中国未来发电：可再生能源引领绿色 创新与开放共享发展

中国未来发电： 可再生能源引领绿色创新与开放共享发展 2022年12月 ©北京郊区风力发电WWF/FredDufour 本机构报联告与合以完下成 前言目录CONTENTS 2015年第21届联合国气候变化大会通过《巴黎协定》，提出把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内，并为把升温控制在1.5℃之内而努力。加快绿色低碳能源转型、共同努力实现全球碳中和成为国际社会普遍共识。截至2021年年底，全球已有136个国家和地区提出了“碳中和”承诺，覆盖了全球88%的二氧化碳排放、90%的GDP和85%的人口。 2020年9月22日，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上向国际社会作出碳达峰、碳中和的郑重承诺，中国将力争2030年前达到二氧化碳排放峰值，努力争取2060年前实现碳中和。2021年发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出，展望2035年，中国将基本实现社会主义现代化，广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降，生态环境根本好转，美丽中国建设目标基本实现，推动2050年把中国建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国。《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》要求，完整准确全面贯彻新发展理念，坚持系统观念，以经济社会发展全面绿色转型为引领，以能源绿色低碳发展为关键，加快形成节约资源和保护环境的产业结构、生产方式、生活方式、空间格局；到2060年，绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系全面建立，非化石能源消费比重达到80%以上，碳中和目标顺利实现。 电力转型是实现能源低碳转型和碳中和的核心任务，必须坚持创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统。《中国未来发电报告》总结了全球高比例可再生能源发展情景，特别是可再生能源发电引领的各类电力系统转型行动和创新，展望了可再生能源引领的中国未来电力发展情景，重点描绘了可再生能源电力驱动的全方位融合开发利用格局、从智能电网到能源互联网、开放融合电力市场、有序推进绿氢的生产应用、城市绿色能源应用、企业的更多选择和角色、人人成为生产消费者等未来电力发展场景，通过构建和描绘未来绿色创新开放共享的场景，促进各部门和各类主体共同参与未来电力转型，共同努力推动实现碳中和。 前言2 一、全球共同的绿色低碳未来电力4 (一)高比例可再生能源发展前景6 (二)全方位的转型行动与创新8 1.可再生能源城市8 2.社区能源10 3.电动汽车V2G（VEHICLE-TO-GRID）12 4.虚拟电厂14 5.绿色电力消费15 6.电网互联互通和市场融合17 7.电转氢技术P2X（POWERTOX）19 二、中国未来电力的愿景与场景20 (一)中国未来电力发展的战略考量22 1.经济和社会发展需要更高品质的现代能源和电力服务22 2.生态文明建设和绿色发展23 (二)中国2050年可再生能源电力情景24 1.未来能源和电力发展情景24 2.一次能源总体趋势与特征26 (三)开放融合多元共享的未来电力场景29 (四)落实中国未来电力愿景的重点政策与实施路线的展望30 1.大力开发风电光伏等新能源电力，助推能源供给侧结构性改革30 2.以终端部门的电气化需求引导能源生产持续优化30 3.实施绿色电力转型的重点驱动政策31 三、绿色创新与开放共享发展32 (一)全方位协调融合开发利用可再生能源的新格局34 1.构建网格化、立体式资源勘查和集成规划体系34 2.统筹推进各类可再生能源开发利用新模式新场景34 3.推动可再生能源融入生产生活生态空间35 (二)从智能电网到能源互联网35 1.电力系统的根本性转变35 2.各主体应如何参与37 (三)开放融合电力市场38 1.进一步完善统一电力市场体系功能，构建多元竞争市场格局38 2.提高跨区跨省电力交易市场化程度，逐步构建区域和全国统一 电力市场38 3.构建适应新能源发展参与市场交易的电力市场机制，激励主动 消纳可再生能源39 (四)有序推进绿氢的生产应用39 1.绿氢是未来的主要发展方向39 2.未来绿氢将逐渐具备经济性40 3.不断提升绿氢生产消费占比40 (五)企业的更多选择和角色41 1.以绿电消费推动构建绿色供应链41 2.就近开发利用新能源41 3.智慧企业参与灵活需求响应41 (六)绿色能源让城市更美好42 1.在城市市政运营中大力推广绿色能源42 2.在城市范围大力推广绿色能源42 (七)人人可成为能源的生产者和消费者44 1.人人成为绿色电力和促进绿色转型的生产者44 2.人人成为绿色电力的消费者46 一、 全球共同的绿色低碳未来电力 在气候变化的现实威胁下，全球正在掀起一场减碳浪潮，以化石能源为主的能源结构正逐步向以风能、太阳能等可再生能源为主的能源结构转型，并以电力作为最重要的能源载体支撑经济生产与社会生活。作为实现碳中和的重要途径，构建高比例可再生能源电力系统已越来越成为全球共同趋势。 (一)高比例可再生能源发展前景 进入本世纪以来，全球可再生能源发展迅速，特别是风电光伏等新能源成本持续下降、装机规模快速增加，推动可再生能源电力进入高比例发展阶段。截至到2021年底，丹麦风电光伏发电量比重超过51%，位居世界第一；德国、西班牙、葡萄牙、英国、爱尔兰等国的风光发电量比重也达到30%左右。中国风电光伏发电量比重也历史性地超过10%，使得全部可再生能源发电量在全国发电量的比重达到30%。 可再生电力在碳中和中的作用。国际能源署的净零排放路径中，2050年全球能源需求将比目前低8%左右，但全球总发电量需 要达到目前的2.5倍以上，电力将占能源消费总量近50%，近90%的发电来自可再生能源，风能和光伏发电合计占近70%。国际可再生能源署的《世界能源转型展望报告》同样表明，电力占终端能源消费总量的比例从2018年的21%增加至2050年的50%以上，届时全球可再生能源发电装机将接近300亿千瓦，占电力总装机的92%，可再生能源发电量超过70万亿千瓦时，占全部发电量的90%。各国家地区都将全面发展各类可再生能源发电，风电和光伏将在各地区成为主要电源。 图1-1全球可再生能源发电发展趋势 图1-1全球可再生能源发电发展趋势 来源：InternationalRenewableEnergyAgency.WorldEnergyTransitionsOutlook1.5oCPathway 图1-3全球电力装机及发电量展望 来源：InternationalRenewableEnergyAgency.WorldEnergyTransitionsOutlook1.5oCPathway (二)全方位的转型行动与创新 随着新能源发电的快速发展，将引领电力系统、能源系统、经济社会系统变革，城市、社区、企业都需要在引领城市能源电力低碳转型、全面推广绿色电力消费、建设分布式可再生能源发电、共建绿色电力收益方面发挥关键作用。 1.可再生能源城市 图1-5全球城市可再生能源政策一览 数据来源：REN21,RenewablesinCities2021GlobalStatusReport. 城市拥有全球55%的人口并且还在不断增长，同时还直接或间 接贡献了全球80%以上的GDP。城市对直接支持可再生能源的承诺正在增加。到2020年底，总共有1300多个城市制定了可再生能源目标和/或政策，覆盖人口超过10亿人（占世界城市人口的25%）；仅2020年一年就约有260城市设定新目标或通过新政策。其中，包括72个国家/地区的830多个城市至少在一个部门（电力、供暖和制冷和/或交通）设定了可再生能源目标，其中超过600个城市设定了在市政或者全市范围内未来实现100%可再生能源的目标，主要通过扩大绿色电力消费来实现。 到2020年，约800个城市承诺未来要实现净零排放，巴黎、伦敦、纽约、东京、悉尼、墨尔本、维也纳、温哥华等，都明确要在2030-2050年间实现城市净零碳排放。为实现这些目标，城市政府以身作则，扩大公共建筑用电中可再生能源的发电（主要是太阳能光伏）和购电比例。约800个市政府实施了监管政策、财政激励措施以及间接支持政策，城市层面的政策组合正在迅速扩展到电力部门之外。 市政府为慕尼黑市政公司设立目标，致力于在2025年使绿色电力发电量满足全市年用电需求，在2040年成为 专栏1城市案例 城市案例1：德国慕尼黑（310平方公里，145万人口） 第一个区域供热系统完全由可再生能源（主要来源于地热能）供给的德国城市。 慕尼黑市气候保护方案计划从能源、建筑、供暖、工业、交通五个方面分别制定方案措施及支持政策。在电力领域， 陆上和海上风电场、生物质热电联产厂等发电设施。截至2021年底，SWM在慕尼黑及其周边地区运营着约60 慕尼黑市政公司（SWM）拟大幅提高可再生能源发电量，倾向于在慕尼黑市及其周边，新增水电站、光伏电站、 年实现由绿色电力完全满足电力需求的目标。 座可再生能源发电厂，2022年绿电发电量已达到约63亿千瓦时，满足该市90%的电力需求，并有望在2025 2020年，奥兰多公用事业委员会(OUC)开始制定其电力综合资源计划，目标是到2050年实现100%可再生能 城市案例2：美国佛罗里达州奥兰多市（295平方公里，28万人口） 源发电。光伏将是新能源的主要来源，并将投资储能和其他相关技术，以确保电力的可靠性。OUC在使城市能 够获得可负担的太阳能方面发挥着重要作用，2017年以来通过长期购电协议从垃圾填埋场社区太阳能电站购买 绿电，建设两个新的太阳能光伏发电场共同为3万户家庭供电。奥兰多还拥有超过1兆瓦的漂浮式太阳能光伏 发电项目，持续研究漂浮式光伏发电的性能和可扩展性。2020年，奥兰多市在其国际机场的水面区域安装新的 电，向公众宣传太阳能。 漂浮式光伏，展示了这种独特的太阳能应用。同时政府还在城市内安装了几座“太阳能雕塑”和“太阳能树”发 图1-42020年前设定了100%可再生能源目标的城市分布 数据来源：REN21,RenewablesinCities2021GlobalStatusReport. 2.社区能源 “社区能源”的产生主要源于可再生能源的分布式特点，随着技术的成熟和单体项目规模的提升，可再生能源可供应远超过一个家庭的用能，可再生能源的利用逐渐向“隔墙售电”“社区共享电力”转变。在能源低碳转型的背景下，随着可再生能源补贴等政策为可再生能源开发提供了稳定的收入来源，可再生能源在为社区供能的同时也可以实现投资和增加本地就业的作用，社区能源应运而生。欧盟的JCR报告《Energycommunities:anoverviewofenergyandsocialinnovation》提出了“能源社区”的定义：社区能源是指促进民众在整个能源系统中参与的集体能源行动，家庭、个人和企业共同投资于与能源有关的资产的开发和运营。“社区能源”为民众积极参与能源相关的事务提供了新的机会，而民众的积极参与也使能源的开发和应用方式发生了巨大的转变。 根据REN21统计，2020年社区能源规模出现了大幅的增长。其中，欧盟和美国的社区能源规模正在快速扩大，且成为了促进社会绿色消费和可再生能源开发利用的很重要的一种形式（见图1-6）。欧洲的人人享有清洁能源一揽子计划当中要求欧盟各个成员国需要提供社区能源项目的法律释义并制定支持性法律。 图长1和-6社德区国能可源再数生量能增源长法情案况下比的较投资增 数据来源：Kahlaetal.,DevelopmentandStateofCommunityEnergyCompaniesandEnergyCooperativesinGermany,2017. 根据预测，到2030年，欧盟的社区能源将拥有全部装机容量中17％的风电和21％的太阳能1。美国的社区能源的主要是社区太阳能(Communitysolar），截至2021年6月，全美41个州和华