“双碳”目标下传统火电面临的挑战与对策

来源：南充优路教育时间：2022/1/11 10:00:00

温室气体的过量排放会增强温室效应，造成极端气候的出现，严重影响人类的生存与发展［1］，因此，控制温室气体减排已成为当前环保的重点。根据联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）的统计，因化石燃料的使用导致的 CO2排放量约为237亿 t/a［2-3］。为应对气候问题，2020年我国提出了“双碳”目标，即我国的 CO2排放力争于2030年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和［1］。“双碳”目标的确定，为工业体系，尤其是CO2排放占比达40%的能源电力行业，带来了深层次的影响，也引导着产业结构的布局与发展。

我国印发的《2030 年前碳达峰行动方案》中指出，要大力发展新能源，在保障能源安全的前提下，推进煤炭消费替代和转型升级，加快构建清洁、低碳、安全的能源体系。侯艳峰等［4］指出，我国“双碳”目标的实现需要发电部门完全脱碳，尽可能实现全经济部门电气化，并且需要氢能、生物质能以及碳捕获、利用与封存（CCUS）等技术的大规模应用。Pollitt［5］应用 E3ME 宏观经济模型分析并指出，中国要实现碳达峰，需要建立完备的碳市场以及避免新增煤电装机。我国是世界上较大的煤炭生产国与消费国，据统计局核算，2019 年我国煤炭消费量占能源消费总量的57. 7%［6］。煤炭广泛应用于发电、钢铁行业、水泥生产、建筑材料、化学制品和建筑等领域。其中，电力行业的耗煤量占比较高。传统火电是电力行业煤耗的重心，火电机组的发展情况对电力行业的碳排放达峰具有重要影响。

本文将梳理外的碳中和目标及其实施情况，提出我国实现“双碳”目标的核心是优化电力行业结构、构建绿色低碳电力系统。通过分析“双碳”目标下我国传统火电所面临的挑战，为火电企业的发展提供新对策。

“双碳”目标及预期路径

国外的碳中和目标

IPCC 发布的《升温 1. 5 ℃特别报告》指出［7-8］，实现 1. 5 ℃温控目标有望避免气候变化给人类社会和自然生态系统造成不可逆转的负面影响。达成该目标需要各国共同努力，到2030年实现净人为 CO2排放量较 2010 年减少约 45%，并尽早达到近零碳排放［8］，各国承诺碳中和时间见表1。

由表 1 可知，目前已有许多和地区明确了碳中和措施。德国于 2019年 9月通过《气候行动计划2030》，明确具体行动，规定到2030年实现温室气体排放总量较 1990 年至少减少 55%［9-10］。法国在2015 年提出《低碳战略》，建立碳预算制度，并在 2020 年正式通过相关法案，对 2050 年碳排放减量的目标进行调整［11］。

 国外碳中和的主要路径

国外各行业为实现碳中和目标采取的路径及措施对我国实现“双碳”目标有一定的参考意义。其中计划实现“双碳”目标的/地区主要采用碳市场、碳减排等措施［12］，主要包括《京都议定书》框架下的国际排放交易机制（IET）、联合履约机制（JI）和清洁发展机制（CDM）碳交易机制，以及《京都议定书》框架之外的自愿减排机制（VER）等［13-16］。澳大利亚构建了比较完整的碳市场执法监管体系，设立了碳排放信用机制和碳中和认证制度［17-18］。英国通过了性碳交易法并建立了规范碳交易市场［19-20］。《巴黎协定》于2016年生效，并于2021年11月13日在格拉斯哥气候大会上通过了《巴黎协定》的实施细则，明确了“将气温上升控制在1.5℃之内”的目标，承诺到 2030 年将 CO2排放量削减近一半，为较终碳中和目标的实现奠定基础［21］。

近年来，世界各国采取多种策略促进本国碳中和目标的达成。例如，美国纽约提出在2050年之前实现碳中和［22］，主要策略是“碳减排+碳信用/碳补偿”，计划到 2040 年实现 无碳能源发电；美国的希博伊根污水处理厂利用厂外高浓度食品废物与剩余污泥等生物质进行热电联产，大幅降低运行能耗，以实现厂内的碳中和［23-24］；丹麦首都哥本哈根早在2009年就确定了2025年成为世界上第1个零碳城市的目标，并于2012年通过了《哥本哈根2025气候规划》，计划从“碳中和”过渡到“气候中和”较终到“零石化”［25］。这些计划与措施，对促进区域范围内的减碳工作发挥了较大的作用。

为实现碳中和目标，国外各城市大多采用“可再生能源+储能体系”的能源结构，并通过生物质发电、热电联产等技术路线，阶段性地向着零化石能源的方向发展［26］。如纽约就采用“城外集中式可再生能源发电+城内分布式光伏发电+城市废水处理和有机垃圾产生的沼气发电+储能体系”的技术路线；澳大利亚的阿德莱德在实现可再生能源发电的目标时主要采用“分布式光伏+储能”的模式。总体看，国外采取的减碳策略主要为复合技术路线，在提高能源利用率的同时提高可再生能源消纳比重，该路线对于我国“双碳”目标的推进实施具有较强的借鉴和参考意义。

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