中國何時能實現(xiàn)碳達峰?

　　受益于光伏產(chǎn)業(yè)鏈大規(guī)模降價和光伏裝機的迅猛增長，中國大概率將會在最近一兩年即可實現(xiàn)碳達峰。

　　2023年的第二十八屆聯(lián)合國氣候變化大會COP28召開在即，全球二氧化碳排放總量最大的國家——中國何時能實現(xiàn)碳達峰?是現(xiàn)在國際國內(nèi)都關心的一個熱門話題。

　　根據(jù)官方報道，中國現(xiàn)在的二氧化碳排放量為110億噸/年左右。在中國二氧化碳大部分是燃燒煤炭排放的，一小部分是燃燒石油和天然氣排放的。能源需求在未來相當長的一段時間內(nèi)還會繼續(xù)增長，不過增長速率會下降。還有一小部分二氧化碳是生產(chǎn)水泥時煅燒石灰石排放的，不過中國的水泥產(chǎn)量已經(jīng)達峰并開始下降了。其它原因造成的溫室氣體排放量微乎其微。

　　中國高耗能的重化工產(chǎn)業(yè)各種產(chǎn)品的產(chǎn)量、特別是第一大二氧化碳排放戶鋼鐵產(chǎn)量的增速已經(jīng)下降。主要增長的能源需求是服務業(yè)和人民生活，這部分的二氧化碳排放量遠低于工業(yè)。現(xiàn)在每年的能源需求增長率為3.5%左右，大概率未來會逐漸下降，保守估計每年新增能源需求的絕對量會保持在一個比較穩(wěn)定的水平。今后如果新增的能源供應全部使用化石能源，估計每年最多增加4億噸的二氧化碳排放。因此如果新增的零碳能源——風光水生物質(zhì)及核能每年能夠替代化石能源減排4億噸二氧化碳，則中國可立即實現(xiàn)碳達峰。

　　碳達峰主力

　　在碳中和時代能源最終用戶使用的能源絕大部分來自電能，現(xiàn)在直接使用化石能源的領域會逐漸轉(zhuǎn)向使用電能。譬如在交通運輸領域，現(xiàn)在使用燃油的機動車，在碳中和時代主要使用電能和氫能，而氫能則主要由電解水制取。中國現(xiàn)在的電能主要來自燃煤發(fā)電，中國現(xiàn)在的發(fā)電煤耗約為301克標準煤/千瓦時，每燃燒1克標準煤，產(chǎn)生大約2.66克二氧化碳，于是燃煤發(fā)電的二氧化碳排放量約為800克/千瓦時。到了碳中和時代，電能主要來自可再生能源，少量來自核能。兩者均為零碳能源。可再生能源包括：太陽能光伏發(fā)電，風力發(fā)電，水力發(fā)電，核能發(fā)電，生物質(zhì)發(fā)電，地熱發(fā)電，海洋能。其中生物質(zhì)發(fā)電，地熱發(fā)電和海洋能的發(fā)電量較少。

　　2022年，中國主要的零碳電源發(fā)電量在總發(fā)電量中的排名為：第一水電，15%;第二風電，9%;太陽能光伏電與核電并列第三，為5%。2022年，各類零碳電源的新增發(fā)電量替代燃煤發(fā)電減排的二氧化碳僅為2億噸左右，其中光伏發(fā)電的新增發(fā)電量每年可減少8000多萬噸的二氧化碳。距離每年新增零碳能源發(fā)電二氧化碳減排量4億噸的目標，還缺約一半的減排能力。如果之后每年零碳發(fā)電容量新增產(chǎn)生的二氧化碳減排量上升10%，則需要7年，即到2029年才能達到每年新增4億噸二氧化碳減排量的目標，實現(xiàn)碳達峰。

　　但是在2023年，光伏領域突飛猛進的發(fā)展階躍式地改變了這一進程：在這一年里多晶硅產(chǎn)能得到了大規(guī)模的擴張，結束了由于俄烏戰(zhàn)爭爆發(fā)歐洲國家搶購光伏組件導致的光伏組件產(chǎn)量大增、進而造成多晶硅供應短缺的局面。從2022年第四季度至2023第四季度一年左右的時間里硅料價格下降了80%左右，導致光伏產(chǎn)業(yè)鏈上的硅片、電池片直至光伏組件的產(chǎn)量大增，價格腰斬。光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要成本光伏組件的價格從2022年中期的2元/瓦左右下降至2023年11月初的1元/瓦左右。因而光伏發(fā)電系統(tǒng)的建造成本降低了30%左右。全國各地現(xiàn)在新建光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電成本比燃煤發(fā)電的并網(wǎng)電價要低10%—50%。于是引起了全國安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)的狂潮。

　　2021年中國的光伏發(fā)電新增裝機容量才5000多萬千瓦，2022年增長到8000多萬千瓦，而由于光伏組件價格的猛降，2023年就達到了2億千瓦左右，兩年的時間里光伏發(fā)電新增容量翻了一番還多。光伏發(fā)電系統(tǒng)的年新增容量造成的二氧化碳減排量一下子占到了全國二氧化碳年新增減排量的一半左右，超越水電和風電，一躍成為中國實現(xiàn)碳達峰的主力。

　　光伏的重要作用

　　2023年中國新增零碳能源發(fā)電容量替代煤電減少的二氧化碳排放量估算如下表(風力發(fā)電、水力發(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電的新增容量估計來自中商情報網(wǎng)www.askci.com的信息，核電的新增容量根據(jù)2023年1-9月的統(tǒng)計數(shù)據(jù))：

　　按上表的計算結果，如果風電、水電和核電未來每年的新增裝機容量以2022年的新增裝機容量作為基準基本不變，每年新增的能源需求量不變，保守估計中國每年的新增光伏裝機容量在2023年2億千瓦新增容量的基礎上再增加約5000萬千瓦，達到2.5億千瓦/年左右，就會實現(xiàn)碳達峰。

　　而中國光伏組件產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的產(chǎn)能還在迅猛增長，其中光伏硅料2023年底的產(chǎn)能比2022年底又增加了70%左右。

　　中國光伏發(fā)電新增容量近年來的變化可請參見下圖。

中國何時能實現(xiàn)碳達峰?答案從圖中一眼即可看穿，不必說透!

　　現(xiàn)在中國風光電的發(fā)電成本已經(jīng)在全國范圍內(nèi)低于燃煤發(fā)電了，在陽光輻射最強烈的地區(qū)，光伏發(fā)電成本甚至只有燃煤發(fā)電成本的一半左右。但從整個電力系統(tǒng)的角度來看，中國實現(xiàn)碳中和還有一大關鍵問題需要解決，現(xiàn)在缺乏足夠的消納過剩風光電的電耗和補償風光電短缺的零碳電源——即所謂的智慧能源，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，提高風光電的利用率。

　　現(xiàn)在各地的風光電名義利用率很高，在90%以上，但實際上并非如此。譬如，北方某市風力發(fā)電的利用小時數(shù)高達3000小時以上，但風電并網(wǎng)的利用小時數(shù)只有2100小時，風電的利用率只有70%左右。但該市公布的風力發(fā)電利用小時數(shù)為2200小時，這樣按公布的統(tǒng)計信息風電的利用率就高達95%以上了。為何在統(tǒng)計信息上如此做，行內(nèi)眾所周知，點到為止了。這說明了智慧能源現(xiàn)在極度短缺。

　　可再生能源的成本下降主導實現(xiàn)碳達峰只是實現(xiàn)碳中和這場大戲的前半場，開發(fā)智慧能源——這出在后半場的重頭戲更精彩!

　　來源：《新能源決策參考》

　　文/陶光遠 作者供職于中德可再生能源合作中心