“双碳”目标下的电力结构低碳转型研究

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“碳中和”已然在国际上成为一股“潮流”,中国也于2020年正式提出“双碳”目标。目前,在中国所有行业中电力行业碳排放量排名第一,因此,电力行业的低碳转型发展至关重要。电力行业可行的低碳转型路径,一是降低煤电占比,利用CCS技术改造火电,二是增加可再生能源电力装机。以可再生能源为主体的新型电力系统正在逐步建立,然而,可再生能源往往受到气象不确定性的影响,且相较于传统电力技术依然具有较高的成本。解决可再生能源发电的不稳定性、探究其发电成本变化趋势是本文研究的两个重要问题。本文结合各电力技术的特点构建相应的多因素平准化发电成本模型,提高了不同阶段电力技术经济性评估的准确性,为综合资源战略规划研究奠定了成本基础;并对综合资源战略规划模型进行了改进,把灵活性资源比例纳入约束条件,并在模型中考虑了纯电动汽车、储能技术等对电力结构低碳转型方案的影响,做到了协同优化电力供需两侧资源配置。本文的研究内容和主要结论如下:(1)从火电技术改造和提高可再生能源占比两条路径出发,对关键减排技术进行识别,基于生物质发电、光热发电、海上风电、CCS技术、储能技术等对我国电力产业发展现状进行了详细的梳理和介绍,并明确了规划期内的电力行业碳减排额度。(2)综合考虑各项内部和外部成本因素,建立适应各电力技术特点的平准化发电成本模型,从技术经济视角对供给侧电源技术在规划期内的成本演变趋势进行评估。在规划期内,常规水电和核电的LCOE值变动幅度不大;抽水蓄能和生物质发电会有一定程度的下降空间;受技术学习和规模经济的影响,陆上风电、海上风电、光伏发电以及光热发电的LCOE值都会有较大程度的下降,其中以海上风电和光热发电成本下降最多,预计到2060年两者的LCOE值分别可达到0.35和0.34元/千瓦时;煤电和气电的LCOE值不断上涨,煤电LCOE值到2060年可能达到2元/千瓦时。(3)设置基准和加速两种情景,采用综合资源战略规划模型求解规划期内各类电源发展规模、发电量、电力碳排放等规划性指标。基准情景方案在2030年和2060年的发电量分别为12.2和20.3万亿千瓦时,加速情景方案在2030年和2060年的发电量分别为12.1和22.2万亿千瓦时;基准和加速情景的煤电搁浅规模分别达4.87、6.84亿千瓦;加速情景的风光总装机和可再生能源装机占比在每个阶段都大于基准情景;基准和加速情景的碳排放量分别在2030、2025年达到峰值47.8、47.65亿吨,分别在2060、2050年实现负排放-2.26、-1亿吨。(4)根据最终确定的电力结构低碳转型方案及结果对比分析,从煤电发展、需求侧管理、新型储能、CCS技术、电力系统灵活性调节能力等五方面给出了相应的政策建议,为我国未来的电力结构低碳转型发展建言献策。
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