中德能源与能效合作—中国分布式可再生能源与新型电力系统协调发展:德国实践的政策启示(附报告)

引言

当前,环境治理、应对气候变化已成为国际社会高度共识。中国是全球最大的二氧化碳排放经济体,年排放量接近全球三分之一的水平,其中,电力行业占到全国总排放量的40%左右。同时,中国人均二氧化碳排放量自2005年超过世界平均水平以来,一直保持较快增长,2021年比工业化国家平均水平高出2.4%,比欧洲高出40%。有鉴于此,中国需要进一步大力推进能源电力领域清洁低碳转型。发展以风电、光伏发电为主的非水可再生能源(本报告将所研究的可再生能源限定为非水可再生能源)是实现电源结构清洁转型的重点。

在过去的十多年,中国能源电力清洁转型既成效显著,又矛盾突出。根据国家统计局数据,2010~2021年,中国的煤炭消费比重从69.2%下降到56.0%,年均降低1.2个百分点;天然气、风电、太阳能发电等清洁能源比重从13.4%增长到25.5%,年均增长1.1个百分点。同期,中国煤电在全国发电装机比重从67.8%下降到46.7%,年均降低1.9个百分点;风电、太阳能发电装机比重从3.1%增长到26.7%,年均增长2.1个百分点。

中国水电、风电、光伏、生物质发电装机的规模和在建核电装机规模已多年稳居世界第一,但是这些可再生能源的消费占比年均增长仅为0.65个百分点,仅占到煤炭消费比重年均降低值的54%,还不能实现对煤炭的完全替代。可见,中国清洁能源转型还有较大的潜力。

中国能源电力需求面临着存量与新增规模都很大的现实挑战。作为全球最大的能源消费国,中国能源消费超过全球总量的四分之一,而且每年新增消费在全球增量的占比也非常可观。2021年,中国的一次能源消费量是排名第二美国的近2倍,是排名第三印度的近5倍;在发电量方面,中、美、印三国的排序相同,也存在类似的倍数关系。从2010年至2021年,中国一次能源消费量、发电量保持着3.5%和6.3%年均增速,而同期很多欧美国家相关指标没有增长,甚至出现萎缩。过去十年,中国年均新增发电量达到3821亿千瓦时,相当于2021年英国和芬兰发电量的总和。据预测,2021~2035年,中国经济总量大概率将保持在4%~5%的年均增速,这需要与之匹配的新增能源、电力支撑(前者大概率保持在年均2%~4%、后者需保持在年均5%~7%的增速)。

随着用能、用电基数的不断增加,中国未来每年的新增用能、用电量仍将是非常可观的。中国能源电力消费方面,工业用能用电的比重虽有所降低,但依然过高。2010年到2019年,中国工业领域的能源消费占比从72.5%下降到66.2%,电能消费占比从73.6%下降到67.7%。据中国电力企业联合会《2021年全国电力工业统计快报》,2021年,在中国全社会用电量中,工业占比依然高达66.3%,其中制造业用电占比达50.3%。国内看,中国居民收入增长与经济增长基本同步,拥有世界上规模最大、成长最快的中等收入群体(总量超过4亿人),城镇化水平和质量不断提高,乡村建设全面提速,新型基础设施加快布局,这些因素都会有力带动用能用电需求增长。国际看,中国是唯一拥有联合国产业分类中所有工业门类的国家,在全球产业链供应链占据重要地位。2012~2021年,中国制造业增加值全球占比从22.5%提高到近30%7;2021年,中国货物贸易总额连续5年居世界第一,服务贸易总额保持世界第二。尽管当前全球供应链受到新冠疫情和地缘政治因素的强烈冲击,但是依靠多年积累下来的制造能力、研发水平、相对成本优势和超大市场带来的多元化、规模化等优势,中国在国际货物贸易中较高的市场份额还将得以保持。由于中国国内的现代化发展以及出口贸易等都需要工业用能用电规模支撑,可以预见,中国工业用能用电占比较高的情况还将保持相对长的时间。需要注意的是,随着国际社会清洁、绿色、低碳需求的持续增加,产品、产业链、供应链的“碳含量”或“碳足迹”将直接影响企业的价值和市场空间,因此,中国的工业,特别是制造业需要加快清洁化、低碳化转型。

东西部发展不平衡是中国能源清洁低碳转型需要统筹解决的“拦路虎”。按照“胡焕庸线”(又名黑河-腾冲线)将中国国土划分为东、西两个部分,东部与西部国土面积之比约9:11。据中国国家统计局数据,近年,东部和西部的人口、国民生产总值之比均超过9:1,用电量之比超过4:1。东部地区人口活动、经济活动、物资流动性强,能源消耗密度大、土地资源价值高,生态空间非常有限。东部省份以煤炭为主的能源、电力结构越来越难以为继,应加速调整当地能源、电力发展模式。因此,中国东部地区需要统筹能源、生态和经济、社会发展,将当地能源、电力发展更好融入生态、经济、社会发展之中,提高电源、电网与用户的集中开发程度,节能优先,提升能效水平,积极开发利用当地可再生能源,增加土地资源的复合利用水平。值得注意的是,中国的制造业主要集中在东部地区,这会进一步增加东部清洁低碳转型的内生动力与发展紧迫性。

中国东部地区是中国经济发展的“驱动器”,需要建立起来源多元、保障有力、供应可靠、清洁低碳的电力供给系统。第一层供电系统是以“西电东送”为主的大容量、远距离、高电压、依托特高压输电通道的跨区域供电系统;第二层供电系统是依托东部省份原有的以集中式火电电源、存量电网为主的当地集中式电力供应系统;第三层供电系统是指在工业园区、高耗能企业、城市、乡村等地,因地制宜开发利用当地的太阳能、风电、生物质能发电等可再生能源发电及建设配套的中低压配电网络,建立起本地化分布式供电系统。随着本世纪初以来可再生能源发电单位装机成本的大幅降低,分布式发电尤其是分布式可再生能源越来越成为电力系统的重要组成部分。根据中国第十四个五年(2021-2025)规划和2035年远景目标纲要,中东部地区将加快发展分布式能源。这将有助于加快构建中国东部地区的第三层供电系统。

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