业和企业发展将带来深远的影响。 第二，不少电力央企已经体会到了过去煤 电项目上得太多，产能过剩带来的负面影响。 近两年来，五大电力集团所属煤电厂亏损比例 超过50%，甚至出现负债率过高的一些煤电 厂长期资不抵债而破产清算的，这在过去十多年里 哪怕是煤电行业也曾一度大面积亏损的情况下也很 少出现。 第三，在役煤电机组主要都集中在2000年以 后陆续投运，整体服役时间还不长；而已退役煤电 机组平均寿命也普遍低于30年左右的设计寿命，远 远低于美国、德国、日本等发达国家煤电机组的平 均服役时间（一般都在40年左右）。如果未来一段 时间内都没有对煤电机组总体利好的周期，那么今 后再新建的煤电机组在服役年限内能否收回投资就 会面临很大的不确定性。 近日，山西省能源局在下发的《电力供需平衡 预案管理办法》中已经明确提出新投产的煤电机组 “原则上不再安排优先发电量”，产煤大省的这一 政策已经传递出比较清晰的信号，相信后面陆续会 有其他省份出台类似的政策。因此，目前规划中甚 至已经核准的煤电项目，在开工建设前仍需“三思 而后行”，全面综合评估后再做决定，避免到时候后 悔不已。 因 此 ，即 便 在“ 十 四 五 ”期 间 还 无 法 做 到 不 上 新建煤电项目，但是2060年碳中和目标的宣布，已 经表明煤电装机快速增长的时代的确是“一去不复 返”了，煤电在电力总装机的比重目前已经接近50% （2019年52%）的情况下，未来40年每年平均下降 至少在1个百分点，才能确保在2060年把煤电装机 比重控制在10%以下（而且这部分保留的煤电装机 必须通过灵活性改造具备调节能力），煤电退出后 的空间逐步让位给可再生能源发电，使得2060年可 再生能源发电装机比重至少达到80%以上，才可能 实现电力的真正低碳化甚至零碳化，确保2060年碳 中和目标的实现。 智能电网压力山大 众所周知，风能、太阳能等新能源易受气候影 响，其出力具有随机性和波动性，而电网中的发电 和负荷要时刻保持电力平衡，随着煤电装机在电力 总装机比重的下降和可再生能源发电比例的提高， 对电网的这种平衡能力长期安全稳定运行提出了更 大的挑战。 图2 中国煤电和可再生能源占电力总装机比重变化趋势示意图 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 2060 煤电和可再生能源占总装机比重变化趋势示意图 （2010-2060） 煤电装机比重 可再生能源装机比重 为了应对这种挑战，电网需要加大先进信息通 信技术、控制技术和人工智能技术的研发和大规模 部署应用，有效支撑可再生能源大规模开发利用， 提升电网长期稳定安全运行及智能化水平。此外， 大规模储能技术的研发和广泛应用才是改善可再生 能源发电间歇性和波动性最根本的保障，能够显著 提高风、光等可再生能源的消纳水平，是推动主体 能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术，需 要引起足够重视并加大部署的力度。 前景难测的CCUS 2 0 6 0 碳 中 和 目 标 的 提 出，对 以 C C S（碳 捕 捉 与 封存）或者CCUS为代表的减排技术发展利好，尤 其是对电力行业来讲，如果还要保留一定比例的煤 电或者气电等化石能源装机，以及发展生物质能源 发电等，就必须要考虑对这部分装机发电产生的二 氧化碳进行捕捉、封存或者利用，不然无法仅通 过森林碳汇来抵消数以亿吨甚至十亿吨的排放量。 但是CCUS无论是从技术上、成本上以及商业 模式上，都还面临很大的挑战，具体如下： 第一，CCUS技术发展阶段离大规模商用仍有 较大距离：从捕集、封存到利用的各个环节所需的 技术大部分都还处在基础研究环节，其中只有一小 部分技术进入了中试或者示范环节，即便示范环节 的项目，处理的二氧化碳量也非常有限，据不完全 统计，目前国内十余个CCUS示范项目，加起来每年 处理的二氧化碳不到100万吨，部分项目甚至示范 后不久就面临技术和商用价值缺乏等原因而停运或 者处于间歇式运营。 第二，CCUS成本上居高不下。在CCUS捕 集、输送、利用与封存环节中，捕集是能耗和成本最 高的环节，以百万装机的超超临界电厂为例，捕集 增加的耗能可能直接把一个电厂的效率从超超临界 降低到亚临界，更别提后面的输送、利用和封存环 节能耗以外的大量成本了。国内部分示范项目二氧 化碳的处理成本大都在每吨300元~500元人民币 之间，部分富氧燃烧的示范项目成本甚至更高达到 八九百左右。成本的居高不下，而且短时间因为技 术的不成熟没法通过大规模商用快速下降成本，让 投资者望而却步，所以目前的示范项目大都是科技 项目，需要来自不同渠道科研经费的支持。未来40 年内CCUS的成本下降曲线至少从目前看来，还很 难清晰地描绘出来，即便全国碳市场建立起来，可 以通过市场的手段支持CCUS项目，可预期的碳价 水平也难以支撑CCUS居高不下的投资成本。 第三，CCUS生态安全风险防范压力山大。把 二氧化碳封存在地下，理论上是可行的，但是地质 条件是比较复杂的，虽然之前已经通过各种研究得 出陆上地质利用与封存技术的理论总容量为万亿吨 以上的结论，但是这只是一个理论的总容量，具体 的选址和封存技术，是否满足要求，还需要结合项 目开展大量的论证，毕竟地质情况是非常复杂的， 二 氧化碳 注 入 后监 测、废 弃 井 泄 漏 防 控与 防腐 技术 尚不成熟，注入过程带入的大量盐水如果和二氧化 碳一起发生大规模泄漏对环境造成生态危机如何 处理？大量的二氧化碳以流体形式注入深层岩石当 中如果诱发地震，如何能做到提前预警、监测和防 范？这方面因为技术的不成熟，生态安全风险防范 还有大量的难关需要攻克。 因此，CCUS要在40年内实现技术从研究示范 到大规模商用部署，成本从居高不下到经济可行， 安全风险从存在不确定性到可防可控，尽管理论上 是只要下足够大的决心就能够做到，但是在实践上 要克服这些挑战仍然面临许多比较艰巨的任务。 发电集团该怎么做？ 综上所述，2060年中国碳中和目标的宣布及 后续陆续出台的相关政策，对电力行业的发展既 封面文章 COVER STORY 024 ENERGY 2020.11 inengyuan.com 025 带来了机遇，使其也面临挑战！电力企业尤其是大 中型集团企业，需要研判2060年碳中和目标对自 身发展带来哪些影响，认真研究如何应对的思路和 策略。笔者从如下几个方面略做梳理提出相关的建 议，权 当 给 各 方 抛 砖 引 玉 。 一 、认 清 形 势 ，认 准 方 向 ，认 同 目 标 从上个世纪七十年代末科学家们在第一次世界 世界气候大会提出关于气候问题的宣言到现在差不 多正好40年，气候问题从科学层面逐步上升进入国 际政治议程，联合国1992年通过《联合国气候变化 框 架 公 约》，19 97年 通 过《京 都 议 定 书》，2 015 年 通 过《巴黎协定》，这些里程碑式国际公约及法律的制 定，标志着应对气候变化从概念提出到付诸实践， 低碳发展的理念从曾被质疑到普遍接受。从2015年 《巴黎协定》通过到2020年的五年间，虽然经历了 个别大国退出带来的挑战，但是低碳发展的共识却 不断加强，主要成员国都陆续提出了未来30年左右 实现“碳中和”的目标，中国也在此背景下敢于担当 主动作为，提出了2060年碳中和的“雄心”目标！ 简短回顾过去40年国际社会应对气候变化的 进程是为了“温故而知新”。从2020年到2060年的 下一个40年里，电力行业作为未来低碳转型和“碳 中和”社会建设的中坚力量，必须认清低碳发展已 成国际国内发展主流的大形势，认准十九大报告提 出能源体系“清洁低碳”的大方向，真正认同国家提 出2060年碳中和的新目标！唯有如此，才能从战略 高度上引起重视，结合最新的目标调整自身下一步 发展的规划，实现从高碳到低碳，再到近零碳，甚至 零碳的跨越式发展，为国家2060年碳中和目标的实 现做出应有的贡献！ 二、开展对标，明确指标，逐步达标 全世界已有数百家知名企业集团提出了各自 的碳中和目标年份，涉及互联网、工业制造、金融、 零售、能源和服务业等各个行业，如苹果（2030）、 亚马 逊（2 0 4 0）、西门子（2 0 3 0）、施 耐 德 电气 （2 0 4 0）、