我国电力系统低碳化发展逻辑分析

“十三五”期间，我国能源结构低碳化发展取得靓丽成绩。2018年煤炭在一次能源消费比重首次低于60%，2019年风电和太阳能发电装机双双突破“两亿千瓦”，水电、核电平稳发展，能源结构低碳化水平不断提高。但对于电力系统而言，我们又该如何理解“十三五”时期的低碳化发展成绩单？

理解电力系统的低碳化水平，至少需要从装机和发电量两个方面分析。

下表给出了2015-2019年我国发电装机和发电量及其增速变化情况。数据来源为《中国电力行业年度发展报告》（2018-2020），2015年数据来源为《2016年全国电力工业统计快报》。

表1. 2015~2019年我国发电装机和发电量及其增速变化

由表可知：

在装机方面，2019年与2015年相比，火电装机持续降低6.5个百分点，其中煤电装机比重持续降低7.2个百分点到51.8%；风电、太阳能发电装机比重分别持续增长2和7.4个百分点；水电装机比重持续降低3.5个百分点；核电增长0.6个百分点。发电装机结构低碳化水平显著提高。

在发电量方面，2019年与2015年相比，火电发电量占比持续降低4.2个百分点，其中煤电发电量比重持续降低3.7个百分点，但仍处于62%以上高位；风电、太阳能发电量比重分别持续提高2.2和2.4个百分点；水电发电量比重有下降趋势，2019年比2015年降低2.1个百分点；核电发电量占比持续增加1.8个百分点。可见，煤电仍是我国最重要的电源类别，在发电量结构中占比超过六成。与电源装机结构低碳化显著成绩比较，我国发电量低碳化水平改善得不显著。

笔者认为，我国电力系统低碳化发展呈现“喜忧参半”的局面——喜的是风光新能源装机和电量比重双双提升、煤电装机比重大幅降低；忧的是煤电发电量比重仍然过高，超过60%，而风光新能源发电量比重过低，不足9%。

到底该如何理解我国的电力系统低碳化发展？笔者认为，关键是深刻认识和紧紧抓住风光新能源发电对燃煤发电的替代作用这条主线。

表2给出了2015年~2019年将火电分为煤电与其他发电（主要是燃气发电和生物质发电）之后的发电量构成情况。风电、太阳能发电量合计比重提高了4.6个百分点。在火电方面，火电总体发电量占比降低了4.2个百分点，其中，煤电降低3.7个百分点，其他火电降低0.6个百分点。水电发电量占比有下降的趋势，减少2.1个百分点。核电发电量占比缓慢提高，增加1.8个百分点。但核电与水电发电量有一定的对冲现象，两者发电量总占比始终保持在22%~23%之间左右。这与核电多处于沿海受电区域，而水电多处于西南送电区域有关，当来水情况不理想时，受电区域核电通过提高发电量实现补充。

表2.  发电量结构调整后的发电量构成

将表2中的数据进行年同比yoy处理后（当年数据减去上一年数据的变化值）得到表3。正值表示当年占比超过上一年，负值表示当年占比低于上一年。

由表3可见，2016~2019年，风光新能源、核电发电量占比增量始终为正（即发电量占比持续增加）；煤电发电量占比增量始终为负（即发电量占比持续降低）；而水电发电量占比增量2016~2018年连续为负（即发电量占比持续3年下降），仅2019年为正值，处于一种波动趋势；其他火电除了2016年外，其他年份处于微增趋势。如果将核电与水电作为一个整体看，核电+水电组合2016~2019年呈现“U”形变化的波动趋势。

由此可见，我国电力系统的低碳化主力应该是风电、太阳能发电和核电，水电受来水情况影响有较大不确定性，燃气发电和生物质发电由于受到上游燃料价格和可及性影响可作为局部调节性的电源。

表3. 发电量结构进行同比yoy处理后的占比增量情况

新能源发电量在什么情况下可以理解为对燃煤发电量的完全替代？笔者认为，最理想的条件是：煤电发电量占比年增量始终保持负值且要大于新能源发电量占比年增量（即燃煤发电量占比持续降低且降低的幅度要大于新能源发电量占比），核电+水电发电量占比年增量始终保持正值。需要重视的是，水电发电情况对新能源发电能否实现对煤电发电量完全替代的重要因素，即来水情况对新能源发电影响很重要。

对我国电力系统低碳化发展的外延和内涵应该是：

电力系统低碳化发展的外延：包含电源结构低碳化和发电量低碳化两层含义，而且后者更为有现实意义，更容易被人所接受。

电力系统低碳化发展的内涵：重点是新能源发电量对燃煤发电量的替代。但在近中期（未来10年内），因为存在水电来水不确定因素影响，新能源发电量对燃煤发电量替代效果如何将在很大程度将取决于核电+水电组合的发展情况。

笔者认为，我国电力系统低碳化发展逻辑应包含以下方面：

一是加快新能源发电发展，使其yoy值足够大，足以覆盖煤电、核电+水电发电量yoy值的波动。

二是保持其他火电（燃气发电、生物质发电）一定的发展速度，使其与发电量yoy增长值相匹配。

三是重视水电与核电的发展，两类电源分别地处沿海受电区域和西部送电区域，存在对受电区域的双重保障作用，需要统筹考虑，由于两类电源开发建设周期较长，现在应该加紧谋划（以雅鲁藏布江下游水电开发、沿海核电建设为重点），积极实施。

四是加快东中部受电区域风光新能源发展，建立当地电能多样化供给方式和“远中近”相结合的多层次电能保障体系，形成能有效对冲西部水电来水不确定性造成的供给紧张情况。

五是加快建立适应我国西电东送跨区跨省大电力流交换、东中部受电区域多样化多层次电能保障体系协同发展的市场机制、调度体系和规则。

以上是从我国过去几年电源结构与发电量结构的变化方面，理解我国电力系统低碳化发展。但在这些数字背后，特别是这些带有“+、-”符号的数字背后，都有着深刻、复杂的因素影响，如燃料价格、市场规则、政策趋势、供需变化、产业调整，甚至是气候变化等。如何找到中国电力系统低碳发展、清洁发展乃至绿色发展之路，需要我们理解主逻辑，抓住主线，找到破解问题的“金钥匙”——应该是一套“组合钥匙”。