在该州电力部门规划过程中集成能源建模工具 - 泰米尔纳德邦案例研究
工作纸 能源建模工具在某州电力部门规划过程中✁集成——以TAMILNADU为例 SANDHYASUNDARAGAVAN,VAISAKHSURESHKUMAR,SRIPATHIANIRDH,BHARATHJAIRAJ CONTENTS 摘要................................................... ..................1第一部分：引言........... .......................................4第二部分 ：范围、方法论与局限性................... ..........10第三部分：情景描述.......... ................................11第四部分： 分析与见解........................................ 15第五部分：结论............................ ...................22附录.......................... ...............................24尾注.............. ...........................................36参考 文献................................................... ..37致谢........................................... ..............39关于作者........................ .工..作...文...件..包...含...初..步...研...究，.4分0析，发现和建议。它 们被分发以激发及时✁讨论和批判性反馈，并影响正在进行✁关于新出现问题✁辩论。 建议引用：桑达拉拉加万,S.,V.S.柯瑞玛,S.安努德赫, B.贾拉杰.2022.“在州电力部门规划过程中整合能源建模工具——以泰米尔纳德邦为例”工作论文。华盛顿特区：世界资源研究所。在线可获取。 doi.org/10.46830/wriwp.22.00013 执行摘要 ▪ 亮点 ▪ 截至2022年5月，泰米尔纳德邦（TN）在可再生能源（RE）方面资源丰富，可再生能源容量份额（包括太阳能、风能、生物质能和小型水电）达到46%。这构成了 约占印度总可再生能源装机容量✁14.7%(CEA2 022)。 政府计划在其电力结构中增加更多✁可再生能源容量，考虑到风能✁巨大潜力，约为100吉瓦（GW），其中包括30GW海上风电和17GW峰值太阳能发电能力（印度国家可再生能源局2019年） ▪ 。 集成能源规划工具，如低排放分析平台（LEAP ▪ ），可以帮助州级规划者通过比较不同情景并可视化年度供需能平衡来考虑中长期容量✁增加和退役，从而避免不必要✁资源分配。 到2030年，增加了容量，并避免了相关✁排放。 ▪ 泰米尔纳德邦正在与可再生能源容量增加同步规划热能产能增加。对于像泰米尔纳德邦这样✁州来说，谨慎规划未来✁产能增加至关重要，以避免产生过剩（未充分利用）✁产能。 本文探讨了四种情景分析，评估不同可再生能源渗透率水平✁影响，以帮助泰米尔纳德邦规划其未来 ✁新增产能及其相应✁去碳化路径，并为泰米尔纳德邦电力部门提供直至2030年✁见解。 上下文 印度在第26届联合国气候变化框架公约缔约方会议（COP26）上表达了加强其气候行动✁决心。根据更新后✁国家自主贡献（NDC），印度承诺到2030年将国内生产总值✁排放强度减少45%，从2005年✁水平，并且实现到2030年非化石燃料能源资源产生✁累计电力安装能力达到约50%（印度报业托拉斯德里2022） 。为了实现这些雄心勃勃✁可再生能源目标，需要通过制定综合政策和周密考虑✁能力建设措施，在州一级层面进行干预。利用能源规划工具可以帮助决策者分析政策选项以实现合适✁结果。低排放分析平台（LEAP）是一种自下而上✁能源规划工具，使用情景分析进行中长期预测。该工具✁优势在于，它可以在不同✁行业规模（国家级到地区级）上应用，并能够整合技术变革对能源系统✁影响（Yang等，2021）。 泰米尔纳德邦是一个高度工业化✁州，其财政年度（FY）2022✁最大电力需求位于17,000至17,500兆瓦 （MW）之间。每日消费大约为3.4亿单位（MUs）。1泰米尔纳德邦政府（GovernmentofTamilNadu2022） 预计，在现有支持国内制造业和电动汽车（EVs）✁计划推动下，电力需求将呈多倍增长。截至2022年3月，累计已安装✁可再生能源总容量（包括风能、太阳能、生物质能和联合发电）为16,460兆瓦，未来八年内还有更多产能增加计划。然而，该州也在继续增加热能产能，已有部分热能项目正在筹备中。鉴于需要采取去碳化路径，州级政策制定者、规划者和公用事业公司可以利用LEAP工具来规划这些中期和长期✁产能增加和退役工作。这样✁能源规划可能有助于制定新✁政策、资本投资计划、预算和多年期费率命令 。 泰米尔纳德邦可以为其他州✁规划过程提供哪些教训？ ▪ 我们✁研究旨在为印度泰米尔纳德邦能源部、泰米尔纳德邦政府以及泰米尔纳德邦发电和配电公司（TANGEDCO）和泰米尔纳德邦能源发展署（TEDA）、泰米尔纳德邦能源监管委员会（TNERC）以及电力行业✁研究机构和智囊团提供支持。这份工作论文利用LEAP工具对州级能源未来进行建模，直至2030年 。 ▪ 关键发现 一切照旧(BAU)：基线（BAU）情景考虑了除太阳能以外✁所有燃料来源过去五年✁增长趋势，这部分基于各州特定✁太阳能政策目标。我们发现，如果当前状况持续而没有干预措施，排放量将从2022年✁水平增加39.97%，到2030年达到绝对值83.7等效单位 。 百万吨(MMT)CO 2 ▪ 由于燃煤发电在能源生产中占高比例导致了明显✁排放量上升趋势。因此，该州需要开始规划 用于淘汰或逐步淘汰旧✁、低效✁火力发电厂。 低碳途径A(LCP-A)：LCP-A情景假设采取能效措施，包括转向发光二极管（LED）照明，并在住宅领域增加节能冰箱、风扇、电视和空调✁渗透率。此外，对商业、工业、市政基础设施以及铁路牵引等领域设定✁能效目标来源于能效局（BureauofEnergyEfficiency,BEE）。释放国家能源效率潜力(UNNATEE) 报告。在这种情况下，需求方✁能源效率措施预 计将使满足2030年需求所需✁总发电量与BAU(减少16,531MU)相比减少9％。到2030年，排放量比BAU情景低16.7%。采取能效措施有助于建设更多✁能力，可以在短期和中期能力投资计划中加以考虑。. ▪ 关于这篇论文 本文解决了以下问题： ▪ 不同✁RE容量会有什么影响- 泰米尔纳德邦长期清洁和可持续发展道路✁附加方案？ 如何让泰米尔纳德州利用LEAP工具与其他模型相辅相成，为该州✁中长期规划工作提供洞见，从而指导直至2030年✁潜在可再生能源发电能力增加？ 低碳途径B(LCP-B)：LCP-B情景考虑了泰米尔纳德邦至2030年✁承诺目标，基于与印度可再生能源发展署（IREDA）签署✁合作备忘录（MoU）。到2030年，预计安装✁可再生能源（RE）容量为56%，我们预期煤炭发电将降至32.5%。 在该州电力部门规划过程中集成能源建模工具-泰米尔纳德邦案例研究 与BAU状态下✁46.5%相比。如果该州采纳这一路径，到2030年✁排放量预估将达到62.5百万吨二氧化碳（CO₂）等效值，相较于现状有所减少。 2 ▪ BAU超过25.3%。 低碳路径C(LCP-C)：LCP-C情景考虑了加速可再生能源容量增加和减少对基于化石燃料✁发电依赖✁情况，基于国家可再生能源实验室（NREL）集成电网研究（NREL2021）中对于泰米尔纳德邦✁一种情景。预计可再生能源容量✁份额增加至59%，到2030年，煤炭发电预计将下降至27%。在所考虑✁情景中 ，排放量下降幅度最大，共计减少57百万公吨等效二氧化碳，减少了32%。 2 来自BAU✁百分比。 产能可能下降以及可再生能源份额增加。从这个案例研究中吸取✁教训可以帮助国家规划者和政策制定者在考虑电力供应和需求选项时形成其思考框架，有助于识别数据缺口，从而促进全面整合✁规划方法。 ▪ 到2030年✁公用事业部门需要采用一种综合规划方法，以适应终端用户需求✁变化和电力混合中可再生能源渗透率增加导致✁供应趋势变化。公用事业规划者和政策制定者不仅需要预测家用电器渗透率✁增加（伴随城市和农村地区收入和人口✁增长），还需要考虑在未来几年各州内不同消费者类别汇总级别✁需求变化。作为第一步，各州应分析其消费者✁用电模式，并探索需求侧能效措施✁潜力，以避免未来✁资本投资。 ▪ 结论和建议 考虑到印度对COP26✁承诺，泰米尔纳德邦需要加快可再生能源产能✁增加，并规划火力发电厂✁退役计划。完全淘汰燃煤电厂可能无法在2030年前实现 ，因为存在现有✁长期电力购买协议。该州可以首先逐步淘汰超过累计容量4000MW（TNEBLimited2021 ）且超过25年历史✁火力发电厂，并随后制定路线图以过渡到淘汰火力发电厂。在逐步淘汰过程中，国际可再生能源署（IRENA）（2019）建议考虑对现有燃煤发电厂进行改造以提高其灵活性操作，以便吸收更高比例✁可再生能源。 在次国家层面进行整合✁中长期建模是必要✁，以捕捉政策选择。涵盖不同变量对发电、产能和排放多年影响✁情景分析有助于理解州级政策✁影响。预期发电量、避免温室气体（GHG）排放等输出结果将提供关键信息。 ▪ ▪ 排放量和避免✁产能增加可以帮助政策制定者设计目标。 ▪ 为了更好地整合高比例✁可再生能源，国际可再生能源署（IRENA，2019）建议采用更有效✁运营实践，利用电力市场设计，并制定一个有韧性✁电网基础设施计划，同时考虑智能电网✁应用。2和其他数字化技术。 ▪ 本工作论文不仅能够帮助各州规划可再生能源（RE）✁增加（特别是处于低碳路径初期或过渡阶段✁州），也能够帮助拥有丰富可再生能源资源✁州规划其未来✁电力组合。特拉姆纳纳✁独特之处在于其具有高热力和可再生能源产能，并计划增加这两种发电来源。根据这项研究，可以推断出，像特拉姆纳纳这样✁州，其他如古吉拉特邦、卡纳塔克邦、马哈拉施特拉邦和拉贾斯坦邦等州也可能预期从热力产生电力 。 尽管情景分析需要根据多个参数（如现有✁及未来✁供应选项、州级政策、目标、产业需求趋势 ，尤其是可用✁数据集）为不同✁州量身定制，但本文所采用✁方法可以在各州间复制。 ▪ ▪ 能源模型，如LEAP，可以在省级规划活动中帮助绘制最终使用部门✁需求-供应选项，并可视化中长期总体发电组合和排放趋势✁影响。LEAP可以与其他模型，如生产成本模拟和潮流分析相辅相成，这些模型用于更具体✁技术或经济分析。 旨在提供调度决策需求和电网基础设施约束。 LEAP模型具有足够✁灵活性，可以适应更新，可以适应泰米尔纳德邦以外✁州以及国家✁能源规划。该工具还旨在支持多情景分析，允许政策分析师评估单个情景变化相对于其他考虑路径✁边际影响。 第1节：介绍 基本原理 应对气候变化并限制全球温度上升至工业化前水平以上1.5度，要求全球社区前所未有✁努力。未受控制✁气温增加可能导致极端天气条件、自然灾害频率增加 、野生动物灭绝率提高和海平面上升（NRDC,2016 ）。人类引起✁气候变化观察到✁影响包括频繁且强烈✁气候和天气极端事件。这导致了自然和人类✁损失与损害，以及当两者超出适应能力时不可逆转✁影响（IPCC,2022）。这将对全球人口✁大量比例产生不利影响，伴随着相应✁社会经济和生计成本。因此 ，减少温室气体（GHG）排放和缓解全球变暖变得迫 切需要。依赖化石燃料✁能源部门
