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      實現“碳中和”目標 中國能源行業如何加速跑?

      來自:原創發布時間:2021-01-11

      不久前,生態環境部部長黃潤秋在接受媒體采訪時曾表示,2030年前碳排放達峰行動方案編制工作已經啟動,除了將采取更加有力的措施控制化石能源消費,大力發展非化石能源,加快推動可再生能源發展外,還將以發電行業為首批開展碳排放配額分配,啟動全國碳市場第一個履約周期。

      近期,中國最熱的能源話題非“碳中和”莫屬。落實“2030年前碳達峰、2060年前碳中和”的目標,既是中國政府向全世界做出的鄭重承諾,也是能源行業開始“加速跑”的發令槍。

      那么,能源行業如何參與到減排行動中?

      一直以來,中國的一次能源消費和碳排放量呈現較高的正相關趨勢。這是因為在能源結構中,煤炭始終占據絕對重要的地位。

      2013年,這種趨勢發生了變化——零碳電源在發電量中占比攀升,碳排放量的上升速度逐漸放緩。能源消費和碳排放量這兩條線,也自此漸行漸遠。

      變化背后的原因是顯而易見的。2011年后,中國大力推廣零碳技術,風電、光伏的裝機速度不斷加快,電采暖、電動汽車的推廣范圍逐年增加。

      對于“2060年前實現碳中和”的目標,按部就班地推進減排是不夠的。《中國加速低碳進程》研究在經濟轉型情景結果的基礎上提出了“加速轉型情景”。這一情景中,能源行業需要在綠色技術、循環經濟和激勵機制的共同助力下,開始加速跑。

      為什么要加速跑?

      “2060年實現碳中和”意味著什么?首先,它是一個非常明確的收口時間,它意味著從2021年到2060年的40年間,中國的碳排放要從每年的160億噸降到不排放。

      實現這個目標,并沒有那么簡單。雖然近年來,我國二氧化碳排放量的增幅明顯減小,但中國是目前世界上碳排放量最大的國家之一,約90%的碳排放來自電力和熱力生產、工業和交通領域。當前,其能源需求和排放量仍在上升中。

      而近幾年,發達國家二氧化碳排放量已經逐步下降,加拿大、日本、歐盟均已經實現碳達峰。中國的工作,是先快速整體達峰,進而在達峰之后讓排放量快速下行。這是需要加速跑的第一個原因。

      另一個原因,在于未來十幾年內,中國仍然將保持快速發展這一客觀現實。

      黨的十九屆五中全會明確了兩個重要目標:一是到2035年,我國實現人均國內生產總值(GDP)達到中等發達國家水平,這是一個相對明確的量化指標;二是到2050年,把我國建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化強國。在這兩個目標之下,中國GDP在未來30年存在翻三番的空間。也就是說,從現在到2050年,特別是2035~2050年,中國還會處于較快的發展軌道上。

      黨的十九屆五中全會還提出“推進以人為核心的新型城鎮化”,明確了新型城鎮化目標任務和政策舉措。不難看出,推進新型城鎮化建設是未來發展的引擎之一。城鎮化率不斷上升,意味著我們對工業產品的需求會不斷增加,能源需求量也將保持增長。

      根據預測,從當前到2035年,城鎮化率上升的速度會比較快,2035年左右,我國城鎮化率應該達到72%左右,但此后,隨著城鎮化建設基本完成,這個數字開始放緩,預計到2050年,城鎮化率將達到80%左右。

      隨著經濟轉型、城鎮化速度放緩,對工業產品的需求也會緩慢降低。當前,消費部門對GDP增長的貢獻率已經超過50%了,未來,這個比例會進一步提高,我們對其的依賴會逐漸降低,但在此之前的一段時間,又恰逢需要實現碳達峰的重要階段。因此,采取有效的措施加速減排就顯得非常必要。

      電氣化對加速減排非常有效

      怎樣才能加速減排?電氣化將是非常有效的手段。

      中電聯在2020年5月發布的《中國電氣化發展報告2019》中指出,當前,我國電氣化進程總體處于電氣化中期中級階段。具體來看,我國電能占終端能源消費比重僅為27%左右,與美國、德國、日本等已經進入穩定排放的國家相比,這個比重存在一定差距。

      要縮小差距,在終端用能部門加快電氣化勢在必行。《中國加速低碳進程》通過模型測算,得出在加速轉型情景中,到2050年,電能應占終端能源消費比重的53%。工業、交通等領域的電氣化,將是重點發力方向。

      在工業部門,要將直接燃燒化石燃料轉為以電為燃料,如使用電爐進行煉鋼。當前,以電作為燃料的鋼鐵產能,在中國鋼鐵總產能中只有13%,這個比例遠遠低于全球水平,存在提升空間。除了電氣化,和其他部門相比,工業部門早已實現碳達峰,但繼續減排的難度較大。對于下一個10年來說,循環經濟將是工業部門減排的重要手段。在碳捕捉和封存技術成熟之前,低開采、高利用、低排放的循環經濟將有助于工業部門繼續推進減排。

      在交通行業,需要加大電動汽車普及率。加大普及并不意味著電動汽車的絕對值上漲,而是要保證電動汽車的投資更早發生。對于交通部門實現電氣化來說,這既是一個機遇,也是一個挑戰。電動汽車的普及,還離不開充電樁等基礎設施的支持,因此下一步,充電樁的布局同樣需要加速。

      除了用能端加快減排,提高零碳電源在供能端的滲透率同樣重要。在《中國加速低碳進程》的加速轉型情景中,有92%的電能由光伏和風電為主的零碳電源提供。

      當前,風電和太陽能發展速度已經很快,但不足以實現“92%零碳電源”的目標,因此,未來還需要引入多元化投資。

      根據測算,要實現92%的零碳電源目標,僅風、光、儲的投資額就高達6.8萬億美元。如此大的投資規模,僅依靠政府和國企是不夠的,大量私企或者混合制企業必將參與其中。

      但要讓企業愿意參與,實現多元化投資,能否采取更好的市場機制是關鍵,特別是可再生能源的招標機制。現在,國家一些可再生能源的招標已經不僅關注裝機容量和投資成本,而且更多地關注電力的價值本身。在這樣的機制下,風電、光伏、儲能容易形成更好的搭配,以實現更好的收益。

      如果上述思路能夠得以落地,電力行業排放量最快于2024年達峰,此后迅速下降。盡管用電需求仍不斷上升,但年度碳排放量以平均每年1.5億噸的速度下降,這將降低實現2060年碳中和目標的難度。

      煤炭和氫能如何更好助跑

      除了電力,煤炭和氫能也可以參與助跑。

      當下有一種觀點認為,要實現“碳中和”,首先就是停止新建煤電。但實際上,立刻全部停止是不現實的。截至2020年上半年,我國煤電的儲備項目接近150吉瓦。“十四五”期間,一些地方對于煤電仍有需求,因此,與其“一刀切”,不如根據不同省份的情況因地制宜。

      對于缺乏傳統能源的省份,一方面其能源需求本身增長快,另一方面缺乏可替代能源。因此短期內,這類省份需要煤電。

      而對于另一些省份,全年只有幾天時間需要額外的負荷,如果為了這100多個小時新建火電廠,明顯是不劃算的。這些額外的負荷,可以通過創新的技術手段和市場機制,如虛擬電場、需求側響應甚至V2G來解決。

      如果說,煤炭發揮的是保障性功能,那么氫能發揮的就是“潤滑劑”作用。正如《中國加速低碳進程》的結論,氫燃料燃氣輪機的功能將是平衡系統。

      對于電力系統加速減排,氫燃料燃氣輪機等零碳可調度電源的參與至關重要。風電和光伏電源發電成本雖低,但無法確保全天候供電,通過可再生電力在電解槽中電解水,可獲得清潔氫氣。

      在很多人看來,電解槽成本高昂,但實際上,過去五年中,電解槽成本已降低40%。若能實現規模生產,成本還可能進一步下降。目前,中國是電解槽成本最低的國家,但歐洲國家已經在應對疫情推出的經濟刺激措施中,提出大規模部署制氫電解槽的計劃,在政策方面領先一步。中國需要制定政策,為鋼鐵和混凝土等脫碳困難的行業轉用氫能提供支持。

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