《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第二十八次締約方大會達成的《阿聯(lián)酋共識》強調(diào)以公正、有序、平等的方式從能源系統(tǒng)中擺脫化石燃料，但各國路徑仍不明確。電力系統(tǒng)凈零轉(zhuǎn)型是實現(xiàn)碳中和目標的核心支柱，以風、光為代表的波動性可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)在快速減排的同時帶來調(diào)峰需求激增，因此，轉(zhuǎn)型仍受到天然氣資源匱乏、儲能技術(shù)成本高昂的制約。與此同時，中國作為煤炭消費大國，面臨碳達峰碳中和目標下緊迫的時間窗口，快速退出煤電會導致巨大的資產(chǎn)擱淺和社會政治風險。亟需探索既能減輕煤電擱淺風險、又能以低成本支撐高比例可再生能源發(fā)展和電力系統(tǒng)碳中和的轉(zhuǎn)型路徑。

為此，本研究在中國省級電力系統(tǒng)優(yōu)化模型中內(nèi)生了煤電提前退役、詳細的碳捕集與封存技術(shù)改造和小時級調(diào)度的跨期決策，模擬2025年至2060年不同情景的電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型路徑。研究交叉設(shè)置碳排放約束與煤電角色兩類變量構(gòu)建六種轉(zhuǎn)型情景：在碳排放約束上，劃分參考情景（REF，無額外碳減排政策）、溫和減排（MOD，2030年達峰、2060年中和）和嚴格減排（STR，2025年達峰、2050年中和）；在煤電角色上，區(qū)分基荷情景（Base，年利用小時數(shù)>5000h、最低出力70%）與靈活調(diào)度情景（Flex，無利用小時數(shù)限制、最低出力40%）。

研究結(jié)果顯示，在實現(xiàn)相同氣候目標基礎(chǔ)上，煤電從基礎(chǔ)負荷轉(zhuǎn)向靈活性電源具有三方面關(guān)鍵作用。首先，煤電靈活調(diào)度顯著降低提前退役壓力，可避免的提前退役容量高達617.8GW-651.2GW，現(xiàn)有煤電機組的平均壽命損失減少7.9-9.6年；其次，煤電靈活調(diào)度將提高煤電的系統(tǒng)價值，降低更昂貴的燃氣發(fā)電和儲能需求，加速波動性可再生能源的短期發(fā)展，使得2030年風電光伏發(fā)電的容量增加194.0GW-244.8GW，上述效益在不同區(qū)域的差異明顯；最后，煤電靈活調(diào)度將顯著降低電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型成本約1760億美元，主要來源于燃料成本節(jié)約和降低氣電儲能的投資需求。

圖1 煤電提前退役、利用小時數(shù)和預期壽命損失（a-d分別為MOD-Flex、STR-Flex、MOD-Base和STR-Base情景的提前退役容量熱力圖，e為不同運行期的平均利用小時數(shù)，f為不同時期建設(shè)的煤電平均壽命損失）

圖2 不同情景和時期的中國電力系統(tǒng)裝機容量和發(fā)電結(jié)構(gòu)（a-c分別為2030年、2045年和2060年的分情景裝機結(jié)構(gòu)；d-e分別為2030年、2045年和2060年的分情景發(fā)電結(jié)構(gòu)）

圖3 電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型成本動態(tài)及其構(gòu)成（a為電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型成本占REF-Flex情景系統(tǒng)總成本的比重；b為電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型貼現(xiàn)的總成本構(gòu)成；c和d分別為MOD和STR排放情景下煤電靈活調(diào)度帶來的各期成本節(jié)約構(gòu)成）

供稿 | 環(huán)境系統(tǒng)分析教研所

通訊員 | 安康欣

編輯 | 張楠楠

審核 | 徐明

責編 | 陳超