北京大學(xué)能源研究院副院長楊雷認(rèn)為,發(fā)達(dá)國家的能源轉(zhuǎn)型實踐表明,能源轉(zhuǎn)型是一項系統(tǒng)工程,在這個過程中,科技和商業(yè)模式創(chuàng)新是最大的推動力,完善的市場體系建設(shè)是基本條件。根據(jù)新能源革命與碳中和的國際經(jīng)驗,建議做好能源轉(zhuǎn)型與碳中和的頂層設(shè)計,加快完善我國能源市場化改革,多措并舉優(yōu)化能源轉(zhuǎn)型路徑,加快科技和商業(yè)模式創(chuàng)新,同時鼓勵全民參與能源轉(zhuǎn)型,達(dá)成能源轉(zhuǎn)型與碳中和的廣泛社會共識。
面對新發(fā)展階段,我國如何統(tǒng)籌安全與發(fā)展?
1、做好能源轉(zhuǎn)型與碳中和的頂層設(shè)計。新能源革命與碳中和是一項系統(tǒng)性工程,涉及能源供給側(cè)、需求側(cè)、提高能效、碳匯等多個方面,對幾乎所有行業(yè)都會帶來重大影響,需要綜合性和長期的視角,需要包括規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)、市場、政策等多個層面的支持,因此頂層設(shè)計至關(guān)重要。
2、加快完善我國能源市場化改革。我國的能源和電力系統(tǒng)正在快速進(jìn)入新階段,需要對整個系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,其中靈活的市場價格將是引導(dǎo)整個系統(tǒng)優(yōu)化的關(guān)鍵因素,完善我國能源市場,還原能源的商品屬性,使市場成為優(yōu)化資源配置的決定性因素。
3、多措并舉優(yōu)化能源轉(zhuǎn)型路徑。隨著可再生能源技術(shù)成本的降低,電力領(lǐng)域去碳化難度相對較小,工業(yè)、航空等領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)仍不成熟,因此,要多措并舉,因地制宜開展新能源革命和碳中和工作。要盡快制定我國電力行業(yè)凈零排放的日程表和路線圖,淘汰燃油車的日程表和路線圖,要求新基建項目基本實現(xiàn)凈零排放等。
4、加快科技和商業(yè)模式創(chuàng)新。科技是第一生產(chǎn)力,科技也正在取代資源成為能源安全最重要的基石。未來除了在風(fēng)、光、生物質(zhì)、地?zé)岬瓤稍偕茉搭I(lǐng)域,在氫能、儲能、核聚變能以及能源新材料等方面都有可能出現(xiàn)顛覆性技術(shù),將極大地改變世界能源供需格局。
5、鼓勵全民參與能源轉(zhuǎn)型。新能源革命和碳中和是一場集技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新及治理體系創(chuàng)新于一體的全球新競賽,不僅將重塑全球產(chǎn)業(yè)及投資貿(mào)易格局,也事關(guān)每一個人。應(yīng)加強宣傳和動員,達(dá)成最大范圍的共識,激發(fā)全民的創(chuàng)新力,鼓勵全民參與,打贏一場碳中和與新能源革命的“人民戰(zhàn)爭”。
新能源革命與碳中和已經(jīng)成為國際潮流
歐美實踐表明能源轉(zhuǎn)型在技術(shù)和經(jīng)濟上是可行的。過去十年,光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電(以下將光伏和風(fēng)電統(tǒng)稱為波動性可再生能源)成本大幅下降,根據(jù)國際能源署和拉扎德公司(LAZARD)統(tǒng)計,光伏發(fā)電和陸上風(fēng)電的平均平準(zhǔn)化度電成本分別從2000年的500美元/兆瓦時和94美元/兆瓦時,下降到2019年的70美元/兆瓦時和55美元/兆瓦時。在阿布扎比Noor Abu Dhabi百萬千瓦級光伏電站2020年4月新一輪招標(biāo)中,創(chuàng)下了1.35美分/千瓦時的歷史最低中標(biāo)價格記錄,折合人民幣每度電上網(wǎng)電價只有1毛錢。
值得指出的是,我國的發(fā)展階段與發(fā)達(dá)國家有所不同,我們的工業(yè)化和城鎮(zhèn)化還沒有完成,但新能源技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展已與一二十年前發(fā)達(dá)國家實現(xiàn)碳達(dá)峰時大不相同,可以說如今實現(xiàn)新能源革命的條件和門檻已經(jīng)大大降低了。
1、全球能源轉(zhuǎn)型的趨勢與展望
全球能源轉(zhuǎn)型的基本趨勢表現(xiàn)為:一是低碳化。在傳統(tǒng)的化石能源中,天然氣的使用在過去二十年快速增長,作為一種低碳能源,在替代煤炭的過程中顯著減少了二氧化碳排放。過去10年,風(fēng)、光等可再生能源的成本快速下降,風(fēng)電、光伏等新增裝機快速增長,已經(jīng)成為增長最快的能源品類,加速了能源系統(tǒng)低碳化轉(zhuǎn)型的步伐。二是去中心化(分布式),以去中心化為特征的分布式能源正在成為傳統(tǒng)的集中式能源強有力的補充,改變了原來能源供應(yīng)金字塔的主體結(jié)構(gòu)。諸如冷熱電多能互補系統(tǒng)、電動汽車、屋頂光伏、余熱利用、生物質(zhì)能源和多種消費側(cè)儲能等分布式能源正在改變傳統(tǒng)能源系統(tǒng)的價值鏈,也大大提升了可再生能源并入能源系統(tǒng)的比例。三是數(shù)字化。數(shù)字技術(shù)為能源系統(tǒng)的升級轉(zhuǎn)型賦能,數(shù)字化降低了分散的、小型化的可再生能源的系統(tǒng)接入成本,也能夠更加實時和智能地對變動性需求作出響應(yīng)。數(shù)字化使供給側(cè)和需求側(cè)之間的界限變得模糊,一方面為“生產(chǎn)型消費者”的產(chǎn)生提供了條件,另一方面為更加廣泛的需求側(cè)響應(yīng)創(chuàng)造了技術(shù)條件。IEA預(yù)測,從2020年到2025年,以風(fēng)電和光伏為主的可再生能源裝機將快速超過火電,成為全球第一大發(fā)電裝機來源。
2、國際能源企業(yè)的轉(zhuǎn)型實踐
基于對能源轉(zhuǎn)型的認(rèn)識,全球能源公司也正在積極投身這場意義深遠(yuǎn)的能源革命。許多大型油氣公司都為未來幾年的發(fā)展制定了雄心勃勃的轉(zhuǎn)型目標(biāo),致力于從油氣公司轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合能源公司,并且設(shè)定了明確的減碳計劃。大型能源企業(yè)的行動有力地推動了新能源革命的進(jìn)程。
3、社會共識基本形成
歐盟各國在對待氣候問題上具有較高的共識,政府決策效率也較高,尤其表現(xiàn)在聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)提出的全球1.5攝氏度溫控目標(biāo)上。盡管其在很多問題上長時間議而不決,但對簽署提高減排承諾的新一版綠色協(xié)定均高度贊成,很快就完成了法案的修訂,將原來的2050年碳減排目標(biāo)從80%修改為100%,也即2050年實現(xiàn)溫室氣體凈零排放。
美國兩黨就氣候問題長期無法達(dá)成一致,導(dǎo)致其在氣候政策上出現(xiàn)多次反復(fù),在實現(xiàn)碳中和這一目標(biāo)上尚無明確立法,甚至沒有富有成效的政治協(xié)商進(jìn)展。但可以明確的是,美國的氣候和能源政策目標(biāo)正越來越清晰。在采取強有力的政策手段之外,美國一直是能源領(lǐng)域研發(fā)的全球領(lǐng)導(dǎo)者。美國擁有成熟的學(xué)術(shù)和技術(shù)成果轉(zhuǎn)化機制,大量的公共資本和私人資本爭相投入碳中和相關(guān)行業(yè),使得其產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,技術(shù)和服務(wù)世界領(lǐng)先,這也是美國力求保持的優(yōu)勢。
新能源革命的國際經(jīng)驗
1、能源轉(zhuǎn)型與碳中和需要多措并舉
實現(xiàn)碳中和涉及經(jīng)濟社會生活的方方面面,需要動員各方面力量,尋求最合適與經(jīng)濟的路徑。從能源角度來說,一方面是要減少排放,通過提高能效,提升可再生能源等零碳能源的比例以減少二氧化碳排放,另一方面是進(jìn)行碳匯,除了森林碳匯,也包括碳的捕集、利用和封存(Carbon Capture,Utilization, and Storage,以下簡稱CCUS),以消除排放后果,綜合施策。國際能源署在《世界能源展望2020》報告中提出,為實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo),按照可持續(xù)發(fā)展的情景展望,到2050年,節(jié)能和提高能效對二氧化碳減排的貢獻(xiàn)最大,占37%;然后是發(fā)展可再生能源,占32%;CCUS、核電、燃料替代等其它技術(shù)也共同推動可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)。
在能源轉(zhuǎn)型過程中,長期規(guī)劃和戰(zhàn)略對于引導(dǎo)投資者、形成社會共識非常重要,碳中和提供了一個非常重要的共同愿景,將有力地指導(dǎo)相關(guān)的能源、經(jīng)濟及社會發(fā)展的規(guī)劃工作。
2、能源體系需要系統(tǒng)性升級
新型能源系統(tǒng)最重要的特征是低碳,主要由風(fēng)電、光伏等變動性可再生能源組成,這將與傳統(tǒng)化石能源構(gòu)成的能源系統(tǒng)有很大不同。一方面由于風(fēng)電和光伏的發(fā)電特性受天氣影響較大,系統(tǒng)靈活性變得更加重要,這是因為供給側(cè)與需求側(cè)的不確定性都大幅提升了。另一方面與傳統(tǒng)的以集中式供能方式為主不同,分布式能源將快速增長并逐漸占據(jù)主體地位。
受風(fēng)、光等波動性可再生能源對能源系統(tǒng)日益顯著的影響,在波動性可再生能源占高比例的情況下,能源系統(tǒng)能否靈活運行,是能源轉(zhuǎn)型的核心,對于確?,F(xiàn)代電力系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要。根據(jù)波動性可再生發(fā)電量占比上升對電力系統(tǒng)的影響及相關(guān)并網(wǎng)問題,IEA劃分了四個階段。
在第一階段,能源系統(tǒng)開始出現(xiàn)少量波動性可再生能源,對系統(tǒng)基本沒有影響或造成極小的、局部的影響。隨著波動性可再生能源發(fā)電容量的增加,負(fù)荷與凈負(fù)荷之間的差異愈加明顯,進(jìn)入第二階段。在這個階段,一般通過提高供給側(cè)的備用容量和靈活性,改進(jìn)系統(tǒng)運行方式,以更充分地利用現(xiàn)有系統(tǒng)資源,來滿足系統(tǒng)并網(wǎng)要求。而隨著進(jìn)入第三階段,需要對整個能源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,動員包括需求側(cè)響應(yīng)的靈活性資源,將用電需求引導(dǎo)、轉(zhuǎn)移向波動性可再生能源發(fā)電量較高的時段,還需要通過終端用能電氣化創(chuàng)造新需求。最后,在第四階段,波動性可再生能源發(fā)電量經(jīng)常會超過總體電力需求,在這個階段,需要更加先進(jìn)的技術(shù),并采用季節(jié)性儲能。
3、科技和商業(yè)模式創(chuàng)新是最大驅(qū)動力
能源科技的發(fā)展深刻地影響了能源格局的變遷,各國十分重視能源科技的發(fā)展,并制定了能源戰(zhàn)略計劃。過去十幾年的發(fā)展表明,科技正逐漸取代能源資源成為能源發(fā)展的基石,發(fā)展低成本的新能源技術(shù)是重要趨勢,其中低成本可再生能源技術(shù)是能源科技發(fā)展的重點領(lǐng)域。
數(shù)字技術(shù)正在給能源領(lǐng)域帶來深刻變革。數(shù)字技術(shù)不僅提高了自動化水平,降低了成本,而且能夠使能源系統(tǒng)更加適應(yīng)高比例的變動性能源,提高需求側(cè)響應(yīng)能力,降低能源交易成本,大大增加系統(tǒng)的靈活性和柔性。
綜合能源服務(wù)也正在成為能源行業(yè)商業(yè)模式的主流,相關(guān)企業(yè)利用先進(jìn)的管理工具,對能源系統(tǒng)盡可能實現(xiàn)統(tǒng)籌和優(yōu)化,就近提供能源服務(wù),能源服務(wù)可以讓能源供應(yīng)者和消費者創(chuàng)造新的價值。電動汽車與能源領(lǐng)域的協(xié)同性也日益增加,電動汽車快速發(fā)展,在成為日益重要的電力負(fù)荷的同時也成為系統(tǒng)靈活性的來源之一。車網(wǎng)融合已經(jīng)在全球擁有數(shù)以百計的商業(yè)應(yīng)用。
4、完善的市場體系建設(shè)是能源轉(zhuǎn)型的基本條件
發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗表明,發(fā)展高比例可再生能源,建設(shè)新型電力系統(tǒng),需要完善的市場機制支持,這也是催生新的商業(yè)模式的基本條件。北美和歐洲的國際經(jīng)驗證明了實時的現(xiàn)貨市場在優(yōu)化電力系統(tǒng)和降低用戶用電成本方面的重要性,能源服務(wù)、儲能、氫能等都需要通過市場化的價格尋求合適的應(yīng)用場景。政府定價的方式無法實時體現(xiàn)電力的稀缺性,也不能發(fā)揮可再生能源邊際成本低的優(yōu)勢,難以消納更高比例的可再生能源。因此,建立流動性好的短期電力市場(現(xiàn)貨市場)是實現(xiàn)高比例可再生能源發(fā)展的關(guān)鍵,是對不同發(fā)電技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟調(diào)度的基礎(chǔ)。
隨著可再生能源發(fā)電量占比的提高,電力系統(tǒng)慣性降低,對穩(wěn)定系統(tǒng)頻率和電壓等服務(wù)的需求必然會增加。未來在高比例可再生能源系統(tǒng)中,系統(tǒng)波動性增加及化石能源裝機比重的下降,要求系統(tǒng)優(yōu)先調(diào)動其他靈活資源,如儲能和需求響應(yīng)。電力市場、天然氣市場和碳交易市場的有機結(jié)合,使得新能源革命的政策環(huán)境不斷完善,有力促進(jìn)了相關(guān)國家經(jīng)濟發(fā)展模式的升級。
相關(guān)啟示
1、做好能源轉(zhuǎn)型與碳中和的頂層設(shè)計
新能源革命與碳中和是一項系統(tǒng)性工程,涉及能源供給側(cè)、需求側(cè)、提高能效、碳匯等多個方面,對幾乎所有行業(yè)都會帶來重大影響,需要綜合性和長期的視角,需要包括規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)、市場、政策等多個層面的支持,因此頂層設(shè)計至關(guān)重要。
新能源革命與碳中和需要強有力的政策機制和制度的保障。應(yīng)著手制定國家應(yīng)對氣候變化法規(guī),統(tǒng)籌能源、環(huán)境、氣候和經(jīng)濟社會發(fā)展全局,以控制溫室氣體排放為抓手,推動我國經(jīng)濟體系、能源系統(tǒng)和生活方式的綠色低碳轉(zhuǎn)型。同時對當(dāng)前的政策、制度、機制和法規(guī)進(jìn)行梳理完善,使之符合新能源革命的需要。
盡快啟動我國能源中長期發(fā)展戰(zhàn)略及規(guī)劃工作,作為市場參與者投資決策的依據(jù)。在制定規(guī)劃的過程中也要集思廣益,使各方就能源系統(tǒng)的發(fā)展方向逐漸形成共識,進(jìn)而為制定具體政策以形成完善的市場框架提供基礎(chǔ)。傳統(tǒng)能源規(guī)劃主要集中于供給側(cè),需求側(cè)沒有引起足夠重視。要充分做好統(tǒng)籌協(xié)調(diào),整合包括能源領(lǐng)域不同行業(yè)之間的規(guī)劃、電力行業(yè)不同環(huán)節(jié)的規(guī)劃、需求側(cè)資源、區(qū)域間能源資源,并考慮在規(guī)劃中納入對系統(tǒng)靈活性的評估。
2、加快完善我國能源市場化改革
我國的能源和電力系統(tǒng)正在快速進(jìn)入新階段,需要對整個系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,其中靈活的市場價格將是引導(dǎo)整個系統(tǒng)優(yōu)化的關(guān)鍵因素,完善我國能源市場,還原能源的商品屬性,使市場成為優(yōu)化資源配置的決定性因素。
目前,電力市場化改革與天然氣市場化改革均在深入推進(jìn),將為新能源革命提供強勁動力。適用于高比例可再生能源的電力市場設(shè)計需要重點關(guān)注建立電力現(xiàn)貨市場,發(fā)掘市場價格;改變現(xiàn)有電力調(diào)度方式,實現(xiàn)經(jīng)濟調(diào)度;加強跨省跨區(qū)電力交易,提高電力供應(yīng)安全性,提高系統(tǒng)效率,促進(jìn)資源和需求的匹配;建立并完善輔助服務(wù)市場,激勵系統(tǒng)靈活性資源的投資和應(yīng)用;探索容量補償機制,滿足系統(tǒng)投資充裕度要求;還應(yīng)加速推進(jìn)碳交易市場機制,將化石能源項目溫室氣體排放對于環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響的社會成本內(nèi)部化。
天然氣市場化改革正在深入進(jìn)行,重要目標(biāo)之一是建立市場化的價格體系。管網(wǎng)公司獨立運行后,下一步應(yīng)從區(qū)域市場建設(shè)開始先行先試,做好市場設(shè)計;盡快建立托運商制度,完善容量分配機制;改革管輸費定價機制以支持“多對多”交易;建立運營調(diào)度管理辦法,完善應(yīng)急制度;加強監(jiān)管能力建設(shè),大力提高透明度;堅持與國際接軌,盡早形成具有國際影響力的價格指數(shù)。加快推進(jìn)全國碳市場建設(shè),探索構(gòu)建與碳排放交易機制結(jié)合的創(chuàng)新商務(wù)模式。建立統(tǒng)一的碳交易機制和碳減排核定方法,鼓勵相關(guān)能源利用行業(yè)積極參與碳交易,通過市場化的辦法降低排放,實現(xiàn)綠色發(fā)展。
3、多措并舉優(yōu)化能源轉(zhuǎn)型路徑
隨著可再生能源技術(shù)成本的降低,電力領(lǐng)域去碳化難度相對較小,工業(yè)、航空等領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)仍不成熟,因此,要多措并舉,因地制宜開展新能源革命和碳中和工作。要盡快制定我國電力行業(yè)凈零排放的日程表和路線圖,淘汰燃油車的日程表和路線圖,要求新基建項目基本實現(xiàn)凈零排放等。
要高度重視提高能源效率,節(jié)約下來的能源是最清潔的能源。提高能源效率和發(fā)展非化石能源應(yīng)并重。要統(tǒng)籌能源轉(zhuǎn)型和發(fā)展轉(zhuǎn)型。實現(xiàn)碳中和既是應(yīng)對氣候變化的戰(zhàn)略選擇,也是實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量根本好轉(zhuǎn)的重要措施,是對各類污染物排放的源頭治理。因此需要統(tǒng)籌能源轉(zhuǎn)型和發(fā)展模式的低碳轉(zhuǎn)型。
4、加快科技和商業(yè)模式創(chuàng)新
科技是第一生產(chǎn)力,科技也正在取代資源成為能源安全最重要的基石。數(shù)字技術(shù)可為能源生產(chǎn)、消費、技術(shù)、體制領(lǐng)域革命帶來新動能,在新能源革命領(lǐng)域以廣泛互聯(lián)、智能互動、靈活柔性、安全可控和開放共享的新一代電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)。建議加快推動數(shù)字技術(shù)應(yīng)用,以“能源互聯(lián)網(wǎng)”形態(tài),打破由技術(shù)、機制等因素造成的異質(zhì)能源系統(tǒng)之間及多元主體之間的行業(yè)壁壘與技術(shù)壁壘,推動更大范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置,構(gòu)建電力、天然氣、熱力與互聯(lián)網(wǎng)運營商之間互惠共贏的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈,推動“物理能源消費”向“能源、信息、服務(wù)”綜合消費過渡。
能源服務(wù)正在突破原有的節(jié)能服務(wù)模式,向更加廣泛的領(lǐng)域發(fā)展,許多大型國際公司也都將自身定位為能源服務(wù)公司。應(yīng)積極鼓勵國有企業(yè)和其它主體的能源企業(yè),發(fā)揮各自優(yōu)勢,創(chuàng)新商業(yè)模式,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
加強碳達(dá)峰、碳中和的國際合作,加大國際科技合作力度,擴大國際合作的范圍,共同發(fā)展碳達(dá)峰、碳中和亟需的科學(xué)技術(shù)、工藝路線和商業(yè)實踐。應(yīng)對氣候變化也是中美、中歐開展合作的重要抓手,應(yīng)積極謀求合作,相互學(xué)習(xí)、相互促進(jìn)、共同進(jìn)步。
5、鼓勵全民參與能源轉(zhuǎn)型
新能源革命和碳中和是一場集技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新及治理體系創(chuàng)新于一體的全球新競賽,不僅將重塑全球產(chǎn)業(yè)及投資貿(mào)易格局,也事關(guān)每一個人,既是對傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員的一種挑戰(zhàn),也是新能源行業(yè)從業(yè)人員的巨大機遇,從國際上的測算來看,新能源革命和碳中和將創(chuàng)造更多就業(yè)機會。在實現(xiàn)碳中和的過程中,要以人為本,加強對弱勢群體的幫扶和轉(zhuǎn)型。新能源革命是實現(xiàn)美麗中國的必經(jīng)之路,應(yīng)加強宣傳和動員,達(dá)成最大范圍的共識,激發(fā)全民的創(chuàng)新力,鼓勵全民參與,打贏一場碳中和與新能源革命的“人民戰(zhàn)爭”。
新能源革命也需要培育低碳清潔“能源文化”,將節(jié)能減排融入普通百姓的生活、行為及出行方式,讓人們通過改變生活方式和轉(zhuǎn)變思想觀念來配合、推動能源革命的實踐。
原標(biāo)題:楊雷:新能源革命的國際經(jīng)驗與啟示