• 零碳电力系统的实现需要世界各国电力系统完成由化石燃料向无碳电力的重大转型。

• 电力生产仍然以污染性化石燃料——天然气、煤炭等为主导，目前它们占电力生产的 76%。

• 尽管目前可用的技术和投资已经可以实现零碳电力系统，但电力部门在 2022 年的碳排放量仍然增长了 1.8%。

• 向零碳社会的公平转型能够实现的可能性在于劳动者、雇主、政府、社区以及民间组织之间的积极沟通和有效规划。

为了避免气候变化带来的最坏影响，全球电力系统必须彻底从化石燃料转向无碳化电力。尽管当前有的技术及投资可实现上述目标，但我们需要加快伐，以更积极、更公平的方式实现电力系统脱碳。

化石燃料在全球电力生产中仍占主导地位：76%的发电量来源于污染性的天然气、煤炭以及其它化石能源。这些化石燃料燃烧所排放的温室气体占全球室气体总排放量的 23%。而在 2022 年，电力部门的排放量又增长了 1.8%。

我们不仅有必要改善现有系统，还要为 7.33 亿无电人口提供现代清洁的电力服务。对无碳电力的需求已在逐渐攀升，电动汽车已占新车销售量的七分之一，不过只有交通系统实现电气化并降低汽油和柴油带来的污染，才会推动无碳电力的发展。当前的正向发展仍不够积极。

全球电力系统的变革虽然不易，但至关重要。建构一个公正而可持续的全球电力系统——一个人类、自然和气候和谐共生的系统——需要我们采取关键行动，如用风光等可再生能源取代化石燃料，提供全球能源可及性，实现电网系统现代化，提升能源效率等。系统变革实验室（Systems Change Lab）利用最新科学和数据信息，准确分析了当前全球能源系统脱碳的情况。为了创造一个零碳、公平的电力系统，该实验室的分析聚焦于能源转型四个重要的方面：

发电领域淘汰未减量煤炭和天然气

燃煤发电是碳排放量最高的发电方式，造成了电力行业约 70% 的碳排放量。燃煤会释放汞（一种有毒重金属）、氮氧化物（雾霾的主要成分）以及烟尘等有害污染物。因此，关停燃煤电厂、停止新建燃煤电厂、全球淘汰未减量煤电都非常必要。

在新冠肺炎疫情之前的 2019 年，煤炭在全球发电领域的占比达到了约 37％，并且有继续增长的趋势。增长的原因是全球能源需求的增加，尤其是中国和印度这些煤炭依赖国家能源需求的增加。

快速扩大零碳发电规模

向可再生能源的转型至关重要，因为可再生能源的可用性同时也是工业、交通、建筑业等其他行业脱碳的保证。幸运的是，可再生能源的成本在过去十年中已大幅下降 75%，使可再生能源技术规模扩大变为可能。经过 20 年的发展，2022 年全球可再生能源装机容是 2000 年的三倍，而且几乎三分之二的风光电力与最便宜的化石燃料相比，具有极高的成本效益。

风能和太阳能在发电结构中仍占比较小，2021 年占比为 10%，但其增长速度却是指数级的。在过去的五年中，太阳能光伏发电逐年增长近 25%，风力发电每年增长 14%。科学家表示，要有效避免最恶劣的气候影响，到2050年以前需要将气候变暖限制在1.5摄氏度（2.7华氏度），电力几乎要全部来自零碳能源。在这样的背景下，电力系统需要进行改造以吸纳风能和太阳能，这包括加强电网、储能、稳定电源建设，增强电力系统应对间歇性发电的能力。

实现零碳电力系统的一个挑战是总发电量的大幅增长，从 2000 年到 2022 年发电量几乎翻了一番。工业或交通等其他系统的电气化也可能继续推动总发电量增长。好在 2022 年新增发电装机容量的 83% 是可再生能源，因此零碳电力的发展潜力看起来不会很快减缓。

强有力的政策支持对于可再生能源发展至关重要，而政策支持在全球范围内正在变得越来越普遍。2022 年，美国通过了《通胀削减法案》，为零碳电力技术创造了新的税收抵免，并为零碳电力及相关的输电和储能等技术提供了超过 300 亿美元的资金。2023 年初，欧盟推出了一项绿色协议产业计划（GreeDeal Industrial Plan），旨在通过监管改革及项目新资金的引入，推动零碳电力的快速发展。中国继续在可再生能源补贴方面处于全球领先地位，2022 年全年累计补贴达 5460 亿美元（与美国和欧盟立法内容不同的是，这还包括电动汽车支出）。

电网现代化、规模化储能和需求侧管理目前的电网设计主要围绕少量的大型发电厂展开。但由风光能源主导的来电网除了大型公用事业级发电项目外，还将拥有更小型分布式电源。能源组合的多样性要求电网采取新模式进行电源管理、基础设施建设和储能升级电力系统现代化需要考虑交通、工业、家庭供暖等部门因电气化而不断增长的用电需求，但能源效率也有机会获得提升。电网互联将为具有可再生能源开发潜力的地区提供机会，并保持地区间的平衡。

储能是应对供需变化的有效解决方案。通过部署公用事业级电池储能系统、投资于车辆到电网、建筑到电网的储能方案，间歇性可再生电力得以壮大公用事业级电池的存储容量通常无法与抽水蓄能水力发电（目前规模最大的储能技术）相比，但电池储能使用的空间更少且变得更加廉价。因此，从2016 年至 2021 年，公用事业级电池的存储容量以年均 50％的速度增长。尽2022 年存在锂短缺等供应链挑战，不过，世界各地都在努力拓宽矿源规模并且保证供应链多样化，从而避免供应链中断和价格波动的情况。

若缺乏良好的矿山监管，增加锂开采或将带来重大的环境影响，可能导致地下水污染和空气污染加剧。在改善采矿业之外其它抢占市场份额的储能方案包括热能存储、氢燃料电池和其它非锂电池。

对输电线路的投资将电力从发电厂远距离输送到用电区，这对风光发电的选址十分关键，确保风电场和太阳能发电场能够获取最佳资源。2016年，全球输电线路总投资额达1040亿美元，到 2019 年已经下降至 880 亿美元；而 2020 年则攀升至 910 亿美元，较 2019 年增幅约 3.3%，这表明该领域的投资正朝着正确方向发展。但事实上，这些数据仍未考虑到 2022 年的新投资，比如《通胀削减法案》中承诺的投资。

配电线路将电力输送到住宅和企业，这对确保每个人都能安全可靠地获得电力来说至关重要。然而令人担忧的是，配电系统的投资在以每年 5% 速度递减，2016 年全球共计 203 亿美元，而 2020 年降至 168 亿美元。从需求侧来看，根据电力需求增减而确定的峰谷电价会鼓励用电户转向非高峰时段用电，这有助于平滑用电负荷，减少发电机组的出力调节。另外，家庭供暖制冷、电动车等各行业的能效提升也将降低电网的高峰负荷。通过能效措施节省电量意味着需要更少的发电量。

确保能源可及性和公平转型获得经济实惠、清洁可靠的能源是人们的一项基本权利，这可以确保人们获取关键服务、增加机遇，并促进社会经济发展。尽管近十年来新增 1.14 亿用电人口，但用电可及性仍然任重道远：南苏丹、马拉维、尼日尔等国的用电普及率不足 25％，电力服务也很不稳定。2020 年仍有 7.33 亿人尚无电可用。

缺乏可靠的电力会带来严重不利影响：家庭的基本需求常常无法满足，工业和商业无法有效运转。此外，气候变化的影响日益加重，如极端高温使人们需要更多的电风扇，而这依赖可靠稳定的电力支撑。同时，由于电力供应不稳定带来的经济损失也不可小视，比如巴基斯坦每年由此损失近180亿美元，约占其国内生产总值的6.5%。根据联合国可持续发展目标，世界各国领导人致力于到 2030 年实现全球电力普及。现在的预测表明，如果不采取进一步行动，这一目标将无法实现：到 2030 年仍将有 6.72 亿无电人口。截至 2019 年，103 个国家提交了系统的电气化计划，其中包含了细化目标、实施规划，并指定了决策机构。要实现这一目标，需要进一步统筹行动，筹措更多的资金：根据国际能源署的数据，从现在到 2030 年，全球总共需要约350 亿美元的资金投入。

电气化的结果受各国 / 地区情况的差异影响。对于一些地区来说，比如人口密度大的西非部分地区，其当前的电网配置表明接入大型电网是可行选择。但在其他地区，在强力监管体系支持下，小型电网和离网电源将是更好的选择。令人鼓舞的是，微型电网的使用正以令人惊叹的速度发展，用户数量从 2010 年到2019 年翻了一番。

联合行动同步变革，实现可持续发展的未来电力系统从煤炭、天然气向零碳能源的转型需要谨慎、快速的行动和投资，必须在保证变革规模的同时实现同步同频。时不我待，全球需要即刻联合行动，逐步淘汰未减量煤炭和天然气发电；迅速扩大零碳发电规模；加快电网现代化，提升储能，实施需求侧管理；确保能源可及性和公平的能源转型，使全民受益。

总之，这些行动可为我们创造一个零排放的能源世界，使每一个人都能获得经济安全的电力服务。