史卓群 ，頊 婧

（1.山西能源學(xué)院， 山西 太原 030600；2.內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司信息通信分公司， 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000）

2020 年9 月，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)發(fā)言時(shí)鄭重提出“我國碳排放力爭(zhēng)在2030 年前達(dá)到峰值、在2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和”即“雙碳目標(biāo)”，在“十四五”開局之年里，低碳減排、清潔發(fā)展成為各項(xiàng)工作開展的重要方向。電力行業(yè)作為能源密集型產(chǎn)業(yè)，在實(shí)現(xiàn)清潔發(fā)展、低碳轉(zhuǎn)型當(dāng)中處于關(guān)鍵性地位。2021 年3 月，中央財(cái)經(jīng)委會(huì)議提出“構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”，表明清潔低碳的可再生能源將是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的大勢(shì)所趨。2022 年2 月24 日，國家能源局發(fā)布了政協(xié)代表《關(guān)于“碳中和”目標(biāo)下煤電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的提案》的答復(fù)，提出嚴(yán)控煤電項(xiàng)目，推動(dòng)煤電由電量主體電源向支撐性、調(diào)節(jié)性電源轉(zhuǎn)型，進(jìn)一步對(duì)以煤電為主要電源結(jié)構(gòu)的地區(qū)提出了更具緊迫性的挑戰(zhàn)。

山西省電源結(jié)構(gòu)長(zhǎng)久以來以煤炭為主，“雙碳目標(biāo)”提出后，省人民政府高度重視，積極推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型，在“十四五”規(guī)劃綱要當(dāng)中明確指出要提升清潔電力發(fā)展水平，從“一煤獨(dú)大”轉(zhuǎn)向新能源和可再生能源電力高比例發(fā)展。本文以此為基礎(chǔ)分析了山西省電力行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，針對(duì)“雙碳”背景下電力行業(yè)清潔發(fā)展面臨的幾大挑戰(zhàn)，從六方面提出未來電力行業(yè)清潔發(fā)展的方向和路線，助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

一、山西省電力行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國電力行業(yè)長(zhǎng)期以來以火電為主，煤炭是最主要的熱源。作為國家確定的五大綜合能源基地之一，山西省煤炭資源豐富，2020 年總產(chǎn)量達(dá)到10.8 億噸，在全國各省中排第一位。煤炭總消費(fèi)量36186 萬噸，其中四成消耗量被用于發(fā)電，達(dá)14496 萬噸。

如圖1 所示，“十三五”期間，山西省發(fā)電能力穩(wěn)步提升。截至2020 年底，全山西省的電力總裝機(jī)規(guī)模突破1億千瓦，達(dá)到1.038 億千瓦，較2015 年增長(zhǎng)49.05%，位居全國第六，其中火力發(fā)電裝機(jī)容量占比仍保持在60%以上。從電源結(jié)構(gòu)來看，“十三五”以來，火力發(fā)電裝機(jī)容量雖然逐年上升，但在全社會(huì)總發(fā)電裝機(jī)容量中的占比呈明顯下降趨勢(shì)，2020 年底，火電裝機(jī)容量6877.6 萬千瓦，在總發(fā)電裝機(jī)容量中占比約66.2%；相較2015 年末的85.27%下降達(dá)19.07 個(gè)百分點(diǎn)。

圖1 山西省電力裝機(jī)容量變化

除了為本省生產(chǎn)生活提供充足的電力保障，山西省作為國家核心電力供應(yīng)基地，也積極打造堅(jiān)強(qiáng)發(fā)達(dá)的電網(wǎng)構(gòu)架，將富足電力進(jìn)行省外輸送。截至2020 年末，凈外送電量突破1000 億千瓦時(shí)大關(guān)，達(dá)1053.6 億千瓦時(shí)。此外，在電網(wǎng)規(guī)劃投資方面，“十四五”以來力度繼續(xù)加大，500 千伏及以下電網(wǎng)投資規(guī)模達(dá)601 億元，較“十三五”期間增長(zhǎng)27.8%。

二、山西省電力行業(yè)清潔發(fā)展舉措

豐厚的煤炭資源稟賦為山西省經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了增長(zhǎng)點(diǎn)，但近年來，這種粗放型的發(fā)展方式越來越難適應(yīng)“綠色低碳”發(fā)展理念。“十三五”以來山西省積極推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型，制定了《山西省國家資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型綜合配套改革試驗(yàn)實(shí)施方案(2016-2020 年)》、《山西打造全國能源革命排頭兵行動(dòng)方案》、《山西省“十三五”控制溫室氣體排放實(shí)施方案》等一系列政策文件，多措并舉實(shí)現(xiàn)清潔發(fā)展。具體落實(shí)到電力行業(yè)方面，有下述幾方面措施：

(一)清潔能源發(fā)電

清潔能源發(fā)電即為使用不含碳、不會(huì)生成二氧化碳等溫室氣體的一次能源發(fā)電，其中水力發(fā)電在我國已開發(fā)建設(shè)較為成熟，當(dāng)下正在大力推進(jìn)且形成一定應(yīng)用規(guī)模的主要為風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電。山西省具有氣候、區(qū)位優(yōu)勢(shì)，風(fēng)能、太陽能資源都較為富集，海拔70 米處風(fēng)能資源≥200 瓦/平方米的技術(shù)開發(fā)量為2814 萬千瓦，總體儲(chǔ)存量達(dá)到5800 萬千瓦；年均太陽能輻照量達(dá)到1624千瓦時(shí)/平方米，在整個(gè)華北地區(qū)位居第二。此外，省內(nèi)水電也有很大的進(jìn)一步發(fā)展空間，黃河北干流水電資源尚待開發(fā)。

總體來說，山西省的清潔能源發(fā)電具備極大潛力。如圖2，“十三五”期間，清潔能源發(fā)電有了長(zhǎng)足提升，到2020 年末，清潔能源裝機(jī)容量達(dá)3505.48 萬千瓦，在總發(fā)電裝機(jī)容量中占比約33.76%。占比較2015 年末的14.73%提升19.03 個(gè)百分點(diǎn)。其中大部分增長(zhǎng)來源于風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電?！笆濉逼陂g，以風(fēng)電和光伏發(fā)電為主的新能源發(fā)電量總計(jì)達(dá)到1173.91 億千瓦時(shí)，相當(dāng)于減少5860.6 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤開采和消耗，減少二氧化碳排放14607.5 萬噸。

圖2 電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)變化

(二)煤炭清潔利用

盡管清潔能源發(fā)電將成為未來電力行業(yè)的首要發(fā)展方向，但一定時(shí)期內(nèi)，尚且難以改變以煤炭為主的電源結(jié)構(gòu)。在這樣的客觀情況下，必須要實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔利用，使煤炭從勘探開發(fā)到加工利用的整個(gè)流程中，一方面減少污染的排放，同時(shí)提高資源轉(zhuǎn)化生產(chǎn)效率。

2018 年，山西省印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)煤炭清潔高效利用的實(shí)施意見》，針對(duì)燃煤發(fā)電行業(yè)提出，要推廣先進(jìn)節(jié)能減排技術(shù)，加快推進(jìn)現(xiàn)役機(jī)組升級(jí)改造，在役和新建機(jī)組全部達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，力爭(zhēng)到2030 年燃煤電廠平均供電煤耗下降到國內(nèi)領(lǐng)先水平。采取的可行性技術(shù)包括發(fā)展先進(jìn)煤電技術(shù)，開展700℃超臨界發(fā)電機(jī)組鍋爐、基于富氧燃燒的超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電及碳捕集技術(shù)等常規(guī)煤電參數(shù)等級(jí)進(jìn)一步提升和新型煤基發(fā)電技術(shù)研究。通過改進(jìn)完善煤炭清潔利用技術(shù)，有效減少了電力行業(yè)煤炭需求，提高煤炭經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)改善空氣質(zhì)量和優(yōu)化生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

(三)變輸煤為輸電

過去山西省長(zhǎng)期以煤炭直接輸出為主，經(jīng)濟(jì)效益低，調(diào)控難度大，一旦遭遇突發(fā)因素影響，易導(dǎo)致供需失衡，進(jìn)而致使煤價(jià)、電價(jià)大幅震蕩，不利于實(shí)現(xiàn)電力平衡，也不利于促進(jìn)清潔能源電力消費(fèi)、消納?！笆濉币詠?，為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展，山西省積極探索“變輸煤為輸電”的能源轉(zhuǎn)化之路，緊跟“新基建”大潮，以特高壓為核心推進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)，持續(xù)拓展晉電外送通道。同時(shí)，逐步改變?nèi)济喊l(fā)電為主的電力結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向火力、風(fēng)力、光伏、水力多能互補(bǔ)并重的新格局。截至2020 年底，山西省電力已實(shí)現(xiàn)建成投運(yùn)包括“三交一直”特高壓在內(nèi)的9 個(gè)外送通道、18 回線路，外送電能力實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)足發(fā)展。山西省委、省政府也分別與多個(gè)省、市政府簽訂了戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，推進(jìn)“晉電外送”。

(四)能源消費(fèi)更趨綠色

“十三五”期間，山西省電力行業(yè)除了實(shí)現(xiàn)能源供給更清潔，也致力于助力能源消費(fèi)更綠色。國網(wǎng)山西省電力公司積極開展電能替代工作，累計(jì)完成推行電能替代項(xiàng)目2408 個(gè)，達(dá)成替代電量322.89 億千瓦時(shí)。其中，先后推動(dòng)1971 家工礦企業(yè)2185 個(gè)工業(yè)“煤改電”改造事項(xiàng)，完成替代電量超過252 億千瓦時(shí)；新增設(shè)置342 座充電站和3288 個(gè)充電樁，完成充電量3.2 億千瓦時(shí)；居民“煤改電”項(xiàng)目覆蓋73.91 萬戶，完成采暖電量24.4 億千瓦時(shí)。通過這一系列電氣化舉措相當(dāng)于降低消耗散煤1800萬噸、減少二氧化碳排放量3200 萬噸。

三、“雙碳”背景下電力清潔發(fā)展遇到的挑戰(zhàn)

(一) 清潔能源電力持續(xù)增長(zhǎng)與消納能力不足之間的矛盾[8]

與新能源相比，發(fā)展較為成熟的水力發(fā)電利用率已達(dá)到百分之百，實(shí)現(xiàn)零棄水率。消納問題主要出現(xiàn)在風(fēng)力、光伏等新能源電力。如圖3 所示，“十三五”以來，山西省光伏發(fā)電利用率較高，保持在97%以上；風(fēng)力發(fā)電利用率從2016 年的90.67%，到2020 年的97.03%，有較大幅度提升。2020 年全國平均棄光率2%左右，全國平均棄風(fēng)率3%左右?？傮w看來，山西省棄光率和棄風(fēng)率較低，但如圖4 所示，“十三五”期間，山西省全口徑發(fā)電量持續(xù)較快增長(zhǎng)，但社會(huì)總用電量增速明顯滯后于發(fā)電量，發(fā)電能力與用電能力之間的反差不斷擴(kuò)大，省內(nèi)電力市場(chǎng)供過于求。且由于規(guī)模成本差異，常規(guī)能源電力對(duì)新能源電力存在擠出效應(yīng)，未來可能進(jìn)一步加劇新能源電力的消納矛盾。此外，在“雙碳”背景下，新能源電力的空間遠(yuǎn)不止于此，因此隨著裝機(jī)并網(wǎng)容量的持續(xù)增加，必將面臨更大的消納壓力。

圖3 山西省棄風(fēng)、棄光情況

圖4 山西省用電、發(fā)電情況

(二) 新能源的分布不均以及不穩(wěn)定性給電網(wǎng)系統(tǒng)帶來巨大壓力

新能源電力消納難的直接原因看似在于供需矛盾，但其實(shí)從全省范圍來看，新能源電力市場(chǎng)并未飽和，供需矛盾的深層次原因在于資源稟賦分布不均導(dǎo)致的配置難題。風(fēng)力發(fā)電主要受地理環(huán)境影響，開發(fā)投產(chǎn)區(qū)域往往與用電負(fù)荷呈現(xiàn)出逆向分布特征，山西省風(fēng)電項(xiàng)目多位于北部山區(qū)，電力需求則集中在平原、城鎮(zhèn)地區(qū)。光伏發(fā)電更多受季節(jié)和天氣條件影響，山西省冬夏季溫差大，日照時(shí)長(zhǎng)差異也比較大，光伏發(fā)電的供應(yīng)與負(fù)荷在時(shí)空上往往也難以平衡。

針對(duì)上述情況，需要完善的電力輸送調(diào)度機(jī)制。雖然近年來山西省電網(wǎng)大力開展省內(nèi)外輸電通路規(guī)劃建設(shè)，但配套調(diào)峰調(diào)度機(jī)制尚且相對(duì)落后。目前山西省電源調(diào)峰結(jié)構(gòu)以火電為主，火電也是極端條件下頂峰發(fā)電的重要支撐，在保障能源安全方面還將發(fā)揮基礎(chǔ)和兜底作用。但山西省內(nèi)的大量中小機(jī)組仍采用傳統(tǒng)運(yùn)行方式，沒有及時(shí)升級(jí)改造增強(qiáng)靈活性，調(diào)峰深度和速度都不夠，短期內(nèi)不足以成為服務(wù)風(fēng)電、太陽能發(fā)電消納的調(diào)峰機(jī)組，實(shí)現(xiàn)支撐電網(wǎng)安全運(yùn)行、保障電力平穩(wěn)供應(yīng)的作用。

(三)電力市場(chǎng)化體制機(jī)制不完善

當(dāng)前我國正處于電力市場(chǎng)化進(jìn)程起步階段，尚不健全的市場(chǎng)機(jī)制和價(jià)格機(jī)制也無法適應(yīng)未來新能源電力的持續(xù)發(fā)展。一是我國當(dāng)下電力行業(yè)管理以省為單位，但僅靠省內(nèi)運(yùn)行調(diào)度優(yōu)化已不足以解決新能源電力消納問題，而遠(yuǎn)距離送受電、區(qū)域電力市場(chǎng)等體制機(jī)制的不健全致使新能源電力資源配置還存在一定的省間壁壘。二是我國電力市場(chǎng)化進(jìn)程處于起步階段，現(xiàn)貨市場(chǎng)不夠完善，中長(zhǎng)期交易合同的剛性一定程度上固化了傳統(tǒng)電源的市場(chǎng)份額，擠壓新能源電量消納空間。三是隨著國家持續(xù)推進(jìn)新能源補(bǔ)貼政策退坡，支持力度減弱，新能源電力的價(jià)格優(yōu)勢(shì)減小，消納積極性降低。

四、“雙碳”目標(biāo)下的山西省電力清潔發(fā)展方向

(一)明確煤電地位

轉(zhuǎn)變煤電為主體的電源結(jié)構(gòu)勢(shì)在必行，但長(zhǎng)期來看，為了穩(wěn)定供應(yīng)、保障生產(chǎn)，不能完全放棄煤電。于是根據(jù)國家能源局當(dāng)前發(fā)布的“多措并舉加快推動(dòng)煤電由電量主體電源向支撐性、調(diào)節(jié)性電源轉(zhuǎn)型”方針，山西省在“十四五”期間的電力發(fā)展規(guī)劃當(dāng)中，也應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步明確煤電地位，嚴(yán)控煤電項(xiàng)目，原則上不再新建單純以發(fā)電為目的的煤電項(xiàng)目，加快已有燃煤發(fā)電機(jī)組的技術(shù)升級(jí)，加強(qiáng)調(diào)峰深度及靈活性，確保煤電成為保障電力供應(yīng)安全的支撐性電源和促進(jìn)清潔能源消納的調(diào)節(jié)性電源。

(二)強(qiáng)化“新能源+儲(chǔ)能”綜合利用技術(shù)

近年來儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展為促進(jìn)新能源電力就地消納、徹底解決棄風(fēng)棄光問題提供了可能。截至目前，全國先后有包括山西省在內(nèi)的十幾個(gè)省(區(qū))發(fā)布相關(guān)政策，要求或建議新增平價(jià)風(fēng)電、光伏項(xiàng)目配置儲(chǔ)能，力促儲(chǔ)能在新能源發(fā)電側(cè)創(chuàng)新發(fā)展，形成極具潛能的“風(fēng)光+儲(chǔ)能”新業(yè)態(tài)。2019 年，山西省為推動(dòng)能源革命綜改試點(diǎn)提出十五項(xiàng)重大舉措明確要發(fā)展“新能源+儲(chǔ)能”試點(diǎn)示范項(xiàng)目。在新階段，必須繼續(xù)推進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)。有關(guān)部門應(yīng)盡快明晰和細(xì)化儲(chǔ)能配套政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確儲(chǔ)能市場(chǎng)參與電力市場(chǎng)的主體身份，完善交易調(diào)度和計(jì)價(jià)結(jié)算，形成合理的商業(yè)模式，保障儲(chǔ)能的商業(yè)效益，建成輔助服務(wù)補(bǔ)償?shù)拈L(zhǎng)效機(jī)制，并配合金融市場(chǎng)機(jī)制以規(guī)避投資項(xiàng)目的運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)管理流程的制度硬化。

(三)進(jìn)一步完善電力市場(chǎng)化交易體系

2016 年，山西省列入全國首批電力體制改革綜合試點(diǎn)省份，全面籌備開展電力現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)，自2021 年4月開始試運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)電力市場(chǎng)清潔發(fā)展，必須繼續(xù)大力推進(jìn)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)良好穩(wěn)定試運(yùn)行，同時(shí)做好中長(zhǎng)期、輔助服務(wù)與現(xiàn)貨市場(chǎng)的銜接配合，力爭(zhēng)盡快實(shí)現(xiàn)現(xiàn)貨市場(chǎng)正式運(yùn)行，確立以中長(zhǎng)期交易為主、現(xiàn)貨交易為補(bǔ)充的市場(chǎng)交易體系。同時(shí)應(yīng)盡快建立健全可再生能源參與電力市場(chǎng)交易的機(jī)制，推動(dòng)風(fēng)力、光伏等新能源企業(yè)的富余電量參與市場(chǎng)交易。同時(shí)做好省間與省內(nèi)消納清潔能源電力的市場(chǎng)銜接機(jī)制，在尊重市場(chǎng)差異性的基礎(chǔ)上盡量規(guī)范市場(chǎng)核心規(guī)則、建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，解決清潔能源發(fā)電的政策性收購與市場(chǎng)化交易的銜接問題。

(四)積極構(gòu)建“能源互聯(lián)網(wǎng)”

以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，積極探索構(gòu)建基于智能電網(wǎng)的能源互聯(lián)網(wǎng)，不僅能實(shí)現(xiàn)能源開發(fā)、轉(zhuǎn)化與傳輸網(wǎng)絡(luò)的相互協(xié)調(diào)；也可整合用戶的多元化用能需求，將電力需求側(cè)管理擴(kuò)大化為綜合用能管理，處理好清潔能源電力大規(guī)模并網(wǎng)時(shí)的電力電量平衡優(yōu)化，提升清潔能源消納以及電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)下應(yīng)抓住本省實(shí)施電力體制改革試點(diǎn)之機(jī)，加快制定更先進(jìn)的能源體系架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)省內(nèi)與全國能源網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，形成“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”一體化的運(yùn)行模式。也要加強(qiáng)能源產(chǎn)業(yè)與現(xiàn)代信息技術(shù)的深層次融合，深化清潔能源智能化領(lǐng)域的科研力度，完善能源供需數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)，加強(qiáng)能源智能生產(chǎn)消費(fèi)技術(shù)監(jiān)管，做好智能調(diào)控，提高資源配置效率。

(五)持續(xù)推進(jìn)可再生能源消納責(zé)權(quán)制度

2020 年10 月，山西省能源局印發(fā)了《落實(shí)可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重實(shí)施方案》的通知，指出省內(nèi)承擔(dān)消納責(zé)任的各市場(chǎng)主體，明確各主體最低消納責(zé)任權(quán)重，并規(guī)定了考核指標(biāo)和監(jiān)督機(jī)制，對(duì)未完成任務(wù)的市場(chǎng)主體依據(jù)法規(guī)進(jìn)行處理。除了通過購買或自發(fā)自用可再生能源電力的方式落實(shí)消納責(zé)任權(quán)重，責(zé)任主體還可通過購買其他主體的超額消納量或綠色證書來履行消納責(zé)任。后兩種方式可以充分發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制作用，平衡可再生能源電力消納成本，實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)化配置。后續(xù)，為進(jìn)一步推進(jìn)可再生能源消納責(zé)權(quán)制度，發(fā)揮好市場(chǎng)機(jī)制在促進(jìn)清潔能源電力消納當(dāng)中的作用，需要盡快通過相關(guān)支持政策推進(jìn)省內(nèi)綠色證書交易市場(chǎng)建設(shè)，完善可再生能源電力配額制，激勵(lì)各責(zé)任主體對(duì)新能源電力消納的積極性。

(六)加強(qiáng)科技人才支撐

實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)清潔發(fā)展、低碳轉(zhuǎn)型，離不開核心技術(shù)的突破和管理模式的創(chuàng)新，歸根結(jié)底有賴于專業(yè)型、創(chuàng)新型人才匯聚形成的推動(dòng)力。2018 年以來，山西省多個(gè)地市出臺(tái)人才引進(jìn)政策。以太原市為例，2018 年，人社部門為4090 人次發(fā)放人才引進(jìn)補(bǔ)助；2019 年增加至14433 人次；2020 年達(dá)到23585 人次；2021 年預(yù)計(jì)達(dá)3 萬余人次。從數(shù)據(jù)來看，近年來高層次專業(yè)人才回流逐年上升，政策成效明顯。未來可以采取更為柔性的引進(jìn)方式，實(shí)施項(xiàng)目合作、候鳥合作、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)合作等人才戰(zhàn)略，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，提升人才政策協(xié)同效應(yīng)，促進(jìn)當(dāng)?shù)厝瞬沤Y(jié)構(gòu)的改善與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展轉(zhuǎn)型。山西省還可以結(jié)合自身特色產(chǎn)業(yè)打造并推廣形象，積極爭(zhēng)取國家政策支持和財(cái)政保障，進(jìn)一步提升人才吸引力和區(qū)位競(jìng)爭(zhēng)力。