“双碳”目标下上海能源电力技术“十四五”规划解析

在国家提出“碳达峰、碳中和”的目标下，整个能源行业迎来了新的挑战。作为上海市碳排放的主要行业之一，电力行业在“十四五”期间将面临技术转型的压力，既要保障大都市电网的安全稳定运行，又要完成在清洁、低碳背景下的绿色赋能。

上海能源电力发展特点

从目前来看，常规电源仍占据上海能源发展的主导地位。2019年，上海煤电装机规模为1 499万kW，燃机768万kW，可再生能源共234万kW，其他装机规模为167万kW，市外来电装机规模为1 661万kW。其中，包括煤电和燃机在内的本地常规电源装机占本地总装机规模的85%，本地常规电源装机规模与市外来电装机规模的比例约为1.4:1。从发电量来看，本地发电量为840亿kWh，市外来电735亿kWh，市外来电占比达47%。

上海市的绿色电力主要还是依赖外来电。“十三五”期间本地新能源发展迅速，本地新能源装机占比从3.5%增长至8.2%，其中，风力发电增长主要来自海上风力发电，光伏发电增长主要来自分布式光伏发电。但是，从总体来看，装机占比仍然不高。2019年，上海市非化石能源（包括本地可再生能源和外来电非化石能源发电）发电量共计591亿kWh，占一次能源比重为18%。其中，本地风力发电、光伏发电25亿kWh，其他非化石能源发电32亿kWh，外来电非化石能源发电量为534亿kWh，外来非化石能源发电量占非化石能源发电总量的90%。在可以预见的“十四五”期间，上海作为一个相对缺乏新能源资源储备的城市，仍然需要通过引进大量外来电实现降碳的目标。

上海实现能源降碳面临的主要挑战

一方面，上海能源供需从中长期角度来看承压巨大。在“双碳”背景下，化石能源在上海发展受限将加剧上海中长期电力供需压力。上海市内资源匮乏，无水电以及抽水蓄能，核电厂址资源缺乏，光伏发电因地域狭小可新增规模有限。扩建交流特高压变电站后，上海交流电网受电能力尚有裕度。但是，由于中东部省份完成“双碳”目标都面临极大压力，上海周边的江苏、浙江等省内部用电量都远大于上海，完全依靠华东区域统筹交流送电支援上海实现“双碳”目标的难度极大。

另一方面，减排技术体系尚不成熟。国际能源署《2050年实现净零排放：全球能源行业路线图（2021）》的研究显示，全球碳中和关键技术中目前有一半尚未成熟，现有低碳、零碳、负碳技术供给不足，基础研究、成果转化存在短板，高端核心技术仍待突破，关键零部件还面临“卡脖子”问题。产业链上下游、产业链与外围服务配套之间的联系和协同、产业链和创新链的融合发展均有待加强。这些都需要上海在再生资源利用、能效提升、终端消费电气化、零碳发电技术、储能、氢能和数字化等多个领域加快推广成熟技术以支撑二氧化碳排放高标准达峰，提前部署碳中和实施路径和深度减排所需的各项技术，以匹配快速减排的需求。

“碳中和”领域的能源技术选择

目前，学术界在碳中和的技术选择上存在多种观点，主要集中在如何高效清洁地利用化石能源方面。

观点之一认为化石能源仍会长期发挥战略支撑作用。上海交通大学黄震院士提出，长期以来，煤炭对我国国民经济和社会发展起到了战略支撑作用，未来，“新能源发电+储能”以及“火电+碳捕集、利用与封存（CCUS）”会结成一个不可或缺的技术组合，其中，CCUS是目前实现大规模化石能源零碳排放利用的关键技术。未来，结合CCUS的火力发电将会推动整个化石能源电力零碳排放，在提供保障性电力的同时，也保证了电网的灵活性。

观点之二认为科技创新是实现碳中和的关键因素。清华大学贺克斌院士提出，“五碳并举”是实现碳中和的基本路径，主要包括：资源增效减碳，在确保达到既定经济目标的前提下将能源需求降到最低；能源结构降碳，大幅提升非化石能源比例；地质空间存碳，通过CCUS技术使二氧化碳循环再利用；生态系统固碳，通过生态建设使二氧化碳的碳汇能力增加；市场机制融碳，通过市场机制推动各类技术更合理、更高效地应用。

观点之三认为高效清洁地使用化石能源是需要突破的关键技术。南方科技大学刘科院士提出了5条碳中和路径：一是通过现有煤化工与可再生能源结合实现低碳能源系统，一方面可以利用现有的煤制甲醇实现近零碳排放，另一方面通过太阳能、风能、核能电解水制备绿氢和氧气，合成气不经水汽变换，这样就能使煤制甲醇厂不再排放二氧化碳，再用甲醇取代汽柴油开车，或甲醇和水在线制氢发电推动燃料电池汽车或作为电动车的充电宝；二是利用微矿分离技术，在煤燃烧前，把可燃物与含污染物的矿物质分离开，从源头上解决煤污染的问题，同时以低成本生产甲醇、氢气等高附加值的化学品；三是实现光伏与农业的综合发展，将光伏与农业、畜牧业、水资源利用及沙漠治理并举，实现光伏和沙漠治理结合，以及光伏和农业联合减碳；四是峰谷电与热储能综合利用；五是利用可再生能源制甲醇，开展分布式发电的推广。

上海低碳能源的技术路线

能源技术进步是实现碳中和的基础，在寻找上海碳中和技术路线的方法论上，技术的主线可以通过综合考虑不同低碳能源供应技术的成本，在保障能源安全供应的前提下，寻找成本最低或者次低值来获得最优或者较优的路线图，为能源领域的“十四五”以及今后的技术规划提供参考。

在能源需求侧，工业和建筑业需要节能技术，交通、服务业需要减排技术；在能源供给侧，首先需要电力领域碳中和，而后再形成非电领域碳中和。在电力领域碳中和需要推广可再生能源和储能发展。在非电领域需要提高电气化率，推广氢能、碳捕集技术。在农业领域要实现“碳排放+固废排放”与森林碳吸收的平衡。

在面向“双碳”目标时，能源电力的技术进步可分为3个阶段来完成。

2021年至2030年是高质量实现碳达峰的阶段。重点要在节能技术、减排技术和清洁电力技术上发力。其中：节能技术重点降低工业能耗和消费电耗；减排技术聚焦在大型火电降低煤耗及灰氢技术上；清洁电力技术集中在太阳能、海上风电、电网平稳消纳技术及储能上。

2030年至2050年是碳中和的关键期。在此阶段，电力行业要率先实现零碳排放需要大力发展与储能融合良好的光伏发电、风力发电等清洁电力技术。在其他能源领域重点布局天然气裂解或甲烷重整等蓝氢技术并加快向绿氢过渡，同时配合使用CCUS技术，实现零碳排放。在零碳辅助技术方面，需要重点布局能源互联网技术，攻关液氢储运等瓶颈技术和高温超导等新材料技术。此外，还要重视可再生能源回收利用与能源再生，如可再生资源回收利用技术、电池回收、垃圾发电、可降解材料等。

2050年至2060年是碳中和的决胜期。在此阶段，上海风力发电、光伏发电等清洁能源项目已经开发完毕，碳中和目标日趋严格，需要在开发绿氢等零碳能源增量的基础上深化对化石能源的清洁利用。此时应实现CCUS技术的重点突破，并进一步在空气碳捕集等负碳技术方面取得显著成效。

结合上海自身的资源禀赋，在实现“碳达峰、碳中和”的路径上着眼于能源电力技术的“十四五”规划，上海应广泛推广节能减排技术和提高能效、可再生能源等成熟技术的应用，强化基础研究和前沿技术布局，提前有序部署氢能、储能、CCUS等新兴技术，以及温室气体的管控与减排技术，为碳中和增加技术储备、积蓄技术实力。

罗

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