气候变化约束下中国电力系统低碳转型路径及策略

为理清应对气候变化约束下推动电力系统转型中面临的挑战和潜力,形成有效精准抓手,研究从气候变化约束对电力需求的影响出发,系统梳理温升目标下电力系统转型路径相关研究,并通过综述在低碳转型过程中与电力系统密切相关的煤电退出问题、可再生能源并网问题以及电网优化问题提出相应政策建议。研究发现,温升约束下煤电规模需快速下降,可再生能源发电大规模并网及远距离输送将成为最显著的特征,气电将承担比现在更重大的责任,核电需抛开争议加速发展。加快完善市场化机制、严控煤电规模、着力提升能效、统筹加强灵活性资源管理以及优化跨区负荷管理应成为监管部门重点推进的方向。     

中国电力行业碳排放达峰及减排潜力分析

推动电力行业低碳发展是中国有效控制CO₂排放和推动尽早达峰的重要抓手。在分别利用学习曲线工具和自下而上技术核算方式分析风电、光伏两类主要的可再生电力和其他各类电源发展趋势的基础上,综合评估了既有政策和强化政策条件下2035年前中国电力行业能源活动碳排放变化趋势。研究发现,既有政策情景下电力行业碳排放在2030年左右达到峰值,届时非化石能源在发电量中比重为44%,而通过强化推动能源绿色低碳发展的相关政策,2025年前即可达到电力行业碳排放峰值,2030年非化石电力在发电量中比重可以提升至51%,其中可再生电力加速发展将分别贡献2025、2030和2035年当年减排量（相对于既有政策情景）的45%、54%和62%。尽管从保障电力稳定安全供应角度,煤电装机仍有一定增长空间,但考虑到电力行业绿色低碳和可持续发展的长期需求,仍应加强对煤电装机的有效控制,“十四五”期间努力将煤电装机控制在11亿kW左右的水平。     

基于混合LCA的新疆地区电力生产水足迹分析及碳中和目标下的变化

新疆是我国电力生产的主要地区,同时存在严重的水资源短缺问题。作为综合评价指标,水足迹可以用来量化分析电力生产中的水资源消耗及其水环境影响。文中基于投入产出和生命周期的混合生命周期模型对新疆地区2012年和2017年电力生产水足迹进行了量化研究,并对不同发电技术的水足迹贡献部门进行了分析。结果发现：因电力生产结构的变化和燃煤发电技术革新,新疆电力生产的单位水足迹由2012年的4.26×10^-3 m³/(kW∙h)下降到2017年的3.08×10^-3 m³/(kW∙h)。对不同发电技术的水足迹贡献部门分析发现,煤电和水电的间接水足迹分别主要来自采矿业和重工业,占比分别为60.3%和52.8%。风电和光伏发电的间接水足迹分别主要来自重工业和轻工业,占比分别为38.1%和56.0%。最后针对碳中和目标下新疆电力结构转型带来的水足迹变化进行分析,2017—2050年高比例的可再生能源发电将使新疆电力生产单位水足迹下降75%。     

基于CGE模型的电力低碳转型速度调控策略研究——以粤港澳大湾区为例

为探讨粤港澳大湾区实现碳中和及电力低碳转型过程的供应安全,构建粤港澳大湾区动态CGE模型,设计51种情景模拟各类型发电量的年均变化幅度,以全社会福利最大化为评价指标,研究煤电退役到保底容量、煤电完全退役和气电达峰容量的最优时间节点和发展速度。结果表明：2020年煤电发电量以年均降低66亿kW∙h幅度退役到2032年保底容量,再以年均降低40亿kW∙h幅度在2045年实现完全退役;气电发电量从2020年起以年均增长61亿kW∙h的幅度在2038年达到峰值,然后以年均51亿kW∙h幅度退役到2050年保底容量1323亿kW∙h;进一步依据2020—2050年本地总发电量增速不变得到非化石电力增长速度,此种煤电、气电和非化石电力发展速度组合的经济性最优。相比基准情景,优选出的电力转型组合情景可累积促进化石能源消费量降低1.1亿tce,碳排放降低2.8亿t CO₂,电力部门增加值增长238亿元,其他部门增加值增长172亿元。     

主要发达经济体从碳达峰到碳中和的路径及启示

随着气候变化影响加剧,全球气候治理进程加速,实现碳达峰已经成为全球气候行动的核心,各国也相继制定碳中和目标并开展行动。中国在第75届联合国大会一般性辩论上提出了碳达峰碳中和目标,部分已实现碳达峰的发达经济体也提出了各自的碳中和承诺。文中从“整体-阶段”及“焦点-公平”视角分析了欧盟和美国等主要发达经济体碳达峰的历程和特点,以及其碳中和目标和规划。研究发现,发达经济体在碳达峰过程中普遍经历了较长的爬坡期（58~136年）和平台期（4~20年),在碳达峰时,发达经济体的能源结构以油气为主,油气占一次能源消费比重为57%~77%,其人均排放量、历史累计排放以及人均GDP也都处于较高水平,在碳达峰前后总体处于经济与碳排放脱钩状态。各发达经济体的碳中和路径均以能源转型为重点,采用了多元化的政策工具,并且注重低碳和负碳技术的革新。根据发达经济体的政策展望,在实现碳中和时,均难以将绝对排放量降为零,都需要通过碳移除手段进行抵消。通过对比分析,发现中国的碳达峰和碳中和目标是具有雄心的气候承诺,相较其他发达经济体需要付出更大努力。建议运用全面综合的政策工具支撑碳中和目标的有效落实,加快中国的气候立法,在兼顾公正转型的同时推动能源结构调整,注重可再生能源和能效方面的新技术开发应用。     

基于CGE模型的电力低碳转型速度调控策略研究——以粤港澳大湾区为例

为探讨粤港澳大湾区实现碳中和及电力低碳转型过程的供应安全,构建粤港澳大湾区动态CGE模型,设计51种情景模拟各类型发电量的年均变化幅度,以全社会福利最大化为评价指标,研究煤电退役到保底容量、煤电完全退役和气电达峰容量的最优时间节点和发展速度.结果表明:2020年煤电发电量以年均降低66亿kW?h幅度退役到2032年保底...     

武汉地区电力负荷特征及其对气温变化的响应

近年来,极端高温事件的增多以及电网规模的扩大,对电力系统的安全保障面临巨大压力和挑战。电力负荷作为电力系统中一个至关重要的变量,对指导电力系统规划、运行、控制、稳定均产生重大影响。目前国内诸多学者对电力负荷从气象影响、预测方法等多方面开展了分析研究。故本文利用武汉电网2013-2018年逐15 min电力负荷数据以及同期武汉市逐日气温数据,统计分析各项负荷特征指标,探寻电力负荷的内在构成和变化规律,为武汉市电力系统运行调度提供参考依据。     

天气气候与电力生产的关系初探

1前言 电力是社会生存和发展的重要能源,是促进经济快速发展的重要支撑和保障。电力生产必须遵循安全、优质、经济的原则,同时电网运行应当连续和稳定,保证供电可靠性。因此,在电力生产过程中,要极力避免事故的发生,以免造成供电困难以及生命财产损失,正确了解并使用天气气候信息,对防范电力生产事故的发生有一定的科学指导作用。     

桂林电网日负荷与气象因素的关系及其预测

日负荷预测作为能量管理系统(EMS)的重要组成部分,是电力系统安全、经济运行的保证.为更好地了解气象因素对电网负荷的影响,利用桂林地区2005年和2006年逐日的负荷与气象资料分离出了气象负荷.通过研究气象负荷与各气象因素之间的相关关系表明:利用气象负荷可以更好地分析气象因素对日负荷的影响,从而为电力部门的负荷预测工作提供重要的参考依据.最后采用一种基于相似日的方法计算气象负荷,进而预测整个电力负荷,通过实际的算例验证,取得了比较满意的预测效果.     

一种电力变压器神经网络故障诊断方法

电力变压器是电力系统的重要组成部分之一,它的安全运行对电力系统的可靠供电有很大的影响,本文对电力变压器故障诊断方法进行了研究.油中溶解气体分析法是诊断电力变压器内部故障的有效手段;最速下降算法是一种常用的神经网络局部寻优算法,在电力变压器故障诊断中收敛速度较慢,易陷入局部极小值;遗传膜算法具有并行计算的特点,用于电力变压器的故障诊断,很好地解决了神经网络在搜索过程中容易陷入局部最优的问题,具有更好的故障诊断速度.数值仿真结果验证了所给方法的有效性.     

基于CGE模型的碳税政策模拟——以广东省为例

科学设置碳税政策是控制二氧化碳排放量和推动能源结构优化的重要基础,文中以广东省为例,利用2012年的广东省投入产出表、广东统计年鉴、广东财政年鉴、中国统计年鉴等数据构建社会核算矩阵,通过构建静态的可计算一般均衡模型（CGE),进行区域的碳税政策模拟,分析不同程度的碳税税率对化石能源消费量及各宏观经济变量的影响。结果表明：征收碳税对减排效果有明显的正向作用,当碳税水平为60元/t时,广东省减排效果为3.90%;在碳税定价上,60元/t较为合适;减排贡献率最高的化石能源为煤炭,其次为石油,最低为天然气;碳税冲击下能源消费量下降,最明显的为煤炭,其次是火电;碳税冲击也能显著减少各部门对煤炭的消费量;碳税政策对广东省GDP和社会福利有负向作用,但对总体碳排放强度有正向作用。未来广东省应严格控制煤炭消费量,同时对火电部门进行低碳改造。     

交通运输温室气体核算边界和测算方法研究

交通运输行业是温室气体排放的主要来源之一。“双碳”目标对交通领域碳减排工作提出了更高的要求。我国交通运输行业能源消耗统计和温室气体排放测算的统计数据基础较为薄弱,目前国家层面尚未公布统一的交通运输温室气体核算方法,温室气体排放存在底数不清的问题,其核算边界、范围、方法都有待进一步明确。文中通过梳理国内外交通运输领域温室气体核算边界及测算方法,提出了适用于我国交通运输不同子领域温室气体的测算研究思路。并针对我国交通运输温室气体核算工作现存问题,从健全行业能耗与排放核算方法体系、建立交通运输能耗与碳排放数据共享机制、加强交通能耗与碳排放核算方法培训、强化数据质量管理等方面提出相应的政策建议,为我国交通运输行业温室气体排放核算工作的持续开展提供参考。     

中国碳中和目标内涵与实现路径综述

碳中和已成为引领中国中长期可持续发展的纲领性目标.通过对已有研究成果的梳理与评述,从目标内涵和实现路径两个方面探讨了"碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革"这一重要命题.中国碳中和目标与全球温控2℃/1.5℃目标内涵一致,需要以阶段性减排成效为基础制定中期行动方案来逐步实现长期减排目标.作为实现碳中和目标的两个主...     

基于多区域投入产出模型中美贸易隐含能源、碳排放的测算

采用多区域投入产出模型（MRIO）,利用欧盟资助开发的世界投入产出表和环境账户数据,测算了1995—2009年中国与美国的增加值贸易规模及净值,在此基础上利用环境账户中的能源消耗和碳排放数据测算出中美外贸隐含能源和隐含碳排放总体水平及其行业结构。研究表明：1995—2009年,中国对美国的增加值出口保持持续增长的态势,尤其是在中国加入世界贸易组织（WTO）后,但随后受2008年全球经济危机的影响,中国增加值出口规模有所减小;相比于美国,中国单位增加值能耗和碳排放水平较高,从而导致较大规模的隐含能源和隐含碳出口,长期处于隐含能源和隐含碳净输出国地位,且净输出规模呈现出上升的趋势;从行业结构来看,电力、燃气及水的供应业等能源行业是中国出口隐含能源和隐含碳排放的主要行业来源。     

附件一国家温室气体排放趋势及其履约进展

 对《联合国气候变化框架公约》秘书处最新公布的温室气体排放数据进行统计分析,结果显示：相对于基准年（1990年）,附件一国家温室气体排放总量整体呈下降趋势。其中,经济转型期国家温室气体排放总量总体上呈逐年下降趋势,非经济转型期国家的温室气体排放总量有逐年增长的趋势。美国和加拿大能源部门的温室气体排放量增长最为显著,相对于1990年,2005年其增幅分别为19.2%和28.6%;英国和德国能源部门温室气体减排量最为显著,其减幅分别为7.8%和17.4%。在2005年,有超过一半的附件一国家的实际排放量低于其目标排放量,履约进展状况良好。     

附件一国家温室气体排放趋势及其履约进展

对《联合国气候变化框架公约》秘书处最新公布的温室气体排放数据进行统计分析,结果显示：相对于基准年（1990年）,附件一国家温室气体排放总量整体呈下降趋势。其中,经济转型期国家温室气体排放总量总体上呈逐年下降趋势,非经济转型期国家的温室气体排放总量有逐年增长的趋势。美国和加拿大能源部门的温室气体排放量增长最为显著,相对于1990年,2005年其增幅分别为19.2%和28.6%;英国和德国能源部门温室气体减排量最为显著,其减幅分别为7.8%和17.4%。在2005年,有超过一半的附件一国家的实际排放量低于其目标排放量,履约进展状况良好。     

中国交通部门中长期低碳发展路径研究

交通部门在中长期具有很高的碳排放增长潜力,对我国低碳转型有重要影响。构建自下而上的能源系统模型PECE-LIU2017及其交通模块,设置未来交通发展的基准、NDC和低碳3个情景,深入分析交通需求背后的驱动因子及发展趋势,制定交通部门中长期低碳发展路径。结果显示,随着经济发展和人均收入水平提高,未来我国交通需求将持续增长。NDC情景下,交通部门有望在2038年左右达峰。在低碳情景下,我国交通部门2050年CO₂排放将从基准情景30亿t降低为6亿t,并在2030年左右达峰,为我国中长期低碳发展目标贡献17.5%的累计减排量。2016—2050年低碳交通固定投资需求为15.7万亿元人民币,占我国中长期低碳投资总需求的53%。通过提高燃油经济性、推广新能源汽车以及发挥城市公共出行最大潜力,交通部门能够以技术可行的方式实现低碳转型,并对我国长期低碳发展战略做出重要贡献。     

我国甲烷排放情景分析:IPAC模型结果

近期发布的IPCC第六次评估报告再次强调了短寿命期温室气体减排对温升减缓的作用。甲烷是最重要的短寿命期非CO₂温室气体。在各国提出各自新的减排目标之后,针对甲烷减排的行动方案也越来越多。甲烷减排正在成为下一阶段各国和全球合作的重点领域之一。本文在我国碳减排目标下的能源转型基础上,结合其他非能源活动的减排排放源的减排技术选择基础上,利用IPAC模型对未来甲烷的排放情景进行了分析。在模型设定的两个情景分析基础之上,研究发现,到2050年的能源转型可明显减少能源活动的甲烷排放,和2015年相比能源活动的排放可减少67％。和其他行业相比,能源部门的甲烷减排具有更好的协同性。如果考虑进一步减排甲烷,则需要在考虑其他大气污染物减排的基础上,可通过实现天然气的进一步减排来实现。同时其他部门的甲烷减排也具有很大潜力,低甲烷排放情景可以实现到2050年将甲烷排放减少到1 494万吨,和2015年相比全范围排放可减排58％。