能源转型的低碳、韧性、包容性发展-中国能源模型论坛.pdf-solarbe文库

资源描述：

2035 美丽中国系列报告之 LOW-CARBON RESILIENT INCLUSIVE 能源转型的低碳、韧性、包容性发展RESILIENT INCLUSIVE LOW-CARBON01 02 06 07 10 16 17 20 28 29 33 36 39 目录 1 2 3 4 5 引言参考文献中国能源低碳转型须兼顾韧性和包容性发展碳中和背景下中国能源低碳转型路径碳中和背景下促进能源转型的韧性发展碳中和背景下能源低碳转型的包容性发展总结与建议 2.1 中国能源低碳转型的机遇和挑战 2.2 中国能源低碳转型的主要路径 3.1 能源转型韧性发展的重要性 3.2 能源低碳转型过程中实现韧性发展的措施 4.1 能源低碳转型践行包容性的重要性 4.2 能源低碳转型过程中践行包容性发展的措施 LOW-CARBONLOW-CARBON RESILIENT INCLUSIVE 指导委员会高世楫何建坤韩文科江亿李善同王金南王毅薛澜周大地张建宇总顾问胡秀莲国家发改委能源研究所（退休）陈迎中国社会科学院陈莎北京工业大学执行团队刘宇中国科学院段宏波中科院大学朱磊北京航天航空大学丛建辉山西大学高霁 CEMF 课题组成员裘盈 CEMF 课题组成员李卓然 CEMF 课题组成员赵贝 CEMF 课题组成员彭昀玥 CEMF 课题组成员杜沫儒 CEMF 课题组成员01 引言巴黎协定确立了减缓气候变化的全球长期目标，即要把全球平均温升幅度控制在较工业化钱水平的 2° C 之内，并为把温升幅度控制在 1.5° C 以下努力。研究发现，如果以温升幅度控制 1.5 ° C 之内为目标进行情景模拟，全球需要在 2050 年到 2060 年实现净零排放，如果要实现 2° C 的温升幅度控制目标，则需要在 2070 年后进入净零排放 1 。 2020 年 9 月 22 日，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和举措，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。能源活动是碳排放的主要来源，能源系统的绿色低碳发展是推进“双碳”战略的关键。能源作为社会经济发展的基础和动力，能源行业及其延伸产业链和加工制造业的转型将对中国的社会经济发展产生深远的影响。同时，能源的绿色低碳转型也是生态文明建设的必然要求，也是推动“美丽中国”蓝图加快实现的重要方式。建立清洁、低碳、安全、高效的能源体系不仅是碳中和目标顺利实现的关键，也是中国社会经济高质量发展的保障，更与“美丽中国”目标的实现息息相关。 2035 年是一个具有特殊意义的时间节点。展望 2035 年，中国将基本实现社会主义现代化，基本实现美丽中国目标。 2035 年远景规划，决定着中国是否能在 2030 年前完成两个重要的国际承诺目标，即碳达峰目标和联合国 2030 年可持续发展议程既定的（SDG）目标。从碳达峰到碳中和，中国只有短短 30 年时间。碳达峰之后，碳中和的轨迹如何也将在 2035 年给出初步答案。因此，中国能源模型论坛的第三期项目以“2035 美丽中国”为主题，以促进能源低碳转型与绿色可持续发展为核心，最大化社会、经济、环境和健康综合效益、推进多目标协同发展为目标，展开了能源、经济、环境跨领域的系统模型研究。 2035 美丽中国系列报告将整合并总结研究项目的主要成果，旨在为建立清洁、低碳、安全、高效的能源体系提供路径，为多目标协同发展提供科学支撑。本报告作为系列报告的第一期报告，将聚焦在中国能源转型的低碳、韧性和包容性发展。在当前和今后一段时期内，科技革命和产业变革、日趋复杂的国际环境、气候变化所引起的全球变暖等因素都将可能增加能源转型需要面对的不稳定性和不确定性。同时，在中国转向高质量发展阶段之后，能源转型对社会经济的影响，对发展不平衡、不充分的影响也将越来越受到重视。新时代的能源转型必须是一个低碳、韧性和包容性协同发展的过程。02 本章要点 1 中国经济体量大、能源强度高、能源结构以化石能源为主、温室气体排放居世界首位。这些特性使得中国的减排之路任重而道远。能源转型是中国实现“双碳”目标的关键，而只有具备低碳、韧性和包容性协同发展特点的能源转型，才能保证能源转型的可持续性，为高质量发展提供持续支撑，帮助中国稳步实现气候目标。中国能源低碳转型须兼顾韧性和包容性发展03 LOW-CARBON RESILIENT INCLUSIVE 2022 年 4 月 4 日，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）正式发布了第六次评估报告（AR6）第三工作组报告气候变化 2022减缓气候变化 2 。报告指出，在实现 1.5 度温升目标的概率高于 50 的情景下，需要全球温室气体净排放在 2025 年前达到峰值，2030 年相比 2019 年减排 43， 2050 年减排 84。要控制全球变暖，就需要能源部门进行变革性转型。能源转型是减缓气候变化的重要措施。同时，IPCC 第二工作组报告气候变化 2022影响、适应和脆弱性指出如果全球温升水平在未来几十年或之后暂时超过 1.5 度，人类社会和自然系统将面临更多、更严重的风险 3 。其中，气候变化给能源设施等重要基础设施带来的极大威胁是人类社会将要面对的重要风险之一。当前，许多气候风险减缓措施优先应对当前和近期的气候风险，而挤压了转型适应的机会。因此，亟需全面、有效和创新的应对措施产生协同作用，减少在适应和减缓行动之间的取舍，促进可持续发展。中国的二氧化碳排放量占全球总量的三分之一，实现碳达峰和碳中和目标面临着时间紧、任务重的巨大挑战。其中，近 90 的温室气体排放源来自能源系统，因此能源行业的转型是实现低碳发展的关键 4 。同时，能源产业是中国国民经济的基础产业，而且能源需求仍呈刚性增长态势，因此在中国经济从高速增长阶段转向高质量发展阶段后，能源的低碳转型还对实现 2035 年社会经济发展目标和“美丽中国”建设目标有着深远的意义和影响。根据中国碳中和目标下能源转型路径的最新研究结果，中国在 2060 年前实现碳中和不仅需要大幅度提升终端部门电气化水平，也需要非化石能源占一次能源需求的比重超过 75，通过高比例可再生能源、核电、以及化石燃料发电，利用二氧化碳捕集与封存（CCS）技术等措施可使电力系统更早实现碳净零排放，为其他部门的碳减排提供能源支撑。能源低碳转型意味着能源生产和消费结构、能源生产方式和利用方式都将发生重大变化，能源供应部门和能源使用部门都需要深刻了解这些潜在的变化，并为此做好准备，并积极采取应对行动。能源系统需要能够对低碳能源政策及其调整做出及时反馈，并提升其应对由市场与机制变化所导致的能源价格变动的能力。当能源结构从化石能源为主体转变成非化石能源为主体时，能源系统将面对的风险不仅限于自然环境风险的加强，还有因气候变化而进一步加剧的极端天气给产能效率、产量甚至是供应输配设施带来的风险。因此，能源系统只有在实现低碳转型的同时，基于对未来风险的全面预判，提升系统的韧性以应对这些不确定性，才能为中国社会经济的发展提供持续且稳定的保障。具备高韧性的能源系统可在面临各种风险干扰的前、中、后期，有计划地制定出相应的应对措施，在维持其核心功能的同时最大程度减小负面影响、快速复建和通过对于未来变化和不确定性的感知和适应加强系统应对未来风险的能力。能源转型同时伴随整个经济和产业结构的调整、传统能源产业的萎缩、可再生能源及其相关产业的增长以及能源转型不可避免地对行业内和行业外不同的治理主体和利益相关方产生影响，包括不同区域不同层级的政府部门、企业、从业人员和广大人群。在转型的不同阶段，不同地区、不同行业和不同人群受到的影响在类型、程度和范围上都不尽相同。能源低碳转型需要兼顾不同地区资源禀赋和发展层次的差异性，行业发展的差异性，以及社会个体和群体受影响程度的差异性，合理分担能源转型带来的成本，合理分配因能源转型产生的收益，践行包容性发展，实现共赢。因此，能源系统的转型是一个长期过程，与经济、社会和环境系统之间存在复杂的相互关系。“双碳”目标下能源的低碳转型路径研究虽多，但转型过程中韧性发展和包容性发展没有得到足够的重视。如果能源系统在转型过程中以低碳为单一目标，就可能忽视能源系统的韧性发展，威胁短期和长期的能源安全。对提升能源系统的韧性来说，低碳转型过程既是机遇，又是挑战。如果能源低碳转型没有兼顾包容性发展，则可能引起社会经济的局部发展不平衡，不利于高质量发展目标的实现。只有具备低碳、韧性和包容性协同发展特点的能源转型，才能助力中国稳步实现“双碳”目标，为经济的高质量发展提供持续支撑，为 2035 年实现美丽中国建设目标提供坚实保障。04 图 1能源转型的低碳、韧性、包容性0506 本章要点能源系统的转型是一个长期的过程，与经济、社会和环境系统之间存在复杂的相互关系。在当前形势下，为实现气候、社会、经济、生态环境目标的协同发展和共赢，中国能源系统的低碳转型需要合理规划和把控能源结构调整的节奏，因地制宜发展非化石能源，推动低碳技术的研发与推广，加快智能化能源系统的建设，并积极带动与配合相关产业及产业链的全面转型。中国实现 2060 年前碳中和目标需要在中短期内实现由化石能源为主体向以非化石能源为主体的能源结构转变，提高能源效率和终端电气化率，并需要二氧化碳捕集与封存（CCS）和负排放技术的应用和碳汇的支持。煤炭消费在未来将不会出现大幅上涨，并且在 2060 年前实现碳中和时，非化石能源占一次能源需求总量的比重需达到 75 以上，非化石能源发电量占比达到 90 以上，终端电气化率需提高到 60 到 90 之间。研究证明，碳中和目标的实现可以同步帮助中国实现经济发展目标，并且尽早的深度减排有利于减小中长期实现碳中和目标的代价和难度。碳中和背景下中国能源低碳转型路径 207 2.1 中国能源低碳转型的机遇和挑战继巴黎协定确立了“将全球平均地表地表温升控制在相比工业化前水平 2℃以内、并努力控制在 1.5℃以内”的目标之后，为实现气候治理目标，多个国家做出了碳中和承诺并开展行动，已取得了一定的进展。至 2021 年，全球已有超过 100 个国家提出了碳中和目标 5 。全球温室气体排放量的 73 源于能源消耗，而能源消耗中 38 来自能源供给部门，35 来自建筑、交通、工业等终端能源消费部门。为实现碳中和目标，许多国家制定了以能源转型为基础，产业政策为落脚点的减排路线图 6 。在应对气候变化的大背景下，全球加快能源转型的决心和力度空前。但是俄乌冲突、中美战略博弈升级等新形势下国际地缘政治与能源供需格局的变化，以及极端天气出现愈渐频繁，都给能源转型带来众多新的挑战与要求。能源安全被各国提升到了前所未有的高度。而对化石能源的依赖短期难以摆脱，可再生能源的实施面临考验，能源转型进程正在面临严峻的考验。不过，能源危机也将成为加速能源转型进程的推动力，因为只有加快调整能源结构，实施以清洁能源为主体的能源供应和消费体系、和电力来源清洁化和终端能源消费电气化，才能避免受制于化石能源资源的能源危机再次发生。日本已屡次强调可再生能源发展的重要性，在正式发布的第六版能源基本计划中，首次提出“最优先”发展可再生能源，并将 2030 年可再生能源发电所占比例从此前的 22-24 提高到 36-38。而受俄乌冲突影响，德国将原定到 2040 年实现 100 可再生能源发电的目标提前至 2035 年，但是由于目前所面临的较大能源缺口和价格压力，德国不得不考虑延迟煤电和核电的退出时限，同时计划投入数十亿欧元的资金加快天然气储备、重启燃煤发电替代天然气发电，以及鼓励工业界减少对天然气的使用。中国的资源禀赋形势是富煤、贫油、少气，因此，煤炭一直是国家的基础能源和重要工业原料。“双碳”目标下，可再生能源的占比逐渐增加，以煤炭为主的传统能源占比不断下降是实现能源转型的必要发展趋势。目前，新能源的发展受发展规模和经济性等因素约束尚未能满足不断上涨的能源需求，且国际新形势给大量进口油气资源带来了许多不确定性。若对能源替代的节奏把控不当将引起能源短缺危机。因此，煤炭等化石能源需在转型初期通过技术和运用模式的更新实现清洁、高效、低碳的利用，从而作为支持能源，保障能源系统安全、平稳的转型。在由传统化石能源转向新能源的转型过程中，各种能源的定位及接续是一项复杂的系统工程。高比例新能源和海量负荷的双重随机性与波动性，给电网功率平衡和安全运行带来了很大挑战。未来新型电力系统将具备智能调节能源供需的能力，减小传统能源系统在能源调度上遇到的问题，并提高能源供应安全保障水平。然而新型电力系统的特点是电力装机容量巨大，输电基础设施规模大幅扩张，对配电基础建设需求高。建立这样的新型电力系统，无论是发电，还是储能、转化、消纳、输出等，技术上都有大量需要攻克的关键环节。想要高质量、快速地完善大规模、跨地区输配系统的构建需要加强对于能源转型的重视、提供低碳技术及其产业链发展所需的大量资金支持，并推进智能化基础设施和智能化系统的建设，为能源系统转型提供动力，促进低碳产业发展。实现能源转型的重要策略之一是推动由高耗能产业向低排放产业的产业结构改变。这意味着中国在此过程中需逐渐摒弃以煤炭为主的资源禀赋所带来的资源优势。而中国长久以来以煤炭为主的能源结构已经造成以重工业为主的产业结构和技术路径的锁定效应，产业转型面临一定困难。同时，现阶段低碳技术应用成本仍较高，大量传统能源产业面临投资缩水、产能缩减、成本增加等问题。转型初期对绿色低碳产业相关的基础设施投资和建设在转型后期会起到很大的带动作用，这也是新一轮技术革命中的重要方向。有力的政策规划和大量的资金支持也将激发能源产业的活力，为中国产业结构调整提供支持和动力。 LOW-CARBON08 能源系统的低碳转型对于社会、经济和环境等多方面都将产生影响。能源转型的社会经济成本和收益分配不均可能成为能源低碳转型的阻力。相关的产业结构调整带来的产能缩减、就业减少等问题可能带来地区发展不平衡的新挑战。另外，我国位于全球气候敏感区，生态环境整体脆弱，易受气候变化不利影响，且不同地区资源禀赋以及发展水平和所受气候影响均具有差异性。生态脆弱地区如何平衡生态环境保护以及可再生能源开发、发挥可再生能源开发和生态保护的协同效应，需要深入研究和合理规划。政策制定和实施时需要同时考虑地方生态环境承载能力和不同区域经济发展失衡问题，统筹生态文明建设与能源安全保障，协同推动能源低碳转型与地区高质量发展，因地制宜积极寻找能源、生态、经济共赢模式，探索如“光伏 ”等综合发展模式。中国已经陆续出台一系列政策指南以支持各行各业实现高效减排。其中，“十四五”现代能源体系规划中指出，中国实现能源低碳转型需大力发展非化石能源、推动构建新型电力系统、增强能源科技创新能力、加快能源产业数字化智能化升级、减少能源产业碳足迹、更大力度强化节能降碳 7 。在能源系统低碳转型的基础上，规划同时提出能源系统转型需同时增强能源供应链稳定性和安全性、提升能源系统运行安全水平、加强应急安全管控、合理配置能源资源、统筹提升区域能源发展水平、完善能源科技和产业发展创新体系、并加强能源治理制度建设。图 2中国能源消费结构 2012-2021 数据来源国家统计局09 图 3 能源低碳转型面临的挑战及应对措施措施10 2.2 中国能源低碳转型的主要路径自 “双碳“ 目标提出后，国内外学者就中国如何实现 ”双碳“ 目标做了路径研究分析。基于各研究团队采用的不同模型机理和对 ”双碳“ 情景的不同假设，模拟出的 ”双碳“ 路径也有一定差异性。其中，影响路径的因素包括所用模型对能源系统中不同模块间相互关系的刻画、研究团队对排放边界的定义（是否包括工业生产过程中的二氧化碳排放等）、对经济发展和人口变化等社会经济驱动力的判断、对能源市场的预期、对技术发展前景和负排放技术的应用规模，以及支撑能源转型的政策力度等假设。尽管各研究成果之间小有出入，但大部分研究结论均指出，不同部门实现碳达峰和碳中和的时间存在差异。同时，实现 2060 年前碳中和目标需要在中短期内实现由以化石能源为主体向以非化石能源为主体的能源结构转变，提高终端电气化率，并需要 CCS 和负排放技术等应用和碳汇的支持。碳中和路径的具体特征包括非化石能源在一次能源消费中的占比将呈指数增长趋势，并在达峰后的 10 到 20 年内成为主体能源。实现碳中和时，非化石能源占一次能源需求的比重一般在 75 以上。煤炭消费目前已经大体进入峰值平台期，未来消费总量不会再有大幅上涨 , 并且在 2030 年后开始大幅下降。在实现碳达峰之前，天然气和石油的使用会普遍出现小幅上涨，以替代煤炭。在经济发展背景下，能源需求量仍将呈上涨趋势，而短期内单靠可再生能源增量难以满足能源需求。电力系统需要通过高比例非化石能源的电源结构、CCS 和负排放技术的应用以尽早实现净零，为其他终端部门的碳减排提供低碳的能源支撑。2060 年前，非化石能源发电占比达到 90 左右，且在运行的火电机组均安装 CCS 技术。终端部门电气化水平需要大幅提升，将在 2060 年从目前的 27 左右提高到 60 到 90 之间。工业和交通部门在 2060 年前实现碳排放净零挑战较大，需要提高能效和电气化率、利用低碳能源和 CCS 技术。能源转型、碳减排有可能会促进经济发展。很多研究表明，减排将对经济带来负面影响，但也有情景研究表明，如果能够在零碳技术方面取得领先，增加技术出口，明显减少能源进口的支出，增加绿氢出口的收益，降低电力价格，加上零碳工艺带来的效率提高，可以实现转型和减排促进经济发展的正面效果。图 4“双碳”路径比较图 * 数据来源中国能源模型论坛研究团队 8 9 9 10 11 911 此外，自“双碳”目标提出后，国际局势和市场都受到了较大的冲击。为确保我国“十四五”期间的能源安全，近期相关部门出台了一系列新政策。而以上综述的研究报告大多没有对最新的国际形势和国内最新出台的政策影响进行细致的分析。新形势下，国际能源市场对能源价格产生影响、国家为防止“拉闸限电”事件再次发生提出煤炭低价保供政策、针对火电和可再生电力做出投资规划、以及为强调煤炭“兜底保障”提出了煤炭清洁高效利用指南。其中，国家对于“十四五”和“十五五” 期间煤炭、天然气、石油的产量提出了目标，并且在“1N”政策体系下对于工业、城乡建筑和交通领域的产业结构转变、能耗下降和技术革新等层面出台了新的实施意见指南。这些因素都可能对模型研究结果产生影响，所以鉴于国家在近期内连续出台多条、多种政策，有关实现“双碳”目标的能源转型路径的情景研究应关注这些政策和形势对相应时段模拟结果产生的影响。图 5能源系统低碳转型路线图中国实现碳中和对社会经济的影响分析中国能源模型论坛研究团队针对碳中和实现路径开展了研究。结果表明，实现碳中和目标的能源转型需要高强度的电能替代、可再生能源发展和能效提升。在高强度政策组合情景下，实现碳中和目标与我国宏观经济发展目标并不矛盾，对宏观经济的负面影响整体处于可控范围，可以协同实现减碳和人均 GDP 增长目标。整体上看，实现碳中和的经济代价呈前期波动小，后期波动大的趋势。高效率、高速度、高质量的达峰和尽早的深度减排将减小中长期实现碳中和目标的代价和难度。我国在提出 2030 年前碳达峰和 2060 年前碳中和目标后，相继出台了一系列政策以支持 “双碳” 目标实现。同时，由于我国仍处于发展阶段，仍需完成 “十四五”、“十五五” 期间和 2035 年提出的一系列经济发展目标，旨兼顾能源系统低碳转型和经济发展。在约束碳排放强度和能源消费强度的前提下，我国对于能效提升、能源生产总量、电气化率、非化石能源发展、储能和负排放技术以及碳排放市场交易机制等提出了具体指标和实施措施。其中，非化石能源相关政策主要作用于能源供给侧，通过替代能源系统中传统化石能源来减少排放。能效提升和电气化率政策主要作用于消费端，通过降低能源消费强度和提升电力占终端能源比例来实现减排。碳定价政策则会影响能源供给和需求双侧，通过提高化石能源使用成本，减少供需两侧对化石能源的使用和相关排放。中国能源模型论坛研究团队以 2020 年为基准年，2060 年为目标年，应用模型模拟分析了不同政策的减排与经济影响之间的动态关系。基于对国内外碳中和政策的梳理，并参考我国近期提出的一系列政策指标，研究团队将政策分为四类碳定价政策、能效提升政策、促进可再生能源发展政策和提升电能替代政策。其中，碳定价政策以碳税的形式体现二氧化碳排放价格；促进可再生能源发展政策主要体现在政策引导下，促使可再生能源系统成本下降。四个政策情景共同的趋势都是减排越多，经济代价越大。其中，促进可再生能源发展政策的单位减排经济代价最低，提升电能替代政策的单位减排经济代价最大。图 6 单一减排政策成本效益分析 12图 6 展示了四类能源政策情景的减排效果及其对 GDP 的影响。同时，情景分析也模拟了政策组合情景的减排效果及其对 GDP 的影响。研究结果表明，在多种政策组合情景下，我国 2030、2035 和 2060 年的 GDP 相较于基准情景累计负面影响分别在 0.11、0.96、3.0 以内，相当于我国从 2020 年到 2060 年的平均 GDP 增速从基准情景的每年 3.55 下降到 3.46，整体经济损失较小。由于可再生能源在替代传统化石能源实现减碳的同时，其产业链的发展将在一定程度上可促进经济发展，部分抵消其他政策的经济损失，因此在组合政策中，可再生能源政策实施强度的提升可以更大幅度减缓整体经济损失。研究结果也显示，低强度可再生能源政策和高强度能效政策组合情景的经济损失最大，高强度可再生能源政策和低强度能效政策组合情景的经济损失最小，前者损失是后者的 4 倍。总体而言，实现碳中和目标的经济代价处于可控范围。同时，基于我国 2035“美丽中国”建设目标中提出的“人均国内生产总值达到中等发达国家水平”目标，我国需要在“十四五”末达到现行的高收入国家标准，并且在 2035 年实现人均收入翻倍。研究结果显示，在碳中和路径下，2025 年我国人均 GDP 约为 1.4 万美元，可以实现十四五规划的目标；2035 年我国人均 GDP 约为 2.1 万美元，可以实现相比于 2020 年（1.0 万美元）人均 GDP 翻番的目标；2060 年我国人均 GDP 达到约 4.5 万美元水平。综合实现碳中和的路径来说，实现“双碳”目标的经济代价均可控制在可承受范围之内。但是，不同阶段减排的经济影响存在显著差异，整体呈现减排前期经济代价波动小、后期经济代价波动大的趋势。在以减缓气候变化为目标，保证社会、经济、环境和能源系统安全平稳转型为目的的前提下，推动高效率、高速度、高质量的达峰和尽早的深度减排将减小中长期实现碳中和目标的难度。图 7 单一减排政策成本效益分析 1314 目前，中国是世界第一排放大国，能源结构主要以化石能源为主，但同时，中国的可再生能源发展也处于全球领先位置，风电和太阳能发电量在过去 10 年均居世界首位，也是可再生能源领域投资最大的国家。近年来，在应对气候变化和能源转型的背景下，国内对可再生能源的投资愈发重视，可再生能源消费占比呈快速上涨趋势。“十四五” 和“十五五”规划中也提出了更有力的发展规划，为能源低碳转型提供了强大助力。现阶段中国对于实现能源系统低碳转型的考量大多聚焦于转型将带来的宏观经济影响，以及大规模可再生能源可能带来的能源缺口和不稳定等问题。然而，目前已出台的诸多能源系统低碳转型相关政策指南和战略方针均缺乏对于中长期能源转型韧性发展的考量，对中长期转型将面临的挑战考虑不够充分。同时，基于不同省份和所处地区的气候类型、资源禀赋、以及经济发展形势的不同，在国家层面的能源低碳转型过程中，不同地区将面临不同类别和程度的挑战。而现有政策并没有针对地区差异性而出台相应的政策指南，对转型包容性的考虑还存在不足。1516 本章要点能源的低碳转型是一个长期而复杂的过程，能源系统韧性的加强将为能源低碳转型的平稳和可持续推进提供重要保障。能源低碳转型在一定程度上为加强能源系统的韧性提供了新的契机，但是由于低碳转型需要能源系统及相关产业在短期内实现变革性转型，如此快速的改变为能源系统的韧性发展带来了巨大挑战。气候变化、政策改变、技术革新等因素都可能加剧能源系统面临的不确定性。因此，推动能源转型的韧性发展需要系统性地构建转型框架，全面加强能源系统在面临风险的准备期、感知期、应对期、和恢复期中的韧性，提升能源系统上下游各个环节及其他相关行业应对风险的能力。其中，加强电力系统的韧性是实现能源转型韧性发展的关键，且众多减排措施有助于强化低碳和韧性发展的协同效益。碳中和背景下能源转型的韧性发展 317 3.1 能源转型韧性发展的重要性能源系统面临的风险类型能源系统主要面临自然环境、政策与市场、基础设施三个层面的风险。能源系统所面临的风险并不局限于单一类别，这些风险之间的相互作用可能产生连锁反应，扩大损害的范围和加深影响的程度 12,13,14 。能源系统的转型是一个长期的过程，与经济、社会和环境系统之间存在复杂的相互关系。能源低碳转型涉及能源结构调整，电力系统革新，产业结构调整，生产生活方式改变等众多复杂的变化。能源系统一旦面临风险将会给上下游众多部门、产业、人群带来次生灾害。一个具备韧性的能源系统应有预知风险并做出反应的能力，在受到干扰时快速、灵活应对的能力，以及在干扰结束后快速恢复并适应未来风险格局的能力。能源低碳转型需要全面充分的考虑能源系统的韧性发展，这对保障能源安全、支持社会经济高质量发展、以及低碳转型持续有效的推进极其重要。自然环境的变化可以给能源系统的各个环节带来风险。比如说，高温天气会降低火电机组和光伏发电的效率以及电力输配线路的效率和其输配容量。因此，极端天气的发生也可能破坏受影响地区的能源设施。能源系统对水资源的依赖性仅次于农业生产部门，在水资源短缺的情况下，能源系统用水也可能因为农业用水的优先性而被挤占。政策和市场的改变都可能给能源系统带来风险。政策变化可能引发对于某些技术的过度投资或投资不足，带来资产搁置或能源缺口问题。国际能源市场一旦受到冲击就会导致能源价格的波动，甚至对国内能源供应造成威胁。例如今年受俄乌局势影响，全球能源价格持续上涨，中国能源市场也受到波及。在基础设施层面，从能源生产端到消费端的任意设施出现故障或受损都可能给能源系统带来风险。例如数字化管理中心等基础设施容易因受到恶意攻击而损坏。同时，能源系统中大规模间接性电源的接入或短时间内超大电力负荷都可能给电网的基础设施带来风险，导致能源系统下游能源供应不足，甚至系统整体瘫痪。图 8 能源系统面临的风险类型 RESILIENT 这些风险不一定单独出现，很有可能通过和其他风险的相互作用而产生连锁反应，加大风险带来的伤害。比如，由自然环境的变化或恶意破坏所导致的部分地区基础设施受损将造成地区能源供需不平衡，并对能源市场造成冲击，给其他地区带来负面影响。而能源系统受到冲击的同时，不仅系统的性能会受到影响，也更容易受到其他风险的威胁，恶意破坏者可能趁机对系统进行二次攻击，带来更大的伤害。18 能源低碳转型和气候变化将重塑风险格局能源低碳转型中的一些措施将给能源系统带来新的风险，在能源系统转型过程中若不提前做出合理的规划，有可能加大这些风险的严重性。气候变化将加剧上述风险发生的频率、强度和持续时间，并且加大这些风险同时发生和跨类别演变的可能性与破坏力。此外，未来全球升温程度将影响气候变化风险的严重程度，具有一定的不确定性 15 。由以化石能源为主体向以非化石能源为主体的能源结构转变是能源系统实现低碳转型的必要措施。大力发展可再生能源能够减少中国对于进口能源的依赖，从而增加能源供应的可靠性。然而，可再生能源不可控、不稳定、不连续的特性将使能源系统整体更易受自然环境风险的影响。随着世界各国推动能源低碳转型，能源产业相关供应链将发生改变，可能面临资源不足的风险。长期来看，风电、光伏等可再生能源产业链上游的稀有金属将面临供应紧张的问题，给以可再生能源为主体的能源系统带来供应端的风险。资源贸易和国际能源市场的改变将导致能源市场的价格波动，给能源供应带来更大的威胁。由于各地区自然资源的禀赋分布不同，构建跨地区关联的大型输配系统是能源转型的重要措施之一。虽然这加强了能源供应的可靠性，但也增加了地区间的相互依赖性，让系统更容易因受到外界干扰而大规模瘫痪。随着气候变化的问题持续加剧，未来风险的格局和强度也会发生改变。IPCC 指出，气候变化给人类社会和自然环境带来的负面影响的程度比此前预期的更严重，影响范围更广，并且未来风险的严重性将受全球升温程度的影响。总体来说，未来升温越高，气候变化所带来的负面影响越大，更容易导致不可逆的损害。在气候变化前景下，极端高温、干旱、洪水等极端事件的发生将更频繁、伤害力更大、持续时间更长。同时，短期内的高升温将带来海平面上升等中短期内不可逆的负面影响，严重威胁沿海地区基础设施的安全。长期来看，因自然环境变化所导致的能源系统效率降低、受损和水资源短缺等风险将给能源系统带来更大的威胁。面临以上风险，准备不足或应对方式考虑不全面将带来进一步的次生灾害。19 如果决策者不提前考量气候变化对未来趋势的影响和低碳转型可能带来的风险，不尽早对转型战略进行规划并制定应对这些风险的合理解决方案，就很有可能在灾害发生时迫于时间压力采取不成熟的应对措施，而这些措施又可能带来意想不到的负面影响。并且，如果低碳转型战略中没有综合考虑风险演变的可能性和能源系统与周边产业部门的相互关系，将加大风险的伤害性，甚至带来新的风险。 2022 年 8 月中旬，长江流域省份地区出现持续极端高温、干旱天气，长江多处水位创历史新低，已达到轻度以上干旱标准，预测短期内不会得到缓解。夏季本应是长江的汛期，却因持续高温和降雨量的异常减少导致 “汛期反枯”的现象。8 月以来，长江流域降水量与同期相比减少 60 以上，水体面积大幅度减小，一些小型水库蓄水严重不足，大型水库已经开始放水以减少干旱灾害。持续性极端高温导致南方省市用电需求上涨，但水资源的短缺导致水力发电出力不足，已有多个省市为此陆续出台限电政策。四川作为我国“西电东输”的第一大省， 80 的电力供应来自水电，却在长江的汛期因水资源短缺而开始限电。四川达州电力集团表示，受极端天气的影响，周边地区已出现较大的供电缺口。为应对高峰期电网负荷过大、电力供应不足的问题，已经采取工业用户停产及有序限电等措施来缓解电力供需矛盾。如果无法缓解供电压力，有关部门将对辖区内居民用户实行有序限电 16 。此外，四川电力供应的短缺牵动了整个长江流域，包括川渝地区，乃至武汉和上海的用电情况。武汉的长江灯光秀关机，上海外滩也暂停照明，整个南方地区进入省电模式。图 9低碳转型和气候变化对风险格局的影响20 3.2 能源系统低碳转型过程中实现韧性发展的措施在气候变化和低碳转型的背景下，加强能源系统的韧性，并不仅是指系统受到冲击时，应对并快速恢复的能力，更重要的是增强能源系统判断风险的能力，提前做好准备，并在冲击之后进一步提升应对能力。面对未来诸多的不确定性，具备高韧性的能源系统在风险发生的准备阶段就需主动制定多种可行的替代方案，并创造缓冲期，在系统受到威胁时快速启动备用方案进行替代或留出充分的时间来应对。提升系统的感知力可以加强能源系统提前预知风险的能力，快速检测系统现状，迅速评估风险的严重性和可能带来的影响，并提升快速确定合理的应对方式的能力。应对风险需要能源系统的各个环节在受到干扰的初期就作出有效的反应，快速适应和转变运行方式，以加速恢复其核心机能，最大程度减小损害。系统性地构建能源转型韧性发展框架能源系统面临着新的风险格局，这使得系统性地构建能源转型的韧性发展框架迫在眉睫。这个框架将为全面提升能源系统在应对风险的准备、感知、应对和恢复过程中的韧性提供重要支撑 17 。准备应对感知适应气候变化、低碳转型、国际局势、市场趋势加剧了风险的不确定性。加强能源系统的韧性需要尽早评估气候变化和低碳转型对已知风险影响的程度，并找出可能带来的新风险。通过前瞻性规划，保证能源系统的各个环节都为未来的风险提前做好准备，提升感知风险的能力，合理制定快速响应措施，并通过对干扰的学习和适应进行调整，以加速走出干扰期，建立长期具备适应性的能源系统以应对未来的不确定性，避免因准备不充分而造成的损失扩大。提升能源系统的感知力首先需要对中长期环境变化进行分析，在转型初期就进行风险评估，明确未来趋势对已知风险的影响程度，并找出其可能带来的新的风险因素。同时，系统需迅速拟出应对未来风险的方案并对其进行压力测试，做出优化，以确保应对方式的合理性，减少其可能带来的次生灾害。此外，在预知风险和制定解决方案时，需要全面考量能源系统上游供应链对系统的影响和系统对下游产业链的作用，以最大程度削弱系统所受的威胁并防止危害的扩散。通过增加备用能源创造缓冲期是准备环节必不可少的工作，这可以加强系统对极端事件的抵御能力。当极端事件威胁到能源供应的可靠性时，充足的备用能源可以填补能源空缺，保证社会生产生活的正常运行。比如，当电网主体出现故障时，一个集中式和分布式共存的电力系统可以通过将分布式能源基地切换到独立运行模式为周边区域提供稳定的能源供应。此外，加强各区域和部门的关联是另一种准备方式。在能源系统复杂的网络框架中，一个环节或一个地区所受的风险很有可能扩散到其他部分。因此，加强各部分之间沟通、管理、协调的能力有助于能源系统在面对局部干扰时，与其他部分合作策划出综合、合理的应对方式。在干扰出现的初期，根据以往应对干扰的经验来增强系统自身韧性可以起到风险防御的作用。而在已经受到干扰的阶段，能源供应的可靠性、供应端和需求端的灵活性、和子系统独立于能源系统整体的分割性可以让能源系统通过快速调整运行模式、分割受影响地区，将负面影响减到最低；当系统进入到恢复阶段时，前期的准备工作和对于风险提前的感知有助于系统快速修复、优化运行模式和提升性能，并更好地应对未来的干扰。21 提高一个能源系统的韧性需要加强其保障能源供应充足、持续、稳定以及风险防范的能力（可靠性，reliability），快速应对能源供给和需求端的变化和不确定性的能力（灵活性， flexibility），子系统独立运行于能源系统的能力（分割性， modularity），根据现有和预期的变化学习和调整的能力（适应性，adaptivity） 18 。图 10 能源系统低碳转型过程中加强能源系统韧性的策略能源生产和供