第2章　零碳图景：重塑中国产业经济新格局

零碳电力：构建新型电力系统

根据我国2030年实现碳达峰，2035年之前碳排放稳中有降，2060年实现碳中和的发展规划，我国碳减排的过程可以划分为四个阶段，分别是达峰期、平台期、下降期以及中和期。在不同的发展阶段，我国要根据碳排放的特征以及碳减排的需求有针对性地部署碳减排技术，具体分析如下。

•　在达峰期，为了保证碳达峰的质量，要在减少二氧化碳排放的同时兼顾经济社会的可持续发展。在这个阶段，为了实现碳减排，相关企业与机构要全面推广应用节能减排技术，包括CCUS技术、生物质利用与CCUS技术结合（Bioenergy with Carbon Capture and Storage，BECCS），提高可再生能源在整个能源系统中的占比，释放能效技术的潜力，以减轻未来碳减排的压力，在预定时间内实现碳达峰。

•　在平台期与下降期，我国经济发展要与碳排放完全脱轨，实现碳排放显著下降，碳中和领域的核心技术取得重大突破，大部分技术实现推广应用，能源系统的碳排放趋近于零。在这个阶段，能效提升技术在碳减排方面的作用将逐渐减小，碳减排的有效路径转变为推广应用脱碳零碳技术、负排放技术以及脱碳燃料、原料和工艺。

•　进入中和期，我国全面建设社会主义现代化强国的目标基本实现，经济社会实现低碳发展或者脱碳发展，碳中和技术的发展处于领先地位，脱碳、零碳和负排放技术实现全面推广应用，为碳中和目标的实现提供强有力的支撑。

目前，在我国的碳排放结构中，电力、工业、建筑、交通、化工等领域的碳排放占比非常大，各行业需要根据自身的实际情况推广并应用碳中和技术，在减少碳排放的同时也要考虑其他温室气体的减排，最终实现零碳发展目标。下面首先对电力行业实现“双碳”目标的路径进行探究。

电力行业的碳减排是实现“双碳”目标的关键，对控制地球升温具有重要价值。在碳中和背景下，我国电力系统的结构需要不断调整，要摒弃当前以化石燃料为主的电力生产结构，转向以可再生能源为基础，以高度灵活的电力传输供应网络为支撑的现代化新型零碳电力系统。具体来看，电力行业碳中和的实现可以划分为三个阶段，如图2-1所示。

1.第一阶段（2021～2030年）：实现碳达峰

在生产侧，随着光伏发电、风电等新能源发电的成本不断下降，核电、水电稳步发展，煤电的发电量与使用量将达到顶峰，电力系统的碳排放也将达到顶峰。在这个阶段，电力企业要对火力发电进行改造，降低火力发电的成本，使其为电力系统提供稳定的支持；针对可再生能源电力系统创建统一的标准，减少因为规范不匹配导致的“弃风弃光”[注]现象发生。

在供应侧，我国要全面推进特高压电网建设，增强电网的传输能力，鼓励相关企业与机构做好灵活性电网技术、储能技术与智能化需求侧响应管理系统的研究，提高可再生能源的并网能力。

2.第二阶段（2031～2045年）：碳排放快速下降

在生产侧，可再生能源的装机量与发电量不断增加，不仅可以补足新增电力需求，而且可以逐渐取代已有的化石能源产能存量；在供应侧，灵活性电网技术和智能化生产与用户需求双向管理技术已经发展得比较成熟，与可再生能源装机发展速度相匹配，催生了一系列新型商业运营模式。

在此阶段，电力需求侧储能技术实现了广泛应用，储能成本不断下降，可再生能源发电成本与储能成本之和低于标杆电价水平，这对可再生能源的发展与应用产生了积极的推动作用。到2045年，可再生能源的发电量在总发电量中的占比将超过88%，可再生能源的装机量在总装机量中的占比将达到94%。随着可再生能源的应用比例不断提高，电力行业的碳排放量将不断下降。

3.第三阶段（2046～2060年）：实现碳中和

在这个阶段，氢能生产技术不断发展，氢能生产成本大幅下降，氢能的应用范围将不断扩展，需求量将不断增加。与此同时，电解制氢需要的供电量也将大幅增长。

在生产侧，电力需求不断增加，可再生能源发电技术不断发展，逐渐完成对化石能源发电存量的替代；在供应侧，灵活性电网技术、智能化电力生产与消费匹配技术逐渐成熟，在电力系统管理调度领域实现广泛应用，电力行业的碳中和目标顺利完成。

目前，电力行业已经有了比较清晰的碳减排路径，但核心技术仍处在研发阶段，这些技术的突破对于碳中和的实现意义非凡。因此，相关企业与机构仍需要致力于研发碳中和技术，降低技术应用成本。

电力系统的稳定运行对电网技术、储能技术、分布式可再生能源技术和需求侧响应技术有着较强依赖，但相较于发展得比较成熟的可再生能源发电技术来说，上述技术仍处在研发阶段，应用成本较高，而且没有比较成功的应用案例。电力企业想要构建零碳电力系统，必须稳定电力供应，于是上述技术就成为研究热点。