中國儲能網訊：
本文選自中國工程院院刊《中國工程科學》2022年第3期
作者：舒印彪 ，謝典 ，趙良 ，高亞靜 ，趙勇 ，周朝陽
來源：碳中和目標下我國再電氣化研究[J].中國工程科學,2022,24(3):195-204.
編者按
我國已將碳達峰、碳中和納入生態(tài)文明建設總體布局，電力在引領綠色發(fā)展中將發(fā)揮更加重要的作用。再電氣化是推進能源清潔利用、實現(xiàn)碳中和目標的主要途徑，為此，實施再電氣化，實現(xiàn)能源生產側“清潔替代”和能源消費側“電能替代”，對我國如期實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標具有重要意義。
中國工程院舒印彪院士研究團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》2022年第3期發(fā)表《碳中和目標下我國再電氣化研究》一文。文章剖析了再電氣化的核心內涵，結合基本國情及資源稟賦，提出以再電氣化助力我國實現(xiàn)低碳發(fā)展；按照“終端能源需求—能源轉換系統(tǒng)—一次能源結構”的研究框架，綜合考慮經濟、技術、政策、環(huán)境等要素，分析了不同情景下我國能源電力演變趨勢，提出再電氣化發(fā)展前景。文章研究表明，實施再電氣化將有力推動實現(xiàn)碳中和目標，2060 年非化石能源消費比重達80%以上、清潔能源發(fā)電量比重達90%、終端電能消費比重達70%。研究建議，一是統(tǒng)籌協(xié)調好各行業(yè)碳預算與減排路徑，二是加快經濟、產業(yè)結構調整，三是推動關鍵領域科技創(chuàng)新，四是完善電力市場、碳市場體系建設。
一、前言
氣候變化是人類面臨的共同挑戰(zhàn)，國內外已有多個國家和地區(qū)提出碳中和目標并已開展了一系列行動計劃]。我國始終高度重視應對氣候變化，堅持節(jié)能優(yōu)先、綠色發(fā)展，2016年簽署了《巴黎協(xié)定》并不斷加大國家自主貢獻力度，2020年9月正式宣布CO2排放力爭于2030年前達峰、努力爭取在2060年前實現(xiàn)碳中和。
能源系統(tǒng)低碳轉型是碳中和行動的主要技術手段，對國家能源安全、可持續(xù)發(fā)展、經濟增長等均具有重要意義。能源轉型的核心是大幅減少化石能源消費、大力發(fā)展可再生能源，90%以上非化石能源需要通過轉化為電能加以利用，因此，再電氣化是推進能源清潔利用、實現(xiàn)碳中和目標的主要途徑。再電氣化的內涵包括清潔化、電氣化、數(shù)字化和標準化，即在能源生產側實現(xiàn)“清潔替代”，增加清潔能源供應；在能源消費側推進“電能替代”，建設高度電氣化社會；通過數(shù)字化為能源電力賦能，實現(xiàn)高度感知、雙向互動、靈活高效；以標準化促進科技創(chuàng)新和成果轉化，建設與國際接軌的碳標準體系，推動低碳技術進步、產業(yè)升級和成果共享。
在終端電氣化推進方面，許多學者開展了相關研究，包括電能替代的戰(zhàn)略路徑、挑戰(zhàn)與潛力分析等。再電氣化本質是高效利用清潔能源，以清潔電能替代化石能源直接消費，其不僅涉及能源系統(tǒng)本身的轉型升級，更是一場廣泛而深刻的經濟社會變革。有研究結合我國經濟發(fā)展，從價格彈性和技術擴散的角度，分析“電能替代”“多能互補”等轉型模式的科學性和可行性。對于可再生能源發(fā)展的影響，雖然大部分學者認為其有助于社會發(fā)展，但也有觀點認為需要區(qū)分不同國家、不同地區(qū)進行研究、討論。
綜上所述，實施再電氣化推動經濟社會低碳轉型，需要堅持系統(tǒng)觀念，充分考慮能源、經濟、環(huán)境各要素，提出科學合理的發(fā)展路徑。本文從再電氣化的內涵出發(fā)，分析其發(fā)展需求、重點推進領域及主要影響因素，以力爭2060年前實現(xiàn)碳中和為目標，構建模型研究我國再電氣化路徑，提出對策建議。
二、再電氣化需求分析
（一）環(huán)境驅動力
現(xiàn)階段，我國面臨著日益嚴重的局地大氣污染物和CO2減排雙重壓力。大氣污染物與CO2排放的同根同源性、措施的同效性使得兩者之間的協(xié)同控制具有較大潛力，主要調控措施是以可再生能源大規(guī)模替代傳統(tǒng)化石能源。目前我國CO2排放量巨大，約占世界CO2排放總量的28%，碳減排任務艱巨，對化石能源減量控制和環(huán)境污染物治理，要求我國加強節(jié)能措施和“雙高”產業(yè)管控，加快開發(fā)利用清潔能源提升電氣化水平。
（二）經濟驅動力
以能源革命推動經濟發(fā)展成為當前世界的主流。改革開放以來，經過40年發(fā)展，我國經濟發(fā)展步入新常態(tài)，轉變經濟發(fā)展方式需要培育新的支柱產業(yè)和新的經濟增長點，促進我國產業(yè)升級。能源行業(yè)作為國民經濟的傳統(tǒng)支柱行業(yè)，對經濟的發(fā)展和產業(yè)升級具有重要影響，一方面能源產業(yè)是國民經濟的重要組成部分，另一方面能源作為重要的基礎產業(yè)，對其他行業(yè)發(fā)展的支撐作用至關重要。當前，我國已進入新發(fā)展階段，要求加快產業(yè)結構調整與轉型升級。2020年9月，國家發(fā)展和改革委員會等4部委聯(lián)合發(fā)文提出擴大戰(zhàn)略性新興產業(yè)投資、培育壯大新增長點和增長極，涉及新一代信息技術產業(yè)、高端裝備制造產業(yè)、新能源產業(yè)等。2020年11月，國務院發(fā)布《新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》，電動汽車將進入快速發(fā)展階段。《“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標建議》再次強調，將加快發(fā)展現(xiàn)代產業(yè)體系，發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)，發(fā)展數(shù)字經濟，推進數(shù)字產業(yè)化和產業(yè)數(shù)字化。根據預測，僅“十四五”期間，“新基建”直接用電需求將達到6.5×1011~7×1011 kW·h，占全社會用電量的7%~7.6%。我國產業(yè)調整和高質量發(fā)展，帶來電能需求快速增長，成為實施再電氣化的有力推手。
（三）技術驅動力
在能源生產側，以風電、光伏為代表的清潔發(fā)電技術處于快速發(fā)展期。據國際可再生能源署（IRENA）分析，2010年以來光伏發(fā)電成本下降了82%，是成本下降最快的發(fā)電技術，風電、光伏進入平價上網階段，高參數(shù)、超低排放的燃煤發(fā)電技術進一步發(fā)展，碳捕獲與封存 / 二氧化碳捕集、利用與封存（CCS/CCUS）、生物能源與碳捕獲和儲存（BECCS）等零碳或負碳技術正在加大力度研發(fā)。在能源消費側，電動汽車續(xù)航能力和電耗水平進步顯著，我國純電動乘用車電耗平均值已降至8.6 Wh/(100 km·kg），節(jié)能效果顯著，快充技術正在不斷發(fā)展；電弧爐、電窯爐等工業(yè)電力設備已具備推廣應用價值；高效熱泵、蓄熱式電鍋爐等清潔供暖方式正在逐步推廣應用。此外，智能用電、新型儲能、智慧能源管理、需求響應等技術快速進步，為再電氣化發(fā)展提供了技術支撐。
三、再電氣化重點領域及關鍵影響因素
（一）重點領域
再電氣化的關鍵路徑是全面提升清潔能源的利用程度。從重點領域看，主要涉及終端的工業(yè)、建筑、交通三大部門以及實現(xiàn)能源轉換的電力部門。如圖1所示，電力部門通過發(fā)電將清潔能源大規(guī)模轉換為清潔電力，工業(yè)、建筑、交通等部門擴大電能使用規(guī)模和范圍，進而實現(xiàn)全社會清潔能源高效開發(fā)利用。
圖1 再電氣化重點領域
1. 工業(yè)部門
目前工業(yè)部門能源消費量占終端能源消費總量的占比超過60%，且以化石能源為主，電氣化率僅為26%，碳排放占全國能源相關碳排放的37%。鋼鐵、水泥、化工等重點高耗能、高排放行業(yè)是工業(yè)減排的重點，也是電能替代的重要領域，未來需要大力提升能效和電氣化水平，降低工業(yè)化石能源需求。
2. 建筑部門
建筑能源主要用于供暖、制冷、照明、炊事、家用電器、生活熱水等方面，從能源形式看，主要是電能和熱能，建筑熱力需求以低品位熱能為主，能通過高效的電熱泵、電鍋爐等技術滿足。建筑部門當前的電氣化率已超過40%，是終端電氣化率最高的部門，未來仍具有巨大提升潛力，用電能替代建筑領域的煤炭、石油、天然氣消費，將大幅減少二氧化碳和污染物排放。
3. 交通部門
交通部門包括公路、鐵路（含城市軌道交通）、航運、航空與管道運輸，能源消費以石油為主，電氣化率尚不足4%，是目前化石能源占比最高的終端部門。公路是交通部門的主要用能領域，隨著新能源汽車的快速發(fā)展，有望實現(xiàn)高度電氣化，大幅減少燃油汽車使用；目前鐵路的電氣化率已達70%以上，未來將繼續(xù)穩(wěn)步推進電能替代；在航運和航空方面，電能亦將在港口岸電、短途運輸?shù)确矫姘l(fā)揮一定作用。
4. 電力部門
電力系統(tǒng)是目前碳排放最高的部門，同時又是能源轉換平臺，是能源生產側和能源消費側的樞紐環(huán)節(jié)，在規(guī)模高效利用清潔能源、推動全社會實現(xiàn)碳中和方面將發(fā)揮主要作用。隨著清潔能源占比不斷提升，核能、水能、風能、太陽能等大規(guī)模轉換為電能，形成多能協(xié)同、互聯(lián)集成的低碳電力系統(tǒng)，在消費側發(fā)揮電能清潔、高效、靈活、便捷的優(yōu)勢，實現(xiàn)深度節(jié)能減排。
（二）關鍵影響因素
1. 產業(yè)結構
不同產業(yè)結構能源強度差異較大，通常第三產業(yè)能源強度遠低于第二產業(yè)。鋼鐵、水泥、乙烯等高耗能產業(yè)單位產值能耗水平高，且對能源需求多為高品位熱能，以化石能源消耗為主，是通過提高電氣化水平促進產業(yè)結構優(yōu)化升級的關鍵領域。高端制造業(yè)、服務業(yè)、新一代信息技術、工業(yè)互聯(lián)網等新興產業(yè)消耗能源以電能為主，產業(yè)發(fā)展將助力提升全社會電氣化水平。
2. 能效水平
能效水平的提升與節(jié)能管理、技術進步密切相關。隨著節(jié)能水平的提升，余能回收利用程度提高，將降低終端有效能的需求總量。在已有的各種終端用能技術中，電能利用效率最高，因此增加電能使用成為提升能效水平的重要措施。
3. 電能替代技術
電能替代技術的廣泛應用直接推動終端電氣化水平提升。電能替代技術可應用于工業(yè)、建筑、交通多個領域，從技術層面分析，絕大多數(shù)行業(yè)、場景均可采用電能替代終端化石能源，電動汽車、熱泵、電鍋爐、電窯爐等技術逐步成熟。從經濟性考慮，目前電能在終端應用的成本總體較高，尚不具備價格優(yōu)勢，通過降低可再生能源發(fā)電成本以及通過碳市場機制提高其綜合成本競爭力，有望使電能更具經濟性。
4. 氫能等的發(fā)展與應用
氫能、生物燃料及其他合成燃料在工業(yè)、建筑、交通等多個領域將更加廣泛地被推廣應用。在一些低品位用能領域，生物燃料可直接利用；在能量密度要求較高、難以直接電氣化的應用領域，氫能、生物燃料等也將發(fā)揮補充作用。隨著綠氫制備技術的逐步成熟，氫能的使用比重提升也將提高用電需求，間接推動電氣化。
5. 非化石能源開發(fā)利用水平
在能源生產側，主要通過大規(guī)模開發(fā)非化石能源發(fā)電，尤其是風電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電來實現(xiàn)再電氣化。新能源高質量發(fā)展是實現(xiàn)能源轉型的關鍵，新能源發(fā)電平準化度電成本和并網友好性是實現(xiàn)深度再電氣化的關鍵要素。此外，先進水電和核電技術將成為能源生產側再電氣化的重要補充。
6. CCS/CCUS、BECCS等零碳或負碳技術
基于可預見的技術發(fā)展，煤電等可控電源在保障電力系統(tǒng)安全、支撐新能源等波動性電源發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用。煤電或天然氣發(fā)電機組等主要通過加裝CCS/CCUS減少二氧化碳排放，因此未來CCS/CCUS技術將得到更快發(fā)展以保障碳中和目標的實現(xiàn)。此外，還可在推動生物質發(fā)電的同時應用BECCS技術實現(xiàn)負碳，在一定程度上支撐必要的化石能源應用。
7. 碳市場、電力市場建設
碳市場是引導社會減排的重要市場化手段，國外發(fā)展經驗表明，碳市場在推動綠色轉型方面發(fā)揮著重要作用。2013年，我國在7個省市啟動了碳市場交易地方試點。2021年，我國碳市場正式運行，成為全球涵蓋碳排放量規(guī)模最大的碳市場。我國陸續(xù)出臺多項全國碳市場建設相關政策，配額也將逐步從免費分配轉變?yōu)橛袃敺峙?，將有利于提升可再生能源的綜合競爭力，促進電氣化水平提高。
電力市場在促進新能源消納，發(fā)揮煤電調頻調峰輔助服務，充分挖掘電動汽車等需求側負荷響應方面具有重要作用。我國已建成32個地區(qū)電力交易中心和2個區(qū)域電力交易中心，電力市場交易以電能量直接交易為主，在容量市場、輔助服務市場等方面還有待進一步完善。
四、再電氣化路徑
（一）研究思路
從終端用能需求出發(fā)，綜合考慮技術、經濟、環(huán)境、政策等因素，根據宏觀經濟發(fā)展、產業(yè)結構調整、人口變化、城鎮(zhèn)化率、能源替代等要素，預測終端用能結構?；谀茉促Y源稟賦及當前能源供給結構、發(fā)電裝機規(guī)模等現(xiàn)狀，充分考慮各類能源轉換技術（發(fā)電、供熱、制氫等）、儲能技術等的成熟度和發(fā)展趨勢，結合能源安全、碳排放和污染物排放控制等約束，得到優(yōu)化的一次能源供應結構和能源加工轉換結構（主要體現(xiàn)為發(fā)電量結構），從而提出我國再電氣化的前景及路徑。
（二）主要評價指標
再電氣化與傳統(tǒng)電氣化的主要區(qū)別在于目標是構建清潔低碳安全高效的能源系統(tǒng)，以電能為平臺樞紐，實現(xiàn)各種能源交匯轉換，保障經濟社會高質量發(fā)展。傳統(tǒng)電氣化的評價指標主要是發(fā)電能源占一次能源消費比重和電能占終端能源消費比重。由于再電氣化的內涵與傳統(tǒng)電氣化產生了差異，再電氣化不僅是提高電能比重，更是實現(xiàn)整體能源系統(tǒng)的低碳化和高效化。根據再電氣化的目標要求，可將其特征概括為4個維度：電力生產清潔低碳、電力消費廣泛普遍、電力系統(tǒng)安全可靠、用電用能經濟高效。以這4個特性作為一級指標構建再電氣化評價指標體系，如表1所示。
表1 再電氣化評價指標
表1中，1~6項體現(xiàn)了再電氣化的核心內涵，為關鍵指標；7~12項是體現(xiàn)再電氣化經濟社會效益的指標，為輔助性指標。開展再電氣化進程的定量研究時，宜主要采用1~6項指標為主要評價依據。
表1中，“含P2H的電能占終端能源消費比重”（用α表示）主要是為了體現(xiàn)未來電力作為轉換能源的作用，將電能制取的氫能等其他終端能源折算為消耗的電能。計算公式如下：
上式中，E終為終端能源消費總量，H為終端消耗的通過電能制取的氫能等能源，Ph為制備氫能等能源消耗的電能。
（三）情景設置
以2060年前我國實現(xiàn)碳中和為目標，倒逼能源系統(tǒng)轉型和社會經濟結構調整。當前我國森林、海洋等碳匯存量僅6×108~7×108 t，考慮未來生態(tài)碳匯增長，預計到2060年也不超過1.5×109 t，同時考慮工業(yè)過程二氧化碳排放與非二氧化碳溫室氣體等尚無有效減排途徑，生態(tài)碳匯將主要分配于這些領域，能源系統(tǒng)只能保留少量化石能源消費，電力行業(yè)著力構建零碳新型電力系統(tǒng)。到2060年，電力系統(tǒng)保留的火電排放的CO2將全部通過加裝CCS/CCUS、BECCS等移除，情景相關設定詳見表2。
（四）路徑分析
1. 碳達峰、碳中和目標下的能源電力供應結構
（1）一次能源消費中，非化石能源占比和發(fā)電能源占比快速提高。非化石能源來源廣泛，除了主要用于發(fā)電的風能、太陽能等之外，還包括太陽能直接熱利用、地熱能和生物質直接利用等，將構成一次能源的主要部分。由于消費側電能替代不斷加強，電能需求量持續(xù)上漲，直接用于終端消費的能源持續(xù)降低，發(fā)電能源占比持續(xù)提升。我國一次能源消費結構變化趨勢如圖2所示。2020年，我國一次能源消費中，非化石能源占比和發(fā)電能源占比分別為16%和47%。預計2030年，一次能源消費總量將達到峰值的5.7×109 tce，非化石能源占比和發(fā)電能源占比分別達到28%和57%。2060年，一次能源消費總量將降至4.8×109 tce，非化石能源消費占比達到85%，發(fā)電能源占比達到91%。
（2）電力行業(yè)碳減排加速將成為全社會低碳轉型的主力軍。2020年，我國電力行業(yè)碳排放量約占全國碳排放總量的38%，非化石能源發(fā)電量占比達到34%。實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，要大力推動電力生產低碳化，統(tǒng)籌好電力保障與清潔發(fā)展，在西部北部建設多能互補大型清潔能源基地，大力發(fā)展海上風電，東中部因地制宜發(fā)展分布式能源；積極開發(fā)西南水電，在確保安全前提下積極有序發(fā)展核電；實現(xiàn)火電由電量提供主體向電力提供主體的功能轉變，推動碳捕集、利用與封存技術研發(fā)應用，促進電力系統(tǒng)向零碳方向發(fā)展。
圖2 我國一次能源消費結構
表2 關鍵影響因素及相關設定
2030年前，電力行業(yè)碳排放達到峰值的4.5×109 t左右，經歷34年平臺期后快速下降，2060年前實現(xiàn)電力零碳排放。我國發(fā)電量結構變化趨勢如圖3所示。2030年，我國總發(fā)電量為1.18×1013 kW·h，非化石能源發(fā)電量占比和新能源發(fā)電量占比分別為49%和26%。2060年，總發(fā)電量達到1.57×1013 kW·h，非化石能源發(fā)電量占比達到90%，新能源發(fā)電量占比達到64%，電力裝機達7×109 kW，其中新能源裝機超過5×109 kW。
2. 終端電氣化水平的發(fā)展趨勢
（1）終端能源消費總量持續(xù)降低，產業(yè)結構不斷優(yōu)化，能效水平顯著提升。2020年，我國終端能源消費約為3.5×109 tce，工業(yè)、建筑、交通和其他部門用能占比分別為61%、22%、14%和3%。隨著落后產能不斷被淘汰，城鎮(zhèn)化率持續(xù)提升并趨于穩(wěn)定，對鋼鐵、水泥等高耗能產品的需求減少，高端制造業(yè)、信息技術產業(yè)和服務業(yè)成為未來終端能源的消耗主體，工業(yè)用能占比不斷降低，建筑和交通部門用能占比穩(wěn)步提高，預計到2060年，我國終端能源消費量為2.2×109 tce，工業(yè)、建筑、交通和其他部門用能占比分別為49%、27%、22%和2%。
（2）電能成為終端消費的主要能源，終端化石能源燃燒產生的二氧化碳排放占能源活動碳排放的一半以上，隨著低碳轉型的深度推進，必須加快以電代煤、以電代油、以電代氣，以清潔、高效、便捷的電能滿足更多用能需求。終端能源消費結構變化趨勢如圖4所示，預計到2060年，電能占終端能源消費比重達到70%。在工業(yè)領域，推廣工業(yè)電爐、高溫蒸汽熱泵等電能裝備應用，深度拓展工業(yè)電氣化，提高綜合能效和綠色用能水平。在建筑領域，應積極推進建筑供冷供暖電氣化，健全市場化改造機制，鼓勵利用建筑屋頂、墻壁發(fā)展分布式光儲系統(tǒng)。在交通領域，未來應大力發(fā)展電動汽車、軌道交通、港口岸電等，形成交通綜合能源系統(tǒng)。預計到2030年，工業(yè)、建筑、交通電氣化率分別為40%、51%和10%，到2060年分別達71%、81%和54%。
圖3 我國發(fā)電量結構
圖4 我國終端能源消費結構
（3）在難以實現(xiàn)直接電氣化的領域，主要通過綠氫、生物質等低碳能源以及“化石能源+CCS/CCUS”等技術手段實現(xiàn)減碳。在燃料方面，對于能量密度要求較高的用能領域，電能較難完全替代化石能源。在工業(yè)領域，長流程煉鋼過程中高爐煉鐵、燒結、焦化等工藝環(huán)節(jié)較難使用電能，水泥煅燒的燃煤窯爐尚不能采用電窯爐進行替代，化工行業(yè)中純堿、燒堿、合成氨等產品制備的熱力需求難以全部用電鍋爐滿足，其他的大部分輕工產業(yè)所需要的熱力、動力均可實現(xiàn)電氣化。在建筑領域，從技術層面看，除嚴寒地區(qū)的供暖難以利用電能外，其他用能領域均可全面推進電氣化。在交通領域，盡管電動重卡、電動船舶已有應用，電動飛機也在研發(fā)中，但預計主要用于短途運輸，長距離重載公路貨運、遠洋船舶、遠程航空等方面仍較難實現(xiàn)電氣化。在原料方面，工業(yè)原料帶來的碳排放無法通過電氣化移除，需要發(fā)展低碳原料實現(xiàn)減排。到2060年，電制氫在終端能源消費中占比達到10%，含P2H的電能占終端能源消費比重將超過80%。
（五）綜合效益
（1）再電氣化有助于提升能源利用效率。在能源消費側，電力設備效率遠高于其他用能設備，工業(yè)領域的電窯爐效率可達85%，燃煤窯爐效率僅為30%；建筑供暖的熱泵能效比（COP）為35，傳統(tǒng)的燃煤鍋爐效率通常不足80%；電動汽車百公里耗電約為20 kW·h，同類型燃油車百公里油耗為6~8 L，熱值約為5070 kW·h，考慮發(fā)電過程損失后，在諸多應用領域提高電氣化率具有節(jié)能效益。隨著可再生能源發(fā)電比重的不斷提升，若按照電熱當量法進行折算，再電氣化對于提升能源綜合利用效率的作用將更加凸顯。
（2）再電氣化是規(guī)?；梅腔茉吹闹饕緩剑欣趯崿F(xiàn)集中控碳脫碳，推動實現(xiàn)碳中和。在能源生產側，電力是能源互聯(lián)集成的樞紐、清潔能源體系的核心，是唯一可以與其他能源直接大規(guī)模轉換的能源；在能源消費側，通過綠色電力替代化石能源的直接消費，改變傳統(tǒng)行業(yè)用能方式，是降低終端碳排放和污染物的有效手段。2020年，我國能源領域相關碳排放量約為9.9×109 t、終端能源消費直接碳排放量為5.7×109 t，通過電力系統(tǒng)清潔化、終端用能電氣化，加快減少二氧化碳排放，再電氣化將為我國實現(xiàn)碳中和目標貢獻80%以上的碳減排。
（3）再電氣化將推動經濟高質量發(fā)展，帶來產業(yè)、就業(yè)、環(huán)境等方面的綜合效益。電力不僅是經濟增長的動力保障，也將帶動能源技術與數(shù)字技術深度融合，推動科技創(chuàng)新和產業(yè)升級，再電氣化還將減少極端氣候事件、改善空氣質量、提升人類健康水平，從而改善勞動力供應水平，提高民生福祉，減少醫(yī)療支出和社會總體碳成本，提升經濟社會發(fā)展質量。2020—2060年，預計再電氣化相關投資規(guī)模累計將達到百萬億元級，有力促進上下游產業(yè)聯(lián)動，帶動裝備和制造業(yè)轉型升級。2060年，再電氣化將帶來就業(yè)崗位增量達千萬個，由于減排改善了碳排放的負外部性，環(huán)境效益估值有望達十萬億元，在產業(yè)優(yōu)化升級、能源結構調整、再電氣化水平提升等共同推動下，單位GDP能耗和碳排放強度分別較2020年下降80%和92%以上。
五、研究結論及對策建議
（一）研究結論
（1）本文以碳達峰、碳中和為目標，提出了再電氣化的內涵，包括清潔化、電氣化、數(shù)字化和標準化。在傳統(tǒng)電氣化評價指標的基礎上，提出了再電氣化評價指標，體現(xiàn)電能促進綠色發(fā)展、作為能源系統(tǒng)轉換樞紐的作用。
（2）開展了我國再電氣化進程定量研究，以碳中和為目標，設定了情景參數(shù)研究我國再電氣化路徑。到2060年，我國能源系統(tǒng)將實現(xiàn)“70/80/90”目標，即終端電能消費比重達70%、非化石能源消費比重達80%以上、清潔能源發(fā)電量比重達90%以上。
（3）能源生產側將大規(guī)模發(fā)展風電、太陽能發(fā)電等非化石能源發(fā)電，由于高比例的新能源接入將對電力系統(tǒng)安全產生巨大挑戰(zhàn)，預計我國能源結構仍需要維持一定的煤電和天然氣發(fā)電機組實現(xiàn)應急備用、兜底保供和調峰調頻，所產生的二氧化碳排放通過碳捕集、封存和利用等技術移除。能源消費側電能替代成為關鍵路徑，2060年，工業(yè)、建筑、交通領域電能消費占比將分別達到71%、81%和54%，形成以電能為中心的清潔低碳安全高效能源體系。
（4）再電氣化將有助于經濟社會高質量發(fā)展，實現(xiàn)綜合能效提升、碳排放大幅下降。另一方面，再電氣化仍面臨經濟、技術、市場、體制等多方面挑戰(zhàn)，需要各地區(qū)、各行業(yè)協(xié)同努力，合力推進清潔低碳發(fā)展與電能替代技術攻關，構建良好的產業(yè)生態(tài)，促進全社會低碳發(fā)展。
（二）對策建議
1. 加強頂層設計，統(tǒng)籌推動能源電力低碳轉型
統(tǒng)籌協(xié)調各行業(yè)碳減排預算，特別是需綜合考慮電能替代其他能源引起的碳排放轉移，進一步明確電力行業(yè)碳預算。在電力系統(tǒng)低碳轉型過程中，統(tǒng)籌清潔發(fā)展和能源安全，短期內我國煤電仍是電力供應的重要保障，中長期煤電占比大幅下降、發(fā)揮靈活調節(jié)作用，應針對不同時期制定相適應、彼此銜接的政策，保障煤電實現(xiàn)功能定位轉變。充分利用多元化清潔能源、需求側資源保障電力供需平衡；在規(guī)劃層面，應合理考慮新能源容量置信度，以科學合理方式參與電力平衡，發(fā)揮多元化清潔能源、需求側資源和傳統(tǒng)火電作用，全方位保障電力平衡。充分發(fā)揮電網的能源轉換樞紐和基礎平臺作用，加快完善以特高壓為骨干網架的堅強智能電網，著力打造可靠性高、互動友好、經濟高效的主動配電網。
2. 堅持節(jié)能優(yōu)先，加快經濟結構和產業(yè)結構調整步伐
強化節(jié)能提效，既要優(yōu)化產業(yè)結構，又要大力推廣電氣化等高能效技術。加快經濟、產業(yè)轉型升級，嚴控“雙高”產業(yè)無序擴張，壓減落后產能，推動傳統(tǒng)產業(yè)高端化、智能化、綠色化，加快發(fā)展新一代信息技術、新能源、新材料、高端裝備等戰(zhàn)略性新興產業(yè)。大力發(fā)展綜合能源服務，在工業(yè)領域廣泛推廣重點節(jié)能低碳技術和工業(yè)電爐應用；在建筑領域深化建筑節(jié)能改造、提高綠色建筑比例、發(fā)展建筑分布式能源，實現(xiàn)低碳發(fā)展；在交通領域加快構建節(jié)能高效的綜合交通運輸體系，重點發(fā)展電動汽車產業(yè)，加強充換電基礎設施和智慧車聯(lián)網平臺建設，推動經濟產業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
3. 加快科技創(chuàng)新，推進關鍵技術研發(fā)、示范和產業(yè)化整體布局
電力減排路徑設計要充分考慮技術突破前瞻性，加強科技戰(zhàn)略引領，制定/修訂新型電力系統(tǒng)科技發(fā)展規(guī)劃。持續(xù)加強碳中和、再電氣化相關關鍵技術研發(fā)和示范工程支持力度，完善配套政策體系，為產業(yè)化提供激勵政策。提前布局重大技術研發(fā)，力爭顛覆性技術實現(xiàn)重大突破，加快商業(yè)化應用。推動低碳清潔能源生產 ? 分配 ? 流通 ? 消費全環(huán)節(jié)技術進步，高效低成本儲能、CCUS、氫能、終端高效用電等關鍵技術成熟度將對再電氣化推進、實現(xiàn)碳中和目標具有深刻影響，應提前布局，盡早實現(xiàn)商業(yè)化。
4. 完善體制機制，建立電力市場、碳市場等政策體系
制定全國統(tǒng)一電力市場頂層設計方案和實施路線圖，從發(fā)電側、用電側雙向發(fā)力研究出臺相關政策，進一步放開發(fā)/用電計劃，擴大市場范圍，通過市場機制充分激發(fā)發(fā)/用電兩側消納新能源的潛能，形成“源荷互動”的良好消納格局。在可再生能源消納責任權重下，對現(xiàn)有超額消納量與自愿認購綠色證書進行優(yōu)化整合，依托綠色電力交易建立統(tǒng)一的綠色消費認證體系。做好消納責任權重、碳配額、碳稅等相關政策的統(tǒng)籌銜接，促進碳市場、綠電市場和綠證市場的目標協(xié)同、機制協(xié)同，形成同向合力。積極出臺綠色金融發(fā)展支持政策，通過出臺政策和制度使企業(yè)或項目的環(huán)境成本內部化，更好發(fā)揮市場機制在綠色金融中的作用，激發(fā)相關產業(yè)參與綠色信貸的活力與積極性。
注：本文內容呈現(xiàn)略有調整，若需可查看原文。
