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我国电力碳达峰、碳中和路径研究
发布时间:2022年05月24日

一、前言

进入 21 世纪以来,与全球气候变化密切相关的极端天气、自然灾害频发,世界各国纷纷制定碳中性、碳中和气候目标,加速能源清洁低碳转型、积极应对气候变化成为全球共同性议题 [1~3]。我国积极宣示并推动碳达峰、碳中和目标的实施 [4,5],既是践行人类命运共同体的重大实践,也体现了推动世界绿色低碳转型的决心与担当。在我国,能源活动是 CO2 的主要排放源,相应排放量约占全社会 CO2 排放量的 87%、全部温室气体排放量的 73%;其中电力部门是重要的碳排放部门(约占能源碳排放的 40%),相应排放量约为 4×109 t。未来,通过电能替代煤炭、石油、天然气等化石能源的直接使用 [6],提高终端能源消费的电气化水平,可显著减少终端用能部门的直接碳排放。电力是能源转型的中心环节、碳减排的关键领域 [7~10],电力部门将承担更大的减排责任,应加快构建以新能源为主体的新型电力系统 [11],推动能源电力低碳转型发展,为实现我国碳中和目标作出重要贡献。

能源电力低碳转型对于实现碳达峰、碳中和目标至关重要 [12]。目前国内外研究机构在世界能源低碳转型路径研究方面取得了丰富成果,如国际能源署(IEA)、国际可再生能源署(IRENA)等机构按年度发布世界能源发展展望报告 [13,14],开发了一批综合能源经济模型(代表性的有 MARKEL-MACRO 模型、TIMES 模型、C-REM 模型),为碳中和目标下全社会、各行业脱碳转型路径研究提供了方向引导与工具支撑;国内高校、科研院所通过设置政策情景、强化减排情景、2 ℃和 1.5 ℃情景等假设,对碳达峰、碳中和目标下我国能源电力转型路径开展了多情景分析并获得诸多研究成果 [15~17]。需要注意到,相较主要发达国家在自然达峰后的漫长减排路径,我国的碳排放峰值、平台期、转型路径将完全不同 [18,19],电力低碳转型必然面临包括规划、政策、技术、产业、经济性在内的全面挑战。统筹协调电力行业与全社会其他行业的减排责任和进程,考虑新型储能、CCUS (碳捕集、利用与封存)、氢能等关键新技术对电力低碳转型路径的影响 [20~22],合理确定煤电发展定位、科学发展利用新能源、破解电力平衡挑战等重大问题,都可归纳为在多重不确定的内外部环境下多目标权衡与统筹优化事件,需要兼顾安全、经济、清洁等多个方向开展系统深入的研究。

针对于此,本文以我国电力行业未来承担的碳减排实物量为主约束,根据经济发展、能源电力需求、资源环境等关键边界条件,合理计及约束差异,构建深度低碳、零碳、负碳 3 类电力低碳转型情景;对比分析不同情景下电源结构布局、电力碳减排、电力供应成本等优化结果,辨识路径实施亟待解决的关键问题,以期为碳达峰、碳中和目标下电力转型及中长期发展研究提供基础参考。