【能源基金会】先立后破，迈向零碳电力-探索适合中国国情的新型电力系统实现路径_76页_5mb

先立后破，迈向零碳电力

核心内容

本报告由落基山研究所发布，旨在探索适合中国国情的新型电力系统实现路径，以实现电力系统脱碳和零碳电力目标。报告指出，电力脱碳是全球应对气候变化的关键切入点，核心在于电力生产零碳化和终端用能电气化。中国作为全球最大的发展中经济体，其电力系统在资源禀赋、地理分布和市场化改革等方面具有独特性，因此需要探索具有中国特色的新型电力系统构建方案。

主要观点

• 电力脱碳的重要性：电力行业是全球温室气体排放的主要来源之一，实现电力脱碳是全球碳中和目标的重要组成部分。
• 新型电力系统特征：新型电力系统将具备高比例可再生能源、大规模储能、电网智能化和需求侧弹性化等特征。
• 电力系统转型挑战：中国电力系统面临可再生能源发展、煤电占比下降与系统灵活性需求增加之间的矛盾，以及电网大规模消纳可再生能源和需求侧弹性化等难题。
• 解决方案方向：构建新型电力系统需要政策、市场和技术创新的协同作用，通过市场化机制、灵活调度和数智技术提升系统适应性。

关键信息

一、电力脱碳与能源转型

• 电力行业二氧化碳排放占全球能源活动排放的约40%，是能源系统转型的重要领域。
• 从碳达峰到碳中和，电力生产零碳化和终端用能电气化将分别贡献约31%和16%的减排量。
• 中国目标在2060年前实现碳中和，电力系统需实现非化石能源占比至少80%，其中可再生能源将成为主力。

二、新型电力系统特征

• 高比例可再生能源：中国未来电力系统将依赖风电、光伏、水电等可再生能源，预计到2050年其装机占比将超过80%。
• 大规模储能：储能技术将发挥关键作用，特别是在解决可再生能源波动性问题和实现电力平衡方面。
• 电网智能化：数智技术将提升电网的运行效率和应对供需变化的能力，实现从传统被动调度向主动预测和自适应调节的转变。
• 需求侧弹性化：需求侧需从单一消费者向产消合一（Prosumer）模式转变，通过市场机制和技术创新实现弹性参与电力平衡。

三、构建新型电力系统的挑战

1. 确保可再生能源可持续发展：可再生能源投资成本高，需建立长期稳定的交易机制以保障收益。
2. 化解煤电占比减少与系统灵活性需求增加的矛盾：需通过辅助服务市场设计和氢能等技术手段提升系统灵活性。
3. 提升电网大规模消纳可再生能源的能力：需优化区域市场化调度机制和扩大电力平衡区域。
4. 赋能需求侧弹性参与电力平衡：需建立公平的市场准入机制和价格传导机制，提升需求侧参与度。

四、破解难题的八项建言

1. 长周期性交易机制：推广基于拍卖或竞争机制的长期电力合同，为可再生能源投资提供确定性。
2. 就近开发与“西电东送”结合：通过市场化机制提升“西电东送”能力，同时推动海上风电和分布式能源就近开发。
3. 辅助服务市场设计：建立灵活、多元的辅助服务市场，提升系统对波动性可再生能源的适应能力。
4. 氢能作为灵活性技术：推动氢能产业链发展，提升其在电力系统中的应用。
5. 扩大电力平衡区域与区域市场化调度：建设区域电力现货市场，提升跨省跨区电力资源配置效率。
6. 数智技术应用：利用数字孪生、大数据分析等技术提升电网运行效率和安全性。
7. 模块化需求侧管理：推动微电网和虚拟电厂发展，实现需求侧的可观可控。
8. 全方位市场主体参与：全面放开用户侧参与电力市场，完善价格传导机制，提升需求侧灵活性。

五、探索与实践

• 国家电网风光储输一体化试点：提升可再生能源的消纳与输送能力。
• 南方电网数字电网建设：推动电网运行与调度的智能化。
• WEIM区域电力平衡市场：实现跨省跨区电力资源的优化配置。
• 德国需求侧响应机制：为需求侧参与电力平衡提供参考。

六、政策、市场与技术的协同作用

• 政策层面：需继续提供精准、差异化的政策支持，特别是在非化石能源发展和系统灵活性提升方面。
• 市场层面：加快电力市场改革，推动绿电交易和区域现货市场建设，提高市场透明度与公平性。
• 技术层面：推广特高压、柔性直流、储能、数智技术等，提升电网的灵活性与适应性。

结语与展望

构建新型电力系统是中国实现“双碳”目标的重要路径，需在政策、市场和技术三方面形成合力。中国在这一领域的探索与实践，将为全球应对气候变化和能源转型提供具有借鉴意义的方案。