碳中和 系統性思維下的機會

來源:智見能源 2021-02-01

9月22日,在第75屆聯合國大會期間,中國提出將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和。


一、什么是碳中和

碳中和,指二氧化碳的凈零排放,即實現增加的二氧化碳量與減少的量相等,將人為活動排放對自然的影響降低到幾乎可以忽略的程度。碳中和并不是「絕對零排放」,如果植樹造林和碳捕集(CCUS)等技術能夠將人為排放的溫室氣體移除,也可視為碳中和。

如今,越來越多的國家正在將碳中和目標升格為國家戰略,Climate News 網站信息顯示,目前已有 31 個國家和地區確立了碳中和目標,日本和韓國也在近期相繼推出力爭 2050 年前實現碳中和的計劃。

碳中和目標戰略被視作實踐《巴黎協定》的升級版,中國于 2016 年 4 月 22 正式簽署《巴黎協定》,并于 2016 年 9 月 3 日通過全國人大常委會批準,被提升至法律高度。

《巴黎協定》要求,全球平均氣溫相比于工業革命前水平升幅控制在 2℃ 以內并努力控制在 1.5℃ 以下。根據政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的科學評估,要實現 2℃ 目標全球二氧化碳中和的時間在 2070 年左右,實現 1.5℃ 目標全球二氧化碳中和的時間在 2050 年左右。

這意味著,中國碳排放總量在 2050 年要比現在下降 65% 以上,中國從達峰到碳中和過渡期只有 30 年時間,而發達國家需要 60 年至 70 年的時間。

二、“碳中和”的實施路徑及對行業的影響

在以化石能源消費為主的今天,我國降碳主要舉措包括“提能效、降能耗”、“能源替代”和“碳移除”三個方面,其中“提能效、降能耗”應是首要舉措,主要集中在建筑、交通、工業、電力節能領域。

1、加快化石能源發電的淘汰速度?;茉慈紵欧攀窃斐蓽厥覛怏w循環失衡的根本原因,現在全球都在以低碳為名淘汰化石能源,中國無論是出于減排、環保還是能源安全,都將更快地淘汰煤電和天然氣發電。前一陣子亞投行已經宣布不會給火電和涉煤項目融資,以后更多的政策都將往可再生能源傾斜。

2、 電氣化、能效改進、智能電網、分布式發電將成為新的方向。新能源汽車的蓬勃發展不用多說,大家都能看到。未來新建的建筑也會更廣泛地采用節能技術和分布式能源技術,從而推動智能電網的發展。

3、碳捕獲、碳封存的商業應用將不斷加快?,F在將工廠排放出來的二氧化碳收集起來,并存儲回地底或海底的技術仍然非常昂貴,處于試驗階段,距離商用還有很長距離。但有了 2060 的目標,相信資金和人才會更快地向碳捕獲、碳封存領域聚集、促進技術進步。畢竟,即時全部使用可再生能源,我們也不能一點都不排放溫室氣體。

未來,可以預見碳中和對如下行業產生深遠的影響。


三、能源互聯網是實現碳中和的必要手段

碳中和只發展可再生能源是遠遠不夠的。由于風電、光伏等可再生能源的不連續性,中國曾發生嚴重的棄風、棄光問題,如2015年和2016年,棄風、棄光率分別超過了15%和10%。

對傳統電網來說,實現20%、30%的可再生能源接入已經難度很大了。但清華大學能源互聯網創新研究院副院長高峰表示,“能源互聯網可以實現可再生能源的高比例接入,將來電力系統中80%、90%都可能是可再生能源?!彼硎?,碳中和目標的提出讓中國能源革命有了更明確的時間表,而能源互聯網是能源革命的具體載體,其目標就是落實能源革命。

1、解決可再生能源高比例接入

2019年風、光發電量僅占我國總發電量的8.5%,電網企業能夠通過一些手段做到很好消納。但未來風、光大規模開發,高比例并入電網后,消納問題該如何解決,系統安全如何保證?

高峰表示,隨著新能源發電的技術進步、成本進一步降低,預期新能源必將迎來持續較長時間的高速發展期,將從局部地區開始逐漸形成一個新能源電力和電量高占比的電力系統。該系統電力電量總量充盈與時空不平衡矛盾突出,新能源消納和電力系統安全的矛盾突出,將對電力系統的市場機制設計、規劃設計、生產管理、運行控制帶來巨大挑戰。

單純用儲能來平衡風、光等可再生能源的波動性,成本高昂且不易實現。高峰表示,數字化轉型是能源互聯網的核心抓手,我們現在做的就是利用數字化的手段,打通源網荷儲各個環節,例如把海量的分布式儲能通過數字化手段形成一個虛擬的大型能源調節中心,進而助力可再生能源的高比例接入和使用,來實現清潔、低碳的目的。

通過需求側響應和源網荷儲的協同,能盡最大可能接入新能源,容納新能源的波動性。未來理想狀態下可以直接購買任一個地方的風電,點對點去匹配,從而最大化減小電網所受到的用電側和新能源發電側的波動性影響。小到一個社區或者工業園區,大到一個城市一個省份一個國家,都可以通過能源互聯網的集中式和分布式協同來實現負載平穩,降低電網的調節壓力。

2、煤電的靈活運用是實現碳中和的關健

現在有觀點認為,煤電仍是不可或缺的,可再生能源的大比例接入離不開煤電的靈活性調節。煤電的靈活性改造是必需的,完全不依賴煤電不太現實,碳中和的概念并不是說零排放?!皩頌榱四軌蚋玫亟尤肟稍偕茉?,可能偶爾需要煤電出力大一點,碳排放多一點,但從整體系統性來考慮,接入可再生能源更多,總體排放是減少的”。

“能源轉型的過程就是把煤電從傳統的基礎性能源變成備用的調節型能源,隨著高比例可再生能源的接入,煤電靈活性變的更為重要。但通過能源互聯網,能在負荷自身中找到很多靈活性的能源,最大限度利用儲能,從而減少對煤電靈活性的依賴”,高峰說到。

未來,不斷的降低煤電或火電機組的利用小數,利用好火電機組在電網中的壓艙石功能,安全穩定的與風光等清潔能源進行耦合,并在未來一段時期內給氫能、電化學儲能的大規模運用,創造時空上的條件。

3、數字化助力節能、提效

能源互聯網在“節能、提效”方面優勢明顯。高峰表示,通過數字化的手段可以很好的助力“節能、提效”,“首先搞清楚哪些環節有問題,哪些需要改進,在行業內目前處于什么水平,這些都可以用數字來說話,顯而易見”。只有靠數字化的手段,才能更好地實現規劃、建設、運行、管理、調控,再靠人工智能來進一步提升效能?!叭说臎Q策是基于固有知識下做出的一些反應,在復雜的情況下不一定能做到最優,想要更好的節能減排,就需要數字化的手段”。

傳統做節能和能效服務,是想在同樣輸入情況下如何輸出更多,或者輸出相同的情況下如何讓輸入的能量更小。但在使用數字化手段之后,就不再是數字大小的問題,更多的是強調系統性思維。

能源互聯網還體現在新模式的應用上,如用電儲能成本比較高,可能就會選擇熱儲能的方式,目的就是節能降耗,其中會涉及到多方合作的模式?!斑@就要考慮,多方合作到底應該怎么合作,企業內部數據怎么打通,內部、外部各層之間的多方數據怎么去協同,如何讓用戶參與到需求側,參與到可再生能源波動的調節,如何讓用戶有獲得感等等,這都需要有機制來保障技術的實現?!?/span>

四、系統性思維+能源生態=碳中和機會

互聯網思維其實是一種系統性思維。在互聯網公司所建立的那個系統當中,產品經理扮演的其實就是上帝的角色,他建立規則,通過規則,層層相套,環環相扣,通過正反饋的去影響系統當中各個主體的行為,進而讓整個系統實現良性的運轉。

作為傳統行業運用互聯網思維的模范,小米是一個例子。傳統的手機行業是靠差價賺錢的,我一個手機成本1500,賣2000,那我就賺了500,這是傳統思維的做法。小米的規則是什么呢?我一個手機成本1500,好,那我就賣1500,甚至1200我都敢賣。傳統公司開始的時候肯定覺得小米瘋了,或者是以為小米是要把他們擠破產了再提價,這是他們用自己的思維方式去思考得出的結論??墒菍τ谛∶讈碚f,它其實不在乎硬件本身賺錢不賺錢,它是通過硬件來獲取用戶,用戶才是小米的真正目標。有了用戶以后,小米建立的一套生態系統就可以運行起來了,它可以在里面賣書、賣APP、賣商品、賣游戲……它可以把賣硬件虧的錢全都賺回來。

用互聯網思維做產品,做服務,做營銷,做管理,不糾結于一個環節的得失,構建系統,營造生態,在能源領域,構建能源生產、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的新型生態化能源系統。未來以電力為基礎,以可再生能源利用為優先,通過多種能源協同、供給與消費互動、集中與分布并舉,大眾廣泛參與,一步一步去實現中國碳中和的偉大目標。


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