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表2.“十三五”时期我国发电装机构成
可以看出,我国构建以新能源为主体的新型电力系统,就如同对一辆快速行驶的重载卡车进行技术改造一样。车既不能停下来,也到了不得不改的时候了。因为我们即将进入一个需要大家共同遵守更严格“排放标准”的年代。同场竞技拼得不再单单看谁的速度快,还要比谁排放的二氧化碳、温室气体少(不光是排放强度低,还要考虑绝对排放量要低)。以前我们常提到的“人口多、底子薄;我们是世界工厂、支撑全球消费”等理由,很难被人认可和接受了。从周围获得帮助将很有限,因为我们的体量太大,速度太快。我们唯有在更加开放、更加国际化、更加规范化的基础上,充分借鉴国际成功经验,加强自主创新、强化国际合作,踏实推进,才能较顺利进行被国际社会认可的对电力领域的重构和变革。
在确保安全前提下,实现我国大体量、高速度发展的“一煤独大”的电力体系向以新能源为主体的新型电力系统的重构与变革,就是我们所面临的主要问题和主要矛盾。
二、对2025、2030和2035年我国电源发展的量化分析
从存量与增量、煤电与可再生能源发电的对比分析,是理解我国电源发展趋势的有效途径。
为研究我国电源发展,“先思录”建立了基于发电利用小时数和煤电发电量占比的“面向新型电力系统的电力发展预测模型”(以下简称“FST-NERPS”)。
FST-NERPS的建模逻辑如下:
1.以煤电与风电、太阳能发电为动态调整部分,水电、核电、燃气发电、生物质发电和余温余压余气发电的装机、发电利用小时数,以及风电(陆上、海上风电)和太阳能发电(集中式电站、分布式)发电利用小时数等为输入参数。
2.通过设定总发电量(可用全社会用电量预测值代替)、煤电发电量占比和风电、太阳能发电新增装机比例为场景设定条件,通过调整煤电利用小时数和总装机容量实现模型平衡。
设定2025、2030和2035年,煤电发电量占比分别是51%、43%和33%,总发电量采用9.45、11.15和12.8万亿千瓦时;新增风电、太阳能发电装机比为2:3;煤电装机“十四五”时期每年净增量为1500万千瓦,“十五五”时期每年净增为0,“十六五”时期净增量为-2000万千瓦。
在不考虑碳交易等其他因素影响下,2025、2030和2035年电源装机构成、发电量构成如表3、表4所示,煤电发电利用小时数和风电、太阳能发电装机情况如表5所示。
表3.2025、2030和2035年我国各类电源装机结构预测(亿千瓦、%)
表4.2025、2030和2035年我国各类电源发电量结构预测(万亿千瓦时、%)
表5.2025、2030和2035年煤电发电利用小时数和风电、光伏装机的预测(小时、亿千瓦)
以下分析均将主要基于FST-NERPS测算结果展开。
三、深化对我国电源发展趋势的认识1.有序推进煤电进入电量与装机规模“双降通道”
煤电是我国电力领域完成“双碳任务”的关键。存量煤电规模大,基础发电能源功能长期存在,但要确保煤电在“十四五”末进入电量与装机规模的“双下降通道”。这是我国电力领域2030年前实现碳达峰的关键。“十四五”时期是关键期。
(1)煤电发电量在2025年之后应进入“绝对下降通道”,即,煤电发电量及其在全国发电量占比均要下降。
(2)煤电发电装机规模在“十四五”时期达峰,“十五五”时期处于平台期,2030之后进入规模“下降通道”。
此种安排,既可以保证已经获批的、且有合理需求的煤电机组在“十四五”时期集中建设投运,也可保证煤电在“十五五”时期有一个发展缓冲和转型期,为进入“十六五”时期的“绝对下降通道”做好准备。
2.先增量清洁化,再存量清洁替代,确保可再生能源发电2030后尽早突破“两个100%”
可再生能源发电(包含风光发电、水电、生物质发电等,主要是风光发电)是新增发电部分的关键,即,要大力提高可再生能源发电在全国新增装机、新增发电量中的“双占比”,即,可再生能源新增装机占比和可再生能源新增电量占比,定义如下:
可再生能源新增装机占比=可再生能源新增装机量/全国同期新增装机量
可再生能源新增电量占比=可再生能源新增发电量/全国同期新增发电量
根据FST-NERPS测算,我国可再生能源新增装机占比,“十四五”期末应超过80%,“十五五”期末超过90%,“十六五”期间超过100%。
可再生能源新增电量占比,“十四五”期末应超过60%,“十五五”期末超过90%,“十六五”期间超过100%,实现新增发电量全部来自可再生能源,实现对煤电发电量的存量替代。
尽早实现可再生能源发电在全国新增发电“双占比”突破100%,是我国电力领域清洁化和低碳化转型中的“里程碑”,标志着我国电源(装机和电量结构)真正由增量清洁化向存量清洁化的进阶。
四、深化对提高可再生能源新增装机和新增电量“双占比”的认识
提高可再生能源新增装机和新增电量“双占比”的关键,是如何做大可再生能源发电的“蛋糕”份额,通过市场和政策的作用,逐步建立新能源的主体地位,搭建好与新型电力系统发展相匹配的平台和“软环境”。主要思路包括:
思路1:从供给侧入手,通过降低煤电在全国发电量占比(不同于煤电发电量规模降低),扩大可再生能源发电量占比。主要手段包括:大力开展分布式可再生能源发电市场化交易,提高跨省跨区输电中可再生能源发电比例,通过建立灵活性资源市场机制、完善辅助服务市场和建立容量市场支持煤电转型,通过碳市场机制倒逼煤电的落后产能退出等。
思路2:从需求侧入手,通过合理控制用电量增长,减少新增发电量规模,降低可再生能源发电新增装机和新增电量“双占比”提升任务的难度。主要手段包括加强价格信号引导、采取节能和能效技术/产品、提高供给侧与需求侧互动响应、对工业和建筑等进行能效节能升级等。
表6给出了在2025年煤电发电量占比51%情境下,可再生能源新增装机和新增电量“双占比”及在全国发电装机占比随总发电量变化的情况。
表6.可再生能源新增装机、新增电量占比和发电装机占比随发电量变化情况
测算结果验证。在3月30日国务院新闻办公室举行的可再生能源新闻发布会上,国家能源局传递出“十四五”末可再生能源发展量化目标,即,可再生能源发电装机占全国电力总装机的比例将超过50%、可再生能源在全社会用电量增量中占比将达到三分之二左右。与这两个目标对照表明,在总发电量为94500亿千瓦时情境下,可再生能源发电装机占比为50.5%;可再生能源新增发电量占比为63.2%,如果扣除线损和厂用电量的影响,也基本达到65%-67%左右。可见,FST-NERPS模型设计及测算结果具有较高的合理性。同时,可以预见,“十四五”末煤电发电量的全国发电量占比也大致在51%-52%左右,较2020年9-10个百分点的下降。
根据FST-NERPS测算结果,随着总发电量增加,可再生能源新增装机占比和发电装机占比均呈增加的趋势,而可再生能源新增电量占比呈现下降趋势。因此,提高可再生能源新增装机和新增电量“双占比”,在发电量规模上,具有反向操作的关系,即,发电量规模越大,对提高可再生能源发电装机占比更有利;反之,对提高可再生能源新增电量占比更有利。因此,我们需要特别重视全社会发电量规模的规模与速度问题。
在限制煤电发电量占比情况下,全社会发电量规模能保持在一个合理增长速度,确保可再生能源新增装机占比较快增长,尽快突破第一个“100%”。同时,全社会发电量的增长速度还不宜太快,以此促进可再生能源新增发电量占比较快增长,尽快突破第二个“100%”。从突破“100%”的先后时序看,可再生能源新增装机占比要早于新增电量占比率先突破100%,这也主要是由可再生能源发电低发电功率密度、低发电利用小时数决定的。
重视节能、能效和需求侧资源价值。全社会发电量规模是由全社会用电量规模决定的。在国际减排标准日益严格环境下,在越来越多期待投向中国情况下,如果我们自身还是一个“跑冒滴漏”严重的经济体,大量产品和服务无法通过国际认可的碳排放标准(尽管有些标准不合理)进入更大、更有价值国际市场的话,我们的国际地位、国际形象以及在应对气候变化方面的国际话语权,无疑将会大打折扣。因此,我们需要从加强生态文明的高度、从提高供应链和产业链安全的高度,更加重视节能能效和需求侧资源价值。在构建新发展格局的过程中,在工业、建筑和交通等重点领域,充分利用5G和云大物移智链等先进技术,将强化节能优先、能效优先、绿色优先与新技术、新业态发展紧密融合,吸引更多的市场主体和个人参与其中。利用市场机制充分挖掘和发挥需求侧资源的价值,实现生态效益与经济效益价值“兑换”,让贡献者的参与行为得到实实在在的经济回报。
总之,利用好市场配置资源的决定性作用与政府有效管理,保持发展规模与发展速度之间的协调、保持存量与增量之间的协调、保持煤电有序退场与新能源发电加快发展之间的协调,将是我们在构建新型电力系统过程中需要考虑的长期战略性问题。
本文提出的“有序推进煤电进入电量与装机规模‘双降通道’”和“先增量清洁化,再存量清洁替代,确保2030后可再生能源新增装机占比和可再生能源新增电量占比尽早突破‘两个100%’”,以及重视发电量规模和速度的协调等观点,有助于开阔我们认识未来我国电源结构调整的思路,有助于制定更加合理的评价指标。
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