碳约束条件下电力行业低碳转型路径研究

本文研究了碳约束条件下中国电力行业的低碳转型路径。作者建立了具有高时空分辨率和技术准确度的电力系统长期规划方法，并形成了基于电力平衡的电力行业长期规划与短期运行联合优化模型。研究设置了政策情景、强化减排情景、2℃情景和1.5℃情景四种转型情景，并分析了不同情景下电力行业的碳减排路径、关键问题和转型投资。

核心观点： 电力行业是实现碳达峰碳中和目标的关键，需要付出巨大努力进行低碳转型。转型路径的关键问题包括可再生能源的扩张、煤电的提前退出、碳捕集技术的应用和转型投资的保障。

关键数据：

• 全球剩余碳预算：420-580GtCO2（1.5℃目标）或1170-1500 GtCO2（2℃目标）。
• 电力行业碳排放：约358 GtCO2（超过1.5℃目标的碳预算）。
• 政策情景下电力行业碳排放达峰时间：2029年，峰值：44.1亿吨。
• 强化减排情景下电力行业碳排放达峰时间：2023年，峰值：41亿吨。
• 2℃情景下电力行业非化石能源装机容量占比：93.1%。
• 2℃情景下电力行业波动性可再生能源发电量占比：59.8%。
• 2℃情景下电力行业储能装机容量：1198GWh。
• 2℃情景下电力行业新增投资：34.93万亿元。
• 2℃情景下电力行业度电供应成本：2020年水平的77%。

研究结论：

• 可再生能源扩张：需要大幅提升风电和太阳能发电的装机容量，并建设跨区域输电通道和储能设施。
• 煤电提前退出：从现在开始不应再大规模新建煤电装机，并考虑实现现役煤电机组功能的转变和有序退出。
• 碳捕集技术应用：煤电CCS和BECCS在后期深度减排中将发挥关键作用，可累计贡献减排量的25%-39%。
• 转型投资保障：实现气候目标需要巨大的新增电力投资，约占GDP的0.5％-0.7％，需要健全和完善绿色投融资机制。