清洁低碳转型取得新成效。截至2020年底,国内非化石能源发电装机9.6亿千瓦,占总装机的43.4%。非化石能源消费占比从2015年的12.1%提高到2019年的15.3%,提前一年完成“十三五”规划目标。截至2019年底,我国单位国内生产总值二氧化碳排放强度较2005年降低约48%,提前完成2020年碳减排目标。
可靠高效发展达到新水平。截至2020年底,国内建成投运“十四交十六直”30个特高压工程,220千伏及以上输电线路79.4万公里,变电容量45.3亿千伏安。2019年,火电、水电、燃气轮机与核电机组的等效可用系数均达到90%以上,变压器、架空线路等主要输变电设施的可用系数均超过99%。
电力科技日新月异。核电、超超临界发电、新能源发电等技术取得积极进展,世界上输电电压等级*高、距离*远的±1100千伏准东~皖南特高压直流工程建成投运,世界第1个特高压多端混合直流工程乌东德电站送广东广西工程提前投产。
终端用能电气化水平持续提升。2019年,我国电能占终端能源消费比重为26%,高于世界平均水平17%。2016~2019年,电能替代累计新增用电量约5989亿千瓦时,对全社会用电增长的贡献率达到38.5%。
市场机制建设积极推进。电力市场交易体系初步建立,各类交易方式和交易品种逐渐丰富。发电行业率先开展碳交易。截至2020年8月底,碳交易试点累计成交量约4.06亿吨二氧化碳当量,成交额约92.8亿元。
国际合作取得积极进展。截至2019年底,中国主要电力企业境外投资金额57.9亿美元。中国主要电网企业建成10条跨国输电线路,12回110千伏及以上与周边国家相联的线路走廊,能源互联网理念得到广泛认同。
实现碳达峰碳中和目标,电力行业既迎来转型发展的重大机遇,也面临艰巨挑战。欧盟等发达经济体二氧化碳排放已经达峰,从“碳达峰”到“碳中和”有50~70年过渡期。我国二氧化碳排放体量大,从碳达峰到碳中和仅有30年时间,任务更为艰巨。能源电力减排是我国的主战场,能源燃烧占全部二氧化碳排放的88%左右,电力行业排放占约41%。电力行业不仅要加快清洁能源开发利用,推动行业自身的碳减排,还要助力全社会能源消费方式升级,支撑钢铁、化工、建材等重点行业提高能源利用效率,满足全社会实现更高水平电气化要求。
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我国电力需求还处在较长时间的增长期。双循环发展新格局带动用电持续增长,新旧动能转换,传统用电行业增速下降,高技术及装备制造业和现代服务业将成为用电增长的主要推动力量。新型城镇化建设将推动电力需求刚性增长。能源转型发展呈现明显的电气化趋势,电能替代潜力巨大。综合考虑节能意识和能效水平提升等因素,预计2025年、2030年、2035年我国全社会用电量分别为9.5万亿、11.3万亿、12.6万亿千瓦时,“十四五”、“十五五”、“十六五”期间年均增速分别为4.8%、3.6%、2.2%。预计2025年、2030年、2035年我国*大负荷分别为16.3亿、20.1亿、22.6亿千瓦,“十四五”、“十五五”、“十六五”期间年均增速分别为5.1%、4.3%、2.4%。
研究对“十四五”及中长期电源发展设置了新能源、核电不同发展节奏的三种情景,情景一是新能源加速发展,2030年电力行业碳排放达峰,投资*省。情景二是核电+新能源加速发展,2028年电力行业碳达峰,投资比情景一高0.6万亿元。情景三新能源跨越式发展,2025年电力行业碳达峰,投资比情景一高1.6万亿元,但“十四五”期间主要依赖电化学储能技术成熟度,具有不确定性。综合分析,推荐情景二,2030年前、力争2028年电力行业碳达峰,峰值规模47亿吨左右。
“十四五”期间,为保障电力供应保障,需要新增一定规模煤电项目。水电、核电项目建设工期长,一般需要5年左右时间,“十四五”期间新投产规模比较确定,预计到2025年水电达到4.7亿千瓦(含抽水蓄能0.8亿千瓦),核电0.8亿千瓦。新能源按照年均新增0.7亿千瓦考虑,到2025年风电达到4.0亿千瓦,太阳能发电达到5.0亿千瓦。由于新能源可参与电力平衡的容量仅为10~15%,为保障电力供应可靠,满足电力实时平衡要求,“十四五”期间,需新增煤电1.9亿千瓦。考虑退役情况,到2025年煤电装机达到12.5亿千瓦。
“十五五”中后期,电力行业实现碳排放达峰,并逐步过渡到稳中有降阶段。“十五五”期间,按照新能源年均新增1.2亿千瓦,核电年均增加8~10台机组。预计2030年左右煤电装机达峰,电力行业碳排放于2028年达峰。“十六五”期间,电动汽车广泛参与系统调节,进一步支撑更大规模新能源发展。新能源年均新增2.0亿千瓦,核电发展节奏不变。新能源、核电、水电等清洁能源发电低碳贡献率分别为58%、20%、22%,电力行业碳排放进入稳中有降阶段。
碳达峰碳中和目标的实现将推高发电成本。考虑规模化发展及技术进步,核电、新能源及储能设施的建设成本呈加速下降趋势。但由于新能源属于低能量密度电源,为满足电力供应,需要建设更大规模的新能源装机,导致电源和储能设施年度投资水平大幅上升,据测算,“十四五”“十五五”“十六五”期间,电源年度投资分别为6340亿、7360亿、8300亿元(“十一五”“十二五”“十三五”期间,电源年度总投资分别为3588亿、3831亿、3524亿元)。相比2020年,2025年发电成本提高14.6%,2030年提高24.0%,2035年提高46.6%。
重大技术助力电力行业实现碳中和目标。诸如碳中性气体、液体燃料取得重大突破,包括氢、氨和烃类等载体可以长期储存电力或用于发电,将大范围替代火电机组,增加系统转动惯量,保障大电网稳定运行,电力生产进入低碳、零碳阶段,并辅以碳捕集、林业碳汇,实现电力行业碳中和。实现碳中和,将以新型电力系统为基础平台,特高压输电技术、智能电网技术、长周期新型储能技术、氢能利用技术、碳捕集技术等绿色低碳前沿技术为依托,共同推进目标实现。
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