薛禹胜院士：电力系统对“30·60”目标的主动支撑
中国电力网发布时间：2021-02-02 09:19:31
国网电力科学研究院名誉院长
气候变化是当今人类面临的重大挑战，控制大气层温室气体浓度已成为全球共识。自2014年提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略以来，我国能源转型取得显著成绩，截至2019年底，单位GDP碳排放量相比2005年已经下降48.1%，但化石能源在能源结构中的比例仍然高达84.7%，排放总量依然保持增长态势。2020年9月22日，在第75届联合国大会期间，中国郑重提出将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和（以下简称“30·60”目标）。这显示了中国作为负责任的大国，领导与推动全球应对气候变化的决心。
为了确保我国经济发展规划与“30·60”目标的协同实现，需要明确两者的量化关系。大气层温室气体浓度随着碳排放的增加而增加，并随着碳汇的增加而减少。虽然碳达峰与碳中和的目标及达标年份有所不同，但两者的路径必须统一优化。否则，若在2030年之前上一批高收益但高碳的项目，并适时停上这些项目，碳达峰仍可实现。但被推高的碳峰值却大大增加了按期碳中和的难度。要在40年的时间尺度内统筹减少碳排放的举措，以及增加森林碳汇、生物质耦合CCS等抵消大气层碳浓度的措施，确保“30·60”目标的行动方案与路径能够达到整体最优。
为支撑“30·60”目标，能源行业必须推动节能与能效提升、化石能源的清洁化及清洁低碳能源的大规模替代，终端能源的电能替代，以及能源链与交通网络等其他物理系统、生态环境系统、信息网络、政策法规、能源及相关要素市场的改革、新型商业模式、科技创新网络、人才培养等之间的深度融合。
能源领域的碳排放量大约占人类活动总排放量的一半，不难想象其减排责任的重要性。其主要举措包括在一次能源侧用清洁能源大规模地替代化石类能源，以及在终端能源侧用电能大规模地替代化石类能源的直接使用。电力系统是连接一次能源与终端能源的枢纽，上述两个替代都必须依靠电力系统的主动支撑。十多年来，信息技术与电力系统的深度融合大幅提高了电力系统的效率与可靠性，并在推动能源转型方面发挥了重要作用。“30·60”目标要求电力系统进一步成长为能源链中的“中坚力量”，确保更大规模且更加安全高效地平衡能源上游的间歇性可再生能源发电及下游的电动汽车等新型用电负荷，积极推动电力市场化改革，加强以服务为中心的理念，促进能源电力新业态的发展。
“30·60”目标的实现绝不是单纯的技术问题，它有赖于正确的政策引导与监管、全社会环保意识及民众的行为践行。因此，必须针对能源及环境领域，建立一个从信息、物理、社会等维度协同考虑的框架，即信息物理社会系统。
过去20年来，南瑞集团（国网电科院）的基础性前瞻性研究团队一直在探索如何将社会元素与目前已经得到快速发展的信息物理系统相融合，在电力市场、碳市场、能源规划与政策、电动汽车购置与出行等领域开展研究。开发了基于能源-电力-排放-社会行为混合仿真技术的大能源系统动态仿真平台，过去5年中在国家能源转型、地区能源转型以及能源企业转型等方面得到了应用。未来，南瑞集团（国网电科院）将整合自身在能源、电力与信息技术等各方面的优势，深度融合能源转型中的信息、物理及社会元素，研究其演化路径与“30·60”目标之间的关系，研究电力及能源系统对战略目标的主动支撑，实现碳达峰及碳中和路径的统筹优化，充分发挥南瑞集团（国网电科院）的人才与产业优势，形成整体解决方案，主动支撑“30·60”目标的提前完成。
作者：薛禹胜
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