在2020年9月的聯合國大會上，中國向全世界作出了2060年前實現碳中和的承諾。在三個月后的氣候雄心峰會上，中國又宣布了國家自主貢獻的新舉措。中國在減排方面一系列重大目標的宣布，無疑是2020年國際社會在應對氣候變化領域中最重大的事件之一。中國作為全球最大的發展中國家，能源消費占全球能源總消費量的23%。從能源結構來看，中國能源消費主要以煤炭等化石能源為主，化石能源在一次能源消費中占比接近85%。中國碳中和目標的實現，對于實現《巴黎協定》確定的目標具有重大意義。隨著碳中和目標的提出，中國未來能源轉型的方向也就基本確定了。

電力是終端消費零排放的能源，但是電力生產過程卻產生了中國能源系統近52%的CO2排放量，因而大力發展可再生能源，實現對化石能源的替代，將是推動中國實現碳中和目標的必由之路。在碳中和的背景下，中國電力發展之路也備受關注，在這里進行粗淺分析。

如何滿足未來電力需求的增長？

中國國家自主貢獻目標中與能源電力相關的要點如下：單位國內生產總值CO2排放量將比2005年下降65%以上；非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右；風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上。

根據國家自主貢獻目標，參考現狀的能源消費結構和電力結構（主要是2019年），并結合2030年GDP增長情況以及用電需求預測成果，可以大概推算出2030年中國電力需求空間及電力結構。

總發電量：采用彈性系數法預測，2030全國電力需求約為10.1萬億kWh，考慮輸配電消耗后，估算總發電量約需10.6萬億kWh。

化石能源發電量：2030年單位國內生產總值CO2排放量比2005年下降65%。結合2005-2030年GDP的增長情況，CO2排放量增加幅度不能高于2.34倍。假設CO2排放量中電力和非電力領域的排放量比例維持現狀不變，2030年化石能源發電量不能超過2005年化石能源發電量的3.34倍，即化石能源發電量不能超過6.8萬億kWh。

非化石能源發電量：2019年中國一次能源消費約為48.7億tce，非化石能源占比為15.3%，其中非化石能源發電量23917億kWh。采用彈性系數法預測2030年全國一次能源消費約為57億tce。按照非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右推算，非化石能源發電量至少要達到4.6萬億kWh以上，相應化石能源發電量不得超過6萬億kWh。可以滿足單位國內生產總值CO2排放量的下降65%的目標。

風電光伏發電量：國家自主貢獻目標要求風電、太陽能發電總裝機在12億kW以上，考慮兩者裝機相近，分別為6億kW，其中風電的6億kW中包含3000萬kW的海上風電。按現狀風電光伏的平均利用小時數，測算得到2030年風電光伏發電量合計為1.8萬億kWh。

根據以上分析，可以匡算出2030年非化石能源發電量至少要達到4.6萬億kWh，其中風電光伏發電量為1.8萬億kWh，也就是說，在達到國家自主貢獻的基礎上，為了滿足電力需求，還需要2.7萬億kWh的非化石能源發電量，扣除現有裝機的水電、生物質、核電等非化石能源發電量，還有9777億kWh的電量缺口。

如果這些發電量缺口由風光來提供，相應風光的總規模必須達到18億kW以上。

圖1 2030年中國電力結構測算分析

按照2030年電力需求預測的思路，分析2060年電力發展情況。2060年電力發展重點考慮實現電力碳中和情景。

電力總需求：2060年電力總需求參考清華大學張希良教授的預測結果，達到15萬億kWh。

化石能源發電量：考慮到為了滿足電網和重大負荷的支撐作用需要保留適當必要的氣電、煤電等火電機組，結合CCS或CCUS技術可實現這部分電力的零碳排放。假設10%的電量來自于火電，也就是1.5萬億kWh。

風光發電量：假設2060年實現風電的30•60目標，屆時風電裝機達到30億kW（其中海上風電假設為6000萬kW），光伏也按照30億kW的規�？紤]。參考現狀條件下風電光伏的評價利用小時數，測算得到2060年風電光伏發電量合計為9.1萬億kWh。

根據以上分析，在考慮電力碳中和的背景下，為了滿足電力需求，除了必要的火電、風電和光伏，還需要4.4萬億kWh的非化石能源發電量，扣除現有裝機的水電、生物質、核電等非化石能源發電量，還有2.6萬億kWh的電量缺口。

如果這些發電量缺口由風光來提供，相應風光的總規模必須達到77億kW以上。

圖2 2060年中國電力結構測算分析

從電量平衡角度分析，不管是滿足2030年的國家自主貢獻目標，還是滿足2060年的碳中和目標，就算按現有遠景目標去實現風電光伏的開發，也還是滿足不了電力增長的需求。未來補足電量缺口可能的方式有：一是進一步加速風電和光伏的開發，二是推進水電和核電等其他傳統非化石能源的開發。但值得注意的是，水電的開發是有天花板的，我國水電的技術可開發量是6.87億kW，截至2019年年底技術開發程度約為52%。即使2060年水電技術開發程度達到90%，也還會存在1.5萬億kWh的電力缺口。

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