本文作者为王佳。
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2022年6月,《山东省电力发展“十四五”规划》正式出台,把碳达峰碳中和纳入电力发展全局,全力推进绿色低碳、智慧高效的电力系统建设。在未来40年发展大方向已明确的情况下,作为全国排名第一的煤电大省,山东电力行业的转型任务十分艰巨。
山东省电源结构以煤电为主,煤电装机占省内装机总量62%,发电量占比高达79%。2020年,山东电力行业碳排放总量约为4.13亿吨,占全省碳排放的比重约为44%。在“双碳”目标背景下,山东电力行业发展需要兼顾电力保供和低碳转型。
NRDC联合北京大学能源研究院合作完成了《“碳达峰”与“碳中和”背景下山东省电力行业低碳转型路径研究》。研究团队基于电力供需形势分析,对煤电机组转型、外电入鲁和可再生发展的前景进行了分析,对山东省电力行业碳达峰、碳中和的方案和路径提出了政策建议。
研究表明,山东省现有的能源和电力规划能够满足电力“碳达峰”的要求,山东电力行业二氧化碳排放量、煤电装机容量、煤炭消费量都有望在“十四五” 期间达到峰值,且煤电装机和发电量在2025-2030年间保持在峰值平台期。为了如期实现“碳中和”目标,山东电力行业需要“变轨”发展,在现有能源和电力规划基础上进一步大力发展可再生能源。
研究设置了常规政策和清洁能源两种情景,前者基于山东目前的能源与电力规划,后者基于更具雄心的可再生能源发展规划。在常规政策情境下,预计煤电将在2025年达到装机峰值,峰值为1.12亿千瓦,煤炭消费量和二氧化碳排放量将在2023年达峰,峰值分别为1.53亿吨标煤、42396万吨。在清洁能源情景下,预计煤电在2023年达到装机峰值,峰值为1.08亿千瓦,煤炭消费量和二氧化碳排放量可能已于2021年达峰,峰值为1.50亿吨标煤、41579万吨。
图1 两种情景下山东省煤电装机容量(2021-2030年) @《“碳达峰”与“碳中和”背景下山东省电力行业低碳转型路径研究》
图2 两种情景下山东省发电煤耗量(2021-2030年) @《“碳达峰”与“碳中和”背景下山东省电力行业低碳转型路径研究》
图3 两种情景下山东省电力行业二氧化碳排放量(2021-2030年) @《“碳达峰”与“碳中和”背景下山东省电力行业低碳转型路径研究》
在常规政策情景下,2060年山东电力行业二氧化碳排放预计仍将超过1.3亿吨,难以通过碳捕集、利用与封存技术(CCUS)或碳汇等方式移除或抵消。如山东省电力行业以清洁能源情景发展,即在常规政策情景基础上推动风电、光伏等清洁能源高速发展,2060年电力行业二氧化碳排放量则可降至0.46亿吨,这样规模的碳排放量可通过碳移除技术或碳交易等方式移除或抵消,实现碳中和的把握更大。
图4 两种情景下山东省电力行业“碳中和”阶段二氧化碳排放量(2030-2060) @《“碳达峰”与“碳中和”背景下山东省电力行业低碳转型路径研究》
因此,研究团队认为,锚定“碳达峰”和“碳中和”目标,山东电力行业应按照清洁能源情景进行转型发展,而且实现达峰的路径清晰明确。为助力山东电力行业低碳转型,研究团队提出了六条针对性建议:
• 严格控制新增煤电项目,加快淘汰落后煤电机组
在清洁能源情景下,山东省的煤电装机峰值为1.08亿千瓦,2025年后煤电应逐步减少。要以“煤炭消耗总量控制”为硬性约束,不再审批新的普通商用煤电机组;已规划的煤电项目要通过“上大压小”“上新压旧”“上高压低”等方式实现等量和减量替代。以污染物排放水平、煤耗水平、效率水平、当地供热需求、周边大容量机组布局、投资主体、经济效益等为指标,设计落后煤电机组淘汰路线图,对部分过剩煤电机组进行战略封存。
• 加快煤电改造步伐,提高煤电的发电和供热效率
加快落实煤电节能降碳改造、灵活性改造和供热改造。优化供热管网改造,实现长距离供热管网优化运行。制定竞争性的发电政策,实现煤电的优胜劣汰。采用“发电权交易”的方式推动大机组对于小机组的替代,提高发电效率。利用节能监控平台的监管优势,推动煤电企业节能降耗。
• 按照“能建尽建”原则推动风电、光伏等可再生能源的发展
要海陆并举,推动风电的连片开发,以“集散”(集中式光伏和分布式光伏)并举的方式发展光伏发电。要重点打造已规划的鲁北盐碱滩涂地千万千瓦级风光储输一体化基地,鲁西南采煤沉陷区百万千瓦级“光伏+”基地。要积极探索鲁中、鲁南丘陵地区、南四湖地区开发风电的可行性,以渤中、半岛南、半岛北三大片区为重点,打造多个千万千瓦级海上风电基地。此外,要大力推动分散式风电、分布式光伏与微网的融合发展。开展整县(市、区)分布式光伏规模化开发试点,推进屋顶光伏建设,优先发展“自发自用”分布式光伏。
• 推动“外电入鲁”提质增效,实现2030年规模倍增
首先要提升既有通道送电能力和可再生电力比例,加快上海庙-临沂直流通道千万千瓦级“风光火储一体化”电源基地建设,布局建设扎鲁特-青州直流通道千万千瓦级“风光火储一体化”电源基地建设,力争2025年线路达到设计输送能力,并使可再生能源的输送比例提高到40%以上。优化调整银东直流(宁夏银川-山东青岛)通道配套电源结构。其次,积极推进新规划的通道,提前谋划新的外电入鲁线路。推动陇东-山东特高压直流通道工程尽快核准并开工建设,形成三条直流、三条交流特高压共同受电格局。探索“风光水、热(光热)、火储一体化”基地建设的新模式,确保送鲁线路中可再生能源电量比例不低于50%。
• 适度加快核能的开发和利用速度
秉承“严慎细实、积极高效”的核安全理念,适度加快核电项目的建设步伐,确保超前实现规模目标。提前进行陆上小堆项目的预研,力争多用途小型核能堆项目尽快落地。
• 适度发展气电,发挥其稳定电源、灵活调峰的作用
天然气发电具有启停快、运行灵活的优点,而且可以供电、供热兼顾。落实山东“十四五”气电项目规划,在实现山东省“双碳”目标的过程中发挥过渡作用。
山东电力行业需要以开放和包容的态度推动前瞻性电力技术领域的创新。在研发投入上重点瞄准氢能、氨能、新型储能、CCUS等比较明确的技术路线,并从市场、管理机制等方面为未来的商业运用创造条件。“双碳”目标的确立给中国能源带来加速提质发展的机会。作为全国第一个以新旧动能转换为主题的区域发展战略综合试验区,山东省有潜力成为实现电力行业“双碳”目标的排头兵。