2021年，能源危机席卷大半个地球，许多地区遭遇能源供应中断，能源价格也创下历史新高。这一年，联合国气候变化大会第26届缔约方会议在格拉斯哥举行，会上，为应对气候变化制定行动议程的工作也遭遇困难——但仍然取得了一些突破。对全球电力部门而言，可负担性、可靠性和可持续性几乎从未像2021年这般同时受到全球关注。

展望未来，电力部门既面临这三重要求，又要努力脱碳，这对市场参与者而言既是巨大挑战，也是重大机遇：全球现役发电机组有55%依靠化石燃料运行，许多清洁技术解决方案（如电池储能和海上风电）仍在逐步成熟完善，电力的应用范围正扩大到汽车运输和制氢等领域，到2050年，全球总电力需求可能比现在高2至2.5倍。

如若电力部门真能引领一场全面的全球能源转型，那么根据埃信华迈（IHS Markit）提出的其中一个深度脱碳情景，2021-2050年间全球可能需要增加约280亿千瓦的清洁发电能力，也就是年均新增清洁发电容量要比过去10年的年均水平高出5.5倍，实现这一目标所需的总投资额约为30-40万亿美元。

埃信华迈（IHS Markit）最近发布了一份题为《继2021年全球能源危机与气候谈判之后，电力行业脱碳面临的关键挑战与机遇》的报告，其中讨论了与电力部门脱碳相关的四个基本主题：

1、构建富有韧性的清洁能源供应链

在完全脱碳的情景下，太阳能、风能和电池技术的多样化供应链相对于目前而言可能需要增加4到45倍（见图1）。这本就颇具挑战，而矿产稀缺、加工能力和劳动力短缺以及区域瓶颈等因素则令实现这一目标难上加难。然而，随着清洁能源的扩张，世界各地可能会涌现出数量更多、分布更广的技术中心，这有助于最大限度地减少瓶颈、提升韧性。刺激清洁能源需求能带来市场确定性，并推动资本密集型供应链投资。例如，欧盟委员会承诺到2030年建设6000万千瓦海上风电项目，到2050年，这一数字将进一步达到3亿千瓦。此外，设备制造过程中的循环回收可以减轻原材料开采和加工的压力。例如，在美国，有几个州业已实施或正在考虑相关的激励措施或强制性规定来促进材料的可持续管理。


2、确保电力供应可靠性

风能和太阳能资源具有间歇性特点，此类技术的高度渗透将给脱碳化电力系统的可靠性带来考验，尤其是在气候变化造成极端天气增多的情况下。可靠性规划变得越发复杂。清洁可靠的发电技术需要更多的投资来降低成本，在此类技术真正实现低成本发电之前，保持现有的高可靠性、低排放设施继续运行是有好处的。例如，在日本，新起草的能源政策草案旨在到2030年前将核电在整个发电结构中的占比维持在20%至22%。补偿机制可以逐渐转向以多种多样的手段奖励零碳、稳定且灵活的电源，包括提高分区和分时价格粒度、实施稀缺性定价机制来准确反映电力系统状况，以及为辅助服务、需求响应和储能提供补偿（见图2）。例如，印度正在启动辅助服务市场，并允许储能解决方案参与其中。


3、扩大并升级输配电网络

电力网络很难适应可变和分布式可再生能源的输配电要求：许多国家的电网都很陈旧，它们原是为大型可调度电源设计的，而新线路往往要耗时多年方能建成，并且收入结构往往与新需求相脱节。要想改变这种情况，在政策规划中统筹协调电网建设与可再生能源发展可大幅降低脱碳成本。例如，澳大利亚正在开发多个称为“可再生能源区”的地区，由各州支持基础设施建设。收入机制可以不断发展，以满足新出现的系统平衡需求。例如，在中国，电价改革已经开始暴露出通常情况下并不透明的电网公司成本结构。最后，数字化电网可以更好地利用可再生能源和分布式能源的运行特点，包括分布式发电接近需求中心的特点，或者可再生能源几乎可瞬间降低输出的能力。

4、协调可再生能源行业与土地和社区的关系

可再生能源通常是分散的，因此大规模开发此类能源会在土地使用方面与其他经济、社区和环境利益主体形成竞争。这种竞争还会因土地用途变化而导致温室气体排放。针对这一问题制定解决方案将有赖于多层次的治理，必须统筹考虑土地管理和社区参与的地方特点。例如，在智利，生活在能源密集地区的社区可享受较低的能源价格及其他社会福利。与此同时，印度正计划在贫瘠、荒芜或无人地区建设风光互补园区。政府政策可以有针对性地瞄准那些能以可再生能源最大程度替代碳基能源的地点。此外，提高单位土地发电量的技术、将发电转移到海上的技术以及将多种经济活动集中于一处的技术都可以扩大资源的获取。一些人口稠密的地区，如韩国和印度尼西亚，已经在考虑建设漂浮式光伏电站，使之成为继屋顶光伏和地面光伏之后的“第三支柱”。

尽管电力行业面临深度脱碳的重大挑战，但克服这些挑战的过程也将为价值链上的公司带来新的商机。政府出台政策鼓励企业开发清洁能源项目，可激发相关解决方案大量涌现，进而提高设备生产能力、降低供应链成本并加快技术进步，而所有这些又会进一步促进更多支持清洁能源发展的政策落地。如此，政府部门与企业可共同推动相关解决方案发展、携手打造“清洁能源发展的良性循环”。

原标题： 电力行业脱碳面临的关键挑战与机遇