世界主要經濟體是怎么進行能源電力轉型的?

　　近日，由國家能源局主辦，電力規劃設計總院、中國能源傳媒集團有限公司承辦的《新型電力系統發展藍皮書》(以下簡稱《藍皮書》)發布儀式在京舉行。

　　《藍皮書》由國家能源局統籌組織11家研究機構共同編制而成，旨在為電力行業轉型發展指明戰略方向，全面助力推進能源革命、構建新型能源體系、推動能源綠色發展。

　　《藍皮書》指出，以2030年、2045年、2060年為新型電力系統構建戰略目標的重要時間節點，制定新型電力系統“三步走”發展路徑，即加速轉型期(當前至2030年)、總體形成期(2030年至2045 年)、鞏固完善期(2045年至2060年)，有計劃、分步驟推進新型電力系統建設的“進度條”。

>> 新型電力系統建設“三步走”發展路徑

　　在總體架構與重點任務方面，《藍皮書》提出要加強電力供應支撐體系、新能源開發利用體系、儲能規?；季謶皿w系、電力系統智慧化運行體系等四大體系建設，強化適應新型電力系統的標準規范、核心技術與重大裝備、相關政策與體制機制創新的三維基礎支撐作用。

>> 新型電力系統圖景展望

>> 新型電力系統四大基本特征

　　我們節選了《藍皮書》中“世界主要發達經濟體能源電力轉型鏡鑒”部分如下。

　　氣候變化給全人類生存和發展帶來新的挑戰。

　　2021年以來，世界多個國家和地區出現了能源電力短缺的局面，俄烏沖突使得全球能源供需緊張形勢進一步演變為能源危機。世界各國正在重新調整能源發展戰略，積極促進能源供給來源地的多樣化，提高能源戰略儲備能力，推動能源獨立安全發展。

　　歐盟、美國、日本等發達經濟體率先啟動能源電力轉型，各國新能源發電量近年來呈快速增長趨勢。從2010年至2020年，歐洲地區新能源發電量占比由7.7%激增至23.8%，達9210億千瓦時;美國新能源發電量占比由4.0%增長至12.4%，達4977億千瓦時;日本新能源發電量占比由2.6%增長至12.5%，達1256億千瓦時。

　　各國結合自身資源稟賦、能源戰略、技術水平、政策導向，制定了不同的能源電力轉型戰略與過渡路徑。

>> 2020年世界主要經濟體新能源發電量占比

　　歐盟注重碳減排，同時關注能源安全。

　　歐洲預計2050年實現碳中和，利用其在綠色技術產業積累的領先優勢，積極推動可再生能源發展，從多個層面實現可再生能源替代轉型。

　　主要國家可再生能源快速發展并實現高比例消納，得益于充裕的發電容量，靈活的發電調節能力，緊湊的電網結構，完善的市場機制，以及可再生能源與其他電源、電網統籌協調規劃等多方面因素。

　　近年來，在全球通脹與俄烏沖突疊加下，為保障能源安全，歐盟部分國家被迫重啟煤電。

　　美國注重能源獨立，加速能源技術商業化發展。

　　美國始終把能源安全放在首位，電源裝機結構以氣電為主。

　　美國電力系統轉型包括兩方面，一方面是由能源低碳化轉型驅動的電源轉型，包括擴大新能源發電規模、關停燃煤電廠或附加CCUS裝置等;另一方面是由能源轉型和現代社會發展共同驅動的電網轉型，大力發展智能電網和微電網。同時，美國高度重視技術攻關，包括氫能技術、先進核電技術、生物燃料技術與地熱技術、儲能技術。

　　日本注重電力穩定供應，積極整合可再生能源與氫能。

　　日本電力系統規模約為我國浙江與江蘇兩省總和，裝機結構以氣電、煤電等化石電源為主。

　　其電力系統轉型過程中重點關注電力穩定供應，提出將最大限度地開發海上風電、太陽能、地熱等可再生能源，推進可再生能源制氫技術的規?；瘧?，大力發展零排放技術，通過儲能、虛擬電廠等手段提升系統靈活性，力求通過能源技術優勢彌補資源稟賦的劣勢。

>>歐盟能源轉型戰略

>>美國能源轉型戰略

>>日本能源轉型戰略

　　為適應新能源在系統中電量占比持續提升，國際主要發達國家立足于其國情和發展階段制定了能源技術發展戰略，通過電力轉型適應大規模高比例新能源的并網與消納。

　　目前各國主要通過分布式發電和儲能等領域技術革新，推動源網荷儲多環節的深度融合，同時積極出臺金融、財政、法規制度并完善電力市場建設，助力電力系統轉型。各國重點轉型措施可為我國新型電力系統構建提供重要參考。

　　一是提升終端電氣化水平。英國擬通過推廣基于熱泵技術的供熱電氣化、加速電動汽車普及的交通電氣化等一些舉措提升終端用能水平。據英國商業、能源和工業戰略部(BEIS)預計，英國終端電氣化水平將由2021年的16%上升至2050年的50%以上?，F階段終端電氣化水平相對較高的日本、美國和歐洲一些國家將通過對工業、交通運輸、供暖和制冷等領域進行終端電氣化改造，使終端用能電氣化水平進一步提升至50%以上。

　　二是大力發展分布式新能源。為實現分布式能源的高效利用，各國積極構建分布式能源網絡，通過屋頂光伏、分散式風電、儲能和微網建設，來滿足終端用戶對冷、熱、電的用能需求。日本分布式發電以熱電聯產和光伏發電為主，據日本經濟貿易產業省(METI)預計，2030年分布式能源系統發電將占總電力供應的20%。德國針對分布式新能源并網，制定了一系列技術標準規范和并網檢測認證制度，鼓勵通過新能源電源遠程調控技術等手段增強新能源發電的主動可調節性，滿足系統安全穩定運行要求。

　　三是推進多時間尺度儲能規?；l展。在碳中和背景下，各國大力發展以電池儲能、壓縮空氣儲能等為代表的長時間儲能技術，以提高電力系統調節能力和對新能源的消納能力。美國國家可再生能源實驗室(NREL)預計，2050年儲能功率和儲能容量將分別達到2億千瓦和12億千瓦時以上，儲能規模相較目前將增長約10倍。美國能源部已投入大量資金用于支持全釩液流電池、壓縮空氣儲能等技術研發。2050年，電網儲能時長將以4小時、6小時、8小時為主，三類儲能分別約占儲能配置總量的34%、25%和19%。日本積極推動儲能規?；l展，預計到2030年儲能規模將比2019年增加10倍，商用和家用蓄電池市場規模將達到2400萬千瓦時，車載蓄電池市場規模也將擴大到1億千瓦時。英國主要以投入公共資金支持儲能技術創新，通過發布“工業戰略挑戰基金”、開展“法拉第挑戰計劃”等措施鼓勵對電池儲能延壽、系統規模提升、回收利用等方面進行深化研究。

　　四是加快布局氫能產業，推動電能與氫能互轉利用。以日本、美國和歐洲為代表的發達國家和地區十分重視氫能產業技術創新與發展。美國、德國等制定了與氫能產業相關的發展路線圖，擬投入總計數億美元資金用于開展規?；?ldquo;制氫、運氫、儲氫和氫應用”研究，推進氫能全產業鏈發展，預計2050年加氫站用氫實現100%綠電制氫。英國的“綠色工業革命十點計劃”提出要推動低碳氫能的應用，到2023年，在天然氣系統混合氫能比例將達到20%，部署氫能供熱研究并規劃建設氫能社區、氫能城鎮，2030年低碳氫能容量預計達到500萬千瓦。氫電轉換方面，日本、歐盟部分國家已在氫燃料電池方面取得階段性成果，日本計劃2030年安裝530萬臺配有氫燃料電池的汽車。受限于技術及成本因素，清潔氫氣在2035年之前不會用于大規模電力生產，但會在運輸和重工業等其他部門發揮效益。2035至2040年，以氫能為基礎的電氣化應用將大規模應用。據國際氫能委員會預計，2050年氫能將承擔全球18%的終端用能需求。

　　五是推動CCUS技術應用。目前，美國及歐洲一些發達國家和地區選擇CCUS技術作為碳減排手段，主要通過生物能結合碳捕集與封存技術(BECCS)和直接空氣碳捕集與封存技術(DAC)進行碳移除?！睹绹茉捶ò?020》授權60多億美元用于CCUS的研究、開發和示范，以推動其成本降低與技術進步。根據國際能源署可持續發展情景(SDS)所展示，2030年歐洲二氧化碳捕集量將增加到3500萬噸左右，2050年將達到3.5億噸。預計當前至2070年間，利用CCUS技術捕集的二氧化碳中將有42%來自電力部門。歐盟對CCUS項目研究提供了大量的資金支持，地平線歐洲項目部重點扶持CCUS的技術研發和創新，現階段主要針對碳捕集、封存、轉換以及碳去除類項目，后續預計還將大力支持碳運輸和封存基礎設施項目。歐盟創新基金組織主要扶持能源密集型行業的CCUS項目以及可再生能源等能為市場帶來突破性技術的項目。此外，英國、挪威、荷蘭等國家也通過設立基金、投資項目等方式支持CCUS技術研發和項目建設。

　　六是推動大電網的柔性可控互聯。大電網互聯是實現不同國家地區能源共享、提升電力系統運行調節靈活性的重要手段。處于互聯電網中的國家、地區可以有效利用相連區域的資源作為本地新能源的儲備電源。目前，德國與周邊11個國家直接聯網，共有63條交流線路，3條直流線路，跨國線路總輸電容量為2960萬千瓦，占德國最大用電負荷的39%，與鄰國電網間的電力交換已占其總裝機容量的12%。歐盟提出2030年各成員國跨國輸電能力至少占本國裝機容量的15%。歐洲輸電系統運營商聯盟(ENTSO-E)對跨國電網互聯做出詳細規劃，利用場景分析深入研究跨地區系統高比例可再生能源與電動汽車、智能電網和儲能的深度融合。

　　七是提升能效管理，加強行業間良好耦合。德國政府發布中長期能效規劃《能效管理綠皮書》，考慮將減少能源消耗、避免能源浪費納入能源政策和市場規劃指導進程中;推動供熱、制冷、交通等領域與能源領域更好地耦合;加強需求側管理，在增加可再生能源利用的同時提高系統靈活性。日本建立獨特的“能源管理師”制度，能源管理師主要負責對應企業和場所的能源規劃和能效管理工作，推進企業與行業、政府的溝通，由政府管理部門、政府主導的專業服務(研究)機構和各個大型用能企業或機構的專業能源管理師組成的三級節能監管體系，為制定和執行節能政策和政府獲取企業信息提供了一個有效的系統。

　　八是積極推進電力市場建設。美國、日本和歐盟一些國家和地區為適應綠色低碳發展需求，在市場設計層面積極構建促進能源低碳轉型的市場機制，具體表現在通過豐富市場化交易品種，完善需求側資源參與市場交易機制等方面。美國各ISO/RTO在已有制度的基礎上，不斷擴大市場范圍，出臺了多項政策鼓勵儲能等靈活性資源參與電網調節。CAISO和MISO兩家電力系統運營商推出了靈活爬坡產品以通過價格手段引導市場調節資源響應凈負荷快速變化，提升新能源可調度性。此外，英國通過政策和市場機制改革，對電力靈活性市場、儲能，需求側響應等方面的政策與市場規則進行調整，消除涉及儲能系統并網與市場化的制度障礙。

　　九是出臺金融、財政、法規政策助力低碳產業發展。通過提供低息貸款及設立發展基金，破解可再生能源制造企業融資難的問題;通過征收環境稅和對可再生能源投資采取稅收優惠等手段，有序引導綠色低碳發展;通過制定市場運行規范，開展市場監督保障可再生能源發展穩步推進。美國在綠電市場方面構建了基于可再生能源配額制(RPS)的合規市場，以規范承擔配額義務主體完成可再生能源配額目標。歐盟理事會為支持成員國消費者使用可再生能源，將住宅及公益用途分布式可再生能源發電設備稅率調低至0%-5%。(節選自《新型電力系統發展藍皮書》，標題為編者所加。)

　　來源：《中國戰略新興產業》雜志