中国何时能实现碳达峰?

　　受益于光伏产业链大规模降价和光伏装机的迅猛增长，中国大概率将会在最近一两年即可实现碳达峰。

　　2023年的第二十八届联合国气候变化大会COP28召开在即，全球二氧化碳排放总量最大的国家——中国何时能实现碳达峰?是现在国际国内都关心的一个热门话题。

　　根据官方报道，中国现在的二氧化碳排放量为110亿吨/年左右。在中国二氧化碳大部分是燃烧煤炭排放的，一小部分是燃烧石油和天然气排放的。能源需求在未来相当长的一段时间内还会继续增长，不过增长速率会下降。还有一小部分二氧化碳是生产水泥时煅烧石灰石排放的，不过中国的水泥产量已经达峰并开始下降了。其它原因造成的温室气体排放量微乎其微。

　　中国高耗能的重化工产业各种产品的产量、特别是第一大二氧化碳排放户钢铁产量的增速已经下降。主要增长的能源需求是服务业和人民生活，这部分的二氧化碳排放量远低于工业。现在每年的能源需求增长率为3.5%左右，大概率未来会逐渐下降，保守估计每年新增能源需求的绝对量会保持在一个比较稳定的水平。今后如果新增的能源供应全部使用化石能源，估计每年最多增加4亿吨的二氧化碳排放。因此如果新增的零碳能源——风光水生物质及核能每年能够替代化石能源减排4亿吨二氧化碳，则中国可立即实现碳达峰。

　　碳达峰主力

　　在碳中和时代能源最终用户使用的能源绝大部分来自电能，现在直接使用化石能源的领域会逐渐转向使用电能。譬如在交通运输领域，现在使用燃油的机动车，在碳中和时代主要使用电能和氢能，而氢能则主要由电解水制取。中国现在的电能主要来自燃煤发电，中国现在的发电煤耗约为301克标准煤/千瓦时，每燃烧1克标准煤，产生大约2.66克二氧化碳，于是燃煤发电的二氧化碳排放量约为800克/千瓦时。到了碳中和时代，电能主要来自可再生能源，少量来自核能。两者均为零碳能源。可再生能源包括：太阳能光伏发电，风力发电，水力发电，核能发电，生物质发电，地热发电，海洋能。其中生物质发电，地热发电和海洋能的发电量较少。

　　2022年，中国主要的零碳电源发电量在总发电量中的排名为：第一水电，15%;第二风电，9%;太阳能光伏电与核电并列第三，为5%。2022年，各类零碳电源的新增发电量替代燃煤发电减排的二氧化碳仅为2亿吨左右，其中光伏发电的新增发电量每年可减少8000多万吨的二氧化碳。距离每年新增零碳能源发电二氧化碳减排量4亿吨的目标，还缺约一半的减排能力。如果之后每年零碳发电容量新增产生的二氧化碳减排量上升10%，则需要7年，即到2029年才能达到每年新增4亿吨二氧化碳减排量的目标，实现碳达峰。

　　但是在2023年，光伏领域突飞猛进的发展阶跃式地改变了这一进程：在这一年里多晶硅产能得到了大规模的扩张，结束了由于俄乌战争爆发欧洲国家抢购光伏组件导致的光伏组件产量大增、进而造成多晶硅供应短缺的局面。从2022年第四季度至2023第四季度一年左右的时间里硅料价格下降了80%左右，导致光伏产业链上的硅片、电池片直至光伏组件的产量大增，价格腰斩。光伏发电系统的主要成本光伏组件的价格从2022年中期的2元/瓦左右下降至2023年11月初的1元/瓦左右。因而光伏发电系统的建造成本降低了30%左右。全国各地现在新建光伏发电系统的发电成本比燃煤发电的并网电价要低10%—50%。于是引起了全国安装光伏发电系统的狂潮。

　　2021年中国的光伏发电新增装机容量才5000多万千瓦，2022年增长到8000多万千瓦，而由于光伏组件价格的猛降，2023年就达到了2亿千瓦左右，两年的时间里光伏发电新增容量翻了一番还多。光伏发电系统的年新增容量造成的二氧化碳减排量一下子占到了全国二氧化碳年新增减排量的一半左右，超越水电和风电，一跃成为中国实现碳达峰的主力。

　　光伏的重要作用

　　2023年中国新增零碳能源发电容量替代煤电减少的二氧化碳排放量估算如下表(风力发电、水力发电和生物质发电的新增容量估计来自中商情报网www.askci.com的信息，核电的新增容量根据2023年1-9月的统计数据)：

　　按上表的计算结果，如果风电、水电和核电未来每年的新增装机容量以2022年的新增装机容量作为基准基本不变，每年新增的能源需求量不变，保守估计中国每年的新增光伏装机容量在2023年2亿千瓦新增容量的基础上再增加约5000万千瓦，达到2.5亿千瓦/年左右，就会实现碳达峰。

　　而中国光伏组件产业链各环节的产能还在迅猛增长，其中光伏硅料2023年底的产能比2022年底又增加了70%左右。

　　中国光伏发电新增容量近年来的变化可请参见下图。

中国何时能实现碳达峰?答案从图中一眼即可看穿，不必说透!

　　现在中国风光电的发电成本已经在全国范围内低于燃煤发电了，在阳光辐射最强烈的地区，光伏发电成本甚至只有燃煤发电成本的一半左右。但从整个电力系统的角度来看，中国实现碳中和还有一大关键问题需要解决，现在缺乏足够的消纳过剩风光电的电耗和补偿风光电短缺的零碳电源——即所谓的智慧能源，保障电力系统的稳定，提高风光电的利用率。

　　现在各地的风光电名义利用率很高，在90%以上，但实际上并非如此。譬如，北方某市风力发电的利用小时数高达3000小时以上，但风电并网的利用小时数只有2100小时，风电的利用率只有70%左右。但该市公布的风力发电利用小时数为2200小时，这样按公布的统计信息风电的利用率就高达95%以上了。为何在统计信息上如此做，行内众所周知，点到为止了。这说明了智慧能源现在极度短缺。

　　可再生能源的成本下降主导实现碳达峰只是实现碳中和这场大戏的前半场，开发智慧能源——这出在后半场的重头戏更精彩!

　　来源：《新能源决策参考》

　　文/陶光远 作者供职于中德可再生能源合作中心