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美国加州碳达峰后仍需传统电源支撑

作者:中国储能网新闻中心 来源:南方能源观察 发布时间:2022-06-25 浏览:

中国储能网讯:

席云华 孙思杨 黎立丰 南网能源院新能源研究员

宋晓维 华南理工大学电力学院研究生

“双碳”目标提出后,传统能源面临的挑战前所未有,其角色定位和退出方式成为争议焦点。2021年12月的中央经济工作会议首次明确提出,传统能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基础上,围绕传统能源退出的争议有所平息。但业内仍然存在对碳达峰后传统电源的发展趋势、角色定位认识不清、把握不准的问题。

加州作为美国经济最强州,是美国可再生能源发展的先锋,在应对气候变化和能源转型方面也走在世界前列。2007年加州能源碳排放量已达到峰值,本文以长期视角,对加州碳达峰前后的社会经济发展、碳排放量变化、能源消费量变化、电力发展和电力消费变化特征进行回顾和分析,总结规律和启示,为业内人士提供参考。

01

碳达峰前后经济社会发展特点

2007年为加州能源碳排放的达峰年。2007年,加州能源碳排放量为4.0亿吨,随后逐步下降,在2012年进入平台期(见图1)。2008年的金融危机使加州经济增长放缓,客观上起到了降碳的作用。

图1  加州能源碳排放量变化

数据来源:美国能源信息署

碳达峰后GDP持续增长,与碳排放关联性不强。2007年加州1.9万亿美元,人均GDP为5.2万美元。碳达峰后,GDP持续增长,增速总体上无明显变化,近30年来年均增长3.8%(见图2)。即碳达峰前后,加州GDP增速变化与碳达峰进程无明显关联,更多地受经济周期、经济事件影响。

碳达峰时,人口处于低速增长期。碳达峰时,加州的人口约为3625万,人口增速不到1%。近30年间人口年均增速仅为0.9%,近几年增速进一步下降(见图2)。

碳达峰时,加州产业结构稳定,第三产业高度发达。加州是美国乃至全球最具经济活力的地区,农业、制造业和服务业均十分发达,第三产业增加值占70%以上。金融地产、文化娱乐、科技研发及专业服务是服务业的三大支柱产业。制造业有航天、电子等新兴产业及炼油、石化、军火等。

图2  加州GDP、人均GDP、GDP增速及人口增速变化

数据来源:wind

02

碳达峰前后碳排放、能源消费的变化特点

近30年来,碳排放量在峰值附近窄幅波动。能源碳排放量与化石能源消费量及结构相关。目前碳排放量为峰值年的89%,与1990年相当;2007年至今碳排放量年均下降1%。总体上看,近30年碳排放量波动较小(见图3)。未来,碳排放量虽然会有所波动,但都将处于下降通道。

图3  加州的能源碳排放量变化

数据来源:美国能源信息署

能源消费量的历史峰值年为2006年,30多年来消费量在峰值附近小幅波动。2006年后,能源消费量经历了先下降后又小幅上升过程,目前为峰值的95%,与1998年相当(见图4)。长远看,由于可再生能源利用规模不断扩大,而化石能源被替代仍有一段较长的过程,能源消费仍存在继续增长的可能。

图4 加州的一次能源消费量变化

数据来源:美国能源信息署

碳达峰后,人均能源消费量下降加快。与碳达峰之前比,碳达峰后人均能源消费量降幅较大,从侧面反映能源利用效率有所提升。

03

碳达峰前后的电力发展与消费特点

碳达峰前后,用电量较为平稳,历史峰值年是2008年。加州电力系统运营商CAISO管理着该州80%左右的电力,根据CAISO披露的数据,加州近20年来用电量年均仅增长0.5%。用电量的历史峰值出现在2008年(见图5),负荷峰值年为2007年。

碳达峰后,新能源装机不断增大,而其他电源的支撑并未减少。从装机看,2007年以来新能源装机快速增长,光伏年均增速高达95%。常规电源装机年均下降6%,但外购电量逐年增加,外购电量占全部电量的比例由27%升至32%。总体来看,传统电源装机和外购电对电力系统的支撑并未减少(见图6)。从发电量看,尽管目前风光发电出力份额(新能源出力占全部电源出力的比值)最大达66%,但全年渗透率(新能源发电量占发电量的比值)不到25%,说明传统电源和外购电承担了70%以上发电任务,仍是电量的主要来源(见图7)。

图5  加州用电量变化

图6  加州电源装机规模变化(不含外购电)

图7  加州电源发电量变化

04

主要结论

通过对加州碳达峰前后经济发展、能源电力消费的变化特点分析,可以得出以下结论:

第一,2007年,加州的能源碳排放量达到峰值,在应对气候变化行动的作用下,未来碳排放量将进入下降通道。能源消费量、用电量的历史峰值年份与碳排放量峰值基本是同期的,但能源消费量、用电量未来仍有继续增长的可能。

第二,碳达峰前后,加州人口进入低速增长期,第三产业增加值占比达到70%以上;在碳达峰前后,加州GDP增速的变化与碳排放进程无明显的关联,反映出经济增长与碳排放的“脱钩”程度较高。

第三,加州新能源发展始于上世纪70年代末期,经过40年的发展新能源发电的渗透率才接近25%,说明新能源替代传统能源是缓慢发展且长期的过程,是多因素作用的结果。

第四,加州新能源装机增长的同时,其他电源的支撑并未减少。表明波动性新能源发展离不开其他电源装机的同步增长和协同利用。目前,新能源已成为加州短时的主要电力来源,但传统能源仍是主要的电量来源。这一规律在新能源发电占比较高的德国、西班牙等国也有体现。

2030年是我国承诺的碳达峰年。到2030年,我国人均GDP预计为2万美元,迈入发达国家门槛,与加州碳达峰时经济发展水平差距较大;由于我国富煤贫油少气的基本国情,人口基数和能源消费体量大,我国碳达峰、碳中和的难度和复杂性要远高于发达国家。

目前,我国碳排放量、能源消费量均尚未达峰,新能源渗透率还较低,不能满足能源消费增量的需求。从目前至碳达峰年份,乃至达峰后的一段时间内,传统能源仍需发挥能源供应基础性保底作用、对新能源出力波动性的调节作用。

我国在推进双碳进程中,既要重视借鉴发达国家的经验,又要立足于国情。建议选取若干具有代表性的国家的案例,进行更广泛、深入、系统的研究,并结合我国的国情和特点,总结普遍规律和特殊规律,把握好我国能源电力转型的基本原则和方法,走好我国低碳转型之路。

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关键字:新能源

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