隨著電力占全球終端能源消費的比重不斷增長，世界經(jīng)濟的電氣化正在將電力轉(zhuǎn)化為未來的“燃料”。同時，電力行業(yè)又是全球重要的二氧化碳排放源，因此，為了應(yīng)對氣候變化，電力行業(yè)采取措施減少二氧化碳排放量就顯得尤為重要。

全球電力行業(yè)碳強度，即單位電量的二氧化碳排放量，自2013年以來有序地降低，但不同國家的情況相去甚遠，這主要是由各國不同的經(jīng)濟和技術(shù)發(fā)展環(huán)境下電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的特點所致。

一、全球電力行業(yè)碳強度

在全球經(jīng)濟電氣化發(fā)展趨勢下，碳正在發(fā)生跨行業(yè)的流動，致使電力行業(yè)碳負荷和碳排放增加。以碳從交通行業(yè)向電力行業(yè)的流動為例，電動汽車本身的碳排放為零，但卻需要進行反復(fù)充電。電動汽車的大規(guī)模應(yīng)用意味著發(fā)動機燃料使用量減少以及交通部門碳排放量減少，同時，電力行業(yè)的發(fā)電量增加、碳排放量增加。

在最新發(fā)布的《全球能源與二氧化碳現(xiàn)狀報告》中，國際能源署指出，2018年，全球發(fā)電量達到26.672萬億千瓦時，較上一年增長4%，幾乎是能源需求整體增速的兩倍，創(chuàng)2010年全球經(jīng)濟從金融危機復(fù)蘇以來最高增速；全球能源相關(guān)二氧化碳排放量達到331億噸的歷史最高水平，較上一年增長1.7%，是自2013年以來的最高增速，高出2010年以來年均增速的70%。同年，全球電力行業(yè)二氧化碳排放量達到130億噸，占能源相關(guān)二氧化碳排放總量的38%，并且在能源相關(guān)二氧化碳排放量增量中，近三分之二來自電力行業(yè)的貢獻。

盡管排放量持續(xù)增長，但電力行業(yè)近年來發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變。全球電力行業(yè)碳排放強度自2013年以來有序地降低，市場力量、技術(shù)成本降低、應(yīng)對氣候變化和治理空氣污染是驅(qū)動全球碳排放水平降低的主要動力。

來自國際能源署的數(shù)據(jù)顯示，2018年，全球發(fā)電的平均碳強度是475克/千瓦時，比2010年降低了10%。如果沒有電力行業(yè)碳排放強度的改善，全球二氧化碳排放量會比目前實際情況還要高出15億噸，相當于在當前電力行業(yè)排放總量基礎(chǔ)上再增加11%。

引發(fā)電力行業(yè)碳強度變化的原因之一就是全球發(fā)電結(jié)構(gòu)的變化。2018年，可再生能源和核電滿足了絕大部分的電力需求增長，煤電和天然氣發(fā)電也大幅增加。2010～2018年，化石燃料在發(fā)電結(jié)構(gòu)中的占比有所下降，其中石油占比下降較大，而天然氣占比上升明顯，煤炭占比的變化較為平緩；非化石燃料中，以風光為主的可再生能源占比增長顯著。

根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，用天然氣發(fā)電的二氧化碳排放量約為400克/千瓦時，比石油和煤炭低30%～60%，用石油和煤炭發(fā)電的排放量分別是600克/千瓦時和845～1020克/千瓦時（取決于燃煤類型）。

化石燃料在發(fā)電結(jié)構(gòu)中的占比下降并非源于其發(fā)電量絕對數(shù)量的減少，而是因為二氧化碳低排放或零排放的發(fā)電類型，如水力發(fā)電和其他可再生能源發(fā)電（包括垃圾發(fā)電）等，正在以更快的速度增長。

得益于發(fā)電成本的大幅降低，近年來可再生能源增長迅速。來自國際可再生能源署的數(shù)據(jù)顯示，2012～2017年全球光伏發(fā)電和風力發(fā)電的平準化度電成本（LCOE）分別下降了65%和15%。在技術(shù)方面，蒸汽-燃氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組以及超臨界、超超臨界燃煤發(fā)電機組的使用推廣也是電力行業(yè)碳強度下降的重要推動因素。根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，2016年全球火電站平均效率增至37.3%，與2010年相比，上升了1.1個百分點。

二、主要國家/地區(qū)電力行業(yè)碳強度

從全球范圍來看，世界各國電力行業(yè)碳強度差異較大，從挪威的每千瓦時接近零克到南非的每千瓦時超過800克，這主要是由各個國家不同的經(jīng)濟和技術(shù)發(fā)展環(huán)境下電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的特點所致，反映了各國發(fā)電工業(yè)體系構(gòu)成的多樣性。如擁有豐富水力資源或核電資源的國家，度電碳排放幾乎為零；使用煤炭、天然氣和低碳電源混合發(fā)電的國家，度電碳排放約為300～500克/千瓦時；嚴重依賴煤電的國家，度電碳排放可高達全球平均水平的兩倍。

（一）歐盟

歐盟在聯(lián)盟層面上制定了雄心勃勃的氣候和環(huán)境政策，在國家層面上采取了各種相應(yīng)措施。截至2018年11月，歐盟共有10國已宣布在2030年前分階段淘汰煤電，并有多國已大力開展燃煤發(fā)電替代措施，有效降低了電力系統(tǒng)的碳排放量。目前，地區(qū)電力行業(yè)碳強度最低。但應(yīng)該注意的是，盡管歐盟所有成員國電力行業(yè)碳強度平均值較低，但具體各個成員國的情況可能差異很大。

1.法國

法國不僅在歐盟28國內(nèi)，而且在整個世界范圍內(nèi)都是電力行業(yè)碳強度最低的國家之一。該國發(fā)電結(jié)構(gòu)中核電占主導(dǎo)地位。根據(jù)法國電網(wǎng)公司RTE的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017年法國全境度電碳排放為74克/千瓦時，與2016年相當（73克/千瓦時），但明顯高于2015年（44克/千瓦時），主要是因為法國數(shù)座核電站因維修停運，天然氣發(fā)電比例增加。2018年，法國核電裝機占比47.5%，發(fā)電量占比卻達到了71.6%，比上一年增長3.7%，確保了法國發(fā)電的低碳水平，同年法國度電碳排放為61克/千瓦時。然而未來法國計劃減少核電份額，取而代之的是發(fā)展可再生能源，這將對該國發(fā)電碳排放產(chǎn)生一定影響。

2.德國

作為歐盟最大的經(jīng)濟體，德國的電力行業(yè)碳強度相對較高。這主要是該國發(fā)電結(jié)構(gòu)中煤電占主導(dǎo)地位所致。德國是歐盟最大的煤炭消費國，2016年煤炭在德國所有發(fā)電電源中占比42.2%，同年，根據(jù)清潔能源研究機構(gòu)Environmental Progress的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，德國度電碳排放為560克/千瓦時。2011～2013年，在福島第一核電站事故造成的公眾抗議下，德國關(guān)閉了國內(nèi)若干核電站，發(fā)電行業(yè)碳強度增加。隨后，德國可再生能源快速發(fā)展，到2016年可再生能源在德國發(fā)電電源中的占比已經(jīng)在2010年基礎(chǔ)上增長了一倍，從14.3%增至27.1%。再加上燃煤發(fā)電部分轉(zhuǎn)變?yōu)槿細獍l(fā)電，德國電力行業(yè)碳強度于2014年再度出現(xiàn)下降。

2017～2018年，德國減少了1.7吉瓦燃煤裝機。2019年1月，德國煤炭委員會正式宣布，已就淘汰燃煤電廠的時間表達成協(xié)議，確定德國最晚將在2038年年底結(jié)束煤電。此外，德國還計劃到2022年關(guān)閉國內(nèi)約四分之一的燃煤電廠，停運12.5吉瓦煤電裝機；2023～2030年將煤電裝機降至17吉瓦，平均每年減少2.4吉瓦。根據(jù)德國能源轉(zhuǎn)型（Energiewende）計劃，到2022年將淘汰國內(nèi)所有核電站，轉(zhuǎn)而發(fā)展可再生能源，到2030年將可再生能源發(fā)電量提升至總發(fā)電量的65%。預(yù)計未來德國電力行業(yè)碳排放強度進一步下降空間有限。

3.英國

根據(jù)英國氣候政策網(wǎng)站碳簡報（Carbon Brief）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017年英國包括核電、生物質(zhì)、風光、水電在內(nèi)的低碳電源發(fā)電比例首次超過了50%，而天然氣、煤炭、石油等化石能源的發(fā)電比例為47.5%，其余2.5%為抽水蓄能等其他電源，同年英國度電碳排放為237克/千瓦時，僅為2012年的一半（508克/千瓦時）。

2018年，英國二氧化碳排放量連續(xù)第六年下降，是有記錄以來持續(xù)時間最長的連續(xù)下降。與煤炭相關(guān)的二氧化碳排放量僅占英國總排放量的7%。隨著燃煤電廠陸續(xù)關(guān)閉，這一比例將進一步縮小。按照英國政府的計劃，2025年10月1日起任何電廠的瞬時碳排放強度都不得超過450克/千瓦時。按照目前的技術(shù)狀況和趨勢，在限定碳強度標準之后，英國可以確保2025年所有燃煤電廠全部停運。如今，煤電在英國電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中的占比已降至5%，創(chuàng)歷史新低。如果煤炭是唯一的減排貢獻者，那么英國繼續(xù)減少總體排放的潛力相當有限。要想在未來實現(xiàn)具有法律約束力的碳排放目標，英國的石油和天然氣排放量也必須減少。

（二）美國

美國是世界上第二大二氧化碳排放國，隨著燃氣發(fā)電機組逐步替代燃煤和燃油機組，同時低碳能源發(fā)電，特別是風光等可再生能源發(fā)電不斷增長，其電力行業(yè)碳強度較以前有所降低。根據(jù)國際能源署的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016年美國度電碳排放為433克/千瓦時，比世界平均水平低11.6%。2010～2016年，美國電力行業(yè)碳強度下降了18.4%。這一時期內(nèi)，頁巖氣生產(chǎn)帶動天然氣價格大幅下降，燃煤發(fā)電大規(guī)模地向燃氣發(fā)電過渡，到2016年，煤電在發(fā)電結(jié)構(gòu)中的占比降至31.4%，而天然氣的占比則增至32.9%，美國天然氣發(fā)電量首次超過燃煤發(fā)電量。

如果說美國天然氣對于其他化石燃料的替代更多的由市場驅(qū)動，那么其低碳能源發(fā)電的增長則主要由地方政策和聯(lián)邦鼓勵發(fā)展可再生能源的相關(guān)稅收驅(qū)動。2005年，低碳電源在所有電源中占比28%。截至2017年，該比例升至38%。幾乎所有的增長都來自于包括風光在內(nèi)的可再生能源，核電和氫能發(fā)電等低碳能源發(fā)電保持相對穩(wěn)定。

由于電力需求增長放緩及發(fā)電燃料結(jié)構(gòu)變化，美國電力行業(yè)二氧化碳排放量自2005年以來已經(jīng)減少了25%左右。根據(jù)美國電子工業(yè)聯(lián)合會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017年，電力行業(yè)二氧化碳排放量為17.44億噸，為1987年以來的最低值。美國能源信息署預(yù)計，2018～2020年，美國電力行業(yè)二氧化碳排放量將僅減少1億噸。如果不改變現(xiàn)行法律法規(guī)，到2050年，美國電力行業(yè)二氧化碳排放量將不會出現(xiàn)明顯下滑，基本持平于目前水平，約為16億噸左右。另外，美國發(fā)電量預(yù)計將在未來30年增長23%，新增發(fā)電量將主要來自二氧化碳排放更少的天然氣和風光等可再生能源。

（三）日本

日本是發(fā)達國家中為數(shù)不多的一個電力行業(yè)碳強度超過世界平均水平的國家。作為全球范圍內(nèi)大力發(fā)展國內(nèi)外發(fā)電能力（包括二氧化碳減排技術(shù)）的工業(yè)化國家之一，日本越來越受到來自環(huán)保人士的批判和同盟國的壓力。根據(jù)國際能源署的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016年，日本度電碳排放為544克/千瓦時。造成這種情況的主要原因是2011年福島第一核電站事故導(dǎo)致大量核電廠關(guān)閉，日本對化石燃料發(fā)電的依賴逐漸增加。2010～2016年，核電在日本發(fā)電結(jié)構(gòu)中的占比從26.1%降至1.7%，盡管同一時期內(nèi)可再生能源在發(fā)電結(jié)構(gòu)中的占比從2.6%增至9%，但日本電力行業(yè)碳強度仍在繼續(xù)波動。

不過，自2012～2013財年達到峰值14.09億噸后，日本碳排放量開始呈下降趨勢。根據(jù)日本環(huán)境部的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017～2018財年（截至2018年3月），日本二氧化碳排放量由上一財年的13.07億噸二氧化碳當量下降至12.94億噸二氧化碳當量，連續(xù)第四年下降，創(chuàng)2009年以來新低。這主要得益于能源效率的不斷提高以及反應(yīng)堆重啟后核電站發(fā)電量的增加。日本計劃到2030年將碳排放量較2013年的水平下降26%至10.42億噸。最新數(shù)據(jù)顯示，目前日本二氧化碳排放量已較2013年水平下降了8.2%。

（四）俄羅斯

無論是對比世界平均水平，還是其他大型的二氧化碳排放國，俄羅斯電力行業(yè)碳強度都相對較低，但仍比歐盟國家平均水平高出20%。根據(jù)國際能源署的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016年，俄羅斯度電碳排放為358克/千瓦時，與2010年相比減少了59.5克/千瓦時，降幅9%。該國電力結(jié)構(gòu)中，天然氣、核電和水電的占比較高，2016年分別為48%、18%和17%，此外熱電聯(lián)產(chǎn)的占比也很高，2016年為39%，效率可達到85%～92%。

三、對我國降低電力行業(yè)碳強度的啟示

根據(jù)目前的碳排放量變化趨勢，全球?qū)崿F(xiàn)2攝氏度溫控目標依舊任重道遠。電力行業(yè)是目前全球能源領(lǐng)域最大碳排放源。為了避免發(fā)電行業(yè)碳排放量增加，仍需進一步降低當前的碳強度。

中國是世界上最大的二氧化碳排放國，電力結(jié)構(gòu)中煤電占比較大，電力行業(yè)碳強度相對較高。根據(jù)《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃（2016-2020年）》提供的數(shù)據(jù)，2015年，我國火電機組平均供電煤耗為315克/千瓦時，燃煤機組為318克/千瓦時，按照燃煤和燃氣機組的發(fā)電比例計算，則燃氣機組的供電煤耗為247克/千瓦時。進一步按照相應(yīng)的折算系數(shù)推算得出我國燃煤機組的平均二氧化碳排放強度在890克/千瓦時左右，燃氣機組的平均二氧化碳排放強度在390克/千瓦時左右。

近年來，中國碳排放控制水平顯著提升，碳排放強度不斷下降。根據(jù)2017年9月中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布的《中國煤電清潔發(fā)展報告》，2016年中國火電單位發(fā)電量二氧化碳排放量降至822克/千瓦時，比2005年下降21.6%。2015年全國火電單位供電二氧化碳排放比2010年下降近8%，超額完成《國家應(yīng)對氣候變化規(guī)劃（2014-2020）》提出的下降3%左右的目標要求。

電力行業(yè)碳強度的降低主要得益于電源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。2016年10月，國務(wù)院印發(fā)《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》，提出到2020年，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2015年下降18%，碳排放總量得到有效控制，明確規(guī)定“大型發(fā)電集團單位供電二氧化碳排放控制在550克/千瓦時以內(nèi)”。

此外，以高效現(xiàn)代燃煤機組代替老舊燃煤機組也對降低碳強度起到了明顯的推動作用。盡管我國煤電比例呈現(xiàn)下降趨勢，但考慮到煤電在相當長時期內(nèi)仍將占據(jù)重要地位，因此新建高效煤電機組、節(jié)能改造現(xiàn)役機組、提高機組效率也是我國降低發(fā)電碳排放的主要途徑之一。2016年12月，國家發(fā)展改革委和國家能源局發(fā)布《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃（2016-2020年）》，提出“十三五”期間要求新建燃煤發(fā)電機組平均供電煤耗低于300克標煤/千瓦時，現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組經(jīng)改造平均供電煤耗低于310克標煤/千瓦時；煤電機組二氧化碳排放強度下降到865克/千瓦時左右。