电力部门是支撑社会经济发展的关键部门,为社会经济发展提供所需要的电力。同时,电力部门也是最大的能源消耗部门,是最大的CO₂排放源。一方面,以中国、印度为代表的发展中国家同时面临经济增速放缓、产业结构调整问题,西方发达国家为应对金融危机开启“再工业化”进程,社会经济多重变化使得各国电力需求的发展与以往不同;另一方面,全球各国积极应对气候变化,对电力生产产生的环境影响提出更严苛的要求。在此情况下,考虑社会经济多因素变化对电力消费的影响来预测未来电力需求量是进行电力部门低碳技术发展路径规划的重要前提,进而探索如何布局电力部门的低碳技术在满足经济发展所需的电力消费的同时实现电力部门低碳转型具有重要意义。因此,本文展开以下研究:应用多学科交叉的理论与方法构建NET-Power模型,该模型包括“电力需求预测”与“电力行业低碳技术发展路径模拟”两个模块。在电力需求预测模块,本研究基于电力需求影响因素分析结果构建计量经济学模型,并选用21个发达国家1960-2015年历史数据刻画电力消费及其影响因素之间的关系,拟用该关系探索国家电力消费如何随社会经济发展转变。在电力行业低碳技术发展路径模拟模块,本研究构建以年度成本最小化为目标的线性规划模型,用来探索电力部门如何布局低碳技术才能以最少的发电成本满足经济发展所需的电力消费,同时达到低碳转型对电力部门提出的减排要求。NET-Power模型可以被任何国家用来预测电力需求变化并进行电力规划,具有一定的普适性。接下来本文将以中国为背景展开中长期系统研究。以中国为研究背景,用NET-Power模型来预测中国未来电力需求发展轨迹。结果表明,在趋势照常发展的情形下,2020年前中国电力需求仍维持现有趋势,以年均6%以上的增长率持续上涨,在2020年达到8.0万亿千瓦时;2021～2035年是中国电力需求的稳健增长时期,以年均5%以下的增速在2035年达到12.5万亿千瓦时;2035年以后电力需求持续增加,但增速已下降至1%以下,呈现出饱和状态,在2050年达到13.7万亿千瓦时。另外,如果中国经济增长速度不能长期维持、人口增长得以有效控制、电动汽车能效得以提升,中国电力需求量将有望在2040年达峰,峰值约为12.0万亿千瓦时。以中国电力部门为例,在中国电力需求未来发展趋势确定的情况下探索如何布局低碳技术发展路径。模拟结果表明以下三个关键问题,首先,燃气发电技术的发展对于电力部门低碳转型具有极其重要的作用,而其重要性通常在可再生能源、CCS技术等低碳发展策略下被忽略;其次,从经济效益的视角来看,应立即关停单机容量在600MW以下的低效燃煤发电机组,鼓励新建单机容量在1000MW以上的USC机组,而现有政策对于煤电机组的准入与淘汰机制与模拟结果相比稍显经济效益低下;再次,加快CCS技术的商业化运行则会在实现低碳发展路径的同时大幅降低电力生产成本,但缺点是需要更多的燃料供给;提高可再生能源的可开发潜力可以带来燃料消费量和成本的明显下降。从长期来看,加速发展低碳技术将有效降低CO₂单位减排成本甚至获取经济利益。