中国碳交易市场在电力行业低碳转型中的作用

中国碳市场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年正式启动其国家碳排放交易系统（ETS），并将于2021年投入运营。最初覆盖电力行业，占中国能源相关一氧化碳的40%以上2排放方面，ETS随后将扩展到其他能源密集型行业。中国的国家碳排放权交易体系可以成为一个重要的基于市场的工具 ，帮助该国实现最近增强的气候目标，即拥有一氧化碳。22030年前达到排放峰值，2060年前实现碳中和。 本报告探讨了中国的碳排放交易体系如何刺激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，并依赖于对2020年至2035年中国电力系统的国家和省级情景的深入建模。本研究还分析了ETS基于输出和速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，报告建议了中国碳排放交易体系如何在激励具有成本效益的结构性电力行业脱碳方面发挥更大的作用，以支持中国的长期气候雄心。 确认,贡献者和学分 《中国碳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）能源环境处（EED ）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）编写的联合分析报告 。 CyrilCassisa（IEA）、陈秀ft（IEA）和DaZhang（清华）协调了该项目。该报告的主要作者是IEA的CyrilCassisa，XiushanChen和InsaHandschuch，以及清华3E研究所的DaZhang和HongyuZhang。清华3E研究院院长张希良为项目和分析提供了宝贵的指导。 安凤泉，高级中国顾问;萨拉·莫里夫，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MechthildWörsdörfer为该项目提供了宝贵的反馈和总体指导。 其他现任和前任国际能源署和清华大学的同事也做出了宝贵的贡献和反馈：卢卡·罗、拉斯洛·瓦罗、布伦特·万纳、艾伦·塞尔、丽贝卡·麦金姆、朱莉娅·基永、弗朗切斯科·马蒂翁、郑晨璐、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·维塔亚斯里卡雷翁、尼尔斯·伯格豪特、李智贤、让-巴蒂斯特·勒马鲁瓦、乌韦·雷姆、丹尼尔·韦策尔、埃尔米·苗、恒亮和罗慧琳。 这项分析是在国际能源署清洁能源转型方案的支持下进行的。作者要感谢清洁能源转型计划的资助者，特别是法国开发署（AFD）。 作者也感谢外部专家的宝贵意见和反馈，包括：余胜民（国家应对气候变化战略与国际合作中心）、罗伯特·斯托（哈佛大学）、莫瑞秋（世界银行）、费利克斯·马修斯（大江湖研究所） 、克里斯蒂安·威尔克宁（德国国际合作机构）、秦岩（路孚特）、王灿（清华大学）、张静杰 （中国电力企业联合会）、董悦（英孚联）、阿利斯泰尔·里奇（ASPI），埃尔韦·阿隆克尔 国际能源机构。保留所有 （AFD），杰雷米·加斯克（AFD），丹尼尔·纳赫蒂加尔（经合组织），大卫·费舍尔（普华永道），恩斯特·库尼曼（ICAP），范颖（北京航空航天大学），冯永生（中国社会科学院），郝 国际能源机构。保留所有 王（法国电力公司）、赵鹤（中国电力规划与工程学院）、袁家海（华北电力大学）、林江（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-斯皮特（新加坡国立大学）、陈泽维尔（北京能源俱乐部）、徐昕（国家能源局）、朱德臣（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（KristineDouaud）编辑了该报告。作者还要感谢IEA通信和数字办公室（CDO），特别是AstridDumond，ChristopherGully，ClaraVallois和ThereseWalsh提供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 中国电力部门发电量占全球电力的四分之一24 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章中国碳市场支持电力行业转型和CO达峰2排放36 造型方法和关键假设36场景设计38 无碳定价情景下电力行业发展概况41 ETS可以加速国家级电力部门的脱碳44 ETS的区域间分布效应59 第3章配额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与无碳定价方案相比，ETS拍卖方案产生额外减排的因素2025-203515 图1.1中国ETS发展时间表22 图1.22018-2040年按地区划分的STEPS全球发电展望24 图1.3中国发电量及相关一氧化碳22018年排放,26 图1.42010-2019年按地区分列的年度可再生能源新增容量29 图1.5系统集成不同阶段的主要特征31 图2.1有限公司22015年按技术分列的排放强度和2020年基准设计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发电排放量和配额价格 No-Carbon-PricingETS场景,2020-2035-44 图2.5ETS情景中产生额外减排的因素 与2025-2035年无碳定价情景相比46 图2.62020年和2025年ETS情景中按煤炭技术分列的净配额余额47 图2.7不减排燃煤发电技术发电量 No-Carbon-PricingETS场景,2020-2035-48 图2.8无碳定价下燃煤发电技术的容量变化 和ETS场景,2020-2035-49 图2.9ETS情景下燃煤发电技术净配额余额， 2030年和2035年的50 图2.10各省超超临界煤电和CCS燃煤电厂平准化度电成本 2020-2035年ETS情景中煤炭价格低（如内蒙古）51 图2.11无碳定价中的燃煤发电和容量组合 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情景中的技术成本（2020-2035年）54 图2.142035年ETS情景下按技术划分的平均发电成本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年无碳定价情景相比58 图2.17无碳定价情景下按电网区域划分的化石发电容量， 2020年和2035年60 图2.18无碳定价和ETS情景下按电网区域划分的燃煤发电容量，203562 图2.19有限公司2按电网区域划分的发电排放 2020年和2035年无碳定价和ETS情景63 图2.202020年和2035年ETS情景中按网格区域划分的净准备金余额64 图3.1有限公司2按情景分列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中按技术划分的发电量 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量的因素2025-203570 图3.52025-2035年拍卖收入和额外系统成本70 图3.6ETS拍卖方案中按成本构成划分的单位电费 以及ETS情景中的总单位电费（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 免费分配和拍卖的ETS情景设计66 表A.1中国电力部门6个电网区域和REPO模式的32个省级区域76 表a78假设成本技术 表A.32020年和2035年各省地区煤炭价格假设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风能和太阳能光伏发电最低容量水平的假设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发表了重要声明。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”）旨在拥有CO2排放在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开创性的愿景。中国还于2020年12月宣布，将根据2030年《巴黎协定》加强其国家自主贡献（NDC），包括减少其CO2单位国内生产总值的排放强度比2005年水平提高了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，风能和太阳能的总装机容量扩大到1200吉瓦以上。“十四五”规划（五）规定制定CO峰值行动计划22030年前排放，并采取更强有力的政策措施，努力在2060年前实现碳中和。 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工具。中国全国碳排放权交易体系于2017年正式启动，将于2021年在电力行业投入运营，之后将扩大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 ，涵盖占中国二氧化碳排放量40%以上的燃煤和燃气发电厂。2在化石燃料燃烧排放。 中国的碳排放交易体系目前采用基于产出和费率的配额分配，1而基于大众的碳排放交易体系，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先确定的绝对上限。中国碳排放交易体系的配额是根据机组在合规期内的实际发电量（例如2019-2020年的总发电量 ）以及每种燃料和技术（例如一氧化碳）的预定排放强度基准（例如一氧化碳2每种类型的燃煤和燃气发电厂设定的每兆瓦时排放量）。津贴目前是免费分配的，未来有可能引入拍卖（MEE ，2021）。2020年底，生态环境部（MEE）发布了电力部门配额分配计划，首批履约义务涵盖2019年和2020年的排放（MEE，2020a）。 1基于利率的ETS通常被称为可交易的绩效标准。 本报告探讨了中国的碳排放交易体系如何刺激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，并依赖于对2020年至2035年中国电力系统的国家和省级情景的深入建模。 分析基于容量扩展和调度模型，该模型在技术、资源和政策约束下将电力系统总成本2降至最低 。该模型假设从2025年起中国电力系统的经济调度和扩大的省际贸易。对于风能和太阳能光伏 ，预计2020年后将逐步取消新增装机容量的上网电价（FIT），但假设将实施新政策以支持持续产能扩张。 该模型采用基于产出和费率的分配设计实施ETS，配额数量根据发电量和四类燃气机组的特定技术基准计算.3配额价格是该模型的产出，反映了减排的边际成本，该成本将系统总成本降至最低，以满足分配的配额数量。配额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作用的反事实情景。4无碳定价情景不包含控制一氧化碳的具体政策2排放（即既不是ETS，也不是排放上限或能源消耗标准等命令和控制政策），但 它假设从2025年开始进行经济调度，并对风能和太阳能光伏产能部署提供政策支持。 的ETS的场景是评估中国碳排放交易体系在电力行业中的作用的主要情景。除了“无碳定价情景”中的假设外，“碳交易体系”情景还实施了全国碳排放权交易体系，从2020年起免费分配基于产出的发电配额。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系统总成本包括发电的年度资本成本和运营成本，以及平