核心提示 隨著碳達峰、碳中和目標穩步推進，非化石能源發電在我國電源結構中的占比將逐漸上升。從我國發展實際和技術現狀來看，電力系統升級處在由化石能源為主體向新能源為主體轉變的過渡階段，火電等常規化石電源仍是目前最穩定可靠的電源。在構建新型電力系統的背景下，需推進常規化石電源清潔化利用，優化電源發展策略，助力碳達峰、碳中和目標實現。

　　構建新型電力系統需要保留一定容量的常規電源

　　能源安全是關系經濟社會發展的全局性、戰略性問題。現階段，保留一定容量的常規化石電源有其必要性和合理性。風、光等新能源發電具有隨機性、波動性。儲能是平抑新能源發電不確定性的重要一環，但受限于連續運行時間、成本疏導、站址選擇等因素，僅靠電化學儲能或抽水蓄能來增加新能源發電容量在目前并不是一種經濟高效的脫碳策略。

　　據中國電科院測算，基準場景下，2030年同步機組的出力占總負荷之比大于50%的累計時段約達全年時長的100%；2060年同步機組出力占總負荷之比大于50%的累計時段仍達全年時長的53%。同時，風電、光伏發電機組皆是鎖相同步電流源。因此，未來新型電力系統的基本運行機制仍是交流同步運行。高比例新能源的接入和高比例電力電子設備的應用，將導致電力系統轉動慣量持續下降，調頻、調壓能力不足。

　　以2019年8月英國大停電事故為例，事故發生前共有2100萬千瓦風電和1300萬千瓦太陽能發電接入系統，取代了大部分傳統煤炭和天然氣發電，使得系統抗擾動能力大幅下降。在這次事故中，電力系統僅損失187.8萬千瓦出力，就導致頻率下降至48.8赫茲。

　　從國際經驗來看，煤電、氣電等常規電源的長期存在并不影響低碳目標實現。德國“富煤、少油、少氣”的資源稟賦與我國相似。自2011年實施能源轉型計劃以來，德國為擺脫能源大部分依靠進口的困境，大力發展清潔能源，減少二氧化碳排放量。2019年，德國非化石能源電量占比已達56%，但仍保留了7840萬千瓦的化石能源發電裝機作為風電、光伏發電等波動性電源的應急備用。其中煤電、氣電仍是最重要的化石電源，裝機7400萬千瓦，占總裝機的34%；發電量2470億千瓦時，占總電量的43%。

　　常規化石電源如何實現清潔化利用

　　雖然構建新型電力系統仍需保留一定容量的常規化石電源，但對照碳達峰、碳中和目標，常規化石電源亟須改變現有的生產利用方式。目前，能源燃燒是我國主要的二氧化碳排放源，電力行業排放約占能源行業排放的41%。推進煤電等化石電源的清潔化利用對實現碳達峰、碳中和目標至關重要。

　　●技術減碳實現低碳化

　　一是實施化石電源清潔化改造，推動自身提效減碳。以上

　　海368萬千瓦需要等容量改造的煤電機組為例，按年運行4120小時測算，碳排放約1342萬噸。通過清潔化改造，度電供電煤耗可從331克標準煤下降到270克標準煤，降幅近20%，同等電量下這部分煤電機組碳排放約1095萬噸，能夠降碳近20%。

　　二是實施靈活性改造，配合新能源發電實現結構減碳。目前我國煤電總裝機容量已近11億千瓦，若最低穩燃負荷能下降20%，就能增加約0.22億千瓦的調峰裕度。利用煤電的深度調峰能力對沖新能源隨機性、間歇性、波動性等風險，將大幅降低對配套儲能的建設需求，增加新能源消納潛力。

　　●原料脫碳實現近零碳化

　　生物質發電每發一千瓦時電，僅排放18克二氧化碳，且純生物質作為發電燃料時與風、光一樣，碳排放均按零排放計算。生物質與煤耦合混燒是可推廣的一種方式，相比傳統生物質發電效率更高，同時還能減少燃煤機組的燃料成本和二氧化碳排放總量。

　　無論是純生物質燃燒還是生物質與燃煤耦合燃燒，都已在發達國家成為主流的生物質能發電技術。值得注意的是，當燃煤電廠轉型成為純生物質零煤電廠時，不僅在碳排放方面具有可再生能源的特質，也具備傳統燃煤電廠的優點。

　　●碳捕集利用與封存實現負碳化

　　“化石電源+碳捕集利用與封存”可以保障電力系統在安全穩定運行下實現凈零排放。碳捕集利用與封存技術能夠捕捉火電廠生產過程中排放的二氧化碳，在減少碳排放的同時利用二氧化碳產生經濟效益，是已知最主要的電源側負碳技術。

　　我國碳捕集利用與封存項目起步較晚，各環節所需技術大部分還處在基礎研究階段。“化石電源+碳捕集利用與封存”模式的規模化應用面臨高成本等挑戰。截至今年10月，全國碳市場碳排放配額成交價格約在40～50元/噸之間，但上海某電廠碳捕集等示范項目處理二氧化碳的成本為500～1000元/噸。據生態環境部環境規劃院測算，預計到2030年，碳捕集利用成本能下降至310～770元/噸；到2060年，成本有望進一步降至140～410元/噸。

　　隨著碳捕集利用與封存等負碳技術逐漸成熟、成本不斷下降，“化石電源+碳捕集利用與封存”模式可以實現規模化應用，填補風電、光伏發電等零碳電源的增量缺口，在碳中和后期發揮關鍵作用。

　　統籌安全、綠色、經濟，進一步優化電源發展策略

　　“十四五”時期，應堅持清潔低碳是方向、能源保供是基礎、能源安全是關鍵、能源獨立是根本的基本原則，統籌安全、綠色、經濟，進一步優化電源發展策略，助力碳達峰、碳中和目標實現。

　　推動常規化石電源性能改造，更好發揮壓艙石作用。有力引導推動化石電源清潔化、靈活性改造，進一步深化“化石電源+碳捕集利用與封存”研究，實現化石電源清潔化利用。對于大受端電網，還需要進一步研究外來電和本地電之間的比例和關系、新能源發電和常規電源之間的比例和關系，保障電力安全可靠供應。

　　加強技術創新應用，更好地適應新能源發展。研究“雙高”特征下的電網安全控制技術，進一步提高新能源發電機組涉網性能，加快光熱發電技術推廣應用；推進大容量高電壓風電機組和光伏發電技術創新，加快大容量、高密度、高安全、低成本儲能裝置研發；推動氫能利用、碳捕集利用和封存等技術研發。

　　聯合各方力量，優化碳達峰、碳中和目標實現路徑。從能源安全和電力保供實際出發，在優化電源布局、推進碳達峰碳中和落地上主動引導、建言獻策，全力爭取政府、行業支持，呼吁各方共同參與研究。

　　（作者單位：國網上海市電力公司企業智庫）