世界主要經濟體是怎么進行能源電力轉型的?

　　近日，由國家能源局主辦，電力規(guī)劃設計總院、中國能源傳媒集團有限公司承辦的《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》(以下簡稱《藍皮書》)發(fā)布儀式在京舉行。

　　《藍皮書》由國家能源局統(tǒng)籌組織11家研究機構共同編制而成，旨在為電力行業(yè)轉型發(fā)展指明戰(zhàn)略方向，全面助力推進能源革命、構建新型能源體系、推動能源綠色發(fā)展。

　　《藍皮書》指出，以2030年、2045年、2060年為新型電力系統(tǒng)構建戰(zhàn)略目標的重要時間節(jié)點，制定新型電力系統(tǒng)“三步走”發(fā)展路徑，即加速轉型期(當前至2030年)、總體形成期(2030年至2045 年)、鞏固完善期(2045年至2060年)，有計劃、分步驟推進新型電力系統(tǒng)建設的“進度條”。

>> 新型電力系統(tǒng)建設“三步走”發(fā)展路徑

　　在總體架構與重點任務方面，《藍皮書》提出要加強電力供應支撐體系、新能源開發(fā)利用體系、儲能規(guī)?；季謶皿w系、電力系統(tǒng)智慧化運行體系等四大體系建設，強化適應新型電力系統(tǒng)的標準規(guī)范、核心技術與重大裝備、相關政策與體制機制創(chuàng)新的三維基礎支撐作用。

>> 新型電力系統(tǒng)圖景展望

>> 新型電力系統(tǒng)四大基本特征

　　我們節(jié)選了《藍皮書》中“世界主要發(fā)達經濟體能源電力轉型鏡鑒”部分如下。

　　氣候變化給全人類生存和發(fā)展帶來新的挑戰(zhàn)。

　　2021年以來，世界多個國家和地區(qū)出現了能源電力短缺的局面，俄烏沖突使得全球能源供需緊張形勢進一步演變?yōu)槟茉次C。世界各國正在重新調整能源發(fā)展戰(zhàn)略，積極促進能源供給來源地的多樣化，提高能源戰(zhàn)略儲備能力，推動能源獨立安全發(fā)展。

　　歐盟、美國、日本等發(fā)達經濟體率先啟動能源電力轉型，各國新能源發(fā)電量近年來呈快速增長趨勢。從2010年至2020年，歐洲地區(qū)新能源發(fā)電量占比由7.7%激增至23.8%，達9210億千瓦時;美國新能源發(fā)電量占比由4.0%增長至12.4%，達4977億千瓦時;日本新能源發(fā)電量占比由2.6%增長至12.5%，達1256億千瓦時。

　　各國結合自身資源稟賦、能源戰(zhàn)略、技術水平、政策導向，制定了不同的能源電力轉型戰(zhàn)略與過渡路徑。

>> 2020年世界主要經濟體新能源發(fā)電量占比

　　歐盟注重碳減排，同時關注能源安全。

　　歐洲預計2050年實現碳中和，利用其在綠色技術產業(yè)積累的領先優(yōu)勢，積極推動可再生能源發(fā)展，從多個層面實現可再生能源替代轉型。

　　主要國家可再生能源快速發(fā)展并實現高比例消納，得益于充裕的發(fā)電容量，靈活的發(fā)電調節(jié)能力，緊湊的電網結構，完善的市場機制，以及可再生能源與其他電源、電網統(tǒng)籌協(xié)調規(guī)劃等多方面因素。

　　近年來，在全球通脹與俄烏沖突疊加下，為保障能源安全，歐盟部分國家被迫重啟煤電。

　　美國注重能源獨立，加速能源技術商業(yè)化發(fā)展。

　　美國始終把能源安全放在首位，電源裝機結構以氣電為主。

　　美國電力系統(tǒng)轉型包括兩方面，一方面是由能源低碳化轉型驅動的電源轉型，包括擴大新能源發(fā)電規(guī)模、關停燃煤電廠或附加CCUS裝置等;另一方面是由能源轉型和現代社會發(fā)展共同驅動的電網轉型，大力發(fā)展智能電網和微電網。同時，美國高度重視技術攻關，包括氫能技術、先進核電技術、生物燃料技術與地熱技術、儲能技術。

　　日本注重電力穩(wěn)定供應，積極整合可再生能源與氫能。

　　日本電力系統(tǒng)規(guī)模約為我國浙江與江蘇兩省總和，裝機結構以氣電、煤電等化石電源為主。

　　其電力系統(tǒng)轉型過程中重點關注電力穩(wěn)定供應，提出將最大限度地開發(fā)海上風電、太陽能、地熱等可再生能源，推進可再生能源制氫技術的規(guī)模化應用，大力發(fā)展零排放技術，通過儲能、虛擬電廠等手段提升系統(tǒng)靈活性，力求通過能源技術優(yōu)勢彌補資源稟賦的劣勢。

>>歐盟能源轉型戰(zhàn)略

>>美國能源轉型戰(zhàn)略

>>日本能源轉型戰(zhàn)略

　　為適應新能源在系統(tǒng)中電量占比持續(xù)提升，國際主要發(fā)達國家立足于其國情和發(fā)展階段制定了能源技術發(fā)展戰(zhàn)略，通過電力轉型適應大規(guī)模高比例新能源的并網與消納。

　　目前各國主要通過分布式發(fā)電和儲能等領域技術革新，推動源網荷儲多環(huán)節(jié)的深度融合，同時積極出臺金融、財政、法規(guī)制度并完善電力市場建設，助力電力系統(tǒng)轉型。各國重點轉型措施可為我國新型電力系統(tǒng)構建提供重要參考。

　　一是提升終端電氣化水平。英國擬通過推廣基于熱泵技術的供熱電氣化、加速電動汽車普及的交通電氣化等一些舉措提升終端用能水平。據英國商業(yè)、能源和工業(yè)戰(zhàn)略部(BEIS)預計，英國終端電氣化水平將由2021年的16%上升至2050年的50%以上?，F階段終端電氣化水平相對較高的日本、美國和歐洲一些國家將通過對工業(yè)、交通運輸、供暖和制冷等領域進行終端電氣化改造，使終端用能電氣化水平進一步提升至50%以上。

　　二是大力發(fā)展分布式新能源。為實現分布式能源的高效利用，各國積極構建分布式能源網絡，通過屋頂光伏、分散式風電、儲能和微網建設，來滿足終端用戶對冷、熱、電的用能需求。日本分布式發(fā)電以熱電聯(lián)產和光伏發(fā)電為主，據日本經濟貿易產業(yè)省(METI)預計，2030年分布式能源系統(tǒng)發(fā)電將占總電力供應的20%。德國針對分布式新能源并網，制定了一系列技術標準規(guī)范和并網檢測認證制度，鼓勵通過新能源電源遠程調控技術等手段增強新能源發(fā)電的主動可調節(jié)性，滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行要求。

　　三是推進多時間尺度儲能規(guī)?；l(fā)展。在碳中和背景下，各國大力發(fā)展以電池儲能、壓縮空氣儲能等為代表的長時間儲能技術，以提高電力系統(tǒng)調節(jié)能力和對新能源的消納能力。美國國家可再生能源實驗室(NREL)預計，2050年儲能功率和儲能容量將分別達到2億千瓦和12億千瓦時以上，儲能規(guī)模相較目前將增長約10倍。美國能源部已投入大量資金用于支持全釩液流電池、壓縮空氣儲能等技術研發(fā)。2050年，電網儲能時長將以4小時、6小時、8小時為主，三類儲能分別約占儲能配置總量的34%、25%和19%。日本積極推動儲能規(guī)?；l(fā)展，預計到2030年儲能規(guī)模將比2019年增加10倍，商用和家用蓄電池市場規(guī)模將達到2400萬千瓦時，車載蓄電池市場規(guī)模也將擴大到1億千瓦時。英國主要以投入公共資金支持儲能技術創(chuàng)新，通過發(fā)布“工業(yè)戰(zhàn)略挑戰(zhàn)基金”、開展“法拉第挑戰(zhàn)計劃”等措施鼓勵對電池儲能延壽、系統(tǒng)規(guī)模提升、回收利用等方面進行深化研究。

　　四是加快布局氫能產業(yè)，推動電能與氫能互轉利用。以日本、美國和歐洲為代表的發(fā)達國家和地區(qū)十分重視氫能產業(yè)技術創(chuàng)新與發(fā)展。美國、德國等制定了與氫能產業(yè)相關的發(fā)展路線圖，擬投入總計數億美元資金用于開展規(guī)模化“制氫、運氫、儲氫和氫應用”研究，推進氫能全產業(yè)鏈發(fā)展，預計2050年加氫站用氫實現100%綠電制氫。英國的“綠色工業(yè)革命十點計劃”提出要推動低碳氫能的應用，到2023年，在天然氣系統(tǒng)混合氫能比例將達到20%，部署氫能供熱研究并規(guī)劃建設氫能社區(qū)、氫能城鎮(zhèn)，2030年低碳氫能容量預計達到500萬千瓦。氫電轉換方面，日本、歐盟部分國家已在氫燃料電池方面取得階段性成果，日本計劃2030年安裝530萬臺配有氫燃料電池的汽車。受限于技術及成本因素，清潔氫氣在2035年之前不會用于大規(guī)模電力生產，但會在運輸和重工業(yè)等其他部門發(fā)揮效益。2035至2040年，以氫能為基礎的電氣化應用將大規(guī)模應用。據國際氫能委員會預計，2050年氫能將承擔全球18%的終端用能需求。

　　五是推動CCUS技術應用。目前，美國及歐洲一些發(fā)達國家和地區(qū)選擇CCUS技術作為碳減排手段，主要通過生物能結合碳捕集與封存技術(BECCS)和直接空氣碳捕集與封存技術(DAC)進行碳移除?！睹绹茉捶ò?020》授權60多億美元用于CCUS的研究、開發(fā)和示范，以推動其成本降低與技術進步。根據國際能源署可持續(xù)發(fā)展情景(SDS)所展示，2030年歐洲二氧化碳捕集量將增加到3500萬噸左右，2050年將達到3.5億噸。預計當前至2070年間，利用CCUS技術捕集的二氧化碳中將有42%來自電力部門。歐盟對CCUS項目研究提供了大量的資金支持，地平線歐洲項目部重點扶持CCUS的技術研發(fā)和創(chuàng)新，現階段主要針對碳捕集、封存、轉換以及碳去除類項目，后續(xù)預計還將大力支持碳運輸和封存基礎設施項目。歐盟創(chuàng)新基金組織主要扶持能源密集型行業(yè)的CCUS項目以及可再生能源等能為市場帶來突破性技術的項目。此外，英國、挪威、荷蘭等國家也通過設立基金、投資項目等方式支持CCUS技術研發(fā)和項目建設。

　　六是推動大電網的柔性可控互聯(lián)。大電網互聯(lián)是實現不同國家地區(qū)能源共享、提升電力系統(tǒng)運行調節(jié)靈活性的重要手段。處于互聯(lián)電網中的國家、地區(qū)可以有效利用相連區(qū)域的資源作為本地新能源的儲備電源。目前，德國與周邊11個國家直接聯(lián)網，共有63條交流線路，3條直流線路，跨國線路總輸電容量為2960萬千瓦，占德國最大用電負荷的39%，與鄰國電網間的電力交換已占其總裝機容量的12%。歐盟提出2030年各成員國跨國輸電能力至少占本國裝機容量的15%。歐洲輸電系統(tǒng)運營商聯(lián)盟(ENTSO-E)對跨國電網互聯(lián)做出詳細規(guī)劃，利用場景分析深入研究跨地區(qū)系統(tǒng)高比例可再生能源與電動汽車、智能電網和儲能的深度融合。

　　七是提升能效管理，加強行業(yè)間良好耦合。德國政府發(fā)布中長期能效規(guī)劃《能效管理綠皮書》，考慮將減少能源消耗、避免能源浪費納入能源政策和市場規(guī)劃指導進程中;推動供熱、制冷、交通等領域與能源領域更好地耦合;加強需求側管理，在增加可再生能源利用的同時提高系統(tǒng)靈活性。日本建立獨特的“能源管理師”制度，能源管理師主要負責對應企業(yè)和場所的能源規(guī)劃和能效管理工作，推進企業(yè)與行業(yè)、政府的溝通，由政府管理部門、政府主導的專業(yè)服務(研究)機構和各個大型用能企業(yè)或機構的專業(yè)能源管理師組成的三級節(jié)能監(jiān)管體系，為制定和執(zhí)行節(jié)能政策和政府獲取企業(yè)信息提供了一個有效的系統(tǒng)。

　　八是積極推進電力市場建設。美國、日本和歐盟一些國家和地區(qū)為適應綠色低碳發(fā)展需求，在市場設計層面積極構建促進能源低碳轉型的市場機制，具體表現在通過豐富市場化交易品種，完善需求側資源參與市場交易機制等方面。美國各ISO/RTO在已有制度的基礎上，不斷擴大市場范圍，出臺了多項政策鼓勵儲能等靈活性資源參與電網調節(jié)。CAISO和MISO兩家電力系統(tǒng)運營商推出了靈活爬坡產品以通過價格手段引導市場調節(jié)資源響應凈負荷快速變化，提升新能源可調度性。此外，英國通過政策和市場機制改革，對電力靈活性市場、儲能，需求側響應等方面的政策與市場規(guī)則進行調整，消除涉及儲能系統(tǒng)并網與市場化的制度障礙。

　　九是出臺金融、財政、法規(guī)政策助力低碳產業(yè)發(fā)展。通過提供低息貸款及設立發(fā)展基金，破解可再生能源制造企業(yè)融資難的問題;通過征收環(huán)境稅和對可再生能源投資采取稅收優(yōu)惠等手段，有序引導綠色低碳發(fā)展;通過制定市場運行規(guī)范，開展市場監(jiān)督保障可再生能源發(fā)展穩(wěn)步推進。美國在綠電市場方面構建了基于可再生能源配額制(RPS)的合規(guī)市場，以規(guī)范承擔配額義務主體完成可再生能源配額目標。歐盟理事會為支持成員國消費者使用可再生能源，將住宅及公益用途分布式可再生能源發(fā)電設備稅率調低至0%-5%。(節(jié)選自《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》，標題為編者所加。)

　　來源：《中國戰(zhàn)略新興產業(yè)》雜志