豫“策”2023⑧丨王珂珂：“雙碳”目標下河南能源供需雙側如何協同發展
更新時間：2023-1-17 9:04:05 來源：大河網
時政要聞
編者按
2023河南兩會召開，大河網學術中原推動學界參政，邀請專家貢獻治理智慧，謀劃河南發展策略。專家學者從各自領域出發，結合河南發展實際，本著研究精神，帶著問題意識，從鄉村振興、創新驅動、人才強省、數字化轉型、綠色低碳發展等角度，貢獻經濟治理智慧，為中原更出彩增智獻策。大河網學術中原將持續刊發，敬請關注！
2021年河南能源消費中煤炭占比為63.3%，“十四五”期間預計60%左右的能源需從省外引入，供應保障不確定因素增多。“雙碳”目標下，如何從供需兩側著手，推動多元并存的河南能源綠色發展革新模式？我們看看鄭州大學王珂珂的建議——
黨的二十大報告中明確指出，要深入推進能源革命，加快規劃建設新型能源體系。國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》指出，能源是經濟社會發展的重要物質基礎，也是碳排放的最主要來源。要堅持安全降碳，在保障能源安全的前提下，大力實施可再生能源替代，加快構建清潔低碳安全高效的能源體系。《河南省“十四五”現代能源體系和碳達峰碳中和規劃》指出，在“十四五”乃至更長一個時期，能源發展必須完整、準確、全面貫徹發展理念，堅持系統觀念，統籌發展和安全，協同推進能源低碳轉型和供給保障，加快構建現代能源體系。深入貫徹落實國家宏觀發展規劃、深化能源改革、加快規劃能源供需雙側協同發展路徑，對于推動河南省經濟綠色低碳高質量發展、污染防治乃至全國“雙碳”戰略目標的實現具有重要意義。
一、“雙碳”目標下河南能源供需雙側發展現狀
（一）“雙碳”目標下河南能源供給側發展現狀
（1）推動能源生產綠色化。能源開采作為能源供給的首要環境，能源開采技術的提高可以有效提高能源開采效率，改善能源供給結構，在一定程度上減弱資源稟賦特征對于能源結構的影響。河南省內能源資源以煤炭為主，油氣、水、風、太陽能等賦存相對偏少。作為我國規劃建設的14個大型煤炭基地之一，河南省煤炭開采存在諸多問題。第一，產業集中度低，大型煤炭企業的引導效用發揮不明顯，開采歷史長、技術落后造成了嚴重的資源浪費。第二，缺乏配套的資源勘探技術，忽略環境保護，中小型煤炭企業在環境預防與環境治理成本方面投入較低，損害生態環境。煤炭開采會引起煤矸石堆積、地表沉降、水質污染、森林和地質資源破壞、還有一些銅鐵等煤炭伴生資源的流失等，同時還會向大氣中排放溫室氣體和粉塵、二氧化硫氣體等污染物。第三，能源綜合利用效率低，煤炭保有儲量低，后備資源儲量不足，煤炭開采存續面臨較大壓力。
（2）需優化能源供給結構。河南是能源生產與消費大省，能源結構長期以煤炭為主。2021年煤炭占能源生產總量的比重為73.2%，而全國原煤占能源生產總量的比值為67.0%，一次性化石能源占比較高，能源供給綠色化、低碳化程度低。同時，河南省電源結構急需綠色升級。2021年，河南省主要有火力發電、水力發電、風力發電與太陽能發電4種發電類型，其中火力發電量為2813.1億千瓦時，占比約為87%，高于全國火力發電量占比71.13%。當前河南省需加快開發利用以風電、太陽能發電為典型代表的清潔能源，加快綠色發電領域的技術創新，降低非化石能源供給成本。除此之外，可進一步增強河南省受電比例，擴大以清潔能源為主的外送電力占比，提升能源供給結構中非化石能源占比。
（3）需強化能源安全保障能力。河南省能源以煤為主，預計“十四五”期間60%左右的能源需從省外引入，供應保障不確定因素增多，保供能力亟須強化。河南省需進一步完善能源產供儲銷體系，重點增強能源供應鏈的安全性與韌性，強化能源安全保障能力。第一，河南省在“雙碳”目標下，煤炭供應數量力爭“穩中帶降”，堅持多元協同發展，增強能源供應鏈韌性。第二，打造可靠的能源輸送網絡，加快煤炭標準化高效物流體系建設，著力解決煤炭運輸的瓶頸。第三，打造新型堅強智能電網，以應對高比例可再生能源并網的沖擊。第四，構建能源資源供應風險預警與監測體系，科學制定安全分級應急預案，提升供應安全風險預警與應對能力。
（二）“雙碳”目標下河南能源需求側發展現狀
（1）低碳化能源消費結構。當前河南省能源消費結構仍以煤炭為主，缺乏配套的節能減排技術，資源循環利用強度低，制約了能源消費結構的綠色低碳化程度。2021年河南省能源消費中煤炭消費占比為63.3%，非化石清潔能源消費占比為14.6%。第一，當前河南省工業產業偏重，能源結構偏煤，能源價格高，企業盈利水平弱，嚴重制約省內企業節能降碳的成本投入。第二，當前節能降碳方面存在技術瓶頸，接受新技術轉化慢。第三，河南省節能環保產業不強，重要節能環保技術裝備及技術改造嚴重依賴外省。第四，電能替代政策需進一步落實，實行以電代煤、以電代油，提高終端能源電力化水平。第五，當前省內以綠色能源為導向的價格和交易機制不完善，市場對于資源優化配置能力不顯著，造成終端能源消費中清潔能源占比較低。
（2）公眾參與減排意識不強且途徑受限。第一，當前河南省缺乏激勵公眾參與節能減排參與意愿的有效機制，關于居民節能減排方案與知識的普及相對較少，造成公眾參與節能減排動力不足。第二，當前省內未實行引導用戶削峰填谷、最大化電能時間價值的分時電價機制。第三，當前公眾參與節能減排途徑較少，除改變個人用電行為、選擇節能低碳產品外，未有較好的參與途徑。需進一步拓展公眾參與途徑，完善電力需求響應機制，例如可以電動汽車作為用戶端移動儲能，居民自發參與電網調峰，促進可再生能源利用；或提高居民屋頂光伏系統裝備比例，自發自用、余量上網，實現節能減排。
二、“雙碳”目標下河南能源供需雙側協同發展路徑設計
（1）加強綠色低碳能源領域技術前瞻性研究
綠色低碳能源領域技術主要包含可再生能源技術、氫能技術、儲能技術以及二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）技術。第一，結合鄉村振興戰略，加大力度開發利用可再生能源，支撐可再生能源規模化利用，提高新能源消納比例。第二，開展綠色電力制氫研究，構建起氫能貫穿于綠色和化石能源、CO2利用的“綠色氫能制—儲—運—用一體化”技術路線。第三，開展儲能技術研究，設計適用于河南省的礦井抽水蓄能與可再生能源按需發電一體化模式，突破大型地下鹽穴儲氫庫的加注氫氣和管道運氫、罐車送氫和關鍵技術。第四，開展CCUS核心技術攻關，充分發揮CCUS技術在電力系統、工業部門的負碳排放潛力。
（2）推動多元并存的能源綠色發展革新模式
能源綠色發展的革新模式可分為多能源協同模式與多能源聯合模式。多能源協同模式突破傳統能源結構利用效率低的壁壘，提高能源利用效率，并有助于解決能源安全問題。隨著電力市場改革逐步進入深水區，以虛擬電廠、綜合能源系統為代表的多能源協同模式能夠充分整合能源供需雙側資源，直接參與電力市場交易。當前河南省應當構建火力發電與多類清潔能源、儲能的聯合模式，以提升電力系統經濟性，減少化石能源消耗。風—光—火—儲、風—光—水—火—儲、風—光—水—氣—火—儲等復雜多元并存的能源聯合模式能夠在廣域時空中充分發揮電源的互補特性，提升電力系統的靈活性，增強可再生能源的消納能力。
（3）加速能源清潔替代轉換
電能替代是在終端能源消費環節，使用電能替代散燒煤、燃油的能源消費方式，通過大規模集中轉化來提高燃料使用效率、減少污染物排放，進而達到優化終端能源消費結構，減少碳排放的目的。電能替代包括以電代煤、以電代油等多種方式，替代產品涵蓋熱泵、蓄能、電鍋爐、電熔爐、電采暖、農業電排灌、岸電工程、電動汽車、軌道交通等技術領域。當前河南省應加快電力取代煤炭在終端能源消費主導地位的進程。加強對能源清潔替代經濟性、安全性與政策性的研究，開展電能替代轉換效果評估，尤其是重點用能行業及用能設備的用能效率、成本、可靠性的評估，基于配額、價格、稅率及補貼等方面開展行業用能替代轉換機制的研究。
（4）構建區域能源系統的供需雙側協同發展機制
區域能源系統的核心目的是通過源網荷互動、多能互補、配電自動化等智能電網技術，實現各類本地能源的綜合高效利用，促進大規模區外來電的合理消納配置，協調區域間能源優勢互補與優化配置。區域能源系統的中級階段為多種能源并存階段，以多種能源網絡協調互補為主要特征，以電網為核心持續加強與氣網、熱力管網的耦合，初步形成多能源品種間互聯互通的區域能源系統，將進一步向以清潔能源為主導的高級階段邁進，促進分布式能源就地開發利用和優化配置，實現各類能源的靈活轉化和高效利用。由于能源資源稟賦與消費結構不同，區域間能源交互促進了能源的有效利用。
（5）完善以綠色能源為導向的市場調節機制
當前能源市場多種能源交易品種、多種綠色交易機制并存，需制定合理高效的初始分配方案、定價方法及管理策略，避免企業重復繳納環境補償費用，發揮企業節能減排的積極性。同時還需加強宣傳教育，普及節能減排知識，相關政府部門制定配套推廣措施，提升公眾意識，促進各行業綠色機制的推行。需加快河南省電力市場交易體系建設，當前國內電力市場試點仍以中長期交易為主規避風險，以現貨市場交易為補充促進新能源消納，且電力市場存在省間壁壘，不利于省間電力市場交易的開展，限制資源在廣域空間的優化配置。碳交易市場與電力市場間存在價格傳導、耦合效應，需加強對碳市場與其他綠色交易機制協同運行的研究，在電力市場改革中融入碳市場、碳交易、可再生能源責任消納權重等，讓富集綠色電力的能源市場在資源配置中起決定性作用。
【作者：王珂珂，單位：鄭州大學。本文系河南省社會科學規劃決策咨詢項目“雙碳”目標下河南能源供需雙側協同發展機制研究（項目編號：2022JC42）的階段性成果】
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2023河南兩會召開，大河網學術中原推動學界參政，邀請專家貢獻治理智慧，謀劃河南發展策略。專家學者從各自領域出發，結合河南發展實際，本著研究精神，帶著問題意識，從鄉村振興、創新驅動、人才強省、數字化轉型、綠色低碳發展等角度，貢獻經濟治理智慧，為中原更出彩增智獻策。大河網學術中原將持續刊發，敬請關注！
2021年河南能源消費中煤炭占比為63.3%，“十四五”期間預計60%左右的能源需從省外引入，供應保障不確定因素增多。“雙碳”目標下，如何從供需兩側著手，推動多元并存的河南能源綠色發展革新模式？我們看看鄭州大學王珂珂的建議——
黨的二十大報告中明確指出，要深入推進能源革命，加快規劃建設新型能源體系。國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》指出，能源是經濟社會發展的重要物質基礎，也是碳排放的最主要來源。要堅持安全降碳，在保障能源安全的前提下，大力實施可再生能源替代，加快構建清潔低碳安全高效的能源體系。《河南省“十四五”現代能源體系和碳達峰碳中和規劃》指出，在“十四五”乃至更長一個時期，能源發展必須完整、準確、全面貫徹發展理念，堅持系統觀念，統籌發展和安全，協同推進能源低碳轉型和供給保障，加快構建現代能源體系。深入貫徹落實國家宏觀發展規劃、深化能源改革、加快規劃能源供需雙側協同發展路徑，對于推動河南省經濟綠色低碳高質量發展、污染防治乃至全國“雙碳”戰略目標的實現具有重要意義。
一、“雙碳”目標下河南能源供需雙側發展現狀
（一）“雙碳”目標下河南能源供給側發展現狀
（1）推動能源生產綠色化。能源開采作為能源供給的首要環境，能源開采技術的提高可以有效提高能源開采效率，改善能源供給結構，在一定程度上減弱資源稟賦特征對于能源結構的影響。河南省內能源資源以煤炭為主，油氣、水、風、太陽能等賦存相對偏少。作為我國規劃建設的14個大型煤炭基地之一，河南省煤炭開采存在諸多問題。第一，產業集中度低，大型煤炭企業的引導效用發揮不明顯，開采歷史長、技術落后造成了嚴重的資源浪費。第二，缺乏配套的資源勘探技術，忽略環境保護，中小型煤炭企業在環境預防與環境治理成本方面投入較低，損害生態環境。煤炭開采會引起煤矸石堆積、地表沉降、水質污染、森林和地質資源破壞、還有一些銅鐵等煤炭伴生資源的流失等，同時還會向大氣中排放溫室氣體和粉塵、二氧化硫氣體等污染物。第三，能源綜合利用效率低，煤炭保有儲量低，后備資源儲量不足，煤炭開采存續面臨較大壓力。
（2）需優化能源供給結構。河南是能源生產與消費大省，能源結構長期以煤炭為主。2021年煤炭占能源生產總量的比重為73.2%，而全國原煤占能源生產總量的比值為67.0%，一次性化石能源占比較高，能源供給綠色化、低碳化程度低。同時，河南省電源結構急需綠色升級。2021年，河南省主要有火力發電、水力發電、風力發電與太陽能發電4種發電類型，其中火力發電量為2813.1億千瓦時，占比約為87%，高于全國火力發電量占比71.13%。當前河南省需加快開發利用以風電、太陽能發電為典型代表的清潔能源，加快綠色發電領域的技術創新，降低非化石能源供給成本。除此之外，可進一步增強河南省受電比例，擴大以清潔能源為主的外送電力占比，提升能源供給結構中非化石能源占比。
（3）需強化能源安全保障能力。河南省能源以煤為主，預計“十四五”期間60%左右的能源需從省外引入，供應保障不確定因素增多，保供能力亟須強化。河南省需進一步完善能源產供儲銷體系，重點增強能源供應鏈的安全性與韌性，強化能源安全保障能力。第一，河南省在“雙碳”目標下，煤炭供應數量力爭“穩中帶降”，堅持多元協同發展，增強能源供應鏈韌性。第二，打造可靠的能源輸送網絡，加快煤炭標準化高效物流體系建設，著力解決煤炭運輸的瓶頸。第三，打造新型堅強智能電網，以應對高比例可再生能源并網的沖擊。第四，構建能源資源供應風險預警與監測體系，科學制定安全分級應急預案，提升供應安全風險預警與應對能力。
（二）“雙碳”目標下河南能源需求側發展現狀
（1）低碳化能源消費結構。當前河南省能源消費結構仍以煤炭為主，缺乏配套的節能減排技術，資源循環利用強度低，制約了能源消費結構的綠色低碳化程度。2021年河南省能源消費中煤炭消費占比為63.3%，非化石清潔能源消費占比為14.6%。第一，當前河南省工業產業偏重，能源結構偏煤，能源價格高，企業盈利水平弱，嚴重制約省內企業節能降碳的成本投入。第二，當前節能降碳方面存在技術瓶頸，接受新技術轉化慢。第三，河南省節能環保產業不強，重要節能環保技術裝備及技術改造嚴重依賴外省。第四，電能替代政策需進一步落實，實行以電代煤、以電代油，提高終端能源電力化水平。第五，當前省內以綠色能源為導向的價格和交易機制不完善，市場對于資源優化配置能力不顯著，造成終端能源消費中清潔能源占比較低。
（2）公眾參與減排意識不強且途徑受限。第一，當前河南省缺乏激勵公眾參與節能減排參與意愿的有效機制，關于居民節能減排方案與知識的普及相對較少，造成公眾參與節能減排動力不足。第二，當前省內未實行引導用戶削峰填谷、最大化電能時間價值的分時電價機制。第三，當前公眾參與節能減排途徑較少，除改變個人用電行為、選擇節能低碳產品外，未有較好的參與途徑。需進一步拓展公眾參與途徑，完善電力需求響應機制，例如可以電動汽車作為用戶端移動儲能，居民自發參與電網調峰，促進可再生能源利用；或提高居民屋頂光伏系統裝備比例，自發自用、余量上網，實現節能減排。
二、“雙碳”目標下河南能源供需雙側協同發展路徑設計
（1）加強綠色低碳能源領域技術前瞻性研究
綠色低碳能源領域技術主要包含可再生能源技術、氫能技術、儲能技術以及二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）技術。第一，結合鄉村振興戰略，加大力度開發利用可再生能源，支撐可再生能源規模化利用，提高新能源消納比例。第二，開展綠色電力制氫研究，構建起氫能貫穿于綠色和化石能源、CO2利用的“綠色氫能制—儲—運—用一體化”技術路線。第三，開展儲能技術研究，設計適用于河南省的礦井抽水蓄能與可再生能源按需發電一體化模式，突破大型地下鹽穴儲氫庫的加注氫氣和管道運氫、罐車送氫和關鍵技術。第四，開展CCUS核心技術攻關，充分發揮CCUS技術在電力系統、工業部門的負碳排放潛力。
（2）推動多元并存的能源綠色發展革新模式
能源綠色發展的革新模式可分為多能源協同模式與多能源聯合模式。多能源協同模式突破傳統能源結構利用效率低的壁壘，提高能源利用效率，并有助于解決能源安全問題。隨著電力市場改革逐步進入深水區，以虛擬電廠、綜合能源系統為代表的多能源協同模式能夠充分整合能源供需雙側資源，直接參與電力市場交易。當前河南省應當構建火力發電與多類清潔能源、儲能的聯合模式，以提升電力系統經濟性，減少化石能源消耗。風—光—火—儲、風—光—水—火—儲、風—光—水—氣—火—儲等復雜多元并存的能源聯合模式能夠在廣域時空中充分發揮電源的互補特性，提升電力系統的靈活性，增強可再生能源的消納能力。
（3）加速能源清潔替代轉換
電能替代是在終端能源消費環節，使用電能替代散燒煤、燃油的能源消費方式，通過大規模集中轉化來提高燃料使用效率、減少污染物排放，進而達到優化終端能源消費結構，減少碳排放的目的。電能替代包括以電代煤、以電代油等多種方式，替代產品涵蓋熱泵、蓄能、電鍋爐、電熔爐、電采暖、農業電排灌、岸電工程、電動汽車、軌道交通等技術領域。當前河南省應加快電力取代煤炭在終端能源消費主導地位的進程。加強對能源清潔替代經濟性、安全性與政策性的研究，開展電能替代轉換效果評估，尤其是重點用能行業及用能設備的用能效率、成本、可靠性的評估，基于配額、價格、稅率及補貼等方面開展行業用能替代轉換機制的研究。
（4）構建區域能源系統的供需雙側協同發展機制
區域能源系統的核心目的是通過源網荷互動、多能互補、配電自動化等智能電網技術，實現各類本地能源的綜合高效利用，促進大規模區外來電的合理消納配置，協調區域間能源優勢互補與優化配置。區域能源系統的中級階段為多種能源并存階段，以多種能源網絡協調互補為主要特征，以電網為核心持續加強與氣網、熱力管網的耦合，初步形成多能源品種間互聯互通的區域能源系統，將進一步向以清潔能源為主導的高級階段邁進，促進分布式能源就地開發利用和優化配置，實現各類能源的靈活轉化和高效利用。由于能源資源稟賦與消費結構不同，區域間能源交互促進了能源的有效利用。
（5）完善以綠色能源為導向的市場調節機制
當前能源市場多種能源交易品種、多種綠色交易機制并存，需制定合理高效的初始分配方案、定價方法及管理策略，避免企業重復繳納環境補償費用，發揮企業節能減排的積極性。同時還需加強宣傳教育，普及節能減排知識，相關政府部門制定配套推廣措施，提升公眾意識，促進各行業綠色機制的推行。需加快河南省電力市場交易體系建設，當前國內電力市場試點仍以中長期交易為主規避風險，以現貨市場交易為補充促進新能源消納，且電力市場存在省間壁壘，不利于省間電力市場交易的開展，限制資源在廣域空間的優化配置。碳交易市場與電力市場間存在價格傳導、耦合效應，需加強對碳市場與其他綠色交易機制協同運行的研究，在電力市場改革中融入碳市場、碳交易、可再生能源責任消納權重等，讓富集綠色電力的能源市場在資源配置中起決定性作用。
【作者：王珂珂，單位：鄭州大學。本文系河南省社會科學規劃決策咨詢項目“雙碳”目標下河南能源供需雙側協同發展機制研究（項目編號：2022JC42）的階段性成果】
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