中国碳市场在电力行业低碳转型中的作用

中国排放交易体系在电力行业脱碳中的作用 国际能源机构。保留所有 摘要 中华人民共和国（“中国”）于2017年正式启动国家排放交易体系（ETS），并将于2021年投入运营。最初覆盖电力行业，占中国能源相关CO的40%以上2排放方面，ETS随后将扩展到其他能源密集型行业。中国的国家排放交易体系可以成为一个重要的市场化工具，帮助中国实现最近增强的气候目标，从而实现一氧化碳2排放量在2030年之前达到峰值，并在2060年之前实现碳中和。 本报告探讨了中国的排放交易体系如何促进发电减排，并支持电力行业转型。它建立在对电力行业发展和政策趋势的理解之上，并依赖于2020年至2035年中国电力系统的深入国家和省级情景建模。本研究还分析了ETS基于产出和费率的设计如何影响电力部门的整体排放、技术和成本以及区域分布。最后，它建议了中国的ETS在激励具有成本效益和结构性电力部门脱碳方面发挥更强大作用的方式，以支持该国的长期气候雄心。 确认,贡献者和学分 中国排放交易体系在电力行业脱碳中的作用是由国际能源署（IEA）能源环境司（EED）的环境与气候变化处（ECC）和清华大学能源、环境与经济研究所（3E）共同编写的一份联合分析报告。 西里尔·卡西萨（IEA）、陈秀ft（IEA）和张大（清华）共同参与了该项目。该报告的主要作者是国际能源署的西里尔·卡西萨、陈秀ft和寅莎·汉德楚克，以及清华大学3E研究所的张大和张宏宇。清华三局研究院院长张希良为该项目提供了宝贵的指导和分析。 安奉全，高级中国顾问;萨拉·莫阿里夫，ECC部门负责人;汤姆·豪斯，EED部门负责人;可持续发展、技术和展望（STO）总监梅赫蒂尔德·沃斯多尔费尔为该项目提供了宝贵的反馈和整体指导 。 其他现任和前任国际能源署和清华大学的同事也提供了宝贵的贡献和反馈：卢卡·卢·雷，拉斯洛 ·瓦罗，布伦特·万纳，艾伦·西尔，丽贝卡·麦金姆，朱莉娅·盖永，弗朗切斯科·马蒂翁，陈鲁·郑 ，海米·巴哈尔，佐伊·亨格福德，塞萨尔·亚历杭德罗·埃尔南德斯，兰迪·克里斯蒂安森，皮拉帕特·维塔亚·里查里扬·阿里昂，尼尔斯·伯格豪特，吉贤·李，让-巴蒂斯特·勒马鲁瓦，乌韦·雷姆，丹尼尔·韦策尔，埃尔米·缪，梁恒和罗慧琳. 该分析是在IEA清洁能源转型计划的支持下进行的。作者要感谢清洁能源转型计划的资助者，特别是法国发展署（AFD）。 作者也感谢外部专家的宝贵意见和反馈，包括：余胜民（国家气候变化战略与国际合作中心， NCSC），罗伯特·斯托（哈佛大学），莫承晚（世界银行），菲利克斯·马特斯（大江湖研究所 ），克里斯蒂安·威尔肯宁（德国国际合作机构），阎勤（Refinitiv），王灿（清华大学），张景杰（中国电力委员会），岳东（意瑞博中国），阿利斯泰尔·里奇（ASPI），埃尔韦·阿隆克莱（AFD），热雷米·加斯克（AFD），丹尼尔·纳奇蒂加尔（经合组织），大卫·费舍尔（普华永道），恩斯特·库内曼（ICAP），英凡（北京航空航天大学），冯永生（中国社会科学院） 国际能源机构。保留所有 ，郝 国际能源机构。保留所有 王（法国电力集团-中国）、赵和（中国电力规划与工程院）、袁佳海（华北电力大学）、蒋林 （劳伦斯伯克利国家实验室）、约翰内斯·恩兹曼（欧盟委员会）、李颖（中国可再生能源工程学院）、菲利普·安德鲁斯-斯皮德（新加坡国立大学）、泽维尔·陈（北京能源俱乐部）、徐新 （国家能源局）、朱德辰（中国华电集团公司）和尼尔·赫斯特（伦敦帝国理工学院）。 克里斯汀·杜奥德编辑了这份报告。作者还要感谢IEA通信和数字办公室（CDO），特别是阿斯特丽德·杜蒙德，克里斯托弗·古利，克拉拉·瓦卢瓦和特蕾莎·沃尔什提供了宝贵的编辑和出版支持。 国际能源机构。保留所有 表的内容 执行概要8 重要发现10政策建议16 第1章:ETS在一个不断发展的电力行业21 ETS在中国发展21 中国电力行业发电量占全球四分之一的比重24 电力市场改革27可再生能源部署29 系统集成和灵活性31来源 CCUS发展33 第2章中国的排放交易体系支持电力行业转型和一氧化碳峰值2排放36 造型方法和关键假设36场景设计38 无碳定价情景下的电力行业发展概况41 ETS有望加速国家级电力行业脱碳44ETS59的区域间分布效应 第3章津贴拍卖推动电力行业深度脱碳65 引用72 普通附件75 附件75——回购模型和建模工作 81缩写词和首字母缩略词术语表82 数据列表 图1有限公司22020-2035年按情景分列的发电排放量10 图2与无碳定价情景相比，ETS情景中产生额外减排量的因素，2025-203511 图3与无碳定价情景相比，ETS拍卖情景中产生额外减排的因素，2025-203515 图1.1ETS在中国的发展时间表22 图1.2STEP全球发电量预测（2018-2040年）24 图1.3中国发电量及相关CO22018年排放,26 图1.42010-2019年各地区年度可再生能源产能增加量29 图1.5系统集成不同阶段的主要特点31 图2.1有限公司22015年按技术划分的排放强度和2020年的基准设计39 图2.2发电及相关公司2排放在No-Carbon-Pricing场景中,2020-203542 图2.3燃煤和燃气发电容量的变化 No-Carbon-Pricing场景中,2020-2035-43 图2.4有限公司2发电排放量和津贴价格 No-Carbon-PricingETS场景,2020-2035-44 图2.5在ETS情景中产生额外减排的因素 与2025-2035年无碳定价情景的比较46 图2.6ETS情景中按煤炭技术划分的净配额余额，2020年和2025年47 图2.7按有增无减的燃煤发电技术分列的发电量 No-Carbon-PricingETS场景,2020-2035-48 图2.8无碳定价中燃煤发电技术的产能变化 和ETS场景,2020-2035-49 图2.9ETS情景下按燃煤发电技术划分的净配额余额，2030年和2035年的50 图2.10各省超超临界和含CCS的燃煤发电的平准化度电成本 2020-2035年ETS情景下煤炭价格偏低（如内蒙古）图2.11无碳定价中的燃煤发电量和产能组合 ETS场景,2025-2035-52 图2.12ETS和无碳定价情景之间的代际差异，2025-2035 图2.13平均有限公司2ETS情景中按技术计算的成本，2020-2035年54 图2.14ETS情景中按技术划分的平均发电成本，2035年55 图2.15单位发电成本和有限公司2排放的发电 No-Carbon-Pricing和ETS场景,2020-2035-56 图2.16ETS情景和强度目标案例中的额外系统成本 与2025年无碳定价情景的比较58 图2.17无碳定价情景下各电网地区火力发电量， 2020年和2035年60 图2.18无碳定价和ETS情景下按电网地区划分的燃煤发电量，203562 图2.19有限公司2按电网区域分列的发电排放量 2020年和2035年无碳定价和排放交易情景 图2.20ETS情景中按电网区域划分的净津贴余额，2020年和2035年64 图3.1有限公司2按情景划分的发电排放量和配额价格， 2020-2035 图3.2ETS和ETS中燃煤发电技术的容量变化 国际能源机构。保留所有 拍卖场景,2020-203568 国际能源机构。保留所有 图3.3ETS和ETS中按技术分列的发电量 拍卖场景,2020-203569 图3.4与无碳定价情景相比，ETS和ETS拍卖情景中产生额外减排的因素，2025-203570 图3.52025-2035年拍卖收入和系统附加成本70 图3.6ETS竞价方案中按成本构成的单位电费 ETS情景下的单位电费总额（2020-2035年）7176图a.回购模型框架 名单表 基准设计假设2020年39岁场景设计40 57强度目标的设计情况 ETS的场景设计，免费分配和拍卖66 表A.1中国电力行业6个上网区及REPO模式32个省级地区76 表a78假设成本技术 表A.3各省煤价格假设，2020年及2035年79 表各燃料有限公司2根据联合国政府间气候变化专门委员会2006年80因素表A.5风电、太阳能光伏最低产能水平的假设80 国际能源机构。保留所有 执行概要 中国最近就其更雄心勃勃的中长期气候目标做出了重大宣布。在2020年9月的联合国大会上，习主席宣布中华人民共和国（“中国”）旨在建立CO2排放量在2030年之前达到峰值，并在2060年之前实现碳中和，为该国未来四十年设定了突破性的愿景。中国还于2020年12月宣布，将在2030年提高《巴黎协定》规定的国家自主贡献（NDC），包括减少一氧化碳。2单位GDP的排放强度比2005年水平提高65%以上，非化石燃料在一次能源消费中的比重提高到25%左右，风电和太阳能的总装机容量扩大到1200吉瓦以上。“十四五”规划规定制定一项行动计划，以达到一氧化碳峰值22030年之前的排放和采取更强有力的政策措施，努力在2060年之前实现碳中和 。 在此背景下，中国的排放交易体系（ETS）可以成为帮助中国实现气候目标和能源转型的重要市场化工具。中国的国家排放交易体系于2017年正式启动，并将于2021年在电力领域投入运营 ，之后将扩展到其他能源密集型行业。即使在初始阶段，它也将成为世界上最大的排放交易体系，涵盖煤炭和燃气发电厂，占中国一氧化碳的40%以上。2在化石燃料燃烧排放。 中国的排放交易体系目前采用基于产出和费率的配额分配，1而基于质量的ETS，如欧盟排放交易体系和加州的限额与交易计划，对所涵盖的排放水平有预定的绝对上限。中国排放交易体系的配额是根据单位在合规期内的实际发电量（例如2019-2020年产生的电力总兆瓦时）和每种燃料和技术（例如一氧化碳）的预定排放强度基准来分配的。2每种类型的燃煤和燃气发电厂的每兆瓦时排放量）。配额目前是免费的，未来可能会引入拍卖（MEE，2021）。2020年底，生态环境部（MEE）发布了电力行业配额分配计划，首批合规义务涵盖2019年和2020年排放（MEE，2020a）。 1基于利率的ETS通常被称为可交易绩效标准。 本报告探讨了中国的排放交易体系如何促进发电减排，并支持电力行业转型。它建立在对电力行业发展和政策趋势的理解之上，并依赖于2020年至2035年中国电力系统的深入国家和省级情景建模。 分析基于容量扩展和调度模型，该模型在技术、资源和政策限制下将电力系统总成本2降至最低 。该模型假设从2025年起对中国电力系统进行经济调度，并扩大省际贸易。对于风能和太阳能光伏，新装机容量的上网电价（FIT）假设在2020年后逐步淘汰，但假设实施新政策以支持持续的容量扩张。 该模型采用基于产出和费率的分配设计，根据发电量和四类燃煤和燃气机组的技术特定基准计算配额数量。拨备价格在很大程度上取决于基准的严格程度。 本研究分析了三种情景，以评估ETS对中国电力行业的潜在影响。 的No-Carbon-Pricing场景是评估ETS角色所依据的反事实场景。4无碳定价情景不包含控制 CO的具体政策2排放（即既不是ETS也不是命令和控制政策，如排放上限或能源消耗标准），但它假设从2025年开始经济调度，并为风能和太阳能光伏容量部署提供政策支持。 的ETS的场景是评估中国排放交易体系在电力行业作用的主要场景。除了无碳定价情景中的假设外，ETS情景还实施了国家ETS，从2020年起为发电提供免费的、基于产出的配额分配。它还假设所有燃煤技术的基准随着时间的推移变得更加严格。 2系统总成本包括年化资本成本和发电运营成本，以及平衡电力供需和输电的成本。 3基准轨迹设计在第2章中进行了解释。2020年基准值的假设与官方基准不同，因为它们是在中国电力行业ETS2019-2020配额分配计划发布之前定义的。本报告中的分析基于情景建模，关于ETS结构影响的调查结果仍然与其他初始基