中国西北地区电力系统脱碳 ： 青海省迈向零碳

中国西北电力系统脱碳: 迈向零碳 在青海省 报告/2023年3月 作者和致谢 Authors 陈子豪,硕高,刘玉晶,刘子怡,秦州 其他贡献者 陈喜明北京曲U创意科技公司崔成北京曲U创意科技公司李婷 惠妮北京曲U创意科技公司元瑶 作者按字母顺序列出。除非另有说明，否则所有来自RMI的作者。 联系人 刘玉晶,yujingliu@rmi.org 刘子怡,zliu@rmi.org 版权和引文 刘玉晶,刘子怡,秦州,陈子豪,and硕高,中国西北电力系统 脱碳：青海省迈向零碳，RMI，2023年，https://rmi.org/insight/ 西北-中国-电力-系统-脱碳/。 RMI重视合作，旨在通过分享知识和 见解。因此，我们允许感兴趣的各方通过创意参考、分享和引用我们的工作 CommonsCCBY-SA4.0许可证。https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/。除非另有说明，否则所有图像均来自iStock.com。 Acknowledgments 作者希望感谢以下专家对这项工作的见解和观点：金健翔，科辛太阳能技术公司 李健国网青海省电力公司 罗丽中国电力公司青海省电力工程公司李明泉北京航空航天大学经济管理学院李宁军中国水电工程咨询集团公司 张浩斌，科辛太阳能技术公司 此外，特别感谢ClimateWorks基金会对本报告的支持。 这些组织的专家，他们的专家和他们的计划支持者不负责这项工作。 关于RMI RMI是一家独立的非专业公司，成立于1982年，通过市场- 驱动的解决方案，与1.5°C的未来保持一致，并为所有人确保清洁，繁荣，零碳的未来。我们在世界上最关键的地区工作，并参与企业、政策制定者、社区和 非政府组织确定和扩大能源系统干预措施，至少将减少温室气体排放 到2030年50％。RMI在科罗拉多州的玄武岩和博尔德市；纽约市；加利福尼亚州奥克兰；华盛顿特区；并在中华人民共和国北京。 目录 Introduction06 青海建设的雄心和优势09 零碳电力系统 青海电力系统转型目标10 青海在电力系统改造中的供给侧优势13 青海持续绿色电力试点的经验14 零碳电力系统建设的挑战17 可再生能源的大规模发电、消费和出口17 零碳电力系统的灵活性要求18 不熟练的时间灵活性18 不熟练的空间灵活性19 可再生能源渗透率高的电力系统的运营挑战20 构建零碳发电系统的技术路径21 技术趋势和情景设计21 最新的零碳柔性技术及其未来展望23 系统建模与场景设计28 仿真结果的分析与比较31 基线政策情景的潜在挑战31 电池储能系统(BESS)方案33 集中式太阳能发电(CSP)方案35 绿色氢动力(H2)方案37 进口电力碳强度敏感性分析41 结论与建议43 可变可调度可再生能源的均衡发展43 多样化的储能系统44 灵活的电源出口47 积极引导煤电转型降低搁浅资产风险49 支持零碳的电力市场设计51 电力系统 改善中长期（M2L）市场52 加快建立省内现货市场53 发展多元化的省内辅助服务市场54 探讨产能补偿机制与产能市场55 积极参与省际现货市场56 支持零碳排放的市场机制实施路径58 电力系统 “十四五”期间：整体电力市场机制的发展60 适应清洁能源的高渗透率 “十五”期间:青海电力市场体系的进一步完善61 Conclusion62 尾注66 Introduction 随着《二氧化碳峰值和碳中性工作指导意见》的发布忠实贯彻新发展理念“与碳峰值行动计划” 2030年之前“2021年，1中国展示了实现双重目标的雄心和宏观战略碳峰值和碳中和的碳目标。具体fic实施在各种 区域和行业，从概念探索开始，转向具体行动，实现两个目标。 中国西北地区，可再生能源和土地资源丰富，已被选为 国家风电和光伏（PV）基地。七个国家可再生能源基地中有四个是在中国西北地区的十四五计划（FYP）期间提出。这些基地将被建立在新疆，黄河上游，河西走廊和黄河鸡子湾，展示了区域 西北地区在双碳战略中的优势和重要性。 电力部门在双重碳战略中发挥着至关重要的作用，尤其是在碳中和方面。部门是流经重工业、运输和建筑部门的血液。 脱碳行业应该是实现碳中和的首要任务，因为其他行业的脱碳在很大程度上取决于电力部门的进步。 RMI最近对西北地区的低碳转型进行了多项研究，并 国家的电力部门。在2020年代中国零碳电力增长：迈向碳的重要一步中立与电力市场and中国定价机制改革:迈向零碳的重要一步 电力增长与新电力系统,2RMI讨论了技术和体制挑战零碳电力增长和在国家层面提出的建议。在碳中和中国西北地区：系统转型探索and电力系统脱碳 中国西北地区路径:以陕西省2021-2030年为例,3RMI分析和 对中国西北地区中长期能源转型路径和中短期能源转型路径进行了建模分别是陕西的电力转型路径。 在后一份报告中，RMI集中在陕西省，该省煤炭供应充足，煤炭最高中国西北地区煤电能结构。RMI对陕西的 并解释了20世纪20年代陕西的电力转型背景，参考了国内国外电力行业的发展。然后，RMI讨论了政策和市场的意义根据“先设立后废除”的原则提供了建议i对于各省和 对煤炭-fi红色电力高度依赖的地区。 在本报告中，我们将重点放在位于中国西北部，拥有全国最高的青海省清洁能源渗透率。到2021年，青海清洁电力产能占比达到90.8%， 清洁发电的份额达到86.1%，这两者在国内和全球都是显著的。 2017年以来，青海开展了一年一度的绿色电力示范，表明清洁能源可以 i习主席强调“先立后废”原则，意味着能源转型应确立 在废除不适当的现有政策之前，适当的政策和适当的生产力水平和经济基础机制，以防止在此过程中系统故障造成的损失。 在雨季期间为青海的所有负载提供服务。示范最初持续了七天， 2022年增加到35天。青海过去几年的清洁能源示范也帮助西北电网（国家电网公司区域分公司，称为国家电网）在可再生能源主导的电网的调度和运行中积累宝贵的经验。 2021年，青海省政府和国家能源局（NEA）提议建设 国家“高地”ii青海清洁能源产业的发展，并提出了“建设零能源”的目标。碳电力系统”和“实现无煤发电”，4将青海标记为零的前沿- 中国碳电力系统改造。青海零碳电力系统改造不仅有利于西北地区的低碳发展 通过大规模清洁促进中东部省份的低碳电力消费电力出口。 青海清洁电力容量和发电量的份额已达到90%左右，但有许多在实现全面脱碳的道路上面临更具挑战性的问题。事实上， 在未来十年建立零碳电力系统将更加复杂和具有挑战性经济和技术观点。这凸显了建设零碳电力的意义 为全国乃至世界树立了榜样。 为支持青海电力系统的零碳转型，本报告首先确定了三个主要基于现状的青海电力系统政策与规划挑战:大规模发电， 可再生能源的消费和出口；零碳电力系统的汇灵活性要求；以及具有高可再生能源渗透率的电力系统的运营挑战。本报告还包括定量系统模拟和定性市场分析；综合技术、市场、政策、 和社会经济观点；并提出以发电能力为重点的系统解决方案规划和电力市场设计： •发电能力规划：借助小时级别粒度的仿真技术， 本报告着眼于集中式太阳能(CSP)的技术和经济潜力，绿色氢动力和电池储能在青海提供零碳系统的灵活性。 •电力市场设计：该报告设定了14日和14日电力市场改革的重要里程碑第15个FYP，并讨论了辅助服务的多元化发展和容量定价 机制，以及它们在可再生能源主导的电力系统中的重要性和实施。 从现在到2030年，以下措施将帮助青海在一个更经济和可靠的方式： •利用青海自身优势发展可变可调度可再生能源 平衡方式：基于现有的可变风能和太阳能的发展，青海应采取利用其气候和土地资源促进可调度可再生能源投资 例如CSP。需要采取省级补贴、税收优惠和试点项目等措施，以促进可调度可再生能源的大规模部署，提高系统的灵活性。 ii在这里，“高地”是指一个开拓性的地区，而不是高海拔地区。 •建立一个多样化的fi储能系统，具有满足不同的现金流灵活性的能力 各种时间范围的需求：青海应适度增加电池的计划容量 储能，这将改善提前小时系统，以减少风能和太阳能的削减并平滑提前小时的发电曲线。此外，功率到氢到功率 技术是一个有前途的解决方案，可以在青海提供长期和季节性的流动性。更多需要研究和开发来充分释放氢的储存和运输潜力 作为分子燃料。 •推进青海定价机制改革，建设支持青海的电力市场 零碳动力系统：青海应建立中长期形式的市场体系。 期限（M2L）+现货+配套服务+产能。基于的投资运营属性 可再生能源，efforts应该专注于多年M2L合同、辅助服务(频率监管，储备、惯性矩和fi可扩展斜坡)，以及无偏容量机制，以支持 可再生能源的发展、系统的流动性和系统的充分性。 •优化省际输电机制全面激活零碳电力 跨省份的fiow：青海要发挥政策、技术、 市场寻求积极主动的、灵活的电力出口协议，推动建设零碳输电走廊，优化省际电力市场。目标 是全面提高青海与其他省份之间的电力交换?在更大的地理范围内增加零碳能源的使用。 本报告旨在以青海为案例研究，探索支持安全和 零碳电力系统的经济运行。青海的例子提供了有价值的支持国家电力系统低碳发展和建设的经验 新的电力系统，为中国的双碳目标做出了贡献，并在全球电力系统转型。 青海的雄心和优势建设零碳强国 系统 2020年9月，习近平主席在第75届联合国大会上表示 “中国将增加国家自主贡献，采取更多有效政策， 措施，旨在到2030年达到二氧化碳排放峰值，并努力实现碳中和2060年”。52021年3月，在金融和经济委员会第九次会议期间中国共产党中央委员会，他宣布了“建设新动力”的计划 系统并提高电网的容量，以容纳高份额的可再生能源，“6 为能源和电力行业的发展提出了更深入、更具体的fi要求。 省级计划和行动是落实国家气候承诺的重要保证。 省级电网是中国电力系统的核心单元，也是中国电力系统最重要的模块。电力系统规划、供需平衡、频率控制和电力市场设计。在 此外，不同地区和省份有不同的经济结构、增长动力、资源禀赋和其他条件；他们面临着显著的挑战和机遇 电力系统低碳改造的共同目标。 青海是中国清洁发电份额最高的省份之一， 率先建设国家清洁能源产业高地，致力于“近零碳” 2030年前的“电力系统”和“无煤电电网”。7如果目标实现了，青海电网将成为中国第一个摆脱煤炭发电的省级电网，这不仅会奠定 为青海自身能源体系转型奠定了坚实的基础，也提供了更强大的清洁能源通过省际输电线路支持中国中部和东部的省份。 青海在建设零碳电力系统方面处于独特的有利地位，并积累了初步的在电力系统和市场运作方面的经验。关于其电力供应(见青海的供给侧电力系统改造中的优势，第13页，详情)，青海拥有出色的清洁动力资源。它的清洁电力装机容量和清洁发电都远远领先于全国 平均。青海在进一步发展太阳能和风能以及 近期水力发电。至于其系统运行(见青海持续绿色的经验 电源飞行员，第14页，详情)，青海已经逐步积累了经验，随着不断 supply 青海电力系统转型目标 2021年7月，青海省人民政府和国家能源局发布了《青海省行动计划》。 建设国家清洁能源行业高地（2021-2030年）（2030年行动计划），并于2月2022年，青海省人民政府公布《青海省能源十四五规划》（ 青海能源十四五）。两者都旨在充分发挥青海清洁能源资源优势并服务于国家双碳目标。他们共同概述了能源供应的详细路线图 青海省2025年至2030年的消费量，包括关于电力供应、电力的fics规格系统、功耗和储能。图表1总结了2030年行动计划和 青海能源十四五。 Exhibit1.2030年行动计划与青海能源十四五计划综述 目标 Approaches 为集成发电、电网、负荷和存储项目建立清洁能源巨型基地 清洁能源 发展 在黄河上游建设水电基地，扩大水电容量和 水力发电fi灵活性 推广CSP并创建整合CSP和太阳能光伏电站的