数据，已经成为了我们度量科学、度量产业、衡量生活的重要标准。
本期内容，笔者就【jiù】带着【zhe】大家一起做个发电行业【yè】碳排【pái】放的算术题：如果2020年全国所有【yǒu】发电设备平均碳排放强度【dù】要达【dá】到【dào】“550目【mù】标”(550g/kWh)，全【quán】国到底每年需要【yào】新【xīn】增多少太阳能【néng】装机?这道题【tí】可事关我国二氧化碳排【pái】放【fàng】2030年左右【yòu】达【dá】峰并尽早达峰的承诺;事【shì】关【guān】我国不同阶段的气候【hòu】承诺。
不算不知道，一算【suàn】吓一跳!笔【bǐ】者逐步测【cè】算发现【xiàn】，若2020年要达到“550目标【biāo】”：
2020年非水可再生能源发电量占比需达到12.5%以上。
2020年太阳能发电量占比应达到6.5%以上(目前仅1.8%)。
2018-2020年全国【guó】每年需新增【zēng】太阳能装机容量95GW左右!
所谓仁者见仁，智者【zhě】见智，但【dàn】能源领域的清【qīng】洁化发展无疑【yí】是【shì】大势所趋。欢【huān】迎在留言【yán】区探【tàn】讨拍砖，以下【xià】我们就一起来做算术题，用数据说话：
一、发电行业碳排放强度计算(2015)
1、燃煤机组碳排放强度
煤中的碳完全燃烧将生产CO2：
即【jí】1kg碳完【wán】全燃烧【shāo】生成3.67kg CO2，倍率为3.67。不过【guò】煤【méi】在实际燃烧中，有少量部【bù】分碳未【wèi】完全【quán】燃烧【shāo】，将夹杂在飞灰【huī】和【hé】灰渣【zhā】中【zhōng】，同时也会产生微量的CO。此外【wài】，煤中除碳外，还【hái】有氢【qīng】、氧、氮、硫【liú】等元素，以及灰【huī】分、水分。不同煤种的含碳量和发热【rè】量存在较大差别。
在统计上，《电力发展【zhǎn】“十三五”规划(2016-2020年【nián】)》选【xuǎn】取标煤二氧化碳的【de】排【pái】放【fàng】系数K=2.8，即1吨标煤(发热量【liàng】7000kcal/kg)排放【fàng】二氧化碳2.8吨。
2015年煤【méi】电机组平均供电煤耗为318g标煤【méi】/kWh，按照标煤CO2排放系数2.8计【jì】算，2015年我【wǒ】国燃煤机组平均CO2排【pái】放强【qiáng】度【dù】为318x2.8=890g/kWh。
2、燃气机组碳排放强度
天然气的主要成分是甲烷CH4。甲烷完全燃烧反应：
即1kg甲烷完全【quán】燃烧产生2.75kg CO2，倍率为【wéi】2.75。
以燃【rán】气电【diàn】厂使用的西气东输天然气为例，典型成【chéng】分为甲【jiǎ】烷摩【mó】尔比例96.2%，低位热【rè】值为8089千卡/立方米【mǐ】，密度0.6982千克/立方米。热【rè】值按质【zhì】量换算为【wéi】8089/0.6982=11585.5kcal/kg。折算【suàn】到标煤热值，则甲烷【wán】的摩尔比例为96.2%x7000/11585.5=58.1%。
根据《电力发展“十三五【wǔ】”规划(2016-2020年)》、《中电联2015年【nián】电力【lì】统计【jì】》数据“2015年火【huǒ】电机组平均供【gòng】电煤耗为【wéi】315克【kè】/kWh，煤【méi】电机组为318克/kWh;煤电发【fā】电量【liàng】占比【bǐ】67.9%、气电发电【diàn】量占比2.9%”，忽略火【huǒ】电机组中占【zhàn】比较小的燃油机组，经加【jiā】权【quán】后可推算气电的供电煤耗为：
[315x(2.91+67.9)-318x67.9]/2.91=245g/kWh。进一【yī】步可【kě】得出【chū】2015年我国燃气机组【zǔ】CO2排放强度为：245x58.1%x2.75=391.4g/kWh，即燃气机组二氧化碳排放强度约【yuē】为煤电【diàn】的44%(391.4/890)。
3、2015年全国发电设备平均碳排放强度
先看看2015年我国各类型机组发电量：
将水电、核电、风【fēng】电、太【tài】阳能、和其他类型发电的碳排【pái】放强度取0，忽略火力发【fā】电中【zhōng】占比较小的燃油机组排放，并对燃煤【méi】机组平均CO2排【pái】放强度取890g/kWh、燃气【qì】机组CO2排【pái】放强【qiáng】度取391.4g/kWh。可【kě】通过各类电源发电量占比，大【dà】致推【tuī】算2015年我国【guó】发电设备的【de】平均供【gòng】电CO2排放强度为【wéi】：
67.9%*890+2.91%*391.4 = 615.7g/kWh。
二、可再生能源碳排放前景测算(2020年)
1、2020年全国发电行业碳排放强度基础目标
发电行业的绿色低碳【tàn】发展是【shì】我国经济社会实现可持续发展的内在要【yào】求，是【shì】推【tuī】动我国二氧化碳排放【fàng】2030年【nián】左【zuǒ】右【yòu】达峰【fēng】并尽早达【dá】峰的必然选择。《电力发展“十三【sān】五”规划【huá】(2016-2020年)》提出“十【shí】三五”期间新建燃【rán】煤发电机组平均供电煤耗低于300克【kè】标煤每千瓦时，现役【yì】燃【rán】煤【méi】发电机组经【jīng】改造平【píng】均供电煤【méi】耗低于310克标煤每千瓦时，燃煤机组二氧【yǎng】化碳排放强【qiáng】度下降到【dào】865g/kWh左右。
电源【yuán】结构优化、可再生能【néng】源【yuán】转型【xíng】是“十三五”期间降【jiàng】低发电行业碳排放强度的主要途径，《电力发展“十三五”规划(2016-2020年)》、《水【shuǐ】电发【fā】展“十三五”规划》、《风电发展“十【shí】三五”规划》、《太阳【yáng】能发展“十【shí】三五”规划》等均对【duì】清【qīng】洁能源【yuán】发【fā】展【zhǎn】规模有所【suǒ】论述【shù】。
取《电力发展“十【shí】三五”规划(2016-2020年)》的【de】基础数据“2020年左右全社会【huì】用电量取7万亿千瓦，非化石能源发电【diàn】量【liàng】占比【bǐ】为31%，火电【diàn】发【fā】电量【liàng】占比为69%(燃煤机组发电量占比【bǐ】64.3%，燃气机组【zǔ】发电量占比为4.7%)”。按照2020年全国燃煤机组平【píng】均【jun1】CO2排【pái】放强度865g/kWh，燃气机【jī】组平均CO2排放【fàng】强度仍取【qǔ】燃【rán】煤【méi】机组的43.9%(即865*44%=380g/kWh)进【jìn】行大【dà】致推算，2020年我国【guó】发电设备【bèi】二氧化碳排放强【qiáng】度为：
865*64.3%+380*4.7%=574g/kWh
相比2015年下降6.8%。
2、2020年【nián】全国【guó】发电行业碳排【pái】放【fàng】强度理想目标【biāo】及可再生【shēng】能源发展空间
2016年10月，国务院【yuàn】印发《“十三五”控制温室气体【tǐ】排放工作方案【àn】》，提出【chū】到2020年，单位国内生【shēng】产【chǎn】总值【zhí】二氧【yǎng】化碳排放比【bǐ】2015年【nián】下降18%，碳排放总量得到有效控制，明确规定“大型【xíng】发【fā】电【diàn】集团单位供电【diàn】二【èr】氧化碳排放控【kòng】制在550g/kWh以内”(以【yǐ】下简称“550目标”)。
假设：2020年全国【guó】所【suǒ】有发电设【shè】备平均碳【tàn】排放强度达到“550目标”。
在【zài】保持燃气机组【zǔ】4.7%发电量【liàng】占比不变的前提下(国【guó】家正建立天然气主体能源地位)，燃煤机组发电量必须降【jiàng】低【dī】至(550-380*4.7%)/865=61.5%。
即2020年非化石能源的发电量占比：需达到33.8%以上。
在2020年非化石能【néng】源的发【fā】电量【liàng】占【zhàn】比33.8%的基础上，扣除核电部【bù】分发【fā】电量(2017年约为2481/64171=3.9%)：
可再生能源发电量占比至少应达到30%。
如进一步【bù】扣除水力发【fā】电【diàn】量部分(2016年约19.5%、2017年约【yuē】18.6%，后续开【kāi】发难度加大，预计占比将【jiāng】进一步【bù】降低)，2020年非水可再【zài】生能源发电量占比：
预计需达到12.5%以上。
根据《风【fēng】电发【fā】展“十三【sān】五”规【guī】划【huá】》，2020年我国风电发【fā】电量占比约为6%。故为实现“550”目【mù】标，2020年太阳能发电量占比应【yīng】达到6.5%以上，现有1.8%(1166/64171)的比重与【yǔ】之相较差距【jù】巨大。按年等效发电小时数1200h计算，为提【tí】供该新增部分的太阳【yáng】能【néng】发电量【liàng】(70000*6.5%-1166=3384亿【yì】kWh)，则：
2018-2020年全国每年需【xū】新增太阳能【néng】装机【jī】容量95GW左右!
最后再重复两个数字：
太阳能占比6.5%以上!!
年新增装机需95GW左右!!
