登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
图1 2000-2020年中国电气化水平
注:2000-2019年数据来自《中国能源统计年鉴》;2020年数据来自国家能源局发布
碳中和愿景下能源系统绿色低碳转型,一方面,需要加快调整一次能源结构,大幅度提升非化石能源消费比重;另一方面,需要加快改变终端部门用能方式,实施电能替代。现阶段工业、交通、建筑等终端部门的化石能源消费量和二氧化碳排放量仍居高位,随着生产侧非化石能源大比例接入电力系统,加强终端部门电能替代将可以有效削减煤炭等化石能源消费从而减少二氧化碳排放。在生产侧和消费侧两方面的协同作用下,未来能源系统电气化水平必然会进一步提升。
在生产侧,一次能源通过电能转化的比重为煤炭、石油、天然气和非化石能源的不同能源品种电能转化的比重的加权平均,权重为一次能源消费结构。当前,中国煤炭用于发电的比重为52%左右,而在美国等发达国家煤炭用于发电的比重超过90%;中国天然气用于发电的比重为14%左右,而世界平均水平为30%左右①。可以预计,在碳中和大背景下,一方面,煤炭等化石能源的消费量将受到控制而逐步减少②;另一方面,化石能源的利用方式也会趋于清洁高效,通过电能转化的比重将逐步提高。本文假定到2050年煤炭和天然气用于发电的比重分别提到95%和35%③。非化石能源方面,考虑到碳中和背景下生物质燃料、地热能、光热等领域的发展,假定非化石能源通过电能转化的比重维持在90%左右。一次能源消费结构方面,本文参照林卫斌和吴嘉仪(2021)的情景设定,具体设定如表1 所示。根据上述情景设定,可以推算出一次能源电能转化的比重。如图2所示,到2050年一次能源电能转化的比重可能达到80%左右,电力将在能源供应中占据绝对主导地位。
表1 能源消费结构情景设定
图2电气化水平变化趋势研判
在消费侧,基于能源系统中一次能源与终端能源的平衡关系,可以推算出电能占终端能源消费的比重。计算公式为:电能占终端能源消费的比重=(一次能源电能转化比重×电能转化效率)/(一次能源电能转化比重×电能转化效率+一次能源非电能转化比重×加工转化效率)。通过能源平衡表计算可得过去五年一次能源电能转化效率约为38%,非电能转化的能源加工转化效率约为98%。结合上文推算出的一次能源电能转化的比重,可以推算出电能占终端能源消费的比重。如图2所示,到2050 年电能占终端能源消费的比重可能提升至60%左右,电能将逐步成为终端能源主体。
二、碳中和愿景下中国能源转型趋势之二:电力系统低碳化
当前,煤电在中国电力系统中仍占主导地位,装机容量比重近50%,发电量比重超过60%。这种以高碳能源为主的发电结构不可避免地造成二氧化碳的大量排放,难以满足碳中和的要求。未来随着电气化水平持续提升,电力需求不断增加,电力系统在能源转型和碳减排中的作用将尤为凸显。在能源生产侧,由于非化石能源主要通过发电进行转化,非化石能源对煤炭等传统化石能源的清洁替代将有效作用于电力系统。随着非化石能源的大力发展,电源结构将逐渐优化,电力系统将趋于绿色低碳化。
对于电力系统的低碳化程度,可以用非化石能源发电比重,即总发电量中非化石能源发电量的占比进行衡量。具体公式为:非化石能源发电比重=(非化石能源消费比重×非化石能源电能转化比重)/一次能源电能转化比重。考虑到非化石能源主要通过转化为电能而得到利用,非化石能源用于发电的比重变化不会太大。因此,非化石能源发电比重的变化将主要取决于非化石能源消费比重和一次能源电能转化比重的变化。以2020年为例,非化石能源消费比重为15.9%,一次能源电能转化比重约为45%。与此相对应地,非化石能源发电比重为33%左右。未来非化石能源消费比重和一次能源电能转化比重都将趋于提高,非化石能源发电比重也将随之提高。
图3 非化石能源发电占比趋势
结合非化石能源消费比重情景设定以及一次能源电能转化比重的趋势,可以研判非化石能源发电比重。与非化石能源消费高比重和低比重两种情景相对应的,存在非化石能源发电高比重与低比重两种情景。如图3所示,未来三十年,非化石能源发电量占总发电量的比重将持续提升,到2050年,如果一次能源中非化石能源消费比重达到75%-80%,则非化石能源发电量比重将高达84%-90%。非化石能源在成为一次能源供应主体的同时也将成为电力供给的主力军,电力系统将呈现深度低碳化特征。
三、碳中和愿景下中国能源转型趋势之三:能源电力系统去中心化
满足碳中和下能源转型要求的非化石能源尤其是风能、太阳能的大规模开发利用要求能源电力系统形态发生深刻变革。由于风能和太阳能等具有间歇性的特征,在传统集中式开发利用模式下,需要在大规模建设风电、光伏电站的同时,配套建设相应的火电机组以满足电力系统灵活性要求,保障电力供应安全。例如,“十三五”期间,中国风电、太阳能发电装机容量增加了3亿多千瓦。与此同时,火电装机容量也增加了2亿多千瓦。长远看,可再生能源与火电“比翼齐飞”式扩张的能源转型之路无疑会不断增加“冗余”,大幅提高系统成本并最终体现为用能成本。因此,满足碳中和要求的非化石能源的大规模开发利用需要突破传统的能源电力系统形态,突破集中式、中心化的开发利用模式,更多地采取分布式、去中心化的开发利用模式。正如里夫金在《第三次工业革命》一书中所构想的:每一栋楼都变成即时收集可再生能源资源的微型发电厂;在每一栋建筑采用氢能和其他存储技术,使建筑的每一部分都能存储间歇性能量;用互联网技术把电网转变成一个能够实现能源共享的互联电网;逐步将交通车辆转为电动和燃料电池汽车,并与智能电网互联互通(杰里米•里夫金,2012)。
可以预见的是:开放互联、多源协同、多能互补、能源与信息深度耦合的能源互联网将会是未来能源电力系统的主要形态特征,这种去中心化的能源电力系统主要包括以下几大关键元素:
一是可再生能源资源的分布式开发利用。与煤炭、石油等化石能源不同,风能、太阳能的分散性特征使其开发利用无需再囿于一处,分布式开发、就地转化和就近消纳可以最大程度地利用可再生能源。中国可再生能源资源丰富、分布较为广泛,分布式新能源资源可开发潜力巨大,据评估可开发潜力高达54亿千瓦左右(李琼慧等,2020)。随着技术进步和成本下降,未来分布式新能源开发利用形式将愈发多样化。例如,发展建筑光伏一体化,将每一栋建筑变成一个小型发电厂;在农村推进风能、太阳能、生物质能等资源的分布式开发利用,因地制宜建设“农光互补”等复合光伏发电项目。
二是微电网和智能电网。高渗透率的分布式可再生电源直接接入配电网会给电网安全稳定运行带来巨大挑战,而以分布式电源、配电设施、控制设备、负荷以及储能装置等构成的微电网既可以离网独立运行,实现电力供需自平衡,也可以接入大电网,在电力短缺时从大电网购电,在电能过剩时为大电网提供调峰服务,这种分布式能源组织方式可以有效降低大电网的负担,提高电网安全可靠性。未来随着大数据、云计算、物联网、移动互联等先进信息技术和智能技术在电力系统的应用,电力系统的各个环节将全面智能化、数字化、互动化。一个个微电网通过智能电网相互联接,电力系统中所有节点之间的信息和电能都将可以实现双向流动。
三是储能。鉴于可再生能源间歇性的出力特性,储能将成为能源电力系统不可或缺的元素。储能的使用可以突破电力发、输、配、用同时连续进行的传统模式,实现电能的“跨时间转移”。因此,通过发展“可再生能源+储能”的模式可以有效减少可再生能源出力波动及不确定性,有望成为未来主流的发展方向。按照技术原理,储能主要有物理储能、化学储能和电磁储能三类,其中物理储能技术的典型代表抽水蓄能是当今最为成熟的储能技术,而化学储能如锂离子电池等目前技术进步最快、最受关注。考虑到技术可行性、建设的经济性、安全性等因素,能源转型前期抽水蓄能仍将是最主要的储能形式,转型后期随着化学储能技术的成熟以及成本的下降,电化学储能容量预计将显著增加。
四是氢能。氢能能量密度大、转化效率高,具有来源广泛、用途多样、既可运输也可储存的特性,是功能灵活的能源载体和燃料。当前氢气主要通过化石燃料制取,制氢过程会产生温室气体排放,有悖于碳中和要求。随着风能、太阳能发电电价进一步下降,电解水制氢成本降低,可再生能源电解水制氢有望成为氢气制取的主要方式。通过可再生能源电解水制取的氢气可以在能源转型中发挥多重作用:一方面风能、太阳能、水能等的弃电可以通过电解水制氢,以氢气的形式进行储存和运输,在电力不足时再以氢供电(曹军文等,2021),通过电—氢之间的高效转化,实现电氢协同,提高电力系统灵活性;另一方面,零碳的氢能可以实现多种能量形式的转化,氢能的应用有助于终端用能部门实现深度脱碳,例如在难以减碳的炼钢领域,以氢气代替焦炭作为还原剂可以实现“零碳炼钢”,在碳排放较高的交通运输领域,应用氢燃料电池可以实现“零污染”。
五是新能源交通。智能技术以及新能源的使用是交通行业低碳转型的必然方向,未来传统燃油车将逐步被清洁、智能化的电动车所替代。技术成熟时,电动汽车可以作为储能设备,通过合理机制的引导参与电力系统调节,在电网负荷较低时进行充电,在电网负荷较高、电力供应不足时为电网回输电能。考虑到未来电动车的广泛使用,这种储能资源将具有巨大潜力,新能源交通将成为去中心化能源电力系统不可缺少的部分。此外,随着以新能源为动力的运输工具在交通全域的广泛应用,绿色清洁的运输体系逐步形成,这将极大助力碳中和的实现。
四、结语
满足碳中和目标的能源转型要求大幅度提高非化石能源消费比重。随着非化石能源占一次能源比重逐步提升,一次能源通过电能转化的比重和电能占终端能源消费的比重将趋于提高,能源系统的电气化水平将不断提升。对于电力系统而言,随着非化石能源消费比重和生产侧电气化水平的持续提升,非化石能源发电比重也将不断提高,非化石能源在电源结构中将逐步占据主导地位,电力系统将呈现深度低碳化特征。为支撑非化石能源规模化发展,能源开发利用模式需要由传统的集中式转向去中心化模式,能源电力系统形态将迎来深刻变革。碳中和愿景下能源转型将呈现三大趋势:能源系统电气化、电力系统低碳化和能源电力系统去中心化。
①中国煤炭和天然气用于发电的比重根据《中国能源统计年鉴2020》计算,美国煤炭用于发电的比重和天然气用于发电比重的世界平均水平根据IEA 统计数据计算。
②相对低碳的天然气在碳中和实现过程中作为一种过渡能源,其消费量可能先增后减。
③在中国石油用于发电的比重很小,因此忽略不计。
参考文献:
[1]林卫斌、吴嘉仪.碳中和目标下中国能源转型框架路线图探讨[J/OL].价格理论与实践.https://doi.org/10.19851/j.cnki.CN11-1010/F.2021.06.83.[2]杰里米•里夫金. 第三次工业革命: 新经济模式如何改变世界[M].张体伟, 孙豫宁译. 北京: 中信出版社, 2012.[3]李琼慧、叶小宁、胡静、黄碧斌、王彩霞.分布式能源规模化发展前景及关键问题[J].分布式能源,2020(2).[4] 国家能源局.能源科技热词:储能技术[EB/OL]. .cn/2013-05/16/c_132386097.htm[5]国网能源研究院有限公司.中国能源电力发展展望2020[M].北京:中国电力出版社,2020.[6]曹军文、郑云、张文强、于波.能源互联网推动下的氢能发展[J].清华大学学报(自然科学版),2021(4).(本文系国家社会科学基金项目“推进能源治理体系和治理能力现代化研究”(20BJL003)的阶段性成果。)
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
香港交易及结算所有限公司(香港交易所)13日宣布,已于2024年实现碳中和。香港交易所在新闻稿中表示,截至2024年底,香港交易所全球约99%的办公地点及设施已采用可再生能源电力。通过直接采购绿色电力或购买可再生能源证书,有效地降低了来自电力的碳足迹。此外,香港交易所通过旗下国际碳市场平台,投
北极星储能网获悉,3月13日,财政部发布《关于2024年中央和地方预算执行情况与2025年中央和地方预算草案的报告》,提到大力支持可再生能源发展,加快建设新型能源体系。继续推广新能源汽车,完善充换电基础设施,推动城市公共服务车辆电动化替代。支持废旧物资循环利用体系建设,促进再生资源回收利用
近年来,中国经济与国内运输部门经历了重大转型,这一转变使得2024年国内对汽油、喷气燃料和柴油等常见石油燃料的需求出现了小幅下滑。数据显示,2024年中国这些石油燃料的总消费量约为每天810万桶(mb/d),较2021年的水平降低了2.5%,仅略高于2019年的水平。(来源:能源新媒文/能源杂志)随着中国经
日前,重庆市生态环境局发布《重庆市加快建立碳足迹管理体系的实施方案(征求意见稿)》。详情如下:重庆市生态环境局关于公开征求《重庆市加快建立碳足迹管理体系的实施方案(征求意见稿)》修改意见的函有关单位和个人:为深入学习贯彻党的二十大和二十届二中、三中全会精神,全面贯彻落实习近平总书
近日,内蒙古自治区发展和改革委员会公布内蒙古自治区碳达峰试点旗县(区)和园区名单。呼和浩特市新城区等10个旗县(区)和呼和浩特经济技术开发区等20个园区为自治区碳达峰试点。详情如下:关于自治区碳达峰试点名单的公示为积极稳妥推进碳达峰碳中和,按照《内蒙古自治区碳达峰试点建设方案》(内发
稳步推进碳达峰碳中和。加强对绿色低碳先进技术研发和推广运用的支持,大力支持可再生能源发展,继续推广新能源汽车,支持废旧物资循环利用体系建设,优化政府绿色采购政策。关于2024年中央和地方预算执行情况与2025年中央和地方预算草案的报告(摘要)受国务院委托,财政部3月5日提请十四届全国人大三
3月4日,福州市工信局发布关于征求《福州市工业领域碳达峰实施方案》意见的通知。文件提出,到2030年,产业结构和用能结构进一步优化,能源资源利用效率显著提升,单位工业增加值能耗和二氧化碳排放强度持续下降,建成一批绿色工厂和绿色工业园区,研发、示范、推广一批减排效果显著的低碳零碳负碳技术
日前,山西临汾市政府印发《临汾市碳达峰实施方案》。方案提出,“十五五”期间,资源型经济转型任务基本完成,经济社会发展全面绿色转型取得显著成效,煤炭清洁高效利用深入推进,能源结构进一步优化,重点行业企业能源利用效率达到国内或国际先进水平,钢铁、焦化、建材等重点行业率先实现碳达峰,绿
3月5日9时,中华人民共和国第十四届全国人民代表大会第三次会议开幕,国务院总理李强作政府工作报告。国务院总理李强在政府工作报告中介绍今年政府工作任务时提出,协同推进降碳减污扩绿增长,加快经济社会发展全面绿色转型。进一步深化生态文明体制改革,统筹产业结构调整、污染治理、生态保护、应对
2月27日,浙江省政府印发《浙江省推动碳排放双控工作若干举措》。文件提出,“十五五”时期,实施以强度控制为主、总量控制为辅的碳排放双控制度,建立健全地方碳考核、区域碳预算、行业碳管控、企业碳管理、项目碳评价、产品碳足迹等配套制度,确保如期实现碳达峰目标。全文如下:浙江省人民政府办公
生态环境部宣教司司长、新闻发言人裴晓菲在生态环境部2月例会上表示,生态环境部高质量完成2024年度全国两会建议提案办理工作。2024年,生态环境部承办全国两会建议提案926件,其中人大建议521件,政协提案405件,承办总件数同比增长2.8%,主办件总数同比增长17%。截至目前,所有建议提案均已按期高质
德国联邦统计局12日发布的最新数据显示,2024年德国可再生能源发电量同比增长2.3%,占总发电量的59.4%,达到历史新高,这一占比明显高于欧盟47.4%的整体水平。数据显示,风能依然是德国最主要的能源来源,占总发电量的31.5%;光伏发电同比大幅增长10.4%,达到595亿千瓦时,占总发电量的13.8%;水力发电
3月3日,安徽省工业和信息化厅关于做好全国工业领域电力需求侧管理典型案例(2025年)及第七批参考产品(技术)申报工作的通知。本次申报重点方向包括电力可调节负荷资源开发及应用、需求响应、电能替代、新型用户侧储能、虚拟电厂、源网荷储一体化、多能协同、能源数字化管理、用能智能化控制、电能质
今年的政府工作报告提出,持续推进“人工智能+”行动,将数字技术与制造优势、市场优势更好结合起来,支持大模型广泛应用,大力发展智能网联新能源汽车、人工智能手机和电脑、智能机器人等新一代智能终端以及智能制造装备。加速赋能,人工智能为千行百业带来新的发展机遇。人工智能和电力可以结合出什
今年是山东实施“外电入鲁”战略20周年。记者日前从国网山东省电力公司获悉,20年间山东已累计接纳省外来电1.22万亿千瓦时,为全省经济社会发展提供了有力支撑。山东是经济大省,也是能源生产与消费大省。“2005年以前,山东电网一直未与外省互联,是全国少数独立省网之一。”国网山东省电力公司调控中
北极星售电网获悉,2月26日,云南省能源局发布关于印发《云南省电力需求响应方案》(以下简称《方案》)的通知。《方案》明确补偿标准。响应补偿标准单位为元/千瓦·次,起步阶段仅提交单段报价。其中:(一)邀约型削峰响应补偿按调控时长确定上下限,最终补偿标准由当次市场竞价形成。(二)实时型(
北极星售电网获悉,2月27日,工业和信息化部办公厅发布关于开展全国工业领域电力需求侧管理典型案例(2025年)及第七批参考产品(技术)征集工作的通知。本次征集重点方向包括电力可调节负荷资源开发及应用、需求响应、电能替代、新型用户侧储能、虚拟电厂、源网荷储一体化、多能协同、能源数字化管理
北极星储能网讯:近日,陕西省发展改革委发布关于公开征求《陕西省电力需求侧管理实施细则(征求意见稿)》意见建议的通知,其中提到,建立并完善与电力市场衔接的需求响应价格机制。根据“谁提供、谁获利,谁受益、谁承担”的原则,通过实施尖峰电价等手段提高经济激励水平。鼓励和引导新型储能、分布
北极星售电网获悉,近日,陕西省发展改革委发布关于公开征求《陕西省电力需求侧管理实施细则(征求意见稿)》意见建议的通知,其中提到,鼓励发展综合能源服务产业促进节电降碳。强化综合能源服务商、负荷聚合商等新兴经营主体培育。鼓励电力需求侧管理服务机构开展合同能源管理、综合节能、电力交易、
2月6日,随着临港新片区格科半导体、天岳半导体、有孚网络等企业的用户侧电抗器退出运行,标志着旨在解决新片区春节长假期间过电压问题的无功需求响应顺利完成。本次无功需求响应共有格科半导体、天岳半导体、有孚网络、积塔半导体等6家用户参与,投运用户侧电抗器总额定容量达76兆乏安。据悉,随着电
北极星售电网获悉,2月14日,海南省发展和改革委员会发布关于公开征求《海南省电力建设与保护条例(修订草案)》(征求意见稿)意见的通知,其中提到,推进需求侧资源参与电力系统运行调节,支持供电企业、增量配电网、微电网、储能等源网荷储资源开展需求响应。鼓励并有序引导具备响应能力的负荷聚合
电力是国民经济发展的血液和命脉。面向“十五五”,经济社会发展在保障能源电力安全-经济-低碳供应、培育新质生产力、打造现代能源产业体系等方面对电力行业提出了更高要求。源侧生产力结构性变化和荷侧形态多元化对电力系统的影响逐步从量变向质变过渡,电力系统发展环境面临重大改变,电力规划面临前
北极星电力网获悉,3月13日,工信部等15部门办公厅(秘书局、办公室、综合司)发布关于促进中小企业提升合规意识加强合规管理的指导意见。《指导意见》指出:节能环保合规。引导中小企业依法依规落实生态环境分区管控、环境影响评价、排污许可、消耗臭氧层物质管理和生态环境损害赔偿制度等要求,提升
日前,财政部下发《关于印发《清洁能源发展专项资金管理办法》的通知,要求规范和加强清洁能源发展专项资金管理,提高资金使用效益。专项资金支持范围包括清洁能源重点关键技术示范推广和产业化示范;清洁能源规模化开发利用及能力建设;清洁能源公共平台建设;清洁能源综合应用示范等。原文如下:关于
3月12日,中国大唐集团有限公司党组书记、董事长吕军,董事、总经理、党组副书记张传江与江西省委常委、常务副省长任珠峰举行会谈。双方就进一步深化能源领域合作进行了座谈交流。中国大唐党组成员、副总经理曲波参加会谈。吕军、张传江对江西省一直以来给予中国大唐的关心和支持表示感谢,并介绍了中
北极星售电网获悉,为促进清洁能源开发利用,推进能源清洁低碳转型,保障国家能源安全,财政部制定了《清洁能源发展专项资金管理办法》(下称办法)。办法自发布之日起施行。办法规定,清洁能源发展专项资金(下称专项资金)是指通过中央一般公共预算安排,用于支持可再生能源、清洁化石能源以及化石能源清
3月10日,三峡集团董事长、党组书记刘伟平在北京与中国中车集团有限公司(简称中车集团)党委书记、董事长孙永才座谈。双方就贯彻落实全国两会精神,更好发挥国资央企战略支撑作用,进一步深化新能源、科技创新、国际业务等全方位战略合作进行深入交流。座谈后,刘伟平、孙永才共同见证双方签署战略合
2025年2月28日上午14点50分,金隅冀东凤翔环保科技有限公司分布式光伏发电项目成功并网,标志着公司在绿色低碳、节能降耗的道路上又迈出了坚实的一步。这是陕西区域继铜川公司、泾阳公司、扶风公司后又一个正式投入运营的分布式光伏发电项目,彰显了水泥企业作为工业型企业的环保责任心。凤翔公司利用
北极星电力网获悉,全国人大代表、四川能源发展集团董事长王诚,今年提交了两份与清洁能源高质量发展紧密相关的建议。针对氢能产业,他建议,推动建设灵活多样的氢能源供应体系,加快输氢管道等基础设施建设;探索实施“氢积分”制度,增强各类主体参与氢能产业发展的积极性。针对工业领域绿色低碳转型
北极星售电网获悉,2025年全国两会期间,全国人大代表、南方电网贵州铜仁供电局变电智能作业班副班长周敬余提出了《关于支持贵州建设西南区域电力枢纽》的建议。他认为,贵州全社会最大负荷在持续节节攀升中,在明确现有电源的情况下,电力缺额情况较为明显,因此,亟需引入区外电力来填补缺口。他建议
北极星售电网获悉,3月8日,宁夏自治区发展改革委发布关于清理废止不具备建设条件新能源项目的通知。文件明确,请各地能源主管部门高度重视此次清理废止工作,逐个项目摸清建设底数,核实项目建设条件,对建设项目清单内的项目重点督促推动,未能按期建成的及时公示废止。各企业要加快推进项目施工,确
1月27日,国家发展改革委、国家能源局发布了《关于深化新能源上网电价市场化改革促进新能源高质量发展的通知》。这一政策的颁布,旨在推动新能源从“政策引导”转向“自主发展”,从而形成健康、可持续的行业生态。清洁电力是新能源行业的“硕果”,而电力交易是通过市场化手段,将这些清洁的电力分配
3月4日,坦桑尼亚能源部长特别代表、国会议员Mr.Ezra一行到访迈贝特工业园区。我司副董事长李良邦先生等亲切接见了客人并进行深入的交流和探讨。林聪先生(左一),Mr.Ezra及其夫人,李良邦先生(右一)会晤过程中,李良邦先生带领众人参观了迈贝特园区,展示迈贝特在光伏系统领域中领先的技术和研发成
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!