“双碳”战略下我国新型电力系统发展展望

P 电力规划设计总院 ElectricPowerPlanning&EngineeringInstitute 双碳”！战略下我国新型电力系统发展展望 电力规划设计总院 践行双碳战略，能源是主战场，日电力是主力军 ElectricPowerPlanning&EngineeringInstitute 我国二氧化碳排放中，能源消费碳排放约占90%。能源行业中，发电行业碳排放最高， 占能源行业碳排放的40%以上。 大学能源互联网创新研究院 天然气，6%交通，10% 石油，17%建筑，10% 电力，41% 能源供应端能源消费端 碳排放结构碳排放结构 煤炭，77% 工业,39% 一、能源转型总体路径电力规划设计总院 ElectricPowerPlanning&EngineeringInstitut 我们预计，“十四五”时期，我国煤炭消费总量将率先达到峰值，约42亿吨（近30亿吨 标煤）；石油消费预计将在“十五五”时期达到约7.4亿吨（约10.5亿吨标煤）的峰值平台期； 天然气消费在2040年前后达峰，峰值约6000亿立方米（约8亿吨标煤）。 能源消费碳排放趋势宏院 120碳排放峰值105亿吨 100石油7.4亿吨天然气6000亿方 天然气石油 煤炭42亿吨（10.5亿吨标煤）（12亿吨标煤）煤炭 80（29亿吨标煤） 602060年能源碳排放量 “十四五” “十五五”下降至20亿吨左右 40煤炭消费碳排放石油消费2040前后（按照预计固碳能力可实现碳中和） 基本不增峰值平台期！天然气达峰 20 0 2020年2025年2030年2035年2040年2050年2060年 单位：亿吨CO2 2 一、能源转型总体路径电力规划设计总院 ElectricPowerPlanning&EngineeringInstitut 从能源转型历程看，非化石能源替代化石能源是一个逐步渐进的过程，总体上需要经历三 个阶段。为实现“双碳”目标，到2030年非化石能源消费比重需达到25%以上；到2060年， 提高到80%以上，非化石能源成为主体能源。 非化石能源消费比重 初步替代阶段积极替代阶段加速替代阶段 每五年提升约2%每五年提升约5%-7%每五年提升约10%80% 70% 7.3%7.4% 9.4%12.0% 15.9% 20% 25% 33% 40% 50% 60% 3 一、能源转型总体路径电力规划设计总院 电、氢是零碳并且能够大规模远距离输送的能源，电能替代已成为当前能源结构调整的主要技术路线，利用可再生能源制氢将成为交通、冶金、化工等行业深度脱碳的重要途径。预计，2060年电、氢占终端能源消费比重将达到70%左右。 电能、氢能占终端能源消费的比例 青华大学能源互联网创新 ■电能■氢能 11% 5% 15% 27% 1% 35% 3% 40% 44%48% 55% 2020年2030年2035年2040年2050年2060年 数据来源：电规总院研究成果 二、电力碳达峰路径电力规划设计总院 ElectricPowerPlanning&EngineeringInstitute “十四五”期间，非化石发电量年均增量低于用电量年均增量，火电发电量须刚性增加；“十五五”期间，非化石发电量年均增量有望与用电量增量基本持平，具备电力碳达峰 基本条件。 “十四五”用电量与非化石发电量年均增量十五五”用电量与非化石发电量年均增量 4200 大学能源互联网创新码4000 3400 2460 31003000 2540 口电力需求年均口电力需求年均■非化石发电量口电力需求年均口电力需求年均■非化石发电量■非化石发电量 增量（高方案）增量（低方案）年均增量增量（高方案）增量（低方案）年均增量（高方案）年均增量（低方案） 单位：亿千瓦时 二、电力碳达峰路径电力规划设计总院 ElectricPowerPlanning&EngineeringInstitute 我们测算，预计电力行业二氧化碳排放在2029年前后达峰，峰值约50亿吨左右，其中电煤消费二氧化碳排放峰值约48亿吨，燃气发电二氧化碳排放约2.5亿吨，“十五五”期间燃气发电碳排放未达峰。 电力行业碳排放趋势研判研判 46.847.9 49.249.950.050.450.650.750.850.3 40.9 45.546.5 47.7448.348.348.548.6 48.5 48.3 47.7 39.8 2020年2021年2022年2023年2024年2025年2026年2027年2028年2029年2030年 +煤电火电 单位：亿吨 三、新型电力系统发展展望电力规划设计总院 iectricPowerPlanning&EngineeringInstitut 安全、绿色、高效始终是电力行业发展的三个本质要求，不能偏重偏废。双碳战略下，要在确保电力安全可靠供应的基础上，维持用电成本与价格经济合理的同时，实现清洁低碳 转型，本质上必须依靠技术创新和体制机制创新 安全 (首要任务) 创新 绿色高效 (总体方向)(本质特征) 三、新型电力系统发展展望电力规划设计总院 ectricPowerPlalnning&EngineeringInstitu 新型电力系统是电力技术创新和体制机制创新的具体承载。构建新型电力系统是“十四 五”及中长期我国电力行业转型发展、高质量发展的核心任务，也是我国实现双碳战略的 核心抓手之一。 开究院 要构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。” -2021年3月15日，中央财经委员会第九次会议 8 P 三、新型电力系统发展展望电力规划设计总院 ElectricPowerPlanning&Engineeringlnstitute 加快实现新能源向主体电源转变“十四五”期间新能源发电量增量占用电增量比重将接 近50%，成为发电量增量主体：2035年新能源发电装机占比将超过50%，成为装机结构主体 ；2050年新能源发电量占比将达到50%，成为发电结构主体。 1元 新能源，新能源，新能源,新能源,新能源， 25%43%55%66%72% 2020年2030年 华大2040年2050年2060年 21.6亿千瓦40.1亿千瓦55.6亿千瓦62.0亿千瓦64.9亿千瓦 装机结构 新能源，新能源,新能源，新能源，新能源， 11%23%36%16%54% 2020年2030年2040年2050年2060年 7.5万亿千瓦时12.3万亿千瓦时15.4万亿千瓦时16.7万亿千瓦时17万亿千瓦时 发电量结构 9 P 三、新型电力系统发展展望电力规划设计总院 ElectricPowerPlanning&EngineeringInstitute 大力推动源网荷储协同高效运行我国将加大力度规划建设大型风光电基地，新能源开发 规模达到4.55亿千瓦，约2/3新能源将以新型储能和其周边煤电为支撑，通过多能互补方式实 现跨省跨区外送消纳。其余1/3通过源网荷储一体化方式实现就地或就近消纳。 清洁能源基地电力布网图 可再生能源供电专线 100% 新能源直供公网乌兰察布 四子王旗 协同 调度工业负荷+自备机组 自备机组主动调峰全额消纳新能源 赛右中族 武川 工业负荷平稳供电寰右后旗 庆云 清洁能源基地多能互补式开发外送示意图包头源网荷一体化绿色供电新型工业园区乌兰察布电网友好型新能源电站 三、新型电力系统发展展望电力规划设计总院 lectricPowerPlanning&EngineeringInstitut 加强技术攻关和体制机制创新通过破除不适应新型电力系统建设的体制机制障碍，支撑构建新型电力系统。完善支持政策，加快产学研深度融合发展，推动新型电力系统建设战略性关键核心技术取得重大突破，支撑以创新驱动传统电力系统向新型电力系统的加速变革。 1元先进输电、调控运行技术与相应体制机制 一多端柔性直流 先进发电技术与相应体制机制-极高比例/纯新能源外送 一多能互补与灵活发电-源网荷储一体化调控 一电网友好型发电电一适应大规模分布式的配电网调控 电 创传统电力系统新 新型储能技术与相应体制机制 一长时、短时储能 -氢能 需求侧响应技术与相应体制机制 需求侧响应及灵活调节 新型电力系统新型用电方式与供需协同机制 -多类型储能11 三、新型电力系统发展展望电力规划设计总院 ClectricPowerPlanning&EngineeringInstitut 自前至2030年基础建设期，电力系统实现“碳达峰新能源装机规模达到17亿千瓦，成为电力系统第一大电源，常规电源仍是电量供应主体。储能规模1.7亿于瓦，以日内调节为主，电力系统保持实时平衡的传统运行模式。区域互联电网仍是电力系统的基本形态， 分布式电网逐步成为大电网重要补充。发展动力来源于现有技术挖潜和体制机制创新。 清华大学能源互联网创新研究院 常规水电，4.210% 经济社会发展要求抽蓄，1.2.3% 全社会用电量：12亿于瓦时生物质，0.6,2% 人均用电量：8400干瓦时 能源消费总量：58-60亿吨标准煤 非化石能源消费比重：25% 电能占终端能源消费比重：36-40% 煤电，14.2.34%核电，1.1,3% 2030 主要结构与形态 新能源装机规模：17.6亿干瓦 煤电装机规模：14.2亿干瓦气电，2.56% 新型储能装机规模：1.7亿干瓦 电力流规模：5亿干瓦 风电,7.2.17% 新源能光伏,10.1,24% 42% 光热，0.27，1% 12 2030年各类电源装机占比 P 三、新型电力系统发展展望电力规划设计总院 ElectricPowerPlanning&EngineeringInstitut 2030年至2040年一一加速形成期，新型电力系统基本建成，新能源装机规模上成为电力系统主体电源，达到30亿于瓦，常规电源逐步转为调节性电源。日调节以上时间尺度的 新型储诸能大规模应用，规模超过3亿于瓦，电力系统由实时平衡模式向动态平衡过渡。电网形 态呈现大电网与分布式并重，电力流规模达峰。发展动力来源于关键技术装备的创新突破。 清华大学能源互联网创新研究院 常规水电,5,9% 经济社会发展要求抽蓄，1.9.3% 全社会用电量：15亿千瓦时煤电，12.7,23%核电，2,4% 人均用电量：10800千瓦时生物质，1.2,2% 能源消费总量：54-59亿吨标准煤 非化石能源消费比重：40% 电能占终端能源消费比重：44-51% 气电，2.7，5% 2040 主要结构与形态新能源 55% 光伏，16,28% 新能源装机规模：30.7亿干瓦煤电装机规模：12.7亿干瓦 新型储能装机规模：4.3亿干瓦 电力流规模：5.8亿千瓦风电，14，25% 13 三、新型电力系统发展展望电力规划设计总院 ElectricPowerPlanning&EngineeringInstitut 2040年至2060年完善期，日电力系统全面实现“碳中和新能源装机和发电量 均成为主体电源，装机达到48亿千瓦。跨季节平衡的长时储能大规模应用，规模超过10亿于 瓦，电力系统发用电解耦，实现动态平衡。电能与氢能等二次能源兼容并举、互相转化。发 展动力来源于颠覆性技术的跨越式突破清。华大学能源互联网创新研究院 经济社会发展要求气电，1.4,2% 全社会用电量：17亿于瓦时 煤电，3.4,5% 常规水电，5.3,8% 抽蓄，3.1,5% 人均用电量：13000千瓦时核电，3.9.6% 能源消费总量：46-58亿吨标准煤 非化石能源消费比重：80% 电能占终端能源消费比重：53-56%风电，22,33%2060 主要结构与形态 生物质，1.2，2% 新能源 新能源装机规模：48亿干瓦72% 煤电装机规模：3.4亿千瓦 新型储能装机规模：12亿干瓦光伏，24,36% 光热：2.3% 14 2060年各类电源装机占比 电力规划设计总院 ElectricPowerPla