建言“十四五”能源發(fā)展 | 中國如何實現(xiàn)2060年前碳中和目標(biāo)？

 

在零碳中國圖景下，從能源供給側(cè)看，到2050年，中國電力需求將達(dá)到15萬億度，綠氫需求將達(dá)到8100萬噸，每年將需要捕集10億噸二氧化碳。從電力的使用看，除了工業(yè)、建筑和交通的大規(guī)模電氣化以外，18%的電力消耗來自于制氫；氫氣的消費，主要來自于化工原料、交通、鋼鐵、水泥以及合成氨等部門；碳捕集將主要用于工業(yè)原料、煤制氫、工業(yè)過程以及火電所產(chǎn)生的碳排放。

 

具體地，在零碳電力方面，到2030年，風(fēng)電和光伏占中國發(fā)電裝機量的近50%，風(fēng)電裝機870GW，光伏854GW；到2050年風(fēng)電和光伏共計近70%，其中風(fēng)電裝機2400GW，光伏2460GW。風(fēng)電和光伏未來成本大幅下降為這種情景提供了可能性。從資源可行性看，到2050年，2460GW的光伏將僅占中國國土面積的0.8%，2400GW的風(fēng)電裝機量占目前陸上可用總儲量的70%。

 

從經(jīng)濟可行性看，中國在未來30年新增光伏和風(fēng)電裝機所需的總投資額僅占到同期GDP的0.4%左右，即使考慮到配電網(wǎng)和儲能的投資，也不會超過GDP的0.7%。一系列電網(wǎng)靈活性措施也將為這一高比例可再生能源電力系統(tǒng)提供電力供需平衡的技術(shù)支撐。這些靈活性的資源主要是包括抽水蓄能、電池的儲能、氫能、需求響應(yīng)，以及非常少部分的天然氣的調(diào)峰機組。根據(jù)落基山研究所和能源轉(zhuǎn)型委員會的模型研究，抽水蓄能的容量將從現(xiàn)在的30GW增長到2050年的140GW，電池儲能將增長到510GW，用于靈活性調(diào)節(jié)的氫能達(dá)到100GW的水平。

 

在氫能方面，隨著零碳電力和制氫設(shè)備成本下降帶來的綠氫成本快速降低，綠氫將在交通、工業(yè)等多個領(lǐng)域得到大規(guī)模應(yīng)用，到2050年，中國的氫氣需求量將達(dá)到8100萬噸。到2050年，當(dāng)電解槽成本在100美元/千瓦，零碳電價30美元/兆瓦的情況下，綠氫成本將低至10~15元/公斤的水平，比煤制氫的成本還要低。此外，到2050年，氫的用途將大大擴展，這也將極大地帶來規(guī)模效應(yīng)。在未來，氫的應(yīng)用場景包括鋼鐵、水泥、化工等工業(yè)過程，重型交通、輕型交通、航空航運等交通領(lǐng)域等等。根據(jù)不同領(lǐng)域氫能利用的技術(shù)成熟度、成本經(jīng)濟性、產(chǎn)業(yè)配套情況等的不同，氫能將從路面交通領(lǐng)域開始滲透，并逐漸發(fā)展到合成氨、直接還原鐵等工業(yè)領(lǐng)域，以及較為后期的船舶、航空燃料應(yīng)用以及電轉(zhuǎn)氣（Power-to-X）等領(lǐng)域的應(yīng)用。

 

在生物質(zhì)方面，2050年，中國的潛在生物質(zhì)資源達(dá)到6億噸標(biāo)煤，足夠滿足零碳情景下4.4億噸標(biāo)煤的需求。然而，由于生物質(zhì)資源區(qū)域分布不均、運輸成本較高等原因，生物質(zhì)資源將優(yōu)先用于航空和化工原料等其他零碳解決方案有限或成本較高的領(lǐng)域，另有一大部分的生物質(zhì)資源可能會應(yīng)用于發(fā)電領(lǐng)域。在碳捕集方面，中國的碳捕集和封存容量大大多于10億噸/年，且鑒于中國的規(guī)模經(jīng)濟和學(xué)習(xí)曲線效應(yīng)帶來的成本優(yōu)勢，碳捕集和封存也將在中國的零碳轉(zhuǎn)型過程中扮演重要角色。