登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
中国电力系统低碳发展分析模型构建与转型路径比较
引用本文
张运洲, 张宁, 代红才, 等. 中国电力系统低碳发展分析模型构建与转型路径比较[J]. 中国电力, 2021, 54(3): 1-11.
ZHANG Yunzhou, ZHANG Ning, DAI Hongcai, et al. Model construction and pathways of low-carbon transition of china's power system[J]. Electric Power, 2021, 54(3): 1-11.
1.研究背景
中国提出的碳达峰目标和碳中和愿景,对能源电力碳减排提出了更高要求,电力系统的清洁低碳化转型路径亟待探索。为此,本文立足于能源及电力行业在碳减排中的重要作用,针对电力近中期低碳发展形势,构建考虑碳排放外部成本的规划模型,并开展量化展望分析;针对远期低碳发展情景,提出电-氢协同路径和电-氢-碳协同路径,构建适用于新能源多元化利用方式的全链条技术经济评价模型,对氢气、甲醇等终端产品的经济竞争力进行评估。
2.论文所解决的问题及意义
本文首先从能源电力领域的碳排放现状出发,明确了能源电力在碳减排中的定位。其次, 差异化地构建了适用于近中期的电力低碳发展源网荷储协调规划模型、适用于远期的新能源多元化利用方式全链条技术经济评价模型。在此基础上,对近中期电力低碳化发展进行了量化分析,对远期电力低碳化转型提出了依靠电力系统自身、电-氢协同以及电-氢-碳协同助力新能源消纳3种路径,并展开优劣势分析,为我国电力低碳化转型路径提供重要参考。
3.论文重点内容
3.1 模型方法
为有效开展未来不同阶段电力系统低碳化转型研判,采用差异化的建模思路。对于近中期,采用电力系统源-网-荷-储整体优化规划模型进行分析。以电力系统总成本净现值最低为目标,以目标函数外部成本内部化和约束性指标方式处理低碳目标,计及电力电量平衡与系统灵活性等各类约束条件,求解满足未来电力需求的各阶段各区域的煤电、气电、核电、水电、陆上风电、海上风电、光伏发电、光热发电、生物质能发电等各种电源与跨区输电通道、需求响应、能效电厂与储能等电力系统各组成元素的优化发展规模。
对于远期,新能源多元化利用方式将实现技术突破。为了解决多元化利用场景下环节考虑不全面的问题,本文提出了计及新能源发电、电力系统的灵活调节与安全稳定运行、多能耦合转换、存储运输与终端利用等环节的全链条技术经济评价模型,有助于理清各环节之间的协同关系,为中远期电力系统低碳化发展路径的技术经济性评估与比选提供量化分析工具。该模型的重点构成部分是低碳电力的平准化度电成本LCOLE(levelized cost of low-carbon electricity)计算模型和P2X终端产品的平准化成本LCOPP(levelized cost of P2X product)计算模型。
3.2 电力近中期低碳发展的量化分析
近中期中国新能源呈“倍增”式发展,各类电源之间呈现多元化发展态势。“十四五”期间,新能源规模快速提升,年均增长1.0亿~1.2亿kW。2025年,新能源装机规模达到11亿kW左右,占比35%左右。在“十五五”初期,煤电装机规模达到峰值,为12亿~13亿kW;新能源装机规模进一步提升,2030年装机容量达到17亿kW左右,占比达到约44%。
电力系统碳排放达峰后稳中有降。从总量来看,有望在2025年或稍后达峰,峰值控制在45亿t以内,2035年降至34亿t左右。从碳排放强度来看,未来中国度电二氧化碳排放持续下降,2025年下降至约460 g/(kW·h),2035年降至280 g/(kW·h)左右。
3.3 电力远期低碳发展的路径探讨
随着新能源装机规模的扩大,其出力波动范围和波动速率也将迅速增大,电力系统的灵活调节能力与安全稳定运行将成为制约新能源大规模发展的关键因素。围绕高比例新能源消纳问题,提出以下3种路径探讨未来电力低碳发展情景。
常规路径下,新能源主要通过转化为电力进行利用。为了提升系统对新能源的消纳能力,在电源侧激发多元电源的协同调节潜能;在电网侧广泛部署有功、无功补偿装置,提升系统电压和频率的稳定性,实现更加灵活优化的运行方式;在负荷侧推动需求响应常态化;在储能侧扩大储能装机规模并引导其参与系统调节。
在电-氢协同路径下,充分发挥制氢负荷的灵活性,通过离网、并网等方式大规模部署电制氢设施,在源侧和网侧实时跟踪新能源波动性出力,有效解决高比例新能源下电力系统的灵活调节问题。随着电制氢技术的成熟以及规模化生产的实现,“绿氢”的经济性逐步增强,2060年成本下降至约7.2元/kg,预计2030—2040年时期绿氢的热当量成本有望与油气大致相当。
电-氢-碳协同路径下,在发挥电制氢灵活调节性能的基础上,通过在煤电机组加装CCUS,一方面为系统保留了转动惯量,另一方面,CCUS捕获的二氧化碳可与绿氢反应制取甲烷或甲醇,可以在终端替代进口油气,大幅降低中国能源对外依存度。从经济性的角度来看,预计2030年前后中国加装CCUS的度电增量成本在0.2元/(kW·h)左右,基本与新能源并网的度电系统成本持平。
总体来看,3种路径各有千秋,未来电力系统低碳发展应当是多种路径融合发展的结果。电力系统不断提升自身对高比例新能源的消纳能力,同时充分发挥电制氢的调节作用,并积极探索电制甲醇等P2X技术路线,共同支撑新能源的大规模发展。
4.研究结论
本文针对电力系统近中期和远期的低碳发展问题,差异化地构建了电力低碳发展量化分析模型和新能源多元化利用方式的全链条技术经济评价模型,并提出了依靠电力系统自身、电-氢协同、电-氢-碳协同消纳高比例新能源三种远期电力系统低碳转型路径。经过研究发现:“十四五”期间,新能源将呈“倍增”式发展,电力低碳转型进程提速;“十五五”期间,电源结构进一步优化,电力系统碳排放达峰后稳中有降。远期来看,随着氢能和CCUS技术成熟度的提升和规模效应逐渐显现,电-氢协同、电-氢-碳协同路径将逐步具备经济竞争力,未来电力系统低碳化转型将呈现多种路径融合发展态势。
作者介绍
第一作者:张运洲(1962—),男,高级工程师(教授级),从事电力系统规划与管理、能源互联网、综合能源研究,
E-mail:zhangyunzhou@sgeri.sgcc.com.cn;
第二作者:张宁(1989—),男,博士,高级工程师,从事能源电力规划、能源互联网、综合能源研究,
E-mail:zhangning@sgeri.sgcc.com.cn;
第三作者:代红才(1977—),男,高级工程师,从事能源电力战略规划、能源互联网、综合能源研究,
E-mail:daihongcai@sgeri.sgcc.com.cn;
第四作者:张丝钰(1993—),女,通信作者,博士,从事能源电力规划、综合能源研究,
E-mail:zhangsiyu@sgeri.sgcc.com.cn;
第五作者:吴潇雨(1991—),男,博士,从事能源互联网、综合能源系统研究,
E-mail:wuxiaoyu@sgeri.sgcc.com.cn;
第六作者:薛美美(1991—),女,博士,从事能源电力系统建模、能源转型等研究,
E-mail:xuemeimei@sgeri.sgcc.com.cn。
团队介绍
国网能源研究院有限公司是国家电网公司的智库机构,主要承担理论创新、战略创新和管理创新的研究工作,为国家电网公司战略决策和运营管理提供智力支撑,为政府政策制定和能源电力行业发展提供咨询服务,主要研究领域包括能源电力发展与能源经济研究、能源体制机制与政策研究,电网发展与管理决策支撑研究、企业发展与管理决策支撑研究等领域。国网能源院作为国家能源局首批研究咨询基地,以及央企智库联盟首届理事长单位支撑机构,连续多年入选“中国智库影响力排名”名单及“中国核心智库”;2019年、2020年连续两年入选“全球最佳科技政策研究智库”排名榜单,其中2020年在上榜中国智库中排名第3,全球排名第71。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
日前,日立能源宣布将为浙江省能源集团(以下简称“浙能”)虚拟电厂智能结算业务提供全面的技术解决方案及咨询服务。该方案旨在通过数字化手段,为客户提供高效灵活的结算信息管理及策略应用服务,进而推进虚拟电厂有序融入电力系统的常态化运营,并为未来全面参与浙江省电力市场交易奠定基础。随着政
一边是海上风电超长的产业链系统,一边是有雄厚基础的国家老牌工业基地。当辽宁省绿色发展与海上风电产业相互碰撞,会擦出什么样的火花?在日前召开的2025海上风电大会上,辽宁省发改委主任周轶赢指出:辽宁将发挥工业基础优势,争做世界风电产业中心先进装备制造领跑者,为全球绿色可持续发展提供辽宁
当河西走廊的风电群与陇东光伏基地形成“风光矩阵”,当甘南水电与储能电站构建起柔性调节网络,甘肃这个新能源装机占比超64%的西部省份,正通过电力现货市场的创新实践,绘制出“绿电西发东送、市场驱动消纳”的能源转型新图景。自2024年9月正式运行以来,甘肃电力现货市场以新能源场站报量报价、用户
虚拟电厂聚合模式是高比例可再生能源新型电力系统中的重要灵活性调节资源。近年来,各国为解决因系统故障、预测偏差等造成的频率不稳定问题,往往需要设立市场化平衡管理机制,通过市场化手段获取系统平衡和辅助资源,从而保障系统频率稳定。不同国家平衡管理机制概念和内涵有一定差异,我国采用“辅助
近期,内蒙古自治区发展改革委自治区能源局发布《深化蒙西电网新能源上网电价市场化改革实施方案》、《深化蒙东电网新能源上网电价市场化改革实施方案》政策解读。详情如下:一、内蒙古深化新能源上网电价市场化改革背景是什么?随着新能源大规模发展,新能源上网电价实行固定价格,不能充分反映市场供
日前,新疆自治区发展改革委印发《自治区贯彻落实深化新能源上网电价市场化改革实施方案(试行)》(新发改能价〔2025〕350号,以下简称《方案》)。根据公告,新疆对2025年6月1日以前投产的存量项目,区分补贴项目和平价项目。其中,补贴项目机制电价0.25元/千瓦时、机制电量比例为其上网电量的30%;
北极星氢能网获悉,近日,新疆维吾尔自治区发展和改革委员会印发《关于提高新能源发展韧性加快构建新型电力系统的通知》(新发改能源〔2025〕327号,以下简称《通知》)。《通知》提出,优化调峰辅助服务交易和价格机制、科学平稳推动新能源电价市场化改革、鼓励有条件的企业和地方开展绿电直连等试点
6月17日,中国大唐集团科学技术研究总院有限公司与中国气象局公共气象服务中心在京签署全面战略合作框架协议。此次战略合作是深化“能源+气象”融合的标志性实践,也是能源央企与气象部门深化协同、共促发展的重要里程碑,将为加速构建新型能源体系和新型电力系统提供坚实支撑。双方将以“资源共享、协
北极星售电网获悉,6月24日,新疆维吾尔自治区发展和改革委员会发布关于印发《自治区贯彻落实深化上网电价市场化改革实施方案(试行)》的通知。文件明确,新能源项目(风电、太阳能发电,下同)上网电量全部进入电力市场,上网电价通过市场交易形成。新能源项目报量报价参与交易,分布式光伏项目可不
6月25日,大唐抚州电厂2×1000MW扩建工程项目顺利完成首罐混凝土浇筑,标志着该项目如期进入开工建设阶段。作为国家支持浙闽粤原中央苏区和革命老区振兴发展重点项目以及国家能源局“十四五”电力规划重点项目和江西省重点能源工程。大唐江西分公司瞄准新一代煤电机组发展需求,全力打造“和谐生态、高
6月24日,三峡集团董事长、党组书记刘伟平,总经理、党组副书记李富民在湖北武汉与来访的国家电网董事长、党组书记张智刚一行座谈。双方就进一步深化全方位合作,共同服务国家重大战略进行深入交流,围绕强化能源保障和安全、推动能源绿色低碳转型、纵深推进全面从严治党、加快建设世界一流企业等方面
上海碳普惠25日正式上线,前期经过近8个月的试运行,已累计吸引13万名民众参与体验,近300家企业开通机构碳账户,累计交易4万余吨减排量。2025年全国低碳日·上海市主场活动25日举行。今年全国低碳日以“碳路先锋,绿动未来”为主题,深入宣传低碳发展理念,普及应对气候变化知识,提升公众低碳意识,
北极星售电网获悉,6月26日,天津市人民政府办公厅关于印发《天津市碳排放权交易管理暂行办法》(以下简称《办法》)的通知。《办法》指出,重点排放单位可以通过本市碳排放权交易市场购买或者出售碳排放配额,其购买的碳排放配额可以用于清缴。重点排放单位足额清缴其碳排放配额后仍有结余的,可予以
从零碳服务区的“点状突破”到零碳高速的“线型协同”,交通运输部科学研究院交能融合创新团队(简称团队)聚焦“双碳”目标,依托多项重点科研项目,在零碳服务区、零碳高速公路建设和标准规范等方面取得系列成果,为行业提供了可复制、可推广的技术方案和实践经验。交通运输部科学研究院正高级工程师
为贯彻落实《交通运输部等十部门关于推动交通运输与能源融合发展的指导意见》,加速交通强国与新型能源体系建设,由中国交通运输协会、长沙理工大学等单位联合主办的“2025全国交通与能源融合创新技术发展大会”,将于2025年10月22日至24日在长沙召开。会议以“交能创新融合,加快强国建设”为主题,旨
当河西走廊的风电群与陇东光伏基地形成“风光矩阵”,当甘南水电与储能电站构建起柔性调节网络,甘肃这个新能源装机占比超64%的西部省份,正通过电力现货市场的创新实践,绘制出“绿电西发东送、市场驱动消纳”的能源转型新图景。自2024年9月正式运行以来,甘肃电力现货市场以新能源场站报量报价、用户
6月14日,由中国能建江苏院担任设计的江苏国信大丰85万千瓦海上风电项目倒送电一次成功。项目位于盐城新洋港东南方向、大丰港东北方向海域,离岸距离33公里,规划海域面积136平方千米,计划安装100台8.5兆瓦海上风电机组,是江苏省单体规模最大、单台风机最大的海上风电工程。项目全部建成投产后,年发
日前,宁夏印发《宁夏回族自治区建立碳足迹管理体系工作方案》。《方案》提出,宁夏到2027年,自治区产品碳足迹管理体系初步建立。聚焦有机化学品、机电产品、农产品等出口优势产业和特色产业,出台相关产品碳足迹核算标准,积极开展产品碳足迹核算。制定自治区碳足迹管理制度和评价通则,持续完善产品
6月24日上午,国家电投甘肃公司清水绿华50兆瓦风储一体化发电项目全面开工。该项目是国家电投甘肃公司积极践行集团“均衡增长战略”,构建“双碳”绿色产业体系的重要实践成果。作为2025年该公司首个开工建设的新能源项目,该项目实现了产业发展与生态环境的和谐共生,标志着该公司在风、光、储一体化
在食品行业飞速发展的当下,晶科能源与山东安宇紧密合作,在山东省菏泽市为业主山东江正食品有限公司打造了1.5MW光伏项目,江正食品作为速冻食品及肉制品生产销售的佼佼者,以其自动食品油炸机、香肠灌装管等创新专利技术引领市场。如今,江正食品更进一步,采用晶科N型TOPCon610W与615W双面组件,为其
北京市碳市场已平稳运行11个履约周期,碳排放配额线上成交均价保持稳中有升趋势,从开市之初的50元/吨左右逐步上涨至2024年的111元/吨。碳市场有效驱动了企业减排行为——配额短缺单位通过购买配额完成碳排放控制任务,配额富余单位可出售盈余配额获取收益。这是记者25日从“全国低碳日”北京主场活动
第三章nbsp;石油行业发展(来源:中能传媒研究院本章作者nbsp;杨永明)(中能传媒能源安全新战略研究院)一、原油供需01原油表观消费量出现同比下降根据中国石油和化学工业联合会的统计数据,2024年,我国原油表观消费量7.64亿吨,同比下降1.0%。2024年,受国内宏观经济结构性调整、替代能源加速发展等
近日,新疆、蒙西、蒙东地区纷纷正式下发136号文承接方案。对于三份方案的具体规则,北极星进行了梳理,不同之处主要有以下几方面:一、交易机制新疆1、新能源项目报量报价参与交易2、分布式光伏项目可不报量不报价参与市场、接受市场形成的价格3、参与跨省跨区交易的新能源电量,上网电价和交易机制按
日前,安阳市生态环境局印发《安阳市“无废城市”建设实施方案(2025—2027年)》(征求意见稿)。文件提出,到2027年底,安阳市“无废城市”制度、市场、技术、监管体系基本完善,主要指标达到省内先进水平,减污降碳协同增效作用初显;安阳市固体废物智慧监管信息平台上线运营,实现五大领域固体废物
从零碳服务区的“点状突破”到零碳高速的“线型协同”,交通运输部科学研究院交能融合创新团队(简称团队)聚焦“双碳”目标,依托多项重点科研项目,在零碳服务区、零碳高速公路建设和标准规范等方面取得系列成果,为行业提供了可复制、可推广的技术方案和实践经验。交通运输部科学研究院正高级工程师
今天是2025年“全国低碳日”,今年的主题是“碳路先锋、绿动未来”。习近平总书记指出,要正确处理好经济发展同生态环境保护的关系,作为国有重要骨干企业,中国石油油气田企业将生态环境分区管控作为项目选址的刚性约束,对生态保护红线内的生产经营设施有序退出,积极实施生态修复。截至目前,油气田
6月26日,国家发展改革委召开6月份新闻发布会。国家发展改革委政策研究室副主任李超回答了记者关于“近年来我国风电、光伏等新能源产业快速发展,但在消纳方面仍面临压力。请问相关部门在促进新能源消纳方面采取了哪些具体措施?目前取得了哪些阶段性成效?”的提问。李超表示,截至今年5月底,我国风
6月25日,贵州华电2025年至2026年光伏项目EPC总承包招标批次中标结果,中标企业为国电南京自动化股份有限公司、中国华电科工集团有限公司、中国电建集团重庆工程有限公司、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司、中国安能集团第一工程局有限公司、中国
6月24日,公司党委副书记(主持工作)、董事(法定代表人、代行董事长职责)张玮与中煤新疆公司党委书记、董事李明镜座谈,并见签党委“联合共建”合作协议。中煤新疆公司党委副书记、总经理赵忠证,党委副书记、纪委书记王华党,党委委员、副总经理郑亮,公司党委委员、纪委书记李明宇,党委委员、副
受供需突变、债务高企、技术竞争力不足、供应链脆弱、地缘政治加剧贸易与投资不确定性等多重因素冲击,锂电产业链公司正经历前所未有的生存挑战,行业分化加剧,洗牌步入深水区,一场关乎存续与出局的战役已经打响。“红海”搏杀从高歌猛进到销声匿迹2025年全球电池行业破产、退市事件频发。在国际市场
为贯彻落实《交通运输部等十部门关于推动交通运输与能源融合发展的指导意见》,加速交通强国与新型能源体系建设,由中国交通运输协会、长沙理工大学等单位联合主办的“2025全国交通与能源融合创新技术发展大会”,将于2025年10月22日至24日在长沙召开。会议以“交能创新融合,加快强国建设”为主题,旨
近日,陕西省人民政府发布关于十四届全国人大三次会议第0550号建议的答复函,其中提到,截至目前,陕西省已核准镇安、曹坪、山阳、佛坪、沙河、大庄里6个抽水蓄能项目,总装机容量890万千瓦。其中镇安项目已正式投产发电,山阳、佛坪、沙河项目已进入建设阶段,曹坪、大庄里项目正在推进开工前手续办理
近日,由清华大学、国家电网公司联合主办的“2025国家能源互联网大会”在杭州圆满落幕。大会以“人工智能深化协同,能源科技求索创新”为主题,聚焦人工智能与能源科技深度协同,汇聚全球能源领域政企领袖、学术权威、技术先锋,共探零碳转型路径,共同研讨绘制数字能源时代的“中国方案”。国能日新作
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!