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传播国家2030年碳达峰/2060年碳中和的政策、知识、技术与优良做法

光电完全可以替代煤电，而且价格更便宜 | 朱运来

3060 · 公众号 · · 2024-12-24 11:32

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内容来源: 碳婆

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2024年12月6日，由中国节能协会与中国质量认证中心联合主办的第四届碳中和博鳌大会在海南博鳌盛大开幕。金融专业人士，中金公司原总裁兼首席执行官、清华大学管理实践访问教授朱云来发表了《 绿色发展路径探讨 》主题演讲。

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非常荣幸有机会参加本次碳中和博鳌大会，跟大家一起探讨未来的可能发展路径。

我先分享一下这个会的主题叫范式变革，精进转型接轨，我的这个题目也可简称新电系统，它也想展示一个范式的变革。传统是什么？最早可能是工业革命，比如英国的煤炭工业，英国的电力发展，这是200年以前，那个时候包括伦敦的雾霾、伦敦的雨伞等都体现了煤炭工业发展和当时工业革命进程的侧影。

最近发生了一件事就是英国最后一个燃煤电厂宣布关闭，而且英国宣布未来不再用煤炭作为主要的能源基础，这个可算是其煤基乃至碳基能源体系发展200年历程的终结。

谈到绿色发展，我们可以光伏发展作为最代表的案例。这张图上是讲太阳常数，这是太阳光到达的地球上的强度，是在大气的顶层的数字，其实中间还会被大气和云彩吸收反射，真正到达地面的大约就是我们太阳常数的一半。太阳能发电离不开太阳，所以每天是从6点开始到晚上6点，与太阳的自然“作息”一致。

因此，光伏给大家的印象都是说电源是断续的，只有白天有，晚上没有，但是加上一个电池的储放能作用以后，我们是可以把一个断续的发电的体系变成一个持续的供电过程，接收的所有太阳光能转换成电能，有一半用在白天，另外一半通过储电电池挪到晚上去用，这样可以保证相对稳定的载负荷，完全改变了所谓间歇性甚至随机性的电源特点，有点像输电线路里面，由于二极管的发明，交流电可以被整流成直流电。

加上电池我们可以把断续的电源变成连续的电源，这就至少奠定了一个稳定供电系统的原理可行性，大家觉得不稳定，其实可能主要原因是大量发展了光伏、速度太快配套还来不及，现在装机累计7亿千瓦，相应的按照这个系统如果需要白天把一半的电储起来留到晚上来用，我们需要大概2小时储电，为什么叫2小时储电，白天整个一天的发电相当于4个小时的满负荷工作小时。因为太阳强度是变化的，中午是最高的，清晨和傍晚是最低的，这是一个变化过程，所以这相当于是12小时折合成产能有效小时是4小时。4小时发的电会有一半要留到晚上去用，所以要用2个小时的储电，由于我们有将近7亿千瓦装机，如果你乘上2小时就是14亿千瓦时，就是我们需要14亿度电的储能能力。

现在实际上只建了1000多万度电的能力，不到1%。所以我们这个体系的配比没有达到科学的要求，这个也给了我们一个指引，储能电池的发展潜力还是很大，过去电池重点还是在发展电动汽车的电池，那也是很重要的应用，但事实上如从稳定电力系统供电角度来讲也需要储能电池的大容量供给。这个容量大概最终目标需要100亿度左右的电池容量，所以现在发展空间还是很大。

当然现在对于储电的角度来讲，还是有一些不同的观点。我们过去这几年，自从中国承诺双碳目标以后，其实这个行业领域还是发展得非常快，有很多的进步。但是没有得到一个足够系统的更准确的分析解读。有必要重新审视一下，各方面的专家在足够的细节上能够有更好的评估，可能使它的潜力发展得更健康。

因为有基础的科学原理支撑，可以知道它是有可行性，而且我们国家是制造大国，在从技术上，从工程上、可实现性上来讲是可以的。现在已有迹象显示，其实很可能这种新型的能源系统，以光电为基础的，它最终的成本实际上比我们现行的燃煤或者碳基的的电力系统，还会更便宜。这是一个值得期待与努力转变实现的新型系统，既能够彻底解决排放问题，在经济上还居然可能更便宜。为了维护我们目前唯一的家园——地球，我们需要积极行动，假如美国新总统上台后立场有变化，我们也还要联系欧盟努力实现合作。如果欧盟加上中国，可能一起努力把碳排放解决了70% /80%，美国未来也可能会发生积极转变。

这里讲的是路径探讨，大家会有不同的理解与看法，这毕竟还是个较新的科学在全球应用的领域，应该更多探讨、更好把握。从过去五年看，一方面来讲双碳问题改善已有很大的发展，非常快速的进展。另一方面是我们需要系统重新评估，整理总结一下，坚定未来发展的方向。

当然，我个人坚信，这种光电体系是完全可以代替过去传统的燃煤体系的，而且未来的价格也还会更便宜的，完全可能提供一个非常实际的具体解决方案。

有了这个基础判断，往前怎么走？也就是未来发展、演变的路径。这个图是一种总结。这里是我国各种类型发电设备的装机，乘上利用小时，就是各自发电总量。图上主要是火、水、风、光，红色是火电，蓝色是水电，黄的是风电，剩下是光电。2023年是最后一年的实测数据。未来是预测，这里用了清华一个团队做的未来电力需求的测算。

历史上，火电装机在增加，火力发电总量也在增加，但如果是2030年实现了达峰目标，也就是到这点，未来火电总量就不会再增加了，对应的火电装机逐年因为设备折旧、退役，20年之后，就是2050年，也就可能变成0了。

因此假如说其他如水电，可利用资源基本上已经饱和了，假设保持不变，过去发多少还是发多少，风能我们暂且也假设它还是跟原来一样，剩下的预测需求和这三类供给之和仍会有一个差额，这个差额就是我们可以用光电来补充。实际上在这里可以看出来，随着火电装机折旧退役，会自然补充新的光伏为主的发电能力，光伏发电能力会随着需求而扩张，这也会是一个有序的平稳的转型接轨，大约需要未来将近20年完成，路径也是清楚的。

那为什么现在大家还有这么多疑惑？前面很多光伏企业介绍遇到了很大困难等等，其实我个人理解，可能有一定历史因素，过去我们已安装的火电装机很多，如果新能源发电上来太快，很多地方又被要求多用新能源的电。当时可能单算发电那一侧确实很便宜，少算了储电的成份，另一方面更重要的还是因为新的绿电上得太快，挤了原来火电的已有装机的发电小时，没有给它有序退出的时间空间，影响了电力工业整体的盈利性。一边在赔钱，另一边新能源还在不断新建，就对吸纳能力等各环节产生了不同的压力。比如说储电，还有输电都要配合才能实现新型能源的总体效果，单有发电是无法体现系统综合的能力，反而可能成了薄弱环节的暴露。我这里有一张小图，大家可以看到我国云量平均分布，中国东南部是人口密集的重要区域，而实际上这部分区域云覆盖，平均可以达到50%，影响了发电的实际效果，没有储电输电也会影响使用体验。

大家可以看到，四川、重庆、贵州等地由于云彩较多，影响了太阳光的照射。最佳的光照区域是那个红圈，也就是柴达木盆地，那里平均阴天数一年是小于5%，绝大部分都是晴天。因此这个地方是可能适宜于光伏发电。然而，由于我们的人口主要集中在东南部，因此必须将电力从西北部输送到这里。如果没有输电设施，你要求柴达木那里95%本地吸纳是不可能的，一定配合特高压长距离的输电以及一定储能，这个线路要打通，如果打通就可能解决问题。

有一个案例分析，苏州市一年要用1500亿度电，如果修两根特高压线，从柴达木是一条可能的路径，还有一条是阴山以北，二连浩特，那里条件也很好，也可修一根线到苏州，有这样两根线，苏州及它周边就可能100%都用绿电。所以打通这个渠道还是非常重要的。这条线平均多少钱？其实只有400亿，全国需要这样的线可能需要100根，加起来才4万亿，相比中国经济的规模和投资规模，特别是可以在20年逐步实现，4万亿要除20。就是一年2000亿，还是具有可承受性的。

我们刚刚讨论了这个可行性以及转变的过程，有这样一个转变过程，就是从2030年达峰以后，火电装机随折旧、产能寿命到期逐步退出，到2050年我们是可能实现大部分火电装机的退出。现在的目标到2060年之前，是互相一致的，这里只是从经济可行性算大帐，初判2050是足以。另外，这个2050的逻辑是什么？因为平均火力发电设备折旧是20年，因此即使2030年刚刚新建的火电厂，理论上20年以后也已折旧为0，可以退役了。退役不发电就不再耗碳了，也就是中和了。所以这个逻辑是很清楚的。

而为了建成这样一个新电力系统，制造能力是一个最重要的，要有光伏、风机，也还需要电池、高压线路等，就是发电、储电、输电，最后是用电的整个系统设备制造。我国保证这样的供应是完全可以的。

所以，综合看我们是有机会建立一个绿色为主的新型电力系统。中国现在电力占用的能源占总能耗的将近一半。另外一半的能耗，将来还还可以再电气化的改造。一个典型例子就是取暖，取暖有很多还是用煤炭烧锅炉，将来其实可以变成用电，用新型电热器。一旦有了这样的目标，其实工业界是可以制造出来更好的产品。

为了促成这种可行性的尽早实现，也可能还需要配套碳价政策，要从经济行为上有改变的激励，促进系统尽早转向新能源运用。

现在重新审视看，双碳的承诺将近快5年了，科学界、产业界也有很多新的进展，系统转变方向也已明确，配套的鼓励政策在陆续出台，但是可能系统的总结好像还不够，有些经验还可以再更好提炼，及时推广，比如，储能电池的配套建设，有时还会纠结安全性等技术问题，其实电池安全性大大提高了。往往电池出问题的都是属于非品牌厂商，粗制滥造的，那属于严格标准、监督检查的范畴，不宜因噎废食。

很多担心电池的原料的供应，但其实锂电池是可以回收的，电池寿命完了以后还可以进入重新回收环节，重新再来利用这些锂的原料，这些配套也是必要的，需要有所激励发展的。

当然，还有电力传输的问题，总的趋势就是我们刚才前面讲的，需要从西北方向或者北方把这个电输向南方，相关通道需要建立起来，这个可能需要中央政府的统一协调，毕竟大多数线路要穿过好几个省，总要有一些新的建设或者各种干扰问题，包括经济的补偿。但从社会资本角度、立足长远与总体来看，是有经济可行性的，也是实现双碳转型必须的。

下面就会谈到新系统经济可行的两个关键价格，一个是我光伏板单位价格，比如说一个千瓦发电能力多少钱，图上标的是横向的，一个千瓦可以是1000、2000、3000元，折成每瓦多少钱就是1块钱、2块钱……。纵向的是储电的容量价格，就是储电比如说单位是千瓦时也就是储一度电的设备容量要多少钱，千瓦时是1000、2000、3000块。这是一个二维图，横纵轴结合看就是一个发电和储电的简单系统要多少钱，比如一个瓦时1块钱和一个瓦1块钱，我们现在看中间这个点，这是现在可能已经平均能达到的情况，就是2块钱一个瓦时储能，2块钱一瓦发电光伏板，以此为参数，全国性新的光电系统总造价171万亿，平均一度电是9.1毛，如果都变成了1块钱1瓦及1瓦时，那就就变成了左下角这个点，整个电力系统投资只需要85万亿，1度发电成本变成4毛5。综合考虑后续流程环节，折算出来相当于社会的电价是1块钱1度或者9毛钱，这是概念性的展示。比如电网售价7毛钱一度，实际发电的单位成本如上网电价 4.5毛。

这是前景，但现在已有很多企业的发电光伏板1瓦少于1块钱，是技术提前到达还是过度竞争内卷是有争议的，但这个总体很清楚，是至少未来完全可能实现的。我们需要以这个为基础，把20年中和的目标分解成为20年的步骤，每一年逐步实现，不要激进、扯着周边或上下游都跟不上，要实现系统整体的稳健进步。

另外，目前火电装机14亿千瓦，20年后要完全替代它，需要光伏装机可能是4倍，为什么？因为其实这个光的利用小时数平均是1340小时，火力是4000小时，连续阴雨天无法发电的冗余要考虑，所以差了一个倍数，4倍装机至少可以作为测算的起点，以有利于整个转型的顺畅。

上面是一些思路探讨，希望各位专家来做细致的批判和评估。看看这个方案的可行性，应对气候变化发展的转型方案，也是对我们自己发展的最好方案，可能更便宜经济，同时又可能解决了全球碳排放的问题，完成了整个从过去化石能源的发展变成了新时代绿色能源的发展。这个长期潜力及对经济的拉动将是很可观的。

朱云来现场发言内容（根据现场速记整理，本文有删减）

来源：中国节能协会碳中和专业委员会

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