中国电力行业低碳转型评估（英文）

2023年2月 2021年12月 评估中国电力部门的低碳转型： 一张框架纸 中国能源转型 CHINA 能量转移 OIES论文：CE4AndersHove，OIES高级研究员OIES论文：ET06 MichalMeidan，OIES高级研究员 本文的内容仅代表作者个人观点，不一定反映牛津能源研究所或其成员的观点。 版权所有©2023牛津能源研究所 （注册慈善机构编号：286084) 此出版物可在部分范围内用于教育或非盈利目的复制而无需获得版权持有者的特殊许可，但必须注明资料来源。未经牛津能源研究所的书面许可，此出版物不得用于任何营利性目的或商业用途，包括但不限于销售。 ISBN978-1-78467-218-8 Acknowledgments 作者感谢谢思鹏（GarySipengXie）在本文准备过程中提供的研究协助，同时也感谢大卫·罗宾逊（DavidRobinson）、菲利普·安德鲁斯-斯平德（PhilipAndrews-Speed）和米卡·梅迪安（MichalMeidan）对稿件的审阅并提供宝贵意见。 执行摘要 中国的低碳能源转型取决于电力部门的引领作用。在此评估中，我们旨在回答关于中国电力部门转型的三个关键问题： 1.就非化石和可再生产能和产出而言，电力部门的转型是否步入正轨？总体而言，水电、风电 、太阳能和核能正在以超过在2030年前峰值电力部门碳排放并使电力部门在2050年前去碳化所需的速度增加产能。可再生能源的集成将更具挑战性，并在一定程度上取决于市场改革（详见下方第2项）。如季节性储能技术CCUS和氢能源面临较高的不确定性。 2.电力部门的市场改革是中国低碳转型的先决条件吗？虽然改革努力仍然是政府的一项优先事项 ，旨在提高效率并促进低碳转型，但进展缓慢，且电力市场机构的长期发展方向依然倾向于行政措施，命令控制政策仍占据上风，超越了市场力量。不仅安全性被置于市场改革之上，而且改革可能只是为了“完成任务”而进行，而不是让供需在电力部门发挥决定性作用。市场改革可以更准确地描述为“以市场为导向的实验”并且即使更加彻底的市场改革能够激励投资和部署，从而加速低碳转型并降低其成本，行政政策也可以确保能源转型按计划进行。 3.在中国推进低碳转型和电力市场改革的过程中，国际经验分享的努力以及合作研究的主题是否需要进行调整？迄今为止，电力部门合作的国际合作侧重于评估目标市场模型在中国。这一方法体现在对中国电力部门模型的分析以及国外最佳实践报告中。然而，努力突出技术或政策的进步 （无论是在中国内部还是外部）可能对未来的政策讨论产生更大的影响。鉴于此，论文的结论部分勾勒出几个潜在的研究主题，涉及电力部门技术与政策，包括绿色能源交易、分布式光伏的清洁供暖以及电动汽车充电等方面的研究。这些研究代表了一些有望用于建模和比较政策研究的有前景的主题，无需依赖于电力市场改革的进展。此类研究可以作为减少碳排放的国际交流的参考，并帮助企业了解中国清洁能源的发展。 Contents 致谢......................................................................................................................................................... .ii摘要...................................................................................................................................................... ......iii目录................................................................................................................................................ ..............iv图表目录................................................................................................................................ .....................iv1.引言：可再生能源和电气化被公认为关键.12.可再 生能源和电气化是否能实现2030-2060年的目标？.3 Yes 3.能源和电力市场改革进展如何？这一点尚不明确.4 4.目标市场模型是什么？.11 5.目标模型会生效吗？.13 6.研究缺口及填补建议15 数字 图1：2020-2060年在CETO碳中和情景（CETS）下按来源的电力容量.1 图2：中国新能源汽车销量（NEV），2017-2022.4 图3：2021-2022年批发电力交易份额.8 图4：按交易地理区域划分的2021年电力销售.8 图5：国家电网能源研究院新清洁能源基地沙漠位置地图（GW）.12 图6：按省份划分的2021年光伏新增量地图（GW）.13 Tables 表1：2015-2021年中国发电组合以及风能和太阳能份额的增量增长3 1.简介：可再生能源和电气化被认为是关键 中国电力部门的脱碳对于达到碳排放峰值和实现碳中和至关重要。分析师认为，与建筑、工业和交通部门的去碳化相比，电力部门的去碳化相对较为简单——也比航空或长途重型卡车运输等最难减排的行业更容易。许多人担心，中国继续建设煤电厂将锁定高排放水平，从而推迟电力部门的去碳化进程。 一把手把煤炭称为能源系统的基础或"压舱石",1同时暗示其角色将会改变，特别是在电力部门。Following习近平主席在2020年9月宣布中国将在2030年前达到碳排放峰值，并努力在2060年前实现碳中和之后，2几项进一步的公告强调了电力部门在实现这一愿景中的作用。2021年底，中国国家能源局负责人将煤炭比喻为中国经济体系的“压舱石”，即使在低碳转型期间，煤炭对于维护能源安全也至关重要。关于煤炭，其中约一半用于发电，在2021年4月，习近平主席表示，中国将在2025年前严格控制煤炭发电，并从2025年开始逐步淘汰煤炭发电。3–缓解了人们对煤炭发电快速扩张可能导致排放峰值大幅高于当前水平的担忧，原因是存在一种预期性的煤炭投资热潮，以在政策限制前锁定煤炭电厂的投资。不仅中国继续建设燃煤电厂，而且多个重要政府部门，如中国电力企业联合会和电力规划与设计院 ，也继续构想大规模发展煤炭发电以应对不断增长的电力需求。4然而，各种中国政府文件明确规定 ，新的煤电厂，最终所有煤电厂应转型在电力系统中发挥调节作用，而不是主要作为基荷电源。5尽管使用煤电站进行调峰或尖峰负荷供电在能源效率和维护方面带来了显著的成本。煤炭作为平衡资源的作用代表了一个持续的研究领域，这可能有助于澄清在清洁能源技术迅速变化的情况下对煤炭的需求。 主要的建模研究还表明，中国将首先寻求电力部门的脱碳。 根据清华大学气候变化与可持续发展研究院（ICCSD）在习近平主席宣布2030-2060目标后立即发布的一项关于低碳发展模式的研究报告，到2050年，非化石能源将占总能源的约80%，电力部门将有90%的能源来自非化石来源，而电力在最终能源消费中的占比将上升至55%。6同样地，国家发展和改革委员会能源研究所（NDRCERI）发布的《中国能源转型展望》预测，在2060年实现碳中和情景下，电气化率将达到74%，其中95%的电力将来自可再生能源。在这种情景下，电力消费量将翻一番以上。7 图1:2020-2060年CETO碳中和情景(CNS)下按来源划分的电力容量(GW) 资料来源：中国能源转型展望，发改委ERI，2022年8 本文的内容仅代表作者个人观点，不一定反映牛津能源研究所或其成员的观点。 1 可再生能源规模化发展和电气化被视为主要的脱碳路径，这一愿景与国际组织和致力于modeling中国低碳能源转型的非政府组织的分析相一致。国际能源署预计，在先进政策情景下，可再生能源（尤其是太阳能光伏）将对脱碳作出最大贡献。在这种情景下，到2060年，中国的光伏发电容量将达到4.5TW ，风能容量将达到1.5TW。国际能源署预计，在工业领域，电气化和能效提升将发挥最大作用，而在建筑和交通领域，电气化至关重要。在国际能源署的已宣布承诺情景（AnnouncedPledgesScenario,APS）下，到2060年，中国的最终能源需求中电力占比将达到50%，而目前这一比例为25%。在该情景下，电气化将占交通运输碳减排的60%，而氢气的比例仅为5%。国际能源署预计，到2060年，电力需求将翻一番。9 其他模型的研究结果相似。根据RockyMountainInstitute、劳伦斯伯克利国家实验室和国家发展和改革委员会能源研究所于2018年发布的《重塑火电：中国低碳情景》，到2050年，电力将占最终能源需求的41%，比基准情景高出12个百分点，其中82%的电力将来自非化石能源。10同样，中国能源基金会和马里兰大学于2022年发布的《电气化对中国碳中和路径影响综合报告》指出，“电气化是中国实现碳中和的核心组成部分”，这要求“同时进行终端用能部门的电气化转型和电力部门的去碳化转型”。该报告特别针对建筑供暖的电气化、电动汽车（适用于乘用车和重型卡车）以及来自工业领域的热泵和电力需求侧灵活性进行了具体分析。11报告借鉴了马里兰大学earlier工作中关于煤炭退出计划的研究，并纳入了由于终端需求电气化导致的电力需求增加的假设。12 中国电力行业背景： 电网和发电资产的所有权和运营：中国的电力产业主要由国有企业（SOEs）主导。输电和配电网络由两家主要电网公司运营：国家电网公司，负责中国大部分地区的电网运行，并且是世界上最大的企业之一；以及南方电网公司，负责五个南部省份的电网运行。大约60%的发电资产由五家国有企业拥有— —包括煤炭和可再生能源——其余部分则由较小的企业拥有，几乎全部为国有企业或主要由国有企业控制。此外，还有两家主要的国有核电公司。 法规和规划：中国的国家能源政策主要由国务院下属的主要经济规划机构国家发展和改革委员会（NDRC）以及国家能源局制定，国家能源局是NDRC的一个组成部分。省级官员以及来自这两个机构的省级官员在当地层面有广泛的权力来规划和管理电力行业。中国没有独立的电网或发电公司监管机构，国营电力公司直接参与能源政策规划。 容量和输出：中国拥有全球最大规模的电力生产能力，截至2022年底，累计安装容量超过2.5太瓦（TW）。其中，热电（主要为煤电）装机容量为1.3太瓦，水电为413吉瓦（GW），核电为55吉瓦，风电为365吉瓦，太阳能发电为393吉瓦。煤炭发电占电力生产总量的58.4%，而非化石能源发电占比为36.2%。132022年，风能和太阳能发电占总发电量的14%，高于前一年的12%。 批发和零售价格：中国一直在逐步引入电力价格市场化改革，通过中期至长期双边合同（通常持续一个月到一年）和有限的现货市场交易来实现。然而，批发电价仍然基于基准煤炭电价进行监管，并在一定上限和下限内波动。尽管某些高耗能行业可能支付高于上限的价格。风力和太阳能发电厂通常会获得固定上网电价，用于大部分电量的支付，或者签订长期电网平价合同，即可再生能源合同设定的价格不高于基准煤炭电价。 碳排放：电力部门约占该国温室气体排放量的45%，主要来自燃煤发电。中国设定了提高煤电效率的年度目标——中国的煤电fleet相对较新，与其他大多数国家相比更为先进——以及提高非化石能源总份额的长期总体目标。 更多资源：对于电力部门的更多信息，包括燃料mix、容量和发电的趋势，请参见2022年《中国气候政策指南》，该指南还包括一篇关于电力市场