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1、2022年12月 可再生能源引領綠色創新與開放共享發展中國未來發電:本報告與以下機構聯合完成 北京郊區風力發電 WWF/Fred Dufour32中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展前言 2一、全球共同的綠色低碳未來電力 4(一)高比例可再生能源發展前景 6(二)全方位的轉型行動與創新 81.可再生能源城市 82.社區能源 103.電動汽車V2G(VEHICLE-TO-GRID)124.虛擬電廠 145.綠色電力消費 156.電網互聯互通和市場融合 177.電轉氫技術P2X(POWER TO X)19二、中國未來電力的愿景與場景 20(一)中國未來電力發展的戰略考量 221.經濟
2、和社會發展需要更高品質的現代能源和電力服務 222.生態文明建設和綠色發展 23(二)中國2050年可再生能源電力情景 241.未來能源和電力發展情景 242.一次能源總體趨勢與特征 26(三)開放融合多元共享的未來電力場景 29(四)落實中國未來電力愿景的重點政策與實施路線的展望 301.大力開發風電光伏等新能源電力,助推能源供給側結構性改革 302.以終端部門的電氣化需求引導能源生產持續優化 303.實施綠色電力轉型的重點驅動政策 31三、綠色創新與開放共享發展 32(一)全方位協調融合開發利用可再生能源的新格局 341.構建網格化、立體式資源勘查和集成規劃體系 342.統籌推進各類可再生
3、能源開發利用新模式新場景 343.推動可再生能源融入生產生活生態空間 35(二)從智能電網到能源互聯網 351.電力系統的根本性轉變 352.各主體應如何參與 37(三)開放融合電力市場 381.進一步完善統一電力市場體系功能,構建多元競爭市場格局 382.提高跨區跨省電力交易市場化程度,逐步構建區域和全國統一電力市場 383.構建適應新能源發展參與市場交易的電力市場機制,激勵主動消納可再生能源 39(四)有序推進綠氫的生產應用 391.綠氫是未來的主要發展方向 392.未來綠氫將逐漸具備經濟性 403.不斷提升綠氫生產消費占比 40(五)企業的更多選擇和角色 411.以綠電消費推動構建綠色供
4、應鏈 412.就近開發利用新能源 413.智慧企業參與靈活需求響應 41(六)綠色能源讓城市更美好 421.在城市市政運營中大力推廣綠色能源 422.在城市范圍大力推廣綠色能源 42(七)人人可成為能源的生產者和消費者 441.人人成為綠色電力和促進綠色轉型的生產者 442.人人成為綠色電力的消費者 46目錄 CONTENTS2015 年第 21 屆聯合國氣候變化大會通過巴黎協定,提出把全球平均氣溫較工業化前水平升高控制在 2之內,并為把升溫控制在 1.5之內而努力。加快綠色低碳能源轉型、共同努力實現全球碳中和成為國際社會普遍共識。截至 2021 年年底,全球已有136個國家和地區提出了“碳中
5、和”承諾,覆蓋了全球88%的二氧化碳排放、90%的 GDP 和 85%的人口。2020 年 9 月 22 日,習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上向國際社會作出碳達峰、碳中和的鄭重承諾,中國將力爭 2030 年前達到二氧化碳排放峰值,努力爭取 2060 年前實現碳中和。2021 年發布的中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要提出,展望 2035 年,中國將基本實現社會主義現代化,廣泛形成綠色生產生活方式,碳排放達峰后穩中有降,生態環境根本好轉,美麗中國建設目標基本實現,推動 2050 年把中國建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化強國。中共中央國
6、務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見要求,完整準確全面貫徹新發展理念,堅持系統觀念,以經濟社會發展全面綠色轉型為引領,以能源綠色低碳發展為關鍵,加快形成節約資源和保護環境的產業結構、生產方式、生活方式、空間格局;到 2060 年,綠色低碳循環發展的經濟體系和清潔低碳安全高效的能源體系全面建立,非化石能源消費比重達到 80%以上,碳中和目標順利實現。電力轉型是實現能源低碳轉型和碳中和的核心任務,必須堅持創新、協調、綠色、開放、共享的新發展理念,構建新能源占比逐漸提高的新型電力系統。中國未來發電報告總結了全球高比例可再生能源發展情景,特別是可再生能源發電引領的各類電力系統轉
7、型行動和創新,展望了可再生能源引領的中國未來電力發展情景,重點描繪了可再生能源電力驅動的全方位融合開發利用格局、從智能電網到能源互聯網、開放融合電力市場、有序推進綠氫的生產應用、城市綠色能源應用、企業的更多選擇和角色、人人成為生產消費者等未來電力發展場景,通過構建和描繪未來綠色創新開放共享的場景,促進各部門和各類主體共同參與未來電力轉型,共同努力推動實現碳中和。前 言54中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展一、全球共同的綠色低碳未來電力在氣候變化的現實威脅下,全球正在掀起一場減碳浪潮,以化石能源為主的能源結構正逐步向以風能、太陽能等可再生能源為主的能源結構轉型,并以電力作為最重要
8、的能源載體支撐經濟生產與社會生活。作為實現碳中和的重要途徑,構建高比例可再生能源電力系統已越來越成為全球共同趨勢。76中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展進入本世紀以來,全球可再生能源發展迅速,特別是風電光伏等新能源成本持續下降、裝機規??焖僭黾?,推動可再生能源電力進入高比例發展階段。截至到 2021 年底,丹麥風電光伏發電量比重超過 51%,位居世界第一;德國、西班牙、葡萄牙、英國、愛爾蘭等國的風光發電量比重也達到 30%左右。中國風電光伏發電量比重也歷史性地超過 10%,使得全部可再生能源發電量在全國發電量的比重達到 30%??稍偕娏υ谔贾泻椭械淖饔?。國際能源署的凈零排放路
9、徑中,2050 年全球能源需求將比目前低 8%左右,但全球總發電量需要達到目前的 2.5 倍以上,電力將占能源消費總量近 50%,近90%的發電來自可再生能源,風能和光伏發電合計占近 70%。國際可再生能源署的世界能源轉型展望報告同樣表明,電力占終端能源消費總量的比例從 2018 年的 21%增加至 2050年的 50%以上,屆時全球可再生能源發電裝機將接近 300 億千瓦,占電力總裝機的 92%,可再生能源發電量超過 70 萬億千瓦時,占全部發電量的 90%。各國家地區都將全面發展各類可再生能源發電,風電和光伏將在各地區成為主要電源。(一)高比例可再生能源發展前景圖1-1 全球可再生能源發電
10、發展趨勢圖1-1 全球可再生能源發電發展趨勢來源:International Renewable Energy Agency.World Energy Transitions Outlook 1.5oC Pathway圖1-3全球電力裝機及發電量展望來源:International Renewable Energy Agency.World Energy Transitions Outlook 1.5oC Pathway城市擁有全球 55%的人口并且還在不斷增長,同時還直接或間接貢獻了全球 80%以上的 GDP。城市對直接支持可再生能源的承諾正在增加。到 2020 年底,總共有 1300 多個
11、城市制定了可再生能源目標和/或政策,覆蓋人口超過 10 億人(占世界城市人口的 25%);僅 2020 年一年就約有 260 城市設定新目標或通過新政策。其中,包括 72 個國家/地區的 830 多個城市至少在一個部門(電力、供暖和制冷和/或交通)設定了可再生能源目標,其中超過 600 個城市設定了在市政或者全市范圍內未來實現 100%可再生能源的目標,主要通過擴大綠色電力消費來實現。到 2020 年,約 800 個城市承諾未來要實現凈零排放,巴黎、倫敦、紐約、東京、悉尼、墨爾本、維也納、溫哥華等,都明確要在 2030-2050 年間實現城市凈零碳排放。為實現這些目標,城市政府以身作則,擴大公
12、共建筑用電中可再生能源的發電(主要是太陽能光伏)和購電比例。約800個市政府實施了監管政策、財政激勵措施以及間接支持政策,城市層面的政策組合正在迅速擴展到電力部門之外。98中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展隨著新能源發電的快速發展,將引領電力系統、能源系統、經濟社會系統變革,城市、社區、企業都需要在引領城市能源電力低碳轉型、全面推廣綠色電力消費、建設分布式可再生能源發電、共建綠色電力收益方面發揮關鍵作用。(二)全方位的轉型行動與創新圖1-4 2020年前設定了100%可再生能源目標的城市分布數據來源:REN21,Renewables in Cities 2021 Global
13、Status Report.1.可再生能源城市圖1-5 全球城市可再生能源政策一覽數據來源:REN21,Renewables in Cities 2021 Global Status Report.城市案例 1:德國慕尼黑(310 平方公里,145 萬人口)市政府為慕尼黑市政公司設立目標,致力于在 2025 年使綠色電力發電量滿足全市年用電需求,在 2040 年成為第一個區域供熱系統完全由可再生能源(主要來源于地熱能)供給的德國城市。慕尼黑市氣候保護方案計劃從能源、建筑、供暖、工業、交通五個方面分別制定方案措施及支持政策。在電力領域,慕尼黑市政公司(SWM)擬大幅提高可再生能源發電量,傾向于在
14、慕尼黑市及其周邊,新增水電站、光伏電站、陸上和海上風電場、生物質熱電聯產廠等發電設施。截至 2021 年底,SWM 在慕尼黑及其周邊地區運營著約 60座可再生能源發電廠,2022 年綠電發電量已達到約 63 億千瓦時,滿足該市 90%的電力需求,并有望在 2025年實現由綠色電力完全滿足電力需求的目標。城市案例 2:美國佛羅里達州奧蘭多市(295 平方公里,28 萬人口)2020 年,奧蘭多公用事業委員會(OUC)開始制定其電力綜合資源計劃,目標是到 2050 年實現 100%可再生能源發電。光伏將是新能源的主要來源,并將投資儲能和其他相關技術,以確保電力的可靠性。OUC 在使城市能夠獲得可負
15、擔的太陽能方面發揮著重要作用,2017 年以來通過長期購電協議從垃圾填埋場社區太陽能電站購買綠電,建設兩個新的太陽能光伏發電場共同為 3 萬戶家庭供電。奧蘭多還擁有超過 1 兆瓦的漂浮式太陽能光伏發電項目,持續研究漂浮式光伏發電的性能和可擴展性。2020 年,奧蘭多市在其國際機場的水面區域安裝新的漂浮式光伏,展示了這種獨特的太陽能應用。同時政府還在城市內安裝了幾座“太陽能雕塑”和“太陽能樹”發電,向公眾宣傳太陽能。專欄1 城市案例1110中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展圖1-6 德國可再生能源法案下的投資增長和社區能源數量增長情況比較數據來源:Kahla et al.,Dev
16、elopment and State of Community Energy Companies and Energy Cooperatives in Germany,2017.“社區能源”的產生主要源于可再生能源的分布式特點,隨著技術的成熟和單體項目規模的提升,可再生能源可供應遠超過一個家庭的用能,可再生能源的利用逐漸向“隔墻售電”“社區共享電力”轉變。在能源低碳轉型的背景下,隨著可再生能源補貼等政策為可再生能源開發提供了穩定的收入來源,可再生能源在為社區供能的同時也可以實現投資和增加本地就業的作用,社區能源應運而生。歐盟的 JCR 報告Energy communities:an overv
17、iew of energy and social innovation提出了“能源社區”的定義:社區能源是指促進民眾在整個能源系統中參與的集體能源行動,家庭、個人和企業共同投資于與能源有關的資產的開發和運營?!吧鐓^能源”為民眾積極參與能源相關的事務提供了新的機會,而民眾的積極參與也使能源的開發和應用方式發生了巨大的轉變。根據 REN21 統計,2020 年社區能源規模出現了大幅的增長。其中,歐盟和美國的社區能源規模正在快速擴大,且成為了促進社會綠色消費和可再生能源開發利用的很重要的一種形式(見圖 1-6)。歐洲的人人享有清潔能源一攬子計劃當中要求歐盟各個成員國需要提供社區能源項目的法律釋義并制
18、定支持性法律。根據預測,到 2030 年,歐盟的社區能源將擁有全部裝機容量中17的風電和 21的太陽能1。美國的社區能源的主要是社區太陽能(Community solar),截至 2021 年 6 月,全美 41 個州和華盛頓特區開展了社區太陽能項目,累計裝機達到 3400 萬千瓦,全美共有 19 個州和華盛頓特區針對社區太陽能項目提供了政策和規劃支持。預計未來 5 年,美國的社區太陽能新增裝機將超過 4300 萬千瓦。地方政府的低碳發展目標和相關支持政策在發展社區能源上發揮著重要的作用,尤其是提供直接補貼或投融資支持、支持自產自用的計量模式以及以社區光伏為代表的各種形式的可再生能源共享機制和
19、所有權設計等。社區能源的集體特征使它有別于“簡單”的產消者模式。由于社區能源安排取決于當地居民的集體決策,這擴大了普通民眾在能源系統轉型和系統構建的參與度。社區能源使參與者意識到他們的權利和責任,可以更好的平衡當地居民在項目開發中的利益分配,降低開發和投資風險,有效促進當地經濟發展,提供安全且負擔得起的能源,并促進社區的凝聚力2。2.社區能源“社區能源”為民眾積極參與能源相關的事務提供了新的機會,而民眾的積極參與也使能源的開發和應用方式發生了巨大的轉變。在業主自由模式的基礎上,當社區/村鎮擁有共有的土地、屋頂等資源時,通過社區成員參股或集體共有資金投資的方式投資開發分布式發電項目,獲取電量或售
20、出電量獲得的收益按對應比例分配給社區成員或進行集體受益的二次投資。例如:丹麥的 Hvide Sande 鎮通過集體經濟組織籌資建設 3 臺 3 兆瓦風機用于當地港口擴建、增加就業以及增加地方社會福利,三臺風機在 30 年周期內,每年收益 21 萬歐元,400 戶當地居民獲得入股的收益。故此類商業模式也被稱為Hvide Sande模式,此項目也因此在2013年獲得歐洲太陽能獎??稍偕茉春献魃纾≧enewable Energy Cooperatives,REScoops),是最常見的“社區能源”的組織形式,在歐盟許多國家都有一些運營較為成熟的合作社??稍偕茉春献魃鐡碛心茉椿A設施或能源基礎設施
21、的部分股權,部分合作社只作為可再生能源的出售方通過出售全部能源生產量獲得收益并對參與者分紅,而部分合作社則首先滿足當地居民的直接能源需求,其后將多余的能源出售獲得收益并分紅。合作社主要投資方式受到各個國家可再生能源項目開發的政策限制,例如西班牙 2010 年之前不允許合作社在電力市場中出售電力,以及德國以“社區能源”的方式主導開發的風能項目較少,也是因為項目組織按照出資比例而不是按照自然人數量主張權利。社區代表的董事會組織是另外一種社區直接參與投資的重要的組織方式,通過社區發展信托、社區福利公司或社區福利協會等形式投資和運營“社區能源”項目。和合作社的方式最大的不同點在于其投資和擁有的能源基礎
22、設施的收入不是直接向參與投資的居民分紅,而是返回社區用于社區的發展和設施建設。其他的組織類型還包括居民直接參與政府項目投資并獲得股份、通過公司伙伴關系(Public-Private Partnership)的方式通過入股為項目提供資金、以及注冊私人公司等形式。案例 1:德國 Wildpoldsried 村分布式可再生能源應用案例Wildpoldsried 村人口 2600 人,從 1997 年開始開發分布式可再生能源,主要目的是通過可再生能源發電獲得穩定收益以在不增加村莊債務的同時建設新的體育館、劇院、老年人中心等。村莊編寫了Wildpoldsried 村創新引領發展戰略 指導村莊未來發展。目
23、前,Wildpoldsried村已累計投資3000萬歐元以上,建成5MW的光伏(其中 190 個戶用光伏共計 3.3MW、9 個公共建筑屋頂光伏共計 1.9 兆瓦)、12MW 的風電(其中最早的 2 座風機由集體創立的公司和州政府贈款籌建,其后的風機均由當地村民個人入股的方式投資)、3 個小型水電站,以及5 個沼氣池為基礎的生物質綜合應用,建成區域供熱網絡,除生物質制熱外還有 2100 平米的太陽能供熱,實現了全村熱力的自給自足,而發電量是全村用電量的 5 倍以上,相當于每年全村節省了 33 萬噸石油的消耗,每年獲得收益超過 700 萬歐元。專欄2 社區共有(COMMUNITY SHARE)模
24、式專欄3 高比例可再生能源鄉村和社區案例1.EU commission staff working document,impact assessment of“Proposal for a directive of the EU parliament and of the Council on the promotion of the use of energy from renewable sources”,2020.OL 2.Aura Caramizaru,Andres Uihlein,Energy communities:an overview of energy and social
25、innovation,2020,EU JRC science for policy report.OL 1312中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展3.Neil Simcock,et al.,Cultures of Community Energy:International case studies,2016.4.V2G Hub:https:/www.v2g- 2:丹麥 Hvide Sande 社區風電商業模式為了鼓勵社區參與風電項目的開發,自 2008 年起,丹麥法律規定大型風電開發項目必須提供 20%及以上的社區投資/入股分紅比例。目前,80%的風電場具有社區風電性質,Hv
26、ide Sande 的社區風電具有較強的代表性。在Hvide Sande的旅游協會支持下,2012年Hvide Sande社區基金會組織建設了3臺3兆瓦風機的社區風電項目,總投資約 1220 萬歐元,其中 80%的股份由社區基金會擁有,20%由當地 400 個合作投資社區居民擁有。償還銀行貸款后的發電收益用于當地港口擴建,項目同時實現了增加就業以及當地居民的收益的效益。社區風電的模式增強了當地居民參與的積極性,最終促成了項目的落地。Hvide Sande港通過社區風電的收益實施了改擴建,具備了風電母港的功能,港口自身的收益可達 480 萬丹麥克朗/年3,同時也吸引了海上風電葉片、塔筒等相關配套
27、產業的入駐。案例 3:西班牙的大型區域合作社支持城市可再生能源發展西班牙于 2019 年提出社區能源的法律釋義,即集體性的自發自用,允許人口稠密地區的公民通過投資家附近和鄰近建筑物的太陽能光伏裝置成為“異地產消者”,造福于更廣泛的社區。城市居民通過幾個大型區域合作社參與社區能源項目,包括 Som Energia(67,800 名成員)和 GOIENER(10,000 多名成員)等實現了社區能源的開發與采購。西班牙的巴塞羅那、加的斯、赫羅納、馬德里、潘普洛納、圣塞巴斯蒂安、瓦倫西亞和巴利亞多利德等市政府也率先開展了社區能源項目。案例 4:美國科羅拉多州丹佛市的社區太陽能花園項目2020 年 4
28、月,丹佛市利用科羅拉多州地方事務部授予的 100 萬美元贈款資助可再生和清潔能源項目,通過市政物業對市內的公共建筑屋頂、停車場和空地安裝太陽能發電項目進行統一的托管管理,并將項目產生的 20%的電力提供給低收入居民,以減輕其能源支出負擔。同時,項目還將支持勞動力培訓計劃,保證 10%的項目的工作崗位供給。項目除了利用州政府的贈款外也接受第三方的融資,第三方投資人可參與項目的運營,并通過售出電力獲得收益。隨著風光等波動性新能源和電動汽車等用戶側新型負荷的發展,兩者對電力系統的運行帶來新的挑戰,也帶來了新的機遇。憑借不斷進步的電池技術和龐大的車輛規模,可靈活充放電的電動汽車能夠為電力系統提供極具性
29、價比的靈活性調節資源,極大彌補電力系統靈活性資源不足的制約,輔以合理的電力市場機制,將提升電力系統對波動性可再生能源的消納能力。截至 2021 年 8 月,全球有 88 項 V2G 試點示范項目,主要集中在歐洲(56 項)、北美地區(20 項),項目主要目的為技術驗證(78 個項目的首要目標為驗證 V2G 項目技術可行性),2020年起開啟的 3 個項目已推進到商業可行性驗證階段4。雖然電動汽車與電網協同仍為新鮮事物,但從國際案例看,電動汽車與電網協同可應用于局部配網優化到全網應用,覆蓋了幾乎所有可能的應用場景。車網協同試點顯示了潛在的巨大效益:一是利用為電網提供服務的收益,降低電動汽車全生命
30、周期的成本,提升電動汽車推廣的規模;二是在保障電網系統安全、穩定運行的前提下,利用電動汽車作為電網資源,減少電網、電源和固定式儲能設施的投資。3.電動汽車V2G(Vehicle-to-Grid)2016 年日產與丹麥技術大學等多個機構開展了時間最久且成功驗證商業模式的 V2G 項目(PARKER 項目),利用 10 臺包括日產聆風在內的多個品牌電動汽車以及 43 臺支持 V2G 功能的充電樁,在丹麥多個區域電力市場持續提供接近 5 年的全天候調頻服務。項目覆蓋多車型車隊以驗證 V2G 技術的跨車型兼容性。丹麥 PARKER 試點證明了即使私人電動汽車搭載的電量僅有 24 千瓦時、30 千瓦時、
31、40 千瓦時,也具備在滿足日間出行的前提下,在夜間停車充電時提供調頻輔助服務的能力。技術可行性方面,調動私家車提供調頻輔助服務是各種應用中挑戰較大的應用場景:負荷集成商需要準確預測多個車輛聚合后能夠提供的調節容量,系統須支持車-樁-網間高響應度且高頻通信,以滿足調頻的嚴苛要求,并避免電動汽車調頻帶來本地配電變壓器過載等安全問題。車網協同智能軟件平臺是破解這些問題的關鍵手段。Parker 電動汽車負荷集成商開發的智能平臺利用大數據分析與預測電動汽車提供的最優調頻容量,在確保不影響用戶出行的基礎上,保證配電變壓器不過載。同時,平臺也能根據可再生能源電力出力特點和電力市場價格變化,提出合理市場報價。
32、此外,隨著電力市場出清,智能平臺能夠在制定參與調頻的時段實時讀取本地電網頻率,發送本地智能平臺處理,輸送指令到充電樁側執行調頻。經濟性方面,在電力市場化水平較高的北歐電力市場,電動汽車在個別調頻場景下的收益非??捎^,五年最高收益可達到每車 3500 歐元??紤]到參與調頻市場充放電量相對較少,且利用“谷時”零售電價充電,項目已具有顯著經濟性。PARKER 試點也證明私家電動車以 V2G 方式參與調頻對電池衰減的影響有限。試點 5 年后,參與調頻及日常出行的三元鋰動力電池的容量僅比正常出行使用后的容量少 1-2%。特別是 V2G 參與調頻充放電深度較淺時,電池衰減影響較小,項目整體經濟性較高。專欄
33、4 V2G案例圖1-7 丹麥PARKER項目試驗方案來源:PARKER Project Final Report.https:/parker- 2017年12月14日Tesla儲能的頻率響應來源:曾輝,孫峰,邵寶珠,葛維春,葛延峰,許天寧.澳大利亞100 MW儲能運行分析及對中國的啟示圖1-9 提出碳中和目標的典型跨國公司虛擬電廠(Virtual Power Plants,VPP)是指通過分布式能源管理系統將配電網中分散的清潔能源、可控負荷、儲能系統聚合成一個特殊電廠參與電力系統運行,從而協調電力系統中各類分布式發電、電力用戶及儲能資源,提升供電經濟性和可靠性。隨著物聯網、區塊鏈、人工智能等新
34、興技術在電力系統中逐步得到推廣應用,虛擬電廠的運行維護、信息交互、市場交易、控制策略等都將不斷完善,并深度融入電力系統運行。目前國際上已有一些虛擬電廠(VPP)的相關應用案例。例如,作為歐洲最大的綜合服務商之一,比利時的 Restore 公司利用發電(熱電聯產、光伏和風能)、儲能、靈活負荷(工業、商業和住宅),為企業提供本地分布式能源綜合消納方案。REstore 已經開發出多種解決方案,為比利時電力平衡市場提供服務。2018 年以來,REstore 在比利時國家公園旁邊的一座舊煤礦推出了 3.2 萬千瓦的 Terhills 虛擬發電廠,安裝了由 140 個電池組成的 1.82 萬千瓦特斯拉 P
35、owerpack 存儲系統。這個電池項目的獨特之處在于其包含的靈活性資源組合,包括:微型發電、工業負載和家用鍋爐等家用電器。Terhills 項目為比利時系統運營商提供備用和頻率調節。該虛擬電廠在支持電網系統服務的同時,減少了增加化石燃料、高碳發電的需求。澳大利亞政府為解決南澳電網日益增長的新能源占比和逐年減少的系統轉動慣量之間的矛盾,向全球公開招標大規模儲能電池項目,希望通過儲能技術解決系統穩定問題。2017 年以來,特斯拉(Tesla)為美國南加州愛迪生公司(SCE)位于 Mira Roma 的變電站安裝了 20MW/80MWh 鋰電池儲能系統。2017年 12 月 14 日凌晨 01:5
36、8:59,維多利亞州電網 LoyYangA3 機組跳閘,直至 01:59:19 造成 560MW 功率缺失,同時維多利亞州電網頻率跌至 49.8Hz,頻率跌至 49.8Hz 的 140ms 后,距離 LoyYang 機組 1000 公里的南澳 Tesla 儲能系統快速反應,01:50:23 向電網注入 7.3MW 有功功率。在 Tesla 儲能動作 4 秒后,位于昆士蘭州已簽署調頻輔助服務合約的 Gladstone 電廠1 號機組才開始向電網注入有功功率。02:05:00 系統頻率恢復至 50Hz。圖 1-8 為 12 月 14 日系統頻率和儲能出力情況,可見儲能出力在頻率下跌后立即做出反應并
37、輸出有功功率持續至02:03:00,證明了儲能系統的快速調節能力。隨著巴黎協定的達成和全球金融投資領域對綠色增長趨勢共識的形成,為增強企業產品競爭力和彰顯企業社會責任和綠色形象,許多行業龍頭企業和知名跨國公司日益重視其生產運營、產品和供應鏈的綠色低碳化,且紛紛制定了企業自身和延伸至供應鏈的碳中和目標。而可再生能源電力作為目前邊際降碳成本較低且市場可及性較高的降碳方式得到了各個企業的青睞,全球低碳發展趨勢使企業綠電采購成為可再生能源發展的重要推動力。在低碳發展趨勢引領下,世界上加入國際科學碳目標倡議(Science Based Targets initiative,SBTi)、100%可再生能源
38、電力倡議(RE100)、可再生能源采購者聯盟(REBA)等公益項目的企業數量大幅增加,許多知名跨國企業制定了頗具雄心的碳中和目標,并對其供應鏈企業也提出了相應要求(見圖1-9);38%的財富 500 強企業制定了 2030 年的碳減排目標,超過 50%的財富 500 強企業為實現自身碳減排目標,開始積極采購綠電。截至 2021 年 3 月底,已有 1300 余家成員企業加入 SBTi,總市值超過 20 萬億美元。70%以上的企業集中在高度國際化產業,如機電設備、化工等。世界 500 強企業中超過20%已加入 SBTi。對于企業綠電采購的需求的提升,政府的政策目標持續發揮關鍵和積極的作用,同時投
39、資機構的投資傾向和經濟社會的減碳氛圍也使企業將可再生能源利用作為其承擔社會責任的重要表現形式。另外,可再生能源利用的低成本和低風險也促使企業的需求大幅增加。綠電采購需求也隨著供應鏈管控的企業內部政策和一些國家的供應鏈法的制定由各個行業的龍頭企業向其供應鏈企業外溢。4.虛擬電廠5.綠色電力消費1716中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展根據 RE100 的統計,其成員平均實現 100%綠電消費的時間為2028 年,全部成員的綠電消費占比達到了 41%,超過 75%的成員承諾了 2030 年之前實現 100%的綠電消費。企業可以通過多種方式獲取綠電,包括自發自用(現場或異地)、通過公
40、用事業公司的綠電采購套餐進行采購、從可再生能源發電企業購買環境屬性證書、以及越來越多的與可再生能源發電企業簽訂長期購電協議(PPA)。從 RE100 會員獲取綠電的方式來看,最主要的仍是通過購買環境屬性證書來完成,但越來越多的企業通過 PPA 的方式來采購綠電,PPA 形式的綠電采購規模從 2015 年的 3.3%增長至 2019 年的 26%。根據彭博新能源財經(BNEF)統計,盡管受到新冠疫情的影響,2020 年全球企業綠電采購規模同比仍增長了 18%。北美占新增企業采購容量的大部分,亞馬遜是領先的企業綠電采購商。非電領域的可再生能源應用也逐漸進入企業采購的視野,尤其是在鋼鐵、水泥和化工等
41、能源密集型的行業,相關的需求正在增長,對于氫燃料的關注度也大幅提升。一些傳統制造企業不但積極采購綠色電力,還加大技術創新,深度參與電力需求響應、推動建立新型電力系統。例如,德國是制造業大國,政府和企業高度重視工業部門參與電力需求響應。2014 年以來,德國 Trimet 公司對電解鋁電解槽進行了技術改造,當電力供需和市場價格發生變化,電解槽自動調整電流和控制,調整幅度可以達到額定電流的 25%,時長最長達到 48 小時,同時保證電解槽的平穩運行。Trimet 公司的電解槽儲能,實質是電解鋁負荷參與電網調峰,通過升高或降低電解槽電流強度,維持電網供需平衡,是一種虛擬儲能。在新能源發電量高于電網正
42、常用電量時,提高電解槽電流強度,消納多余電量;在電網供電量匱乏時,降低電解槽電流強度,少用電來保障德國電網的穩定。自 2014 年開始,這一模式已經向電網提供了將近千次調峰服務。降低電解槽電流可獲得德國電網的政策補貼,消納多余電量時電價較低,能出現零電價甚至負電價。在該機制下,電解鋁企業參與電網調峰的積極性很高,在維護電網穩定的同時,通過電網對企業的補償和低電價電量的使用,增加了企業的經濟效益,實現了電解鋁企業和電網公司的雙贏。圖1-10 RE100分區域會員數量(綠)以及綠電消費量(橙)的比較數據來源:RE100 2021 Annual Disclosure Report.圖1-11 202
43、0年歐洲MR覆蓋范圍資料來源:All NEMO Committee隨著越來越多國家和地區進入高比例可再生能源發展階段,波動性新能源對電力系統運行和電力市場價格的影響越來越顯著。通過更大規模電網互聯互通和電力市場融合促進新能源發展成為普遍趨勢,歐洲在這個方面走在了世界前列。歐洲電力傳輸網絡系統運營商(ENTSO-E)成立于 2008 年,由35 個成員國的 42 個輸電網絡運營商(TSO)組成,包括歐洲大陸、北歐、波羅的海、英國、愛爾蘭五個同步電網區域,以及北非等與歐洲大陸同步的區域、冰島等獨立的電網系統。歐盟和 ENTSO-E 自 2011 年致力于提升歐洲電力系統集成度和建設歐洲內部統一的電
44、力市場,以實現歐洲國家之間電力傳輸能力的提升,更有效和低成本的配置資源和提升歐洲各個電網之間的互濟能力,積極消除歐洲國家間的電力貿易壁壘,最終建立一個更具有競爭性的、以用戶為中心的、靈活的和不歧視的歐洲電力市場,同時將具有自然壟斷屬性的系統運行與市場和競爭解綁。歐洲電力市場耦合指的不是在單一市場中競價并開展統籌調度,而是采用同樣的算法確定電力市場的電價和電力流。早在 2006 年,歐洲跨境耦合的日前電力現貨市場啟動;2014年在歐洲西北部地區 17 個電力交易機構和電網運營商的共同支持下,以 Euphemia 算法(Pan-European Hybrid Electricity Market
45、Integration Algorithm)為基礎的區域電價耦合(PCR,Price Coupling of Regions)機制正式上線運行,隨著歐洲中部和南部更多的國家加入,PCR逐步升級為多區域電價耦合(MRC,Multi-Regional Coupling)機制;2018 年,跨境耦合的日內電力市場也成功上線運行。截至 2020 年底,MRC 已經覆蓋了歐洲 19 個國家、85%的年用電量,下一步將與東歐 4 國(匈牙利、斯洛伐克、捷克和羅馬尼亞)的算法機制進行融合?;诮y一的電力市場和耦合的電力系統,歐洲的“2030 年可再生能源發電量占比達到 50%以上”的可再生能源目標,可以直接
46、納入電力市場設計當中。除此之外,市場設計還要求市場需要為儲能和需求側提供相應的價格激勵,以提升系統的靈活性。6.電網互聯互通和市場融合1918中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展以德國為例,目前德國已與周邊 7 個國家實現聯網,年輸出電量約為 600-700億千瓦時,年輸入量為 200-400 億千瓦時,與大部分國家均有雙向的電量傳輸,為可再生能源在更大范圍內的高效消納提供保障。通過電網的互聯和日內市場的應用,歐洲各地的可再生能源發電的波動性可以在更大的范圍內進行平滑,北歐的大型水電、工業需求響應以及其他類型的系統靈活性可以進行跨國的調用,而可再生能源發電較多的國家可將多余的可再
47、生能源電力送至其他國家消納。德國的能源轉型很好地利用了歐洲的整體資源,并主導和推動這一進程。北歐電力市場的良好運行已初步證明跨越國界發展可再生能源可帶來更高的系統效率和更低的系統成本。圖 1-12 2021年11月12日某時刻Nord Pool日前市場的系統電價和區域電價資料來源:Norl Pool圖1-13 歐洲各國電量傳輸情況資料來源:ENTSO-E圖1-14 福島電制氫設施及周邊產業環節來源:TOSHIBA FH2R Project電轉氫技術將富余的可再生能源轉化為化學能,運用于電力系統中有望實現富余可再生能源的大規模消納。氫在交通、發電以及化工領域具有廣闊應用前景,發展面向可再生能源的
48、 P2X技術是提升高比例可再生能源利用效率的一條重要途徑。IEA研究表明當前正是發揮氫能在清潔、安全和經濟的未來能源中潛力的關鍵時刻,尤其是擴大氫能的技術規模、降低成本的重要時機。日本政府 2017 年制定的氫基本戰略號召開展包括大規模制氫、長時間氫儲藏和在燃料電池動力、電網負荷調整(基于需求響應)、功率波動大的可再生能源發電入網等多方面應用的研究。由日本國立的新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)牽頭,東芝能源系統、東北電力、巖谷產業三家企業聯合于 2018年開始在福島縣浪江町棚鹽工業區建造氫能研究場,2020 年 2月末完成施工,3 月 7 日開始運行。該設施在 18 萬平方米場地內鋪設了
49、 20 兆瓦太陽能發電裝置,接入 10 兆瓦電解水制氫裝置,設計生產能力每小時 1200 標準立方米氫氣。開始運行期間能夠年產 200 噸氫氣,生產過程中二氧化碳凈排放為零。生產的氫氣預計主要以壓縮罐車和氣瓶組的形式供應福島縣和東京都市場。氫產量和儲存量將根據對市場需求的研判進行。氫產量還將適應電力系統負荷調整的需要進行調節,以滿足用電供需平衡的要求,最終不使用蓄電池而通過利用電能-氫能之間的轉化實現電網負荷調整達到供需平衡。具體實施中,東芝能源系統負責項目協調及氫能系統,東北電力負責電力系統及相關控制系統,巖谷產業負責氫的需求預測系統和氫的儲存、供給。7.電轉氫技術P2X(Power to
50、X)2120中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展二、中國未來電力的愿景與場景2322中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展(一)中國未來電力發展的戰略考量(1).經濟轉向中高速增長,中國步入高收入國家行列經過改革開放以來四十年的經濟快速發展,2020 年中國人均GDP 達到 10504 美元,正處于由中高收入向高收入階段邁進的關鍵時期。從國際經驗看,高速增長經濟體在進入中高收入階段后,都經歷過經濟明顯減速和換擋的過程,且絕大部分國家的經濟減速都發生在中等收入階段。中國潛在經濟增長率將趨于下降,中國經濟處于從高速增長向高質量發展的轉換期??紤]到 2035 年基本實現現代
51、化的目標,預計“十四五”期間 GDP 增速將保持在 6%左右;2026-2030 年,GDP 增速下調至5.6%;2031 至 2035 年間,中國 GDP 增速下調至 4.8%。2035年人均 GDP 超過 2 萬美元,對能源服務,特別是高品質能源服務需求將增加。(2).工業化進入中后期階段,信息化、服務化特征日益突出中國正逐步從工業化中期轉向后期。從工業化發展進程看,中國工業化處于從中期向后期過渡階段,從“十四五”開始,中國將進入工業化后期,服務業比重會逐步提高,高加工度產業比重會趨于上升,要素投入從主要依靠數量擴張向主要依靠質量提升轉變,要素結構、產業結構和需求結構都會加速調整。在向工業
52、化后期轉變的階段,生產要素組合方式將發生重大變化,從勞動密集型向資本技術密集型產業升級,從資源能源高消耗性產業向節能減排產業發展。同時,信息網絡技術廣泛應用,新一代信息基礎設施建設大力推進,現代信息技術產業體系逐步形成,信息化改造推動傳統產業向高加工度、高技術含量、高附加值方向發展,產業的信息化、服務化特征日益明顯?;诠I化進程分析,對未來中國產業結構變化進行展望:2035 年,三次產業占比分別為 3.0%、32.0%、65.0%,制造業占 GDP 的比重為 23.0%。傳統工業及能耗將大幅下降,波動較大的商業和居民負荷比重將快速提升,數據中心等新型產業負荷將顯著增加,智慧能源服務市場需求大
53、幅增加。(3).人口逐步進入峰值期,城鎮化進入城市群和都市圈時代中國人口正逐步進入峰值期。改革開放以來,中國人口持續增長,從1980 年的不到10 億人增長到2020 年的14.12 億。不過,人口自然增長率已不斷下降,目前已降至 5不到,人口總量正逐步逼近峰值。隨著中國人口出生率的不斷下降和老齡化程度的增加,參考聯合國人口署、世界銀行等機構預測,預計到2030 年前后中國人口總量達到峰值,到 2035 年降至 14.4 億以內。中國城鎮化已進入均衡推進期。伴隨工業化進程,中國已經進入城鎮化中期階段。按照第七次普查的城鎮常住人口統計結果,2020 年中國城鎮化率已經達到 63.9%。中國將繼續
54、實施區域協調發展戰略和新型城鎮化發展規劃。未來一段時期,隨著新型城鎮化戰略的實施,中國城鎮化將進入均衡推進期,城鎮化質量將不斷提升。(1).綠色發展和實現生態文明契合中國新發展理念和目標隨著中國經濟社會發展進入新時代,中國社會的能源發展在也從過去解決“有沒有”問題為主,向未來解決“好不好”問題轉變。在生態文明建設國策的指導下,中國將進一步推進綠色發展,加快建立綠色生產和消費的法律制度和政策導向、建立健全綠色低碳循環發展的經濟體系。構建市場導向的綠色技術創新體系,發展綠色金融,壯大節能環保產業、清潔生產產業、清潔能源產業。推進能源生產和消費革命,構建清潔低碳、安全高效的能源體系。推進資源全面節約
55、和循環利用,降低能耗、物耗,實現生產系統和生活系統循環鏈接。未來能源的發展,必須要符合國家綠色發展和生態環境保護的各項政策要求,在生態紅線、環境底線和資源上限的“三條紅線”之內運行。(2).碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局習近平主席在 2020 年 9 月的聯大會議期間作出重大宣示,要采取更加有力的政策和措施應對氣候變化,二氧化碳排放力爭于 2030 年前達到峰值,努力爭取 2060 年前實現碳中和。2020年 12 月,習近平主席在氣候雄心峰會上又提出“到 2030 年,中國單位國內生產總值二氧化碳排放將比 2005 年下降 65%以上,非化石能源占一次能源消費比重將達到 25%左右,
56、森林蓄積量將比 2005 年增加 60 億立方米,風電、太陽能發電總裝機容量將達到 12 億千瓦以上”。2021 年 3 月中央財經委員會第九次會議強調,實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革,要把碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局,拿出抓鐵有痕的勁頭,如期實現 2030 年前碳達峰、2060 年前碳中和的目標。要堅定不移貫徹新發展理念,堅持系統觀念,處理好發展和減排、整體和局部、短期和中長期的關系,以經濟社會發展全面綠色轉型為引領,以能源綠色低碳發展為關鍵,加快形成節約資源和保護環境的產業結構、生產方式、生活方式、空間格局,堅定不移走生態優先、綠色低碳的高質量發展道路。要
57、堅持全國統籌,強化頂層設計,發揮制度優勢,壓實各方責任,根據各地實際分類施策。要把節約能源資源放在首位,實行全面節約戰略,倡導簡約適度、綠色低碳生活方式。要堅持政府和市場兩手發力,強化科技和制度創新,深化能源和相關領域改革,形成有效的激勵約束機制。要加強國際交流合作,有效統籌國內國際能源資源。要加強風險識別和管控,處理好減污降碳和能源安全、產業鏈供應鏈安全、糧食安全、群眾正常生活的關系。會議指出,“十四五”是碳達峰的關鍵期、窗口期,要重點做好以下幾項工作。要構建清潔低碳安全高效的能源體系,控制化石能源總量,著力提高利用效能,實施可再生能源替代行動,深化電力體制改革,構建以新能源為主體的新型電力
58、系統。要實施重點行業領域減污降碳行動,工業領域要推進綠色制造,建筑領域要提升節能標準,交通領域要加快形成綠色低碳運輸方式。要推動綠色低碳技術實現重大突破,抓緊部署低碳前沿技術研究,加快推廣應用減污降碳技術,建立完善綠色低碳技術評估、交易體系和科技創新服務平臺。要完善綠色低碳政策和市場體系,完善能源“雙控”制度,完善有利于綠色低碳發展的財稅、價格、金融、土地、政府采購等政策,加快推進碳排放權交易,積極發展綠色金融。預計 2025 年中國城鎮化率能夠達到 66%,至 2035 年達到7080%的均衡水平。中心城市對周邊地區的聚集效應將逐漸轉向擴散效應;大中小城市、小城鎮協調發展格局將逐步形成。未來
59、進入城市群、都市圈為主的城鎮化形態,更具生產效率和節能,在全國能源與電力供需平衡、東中部分布式能源利用、西部能源基地外送、各地多能互補系統建設、區域綜合能源發展等方面帶來新的技術、經濟和生態環境方面的機遇和挑戰。1.經濟和社會發展需要更高品質的現代能源和電力服務2.生態文明建設和綠色發展表2 1 中國的產業結構及預測表2 2 中國人口變化前景增加值202020252035第一產業7.7%6.4%3.0%第二產業37.8%36.78%32.0%其中:制造業26.2%26.8%23.0%第三產業54.5%56.82%65.0%2020202520302035人口(億人)14.1214.314.51
60、4.42524中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展(二)中國2050年可再生能源電力情景按照中國 2035 年基本實現現代化、推動能源生產消費革命、生態文明建設、“30/60雙碳”目標、共同履行 巴黎協定 的要求,統籌國際國內兩個大局,進行“低于 2 度情景”設計。研究主要采用情景發展目標和邊界倒逼分析和自下而上定量預測相結合,主要依據情景設計,通過建立對未來經濟社會人口的預測,并據此提出相應的能源需求,依據碳排放總量和強度要求,設計合理的能源結構,通過模型分析等定量分析的方式確定未來能源結構和發展路徑。研究將以目前能源體系和政策框架作為研究基點的展望式方法,和以 2050 年預
61、期社會經濟發展目標、分析需要采取何種措施路徑確保目標實現的倒逼回溯式研究方法相結合。洞察中國能源體系未來的發展趨勢。兩種方法的結合在專注于研究能源體系長期發展愿景的同時,又能兼顧持續健康發展面臨的短期障礙。對于以上情景的分析是建立在能源系統綜合建模平臺上的,基于全社會效益最大化的標準,并結合技術經濟評價、能源系統優化、政策措施及社會經濟評價、能源外部性分析和系統理論等方法進行綜合決策分析。該模型工具主要由電力和區域供熱優化部署模型(EDO)、終端能源需求分析模型(CREAM-Demand)以及能源發展經濟社會評價模型(CGE)三者構成。研究將首先以宏觀經濟發展增速和環境約束,通過終端能源需求分
62、析模型研究得到能源需求總量及分部門、品種需求量;第二,結合可再生能源資源及產業基礎等約束,對電力系統發展路徑和并網輸電消納進行模擬分析和優化,分析優化電力結構和布局的總體方案,重點提出可再生能源電力的布局方案;第三,研究將利用能源發展經濟社會評價模型分析得到可再生能源發展對部門經濟、產業拉動、提高就業等方面的促進作用。最后通過模型研究結果,提出中國2050年可再生能源發展規模目標、重點方向、布局方案以及發展戰略體系。(1).終端能源需求分析模型利用的現有統計和預測數據,對人口、城鎮化進程、以及工商業、建筑、交通和農業等各部門中不同技術轉換、能源產品生產以及終端用能特性進行分析,推演并預估能源消
63、費終端中消耗的能源類型、消費方式、能源效率以及年活動水平等參數的變化趨勢,同時根據發展需求設置不同情景,依此分析預測 2050 年前的終端能源需求規模和結構。自下而上的分部門能源消費預測需要大量的統計數據以及預測性數據的輸入。這些數據主要來源于中國統計年鑒、中國能源統計年鑒數據、主要行業研究機構和領先國家相關預測。其中:經濟社會預測模型將采用政府或大型國際組織的預測數據;能效等技術數據著眼于相應技術或領域的國際領先水平。中國在過去數十年中取得顯著技術產業進步,或已然進入國際領先行列,在 2050 年有望在許多領域占據全球領先定位。(2).電力和區域供熱優化部署模型中國能源系統的綠色高質量發展依
64、賴終端能源系統電氣化和高滲透率的可再生能源電力供給,其中電力系統頂層部署將是中國能源轉型的關鍵?;?2018 年到 2050 年對總體能源發展的判斷以及對主要類型可再生能源發電的技術經濟性、資源條件、配套電網優化運行、環境影響等因素的分析,并參考中國現有規劃政策和目標,通過電力和區域供熱優化部署(Electricity and District Heating Optimization,EDO)模型,對中國未來電源結構以及電力流向的發展目標和布局進行分析。研究利用 EDO 模型模擬目標年小時級電力系統運行情況,通過對 2018-2050 年電力生產、運輸和使用方式的假設,分析在基準情景和綠色
65、高效情景下,中國電力系統的發展路徑,同時根據不同地區各自情景下的電源組合和發展特點,研究相關電網、儲能、需求響應等發展情況。此外,EDO 模型還兼顧區域供熱系統分析,研究了可再生能源電力接入后系統總成本最低的發電和區域供熱模式,分析提高可再生能源電力接納的方法,實現全社會電力系統最低經濟投入。EDO 模型以系統投資和運行的綜合最小成本為目標函數,以電源技術和經濟特性、燃料和資源、電力和熱力負荷以及增長預測、電力傳輸容量、國家(地方)的稅收和補貼政策參數等作為基本數據輸入,加以電力和熱力平衡以及系統運行特性特點等模型邊界條件,由此確定電力和區域供熱系統未來電源、熱源的規劃和電力系統輸電容量的擴充
66、,以滿足情景的碳排放約束。模型中根據電源特性的差異,設計了50余種差異化的電源技術,并根據地區性差異,對同一技術類型的發電效率和經濟性參數進行了細分。EDO模型覆蓋了中國31個省(市、自治區)。根據實際電網架構,內蒙古電網被分為東西兩部分,因此在 EDO 模型中總共創建了32 個不同的地理區域。依據電力傳輸和供熱特點確定各類技術的工作區域,在每一區域內,模型分別計算發電和區域供熱機組的發電量、供熱量以及各區域之間電力傳輸。模型中對于這些活動相關的燃料消耗、排放及該系統運營的經濟成本進行了計算。由于電力的生產和消費需要在同一時間完成,因此在每一時間步,必須在系統中的每一點上維持電力平衡。而時間分
67、辨率則可以在模型運行中根據需要自行設定,最低可以維持在小時級水平上。在電力市場改革尚未完全完成的階段,通過設定調度運行約束以反映當前實際采用的調度規則,如傳統機組的年度滿負荷運行小時數,省間電力傳輸計劃等。依據輸入數據,EDO 針對每年進行如下計算:經濟調度優化和機組啟停組合優化決策每一機組的最優運行水平;滿足電網中每一區域以及每一時間的電力、熱力需求;優化運行受限于電網約束、電力系統運行技術約束及其他約束條件。容量拓展一方面,模型可以內生確定各類技術容量,另一方面,也可使用 EDO 模型在滿足外生系統電力和熱力需求以及污染物排放的限額等條件下,在發電、電力傳輸和儲能方面進行投資及容量擴展。1
68、.未來能源和電力發展情景圖2-1 能源系統分析模型框架經濟社會驅動因素技 術政 策風太陽能水生物質地 熱海洋能核 能煤 炭石 油天然氣生物質轉化輸發電力區域供熱產 熱化石能源轉化工 業建 筑建 造農 業交 通工業生產服務附加值建筑供熱建筑制冷食品加工新建基礎設施個體交通運輸貿易制造業生活水平提高一次能源需求轉型終端能源需求能源服務需求能源流投資及運營成本排 放經濟社會影響隨著風電、光伏發電進入后補貼時代,未來風電和光伏發電成為裝機規模和發電量最大的兩種電源。2020 年,風電、光伏發電量在全社會用電量中占比分別為 6.2%和 3.5%。兩種情景下,煤炭發電逐漸退出,取而代之的是可再生能源,未來
69、風電、光伏發電量在電力和能源消費中占比均將大幅提升。2050 年,風電和光伏發電成為電力結構中主力電源??稍偕茉丛诎l電量中的占比從 2020 年的近 30%增加到 2050 年低于 2 度情景下的88%。發電裝機中,到 2030 年,由于風能和太陽能與其他技術相比具有經濟競爭力,且 2030 年之前實現碳達峰和非化石能源占比 25%的目標,因此既定政策情景中風電裝機容量約 7 億千瓦,太陽能裝機容量為 8.8 億千瓦。低于 2 度情景下,則 2030年將安裝了 8.5 億千瓦的風電和 10 億千瓦的太陽能發電。2726中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展隨著電氣化程度加深與可再
70、生能源占比提升,一次能源消費總量呈現先升后降的趨勢。在兩種情景下,“十四五”規劃期間,2021 年到 2025 年,一次能源消費總量不斷增長,到 2025 年,一次能耗總量將增長到 54 億噸標準煤左右。在“十五五”規劃和“十六五”規劃期間,此數值將穩定在 56 億噸標準煤左右。到 2050 年,既定政策情景下,一次能耗總量將降低到 54.1 億噸標準煤;低于 2 度情景下,則會增長到 57.6 億噸標準煤左右。隨著中國不斷推動能源生產和消費革命,經濟發展從高增長逐漸轉變為高質量增長,單位 GDP 能耗在未來將持續下降。到2035 年,單位 GDP 能耗將下降到 0.28 噸標煤/萬元,到 2
71、050年,單位GDP能耗將下降到0.17噸標煤/萬元。未來在“十五五”和“十六五”期間,單位 GDP 能耗應進一步分別降低 20%和21%。隨著中國能源體系正在從清潔化基礎上向低碳化轉型,化石能源在一次能源消費中的占比將持續下降。2020 年,煤炭在一次能源需求中的占比為 57%,既定政策情景下,到 2035 年,此占比將下降到 30%;低于 2 度情景下,則會下降到 23%。2020年,天然氣在一次能源需求中的占比為 8.4%,兩種情景對此種需求增長的預測類似,既定政策情景下,到 2035 年,該占比會增長到 20%;低于 2 度情景下,該占比會增長到 18%。2025年到 2035 年期間
72、,一次能源需求將會出現從化石能源到可再生能源的重大變化,且這種變化會非常明顯。既定政策情景下,源自化石燃料的一次能源供應會相對下降 14 個百分點;低于 2度情景下,則會下降 23 個百分點。2020 年,源自可再生能源的能源供應所占比例為 14%,既定政策情景下,到 2035 年,該比例將增長到 27%;低于 2 度情景下,到 2035 年該比例則會增長到 37%。2.一次能源總體趨勢與特征圖2-2 低于2度情景下一次能源消費和二氧化碳排放情況圖2-3 低于2度情景下分能源品種發電量情況圖2-4 低于2度情景下分能源品種發電裝機情況 02 0004 0006 0008 00010 00012
73、 000 0 5001 0001 5002 0002 5003 0003 5004 0004 5005 0002018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050百萬噸百萬噸標煤煤炭石油天然氣核能可再生能源二氧化碳排放04000800012000160002020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050SolarWindHydroBio(solid,liquid,gase
74、ous)NuclearNatural gasGeothermalOceanOil010002000300040005000600070002020202520302035204020452050CoalOilNatural gasNuclearHydroBiomassGeothermalOceanWindSolar2928中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展能源結構的優化調整將使得碳排放的增長與能源消費的增長將逐漸脫鉤。隨著加速電氣化、高比例發展可再生能源、擴大天然氣供給等措施,中國化石能源消費總量將在未來達峰,能源系統碳排放總量呈現先增后降的趨勢。2018 年,能源相關二氧化碳
75、排放量為 95.5 億噸,既定政策情景下,到 2035 年,能源相關二氧化碳排放量為 67.5 億噸,到 2050 年,能源相關二氧化碳排放量為 37 億噸;低于 2 度情景下,到 2035 年,二氧化碳排放量將下降到 51.5 億噸,到 2050 年,二氧化碳排放量將下降到 26 億噸。2018 到 2050 年期間,既定政策情景下的累積能源二氧化碳排放量為 2300 億噸,低于 2 度情景下則為 1950億噸。圖2-5 低于2度情景下一周的電力平衡曲線050010001500200025003000Day 1Day 2Day 3Day 4Day 5Day 6Day 7Power gener
76、ation(GWh)CoalNatural gasNuclearHydroBiomassGeothermalOceanWindSolarStorage dischargeV2G dischargeTotal(三)開放融合多元共享的未來電力場景未來新能源的廣泛接入將呈現智能靈活、友好并網、高效環保的特征。通過儲能、交直流組網與多場景融合應用提升能源系統智能靈活運行水平。通過風光水火儲、多能互補、集群調度、氣象大數據發電預測、廣義虛擬同步技術,可提升友好并網與主動支撐性能,并與靈活性火電機組、天然氣與儲氫調峰電站共同構成發電側靈活資源體系。電網將呈現出交直流遠距離輸電、區域電網互聯、主網與微電網互
77、動的形態。未來終端用能結構中,電氣化水平持續提升,電能逐步成為最主要的能源消費品種。電能替代、電動汽車、清潔供暖、屋頂光伏、家用儲能設備及智能家居的廣泛應用使用用電負荷朝著多元化方向發展。在能源互聯網背景下,既是消費者,又是生產者的全新模式改變著能源電力服務形態,需求側響應、虛擬電廠及分布式交易越來越多成為用戶的新選擇。除了普遍服務外,綠色電力、定制化服務、優質供電、精準計量、電力大數據增值服務成為用戶的新需求。圖2-6 多元融合、開放共享的未來電力場景3130中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展(四)落實中國未來電力愿景的重點政策與實施路線的展望面向碳中和目標的實現,需要以綠色
78、電力的大規模開發和使用助推能源供給側結構性改革,從源頭上引領、帶動和傳導整個能源體系,形成構建現代能源體系的新突破;以能源行業信息化、數字化和智能化變革助推能源系統的綠色低碳轉型;以終端能源用電需求引導能源生產持續優化,確保碳達峰碳中和目標的實現。加快推動風、光成為主體能源。上述研究分析表明,風能和太陽能將是成為未來中國能源系統的支柱,這種轉型對于中國建設生態文明的國內目標和實現應對氣候變化的國際承諾均至關重要。對于 2035 年之前的時期,建議逐步增加風能和太陽能的裝機容量。在 2020 年至 2025 年期間,建議每年部署 1.2-1.3億千瓦。從 2025 年到 2030 年,年新增裝機
79、規模應該增加到1.35-1.40 億千瓦,從 2030 年到 2035 年,年新增裝機規模應該在 2 億千瓦左右。推進可再生電力與煤電、氣電等協同轉型。統籌考慮綠色低碳發展轉型、煤炭消費總量控制、能源領域供給側改革等各項要求,用好存量煤電資源,加快推進煤電靈活性改造。結合技術創新,鼓勵燃煤機組增加高效熱儲能裝置,適應電力系統負荷和可再生能源發電的快速波動,逐步引導煤電由基礎負荷的主要承擔者向系統靈活能力的主要提供者轉變。2025 年前,全國存量煤電機組的靈活性改造完成率要達到 50%以上,2030 年前煤電全部完成靈活性改造。抓住窗口期,發揮好燃氣發電的調節作用,支撐西北地區高比例可再生能源發
80、展和華北、華東及南方地區分布式能源發展。建立健全以抽蓄、電化學、電動汽車和綠氫為主的儲能體系。充分利用各類儲能技術的不同時空特性,實現“可再生能源+儲能”協同發展。加強西部風光資源富集地區可再生能源場站并網與儲能設施配置;推動儲能體系作為電網主要調節資源參與電力系統的調峰、調頻,共同參與電力輔助服務市場。以終端部門的電氣化改善能源效率和降低碳排放。改善終端部門的能源消費結構,以綠色電能替代促進工業、交通、建筑等終端部門的現代化和電氣化,降低終端部門的污染物排放量。積極推動可再生能源發電與大規模電動汽車普及的協同,著力推進高污染工業、商業居民建筑的減煤和電氣化,持續推動城鄉電力、熱力基礎設施的擴
81、容和與分布式可再生能源的整合,逐步實現人人享有可持續能源。激發需求側主動響應。建立健全基于價格激勵的負荷側響應措施,制定反映市場供求關系的價格體系,進一步優化峰谷電價機制,整合系統運行、市場交易和用戶用電數據,提高負荷側大數據分析能力,增強負荷側響應能力。加快促進 V2G 規?;瘧?,推動電動汽車充電基礎設施體系加快建設,研究電動汽車充放電與電力系統互動技術與商業模式。充分發掘電動汽車動力電池全生命周期與可再生能源發電的協同潛力。逐步發展電制氫替代。因地制宜布局電氫融合基礎設施,力爭在綠氫制備、長距離運輸和終端應用等前沿技術方面取得突破,關鍵產業鏈技術自主可控。逐步推動電解水制氫成為西部地區風
82、電、光伏發電等可再生能源消納的重要方式。隨著綠氫成本的持續下降,推動氫能下游應用市場由交通領域向儲能、工業、建筑領域拓展,逐步形成較完備的電氫融合產業體。1.大力開發風電光伏等新能源電力,助推能源供給側結構性改革2.以終端部門的電氣化需求引導能源生產持續優化國內已經有多種政策工具用于促進綠色電力轉型,最重要的是包括可再生能源消納保障機制、綠色證書、電力市場和二氧化碳排放交易系統(ETS)。這些政策如果能夠有效實施,將能夠顯著推動可再生能源的部署,尤其是風能和太陽能光伏??稍偕茉聪{保障機制。對可再生能源,尤其是風電和光伏等非水可再生能源電力設定強制性消費目標,這對于擴大風能和太陽能光伏的部署
83、至關重要。按照國家能源局的要求,各省將負責確??稍偕茉丛谠撌】傠娏ο闹羞_到特定的占比,且各省的目標未來將朝著逐步統一的方向發展。各省的可再生能源消費既可以在省內本地生產,也可以通過跨省傳輸來自其他省份。綠證制度。綠證制度是促進綠電發展的重要政策工具之一。綠證是由政府或授權機構認證的可再生能源發電量的憑證,用于計量和追溯綠電的消費,可與電量統一或分開交易及核算。通過強制消費配額和自愿認購激勵等兩種方式促進綠證交易。綠證制度可以讓各省以靈活的方式決定本地生產或從其他省購買。風能和太陽能發電條件好的省份可以出口到條件較差的省份,有利于整體經濟效益。購買綠色證書將為可再生能源電廠的所有者帶來額外收
84、入。電力交易??稍偕茉瓷a商的主要收入是電力銷售。運行良好的電力市場的發展對于將可再生能源整合到電力系統中至關重要。電力市場必須為中長期價格風險管理和高效的系統調度提供機會??稍偕茉瓷a商須能夠進行中長期電力交易,以確保在該交易窗口內建立的其他發電商實體倉位不會將可再生能源生產商擠出市場。采用 PPA 還可用于保證可再生能源生產商和市場消費者的長期價格安全。一旦運作良好的現貨市場提供了流動性和可信的價格參考,例如系統邊際價格(SMP),就應該通過金融權力交易來加強價格風險管理。中長期實物交易參照系統邊際價格,過渡到期貨、差價合約(CfDs)等金融合約?;谶呺H和動態定價的現貨市場將確保風能
85、和太陽能在火力發電廠之前被調度。定價將反映與需求相比生產的稀缺性,并確保整個系統有效運行。碳市場。二氧化碳排放交易系統(ETS)將通過提高使用化石燃料的發電廠的發電成本來支持能源轉型。如果分配排放配額,則應授予所有發電廠,包括風能和太陽能發電廠,這將為可再生能源生產商帶來額外收入,他們可將排放權出售給擁有化石燃料發電廠的發電廠。如果改為拍賣 ETS 配額,效率會更高,由此產生的收入應該會促進能源轉型。3.實施綠色電力轉型的重點驅動政策圖 2-7 促進可再生能源的發展的主要激勵措施對可再生能源電力設定強制性消費目標按省設置目標本地消納和跨省交易結合設置具有雄心的目標由政府或授權機構認證的可再生能
86、源發電量的憑證和可再生能源消納保障機制做好銜接為可再生能源電力提供附加收益現貨價格基于邊際成本包括中長期、現貨和輔助服務市場通過PPA、差價合約等方式確保中長期收益逐漸對排放二氧化碳收費逐漸減少碳排放電力市場交易碳排放市場可再生能源強制消費綠證交易3332中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展三、綠色創新與開放共享發展進入十四五以來,中國可再生能源將呈現大規模、高比例、市場化、高質量發展新特征。面向碳達峰碳中和目標,必須完整、準確、全面貫徹新發展理念,統籌發展與安全,以綠色低碳為主題,大力推動發展模式和制度的改革創新,有序推進各類資源和市場向各類主體公平開放,促進可再生能源走上全民
87、參與、共建共享式發展道路。3534中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展(一)全方位協調融合開發利用可再生能源的新格局(二)從智能電網到能源互聯網隨著新能源和可再生能源向大規模、高比例、普及化方向發展,中國需堅持生態優先、因地制宜、多元融合發展,推動構建全方位融合開發利用可再生能源的新格局。5隨著可再生能源開發進入全面普及發展階段,亟需全面開展全國可再生能源資源詳細勘查和綜合評價,納入國土空間基礎信息平臺和國土空間規劃“一張圖”,構建國家能源基礎信息及共享平臺。為此,能源主管部門需要會同自然資源、水利氣象、生態環保、城鄉建設、農林牧漁、海洋島嶼等管理部門,發揮各級公共機構和各類企業
88、優勢,共同開展可再生能源開發資源量評估,對全國可利用的風電、光伏發電、地熱能、生物質能資源進行全面勘查評價,按照資源稟賦、土地用途、生態保護、城鄉建設等情況,準確識別縣域單元具備開發利用條件的資源潛力,建立全國、省、市縣等各級可再生能源可開發資源數據庫,并及時將可再生能源資源的可開發利用范圍等空間信息納入同級國土空間基礎信息平臺和國土空間規劃一張圖,對重要的新能源開發基地、儲備基地、抽水蓄能站點等進行前瞻性布局,對建筑附加和建筑一體化太陽能利用設施預留接口,保障可再生能源開發利用合理的用地用海以及立體空間需求,建設多能互補、就近平衡、以清潔低碳能源為主體的新型能源系統。為更好的適應可再生能源的
89、接入和實現深度綠色低碳轉型,電網將面臨多維度的根本性轉變。電從“身邊來”和從“遠方來”相結合:中國西北部風光資源條件更好,但電力負荷在沿海地區的比重仍然較高,資源分布和電力負荷分布的錯配意味著中國大規模利用可再生能源未來仍需依靠長距離和大范圍的電力傳輸。同時,考慮到地區之間的差異可平抑可再生能源的波動性,可通過更大范圍的優化調度來提升可再生能源的消納水平和降低系統運行成本,需要較大容量和互聯互通的輸電網絡支持??稍偕茉磫螜C容量小、布置靈活、資源可獲得性強,具有較強的分布式特性,通過將可再生能源利用與各類人類活動場景相結合,實現本地能源的有效開發利用,可降低能源傳輸的損耗,提高利用效率。通過將
90、本地各類能源和資源的組網,一方面可以提升本地資源的統籌協調利用,另一方面還可以實現規模的倍增,為大電網提供支撐。由電網走向能源互聯:目前中國的電網、油氣管網、熱力管網都是相對獨立,且氫能網絡建設仍處于起步階段。電力系統的自身的低碳轉型將受到可再生能源接入帶來的影響,同時也需要在實現低碳轉型的同時為系統的安全穩定運行提供保障。從供應側來看,需要提升電源的多元化,一方面可以更好的應對來自不同領域和方向的能源供應風險,另一方面可以為電力系統提供不同種類的系統調控的運行特性和靈活性。從需求側來看,電氣化水平的提升使電力成為未來各個行業部門的核心,工業和城市的智能化數字化水平的提升為多品種能源供應協同優
91、化提供了技術支撐。從能源網絡組織方式來看,需要形成以電力為核心,多種能源網絡耦合協同、梯次利用的格局。一方面,形成多種能源網絡協同的靈活性供應和調蓄體系,以燃氣發電、熱電聯產機組、熱泵、電解制氫裝置、燃料電池等多種設備為各類能源耦合節點,實現各個系統互為備用;另一方面用戶端的能源互聯網將成為重要的耦合場景,形成冷熱電氣氫水耦合的供能系統,優化實現不同熱值的能源梯次利用。大規模、高比例可再生能源發展將對自身發展方式和能源經濟社會生態發展帶來新的要求,必須統籌推進各類可再生能源開發利用新模式新場景。堅持集中式與分布式并舉,加快建設水電、風電和光伏發電基地,因地制宜推動各類可再生能源分布式開發利用;
92、堅持陸上與海上并舉,優化海上風電開發布局,有序推進海上風電基地建設;堅持就地消納與外送消納并舉,提高電力系統靈活性和電網柔韌性,同步擴大可再生能源就地就近消納規模和跨省跨區外送規模;堅持單品種開發與多品種互補并舉,既強調水風光等可再生能源各品種之間的互補發展,也注重可再生能源與火電等傳統化石能源等融合發展。堅持單一場景與綜合場景并舉,貫徹生態文明建設、新型城鎮化、鄉村振興、新基建等國家戰略,拓展光伏治沙、建筑光伏一體化、可再生能源制氫利用等多場景應用,著力構建多能互補、因地制宜、多元迭代發展新局面。隨著能源革命的政策推動和新能源發電技術的不斷成熟,在中東部加快探索推廣以“光伏+”為代表的新能源
93、融合發展的模式創新,拓展“建筑+光伏”“生態治理+光伏”“農業/漁業+光伏”等新模式新業態。加快構建有利于低碳發展產業布局,推進京津冀、長江經濟帶、粵港澳大灣區、長三角地區、黃河流域等重點區域產業有序轉移和承接,引導有色金屬、石化等行業產能向可再生能源富集、資源環境可承載地區有序轉移。強化鋼鐵、石化化工、建材、有色金屬、紡織、造紙等行業與可再生能源基地建設耦合發展,推動產業循環鏈接。全面推進分布式光伏開發,重點推進工業園區、經濟開發區、公共建筑等屋頂光伏開發利用行動,在新建廠房和公共建筑積極推進光伏建筑一體化開發。推進“光伏+”綜合利用行動,鼓勵農(牧)光互補、漁光互補等復合開發模式,推動光伏
94、發電與 5G 基站、大數據中心等信息產業融合發展,推動光伏在新能源汽車充電樁、鐵路沿線設施、高速公路服務區及沿線等交通領域應用,建設新能源交通廊道。先利用采煤沉陷區、礦山排土場等工礦廢棄土地及油氣礦區建設光伏電站。在工業園區、經濟開發區、油氣礦區及周邊地區,積極推進風電分散式開發。重點推廣應用低風速風電技術,合理利用荒山丘陵、沿海灘涂等土地資源,在符合區域生態環境保護要求的前提下,因地制宜推進中東南部風電就地就近開發。創新風電投資建設模式和土地利用機制,大力推進鄉村風電開發。在“三北”地區結合生態建設推動綠色能源基地化規?;_發。以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點,加快建設黃河上游、河西走廊、黃河幾
95、字彎、冀北、松遼、新疆、黃河中下游等七大陸上風電光伏新能源基地。以風光資源為依托、以區域電網為支撐、以輸電通道為牽引、以高效消納為目標,統籌優化風電光伏布局和支撐調節電源,加快建設一批生態友好、經濟優越、綜合效益高的大型風電光伏基地項目。3.推動可再生能源融入生產生活生態空間1.構建網格化、立體式資源勘查和集成規劃體系1.電力系統的根本性轉變2.統籌推進各類可再生能源開發利用新模式新場景5.“十四五”可再生能源發展規劃3736中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展數字化賦能電力低碳化發展:一方面,大量的低碳技術采用了電力電子設備,設備的可測可調能力大大增強,電力系統電力電子化為給予
96、了數字技術更大的發揮空間;另一方面,電力系統的波動性隨著可再生能源占比的提升將大大增加,電力系統的復雜性也隨著電源品種的多元化和區域的差異化、分布式能源和微網等開發應用場景多元化、電采暖和電動汽車等新型用電設施的增加大幅增加,電力系統需要通過數字化賦能來實現系統優化。目前,智能電網已基本實現了電網的可測可觀和輸電網絡的可控,智能化電表已在全國普及,部分站點可實現無人值守,柔性電網技術正在試驗示范。未來數字化技術將在更廣泛的領域實現與電力系統更深的耦合。首先,數字化技術需要增強應用深度和細化顆粒度,從靜態數據擴展至動態數據,實現電力系統的數字孿生,為狀態模擬、預測等場景提供更有力的支撐。其次,數
97、字化技術需要拓寬應用的廣度和創新應用場景,實現數字化應用從電力生產向調度傳輸和使用消費擴展,從硬件設備運行狀態向市場運行和用戶行為擴展,擴大系統的優化邊界。最后,數字化應用需要打通各個環節,形成各類業務之間的銜接與協調,例如將天氣情況、可再生能源和靈活性電源運維情況、風電場發電情況、電煤庫存情況、系統可用容量、電力用戶行為等多個環節銜接,可實現電力供應安全風險的精準識別,合理安排電煤采購計劃、機組出力和檢修計劃,及早啟動彈性負荷調整等,防范因極端天氣等突發性事件引發的電力斷供等問題。圖3-1 電力供需情況來源:Accelerating low-carbon energy production
98、with smart sector coupling,https:/ 來源:IRENA,Future role of distribution system operators,2019.圖3-3 各類需求側靈活性資源可參與的市場和靈活性產品來源:歐盟智能電網工作組,專家組3報告,Demand Side Flexibility Perceived barriers and proposed recommendations,2019.電源:集中式與分布式并舉,因地制宜布局綠色低碳發電項目,在充分利用西部地區風光資源開發大型可再生能源生產基地的同時,發展園區風電、建筑光伏等多種形式的分布式電源,增
99、強各類電源的調節能力,引導靈活性資源投資,形成多元化的電源結構。輸電網、配電網:加強堅強且靈活的輸電網絡建設,提升輸電線路雙向輸電和負載靈活調節能力,在實現綠色電力大規模轉移調度的基礎上,為地區間電力平衡和安全供應提供支撐;提升配電網接納分布式電源、電動汽車、熱泵等新型分布式能源的能力,尤其是進一步完善農村地區,尤其是縣城和重點鄉鎮的供電能力和可靠性,加強智能配電網建設和電網末端優化調度能力建設,與輸電網共同構建多級的智能優化調度體系,與其他能源網絡以及交通網和城市物聯網實現更深入的交互。電網調度和電力市場:電力系統調度將更加強調基于市場的經濟調度,電力市場的架構和產品的設計也將更加反映電力系
100、統調度的需求。電力市場的組織架構將與電力系統的平衡和調節范圍將更加匹配,在不同層級體現相應層級的需求,形成多級兼容協調的電力市場設置,對同一資源不同的屬性的調用和優化將成為關鍵。未來將形成多種組織方式的市場和調度平衡責任主體(Balacing responsible party),形式不僅僅局限于目前的電力零售商、配電網運營商,也將出現電源集成管理商、靈活性資源集成商等多種形式的參與不同市場的主體形式,這些主體也需根據其提供的電力商品類型,承擔相應的調度義務,為系統運行提供可承諾的確定性的服務。另外,也將出現多主體元素的集合體,例如能源互聯網集成商將集成配電網運營商、電力零售商、靈活性資源集成
101、商等多種主體形態為一體;產銷者也是分布式電源與電力用戶的集成體,可作為電源、負荷或靈活性資源參與到電力市場中。2.各主體應如何參與3938中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展(三)開放融合電力市場隨著新能源大規模發展,電力系統對于靈活性資源的需求在不斷擴大。2015年以來,中國新一輪電力體制改革提出了“三放開、一獨立、三強化”的電力市場建設方向,有序放開競爭性業務和競爭性環節電價,形成主要由市場決定電價的機制,構建有效競爭的電力市場體系。2021 年,全國市場化交易電量 3.7 萬億千瓦時,同比增長 17.2%,占全社會用電量的 44.6%,是 2015 年市場化交易電量的近 7
102、 倍,年均增長約 40%。但同時,電力市場還存在體系不完整、功能不完善、交易規則不統一、跨省跨區交易存在市場壁壘等問題,對新能源的加快發展也構成制約,建設全國統一電力市場體系日益緊迫。2022 年國家發展改革委 國家能源局關于加快建設全國統一電力市場體系的指導意見(發改體改2022118 號)要求,適應碳達峰碳中和目標的新要求,優化電力市場總體設計,健全多層次統一電力市場體系,統一交易規則和技術標準,破除市場壁壘,推進適應能源結構轉型的電力市場機制建設,加快形成統一開放、競爭有序、安全高效、治理完善的電力市場體系。中國已開展了電力中長期、現貨和輔助服務市場建設,但同時,市場功能機制有待進一步完
103、善,各類型市場間的協調有待加強。要加快建立電力現貨市場,逐步放開準入范圍,允許更多靈活性資源及市場主體進入市場,例如需求響應資源、綜合能源服務商;豐富完善輔助服務市場交易品種,包括動態優化調整備用容量、引入爬坡備用機制等,通過市場更為準確反映靈活性資源的容量和爬坡價值,激勵市場成員積極參與提供爬坡輔助服務,保證新能源高滲透率下系統的實時平衡。探索容量市場建設,逐步構建容量成本回收機制,形成合理的固定成本與變動成本回收機制,發揮容量市場引導電源投資、保障電力市場中長期充裕度的作用,激勵具有快速啟停能力的高靈活性電源建設,促進傳統電源與可再生能源、電儲能協調發展。針對高比例可再生能源區域,加速推進
104、常規能源容量回收機制的落地,保障電力系統柔性資源的有效儲備。隨著發用電計劃的放開,跨區跨省市場化交易電量快速增長。當前,中國電力電量平衡方式已由分省分區平衡向全網平衡轉變,必須提高跨區跨省電力交易市場化程度,培育市場主體直接參與跨區跨省交易,賦予市場主體以充分的選擇權,以市場的方式更加快速地實現全網范圍內電力電量的平衡,讓市場成員在交易中推動省內外市場的均衡。探索區域市場一體化建設模式,實現跨區跨省市場融合發展。區域一體化市場建設是建立全國統一電力市場的必由之路,應該在有關政策支持下,由各省市場自由選擇融合發展,打破省間壁壘,促進資源優化配置。各省融合的市場中應逐步設計統一的交易品種、交易方式
105、、交易流程,明確市場范圍,健全保障措施。1.進一步完善統一電力市場體系功能,構建多元競爭市場格局2.提高跨區跨省電力交易市場化程度,逐步構建區域和全國統一電力市場未來新型電力系統構建中,新能源參與電力市場將成為必然趨勢。電力市場設計需要研究如何適應新能源的物理特性。當前電力市場規則的設計更多從常規電廠的特點出發,比較適合常規電廠規模大、出力穩定、易于控制等特點,不能適應新能源預測困難、波動性大、單體規模小、比較分散的物理特性。新型電力系統條件下,市場機制需要主動適應新能源的發電特性,要完善中長期合同市場化調整機制,縮短電力交易周期,提升交易頻次,推動各類優先發電主體、用戶側共同參與現貨市場,建
106、立合理的費用疏導機制,推動將優先發電、優先購電計劃轉化為政府授權的中長期合同,開展綠色電力交易試點,以市場化方式發現綠色電力的環境價值,鼓勵分布式光伏、分散式風電等主體與周邊用戶直接交易。按照建立長期目標導向的可再生能源消納責任權重機制的要求,做好市場機制與可再生能源電力消納保障機制的銜接協調。3.構建適應新能源發展參與市場交易的電力市場機制,激勵主動消納可再生能源(四)有序推進綠氫的生產應用化石能源制氫是當前中國氫氣的主要生產方式。氫能是一種二次能源,主要制氫方式包括化石燃料制氫、副產氣體制氫和電解水制氫三大類。其中,化石燃料制氫主要包括煤制氫、天然氣制氫等;副產氫主要來自氯堿副產氫和焦爐煤
107、氣副產氫等。中國是氫氣生產大國,2019 年中國氫氣產量超過 3000 萬噸6,其中以煤、天然氣等化石燃料直接生產的氫氣占了將近 80%,以煤或天然氣等為來源的工業副產氫約占 20%,電解水占不到1%。對比各類制氫技術,傳統制氫工業中以煤、天然氣等化石能源為原料,制氫過程產生 CO2 排放,制得氫氣中普遍含有硫、磷等危害燃料電池的雜質,對碳捕獲及提純有較高要求。焦爐煤氣、氯堿尾氣等工業副產提純制氫,能夠避免尾氣中的氫氣浪費,實現氫氣的高效利用,但長遠來看受上游產量的限制,無法作為大規模集中化的氫能供應來源。電解水制氫純度等級高,雜質氣體少,易與可再生能源結合,被認為是未來最有發展潛力的綠色氫能
108、供應方式。此外,農作物、藻類等生物質制氫、核能制氫、光催化制氫等也具有一定發展潛力,但目前受限于資源條件、技術成熟度等問題,短期內難以成為主流制氫方式。綠氫制備將是未來新型電力系統靈活性的重要來源。風電、光伏發電等可再生能源具有隨機性、間歇性、能量密度低等特點,大規??稍偕茉窗l電并網帶來了電力系統供需兩側的雙重波動性與不確定性,因此系統調峰難度增大,容易帶來嚴重的棄風、棄光等一系列問題。利用富余時段的低價可再生能源電力制氫可減輕大規??稍偕茉聪{壓力,再將氫能輸送到能源消費中心多元化利用,可一定程度解決風、光等可再生能源不穩定及長距離輸送問題,同時也降低了清潔能源制氫成本。特別是在風、光資
109、源好的“三北”地區,可再生能源基地化開發及技術進步帶來的成本大幅下降,為清潔能源制氫提供了經濟可行性。在用能負荷集中區,既可利用遠方輸送來的可再生能源電解制氫,也可直接利用遠方儲運過來的氫能,滿足當地用能需求。1.綠氫是未來的主要發展方向4140中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展如果不考慮碳排放成本,當前煤制氫的成本最低,工業副產氫和天然氣制氫價格緊隨其后,而電解制氫的方式則相比之下要高出很多;預計到了 2030 年,采用可再生能源電力制氫即綠氫的成本可降低至約 15 元/kg,和煤制氫和工業副產氫的成本已經基本相當;展望到 2050 年,隨著可再生能源度電成本的不斷下降,全國
110、可再生能源電力制氫總體可降低至 10 元/kg 以內,是成本最低的制氫工藝路線。而隨著未來電網電制氫工藝的平均購電成本的不斷下降,到 2030 年和 2050 年制氫成本有望分別降低至約 20 元/kg 和 15 元/kg,并具備布局靈活、離加氫站近的優勢,不考慮環境效益也將逐步具備較強的經濟性。如果考慮碳排放成本,煤制氫和天然氣制氫路線需要增加 CCUS工藝,即制氫綜合成本加入 CCUS 的成本。則在 2020 年的時候,煤制氫由于較高的碳排放強度造成 CCUS 成本較高,綜合成本已經接近于電解制氫。而到 2030 年,采用可再生能源電力制氫的綜合成本已經低于煤制氫和天然氣制氫。到了 205
111、0 年,可再生能源制氫成本最低,工業副產氫其次,電網電制氫降低至和煤制氫的成本同一水平。隨著綠氫的經濟性不斷增加,在石化、鋼鐵等工業,以及公路、航運、航空等交通部門的將具有大規模替代化石能源的潛力。2.未來綠氫將逐漸具備經濟性考慮氫能應用規模發展情況,在氫能發展初期(到 2025 年),氫氣作為燃料增量有限,工業副產制氫因成本較低,且接近消費市場,將成為以車用為主的新增氫能消費中的主要供氫主體,這一時期雖然可再生能源發電制氫成本較高,還難以大規模發展,但應該積極推動開展可再生能源制氫的技術示范;中期(到2030 年),交通等新增氫能消費將初具規模,單純以副產氫已經難以滿足增量市場需求,并且可再
112、生能源制氫在局部地區具備了經濟競爭力,因此這一時期增量氫氣消費將形成可再生能源發電制氫和工業副產氫并重的方式;從 2030 年開始,一方面可再生能源制氫成本將開始全面展現經濟性優勢,另一方面,氫能在交通等領域消費規模明顯提升,因此新增氫能消費將基本以綠氫為主,并且在工業原料領域綠氫也將開展存量替代,綠氫規模和比例將快速提升,預計到 2050、2060 年綠氫供應占比分別達到 80%和 90%。3.不斷提升綠氫生產消費占比圖3-4 不同工藝制氫典型成本構成(單位:元/kg)數據來源:氫能產業有序發展路徑和機制,中國經濟出版社,2021圖3-5 2020-2060年氫能供應結構預測數據來源:氫能產
113、業有序發展路徑和機制,中國經濟出版社,2021(五)企業的更多選擇和角色國家發展改革委、國家能源局已于 2021 年 9 月印發綠色電力交易試點工作方案,企業可以通過直接交易購買和向電網企業購買兩種方式采購綠色電力。直接交易購買方式主要面向省內市場,由電力用戶或售電公司通過直接交易方式向省內綠色電力企業購買綠電,以實現綠色能源供需的精準匹配,促進綠色能源的利用水平提升。在無法滿足綠色電力消費需求的情況下,電力用戶可通過第二種交易方式向電網企業購買其保障收購的綠色電力產品達成交易。這類綠色電力產品來自部分帶補貼的新能源項目,或來自本省電網企業參與省間市場化交易購入。在綠色電力消費的基礎上,企業應
114、完善綠色制造體系,深入推進清潔生產,打造綠色低碳工廠、綠色低碳工業園區、綠色低碳供應鏈,構建綠色低碳供應鏈。特別是汽車、機械、電子、紡織、通信等行業龍頭企業,在供應鏈整合、創新低碳管理等關鍵領域應發揮引領作用,將綠色低碳理念貫穿于產品設計、原料采購、生產、運輸、儲存、使用、回收處理的全過程。政府應組織推進構建統一的綠色產品認證與標識體系,推動供應鏈全鏈條綠色低碳發展;鼓勵“一鏈一策”制定發展方案。鼓勵企業、園區就近利用清潔能源,支持具備條件的企業開展“新能源+儲能”等自備電廠、自備電源建設。加快工業綠色微電網建設。增強源網荷儲協調互動,引導企業、園區加快分布式光伏、分散式風電、多元儲能、高效熱
115、泵、余熱余壓利用、智慧能源管控等一體化系統開發運行,推進多能高效互補利用,促進就近大規模高比例消納可再生能源。開展工業領域電力需求側管理示范企業和園區創建,示范推廣應用相關技術產品,提升消納綠色電力比例。打造綠色低碳工業園區,通過“橫向耦合、縱向延伸”,構建園區內綠色低碳產業鏈條,促進園區內企業采用能源資源綜合利用生產模式,推進工業余壓余熱、廢水廢氣廢液資源化利用,實施園區“綠電倍增”工程。1.以綠電消費推動構建綠色供應鏈2.就近開發利用新能源電力需求響應在相當長一段收益期內仍將扮演重要作用。從趨勢上來看,數字化技術的不斷進步使得大規模協調小型系統資源成為可能,工商企業等電力用戶也將越來越多地
116、通過負荷聚合商參與市場交易。負荷聚合商利用數字平臺,從對電力系統和消費者都有利的方式對電力用戶和分布式能源進行主動管理,越來越多的小型工業用戶和大型商業用戶開始通過負荷聚合商參與需求側響應。這些終端用戶的參與也得益于智能電表基礎設施和分時或實時電價,通過吸引更多的利益相關者,負荷聚合商可以降低平衡系統的成本,但可能需要實施有針對性的政策或監管,以允許他們參與批發或輔助服務市場。成熟的電力市場環境下,企業等電力大用戶既可參與電能量與容量市場,還可以參與提供調頻、備用、可中斷負荷等輔助服務市場。同時也將孕育負荷聚合商等新的市場主體及商業模式,為用戶提供專業的咨詢和市場交易服務。3.智慧企業參與靈活
117、需求響應4342中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展2.在城市范圍大力推廣綠色能源(六)綠色能源讓城市更美好為了增加可再生能源比例,市政府應利用其資產在公共建筑(例如學校、醫院、體育中心等)、城市街道(包括街道)部署分布式可再生能源電力。市政府和其他參與者也可利用當地的風能、生物質能和水力資源,用于電力、熱力生產或熱電聯產,支持區域內可再生能源的整合。在市政建筑中推廣可再生能源電力和供暖。建筑的政策趨勢是通過市政建筑規范,要求新建筑使用可再生能源來發電或供暖。對于現有建筑,可以通過財政激勵措施(如贈款、回扣和低息貸款)來鼓勵使用可再生能源。通過政府直接投資等方式在市政建筑中增加可
118、再生能源電力應用份額已經成為趨勢,尤其是在市政建筑如市政廳、體育設施和學校安裝光伏發電系統,或者將光伏發電與電池存儲、太陽能熱系統相結合。除了發電外,還需要逐步提高可再生能源在市政運營供暖和制冷方面的份額,雖然這比發電更具有挑戰性。建筑供暖和制冷在減碳和改善空氣質量上益發重要,可行的方式包括通過禁止和限制建筑物取暖化石燃料的禁令和限制,或者所有市政建筑中用可再生能源(或燃氣鍋爐)替換固體燃料爐灶,促進電氣化和可再生能源的使用。在市政交通中提高可再生能源運用比例。為了實現市政交通的綠色化,城市政府應當積極在公共采購或直接投資中為公共和市政車隊采購電動汽車或者氫燃料電池汽車,取代以化石燃料驅動的內
119、燃機汽車。電動公交車最受全球城市政府的關注,大多數零排放汽車的公共采購都集中在電動汽車上。中國的城市近年來持續主導全球電動公交車市場,未來仍將持續通過公交電動化推進城市能源轉型。隨著城市電力可再生能源比例的提高,公共交通用能也將更多的使用可再生能源。除了公交電動化以外,也有相當一部分城市選用氫能燃料電池公交車代替內燃機公交車,尤其是在北方地區的城市,燃料電池公交車可以克服電動車嚴寒天氣下續航嚴重不足的弊端。除了采購新能源車外,城市政府還應當為市政車隊的新能源車建設相關的充電或加氫等基礎設施。(2).全市電力為了提高城市用電實現綠色和清潔化,城市政府可實施各類監管政策、財政和金融激勵方式推動在全
120、市范圍內安裝盡可能多的可再生能源電力。盡管國家層面對風電、光伏的補貼已經基本退出,但是城市政府仍然可以通過實施一定的直接補貼來激勵市場主體開發分布式可再生能源電力。比如,浙江省麗水市實施市級財政獎補,對市區 2022 年、2023 年、2024 年并網的家庭戶用分布式光伏項目給予一次性建設補貼,補貼標準分別為 0.60 元/瓦、0.50 元/瓦、0.40 元/瓦。蘇州吳江區提出對2021 年 7 月至 2023 年底期間并網發電的光伏和儲能項目進行補貼,工業企業分布式光伏項目應用方(屋頂方)補貼 0.1 元/千瓦時,補貼項目 1 年的發電量,居民屋頂光伏項目按 1 元/瓦對投資方進行一次性裝機
121、補助等。除了直接財政補貼,未來采用稅收抵扣、低息貸款也將是支持城市可再生能源開發的重要手段,尤其是稅收抵扣在美國的諸多城市被證明是一種十分有效的激勵方式。此外,除了直接利用本地生產的綠色電力,城市政府也可以通過購買其他區域的綠色電力或者綠證來提高本地綠色用電比例,在更大范圍內推動綠色能源發展。(3).全市交通很長一段時間內,生物燃料是提高交通用能中可再生能源比例的主要方式,比如燃料乙醇、生物柴油等。近年來,通過電動化驅使交通運輸部門綠色轉型越來越受到城市政策制定者的青睞。城市近中期可以通過財政和金融措施來激勵各類用戶采購和使用新能源汽車,中遠期則可采用用能政策來限制非新能源汽車的出售和使用。通
122、過直接補貼、退稅、免稅等財政和金融激勵在國內外均已被證明是推廣新能源車的有效手段。中國對于電動車的國家補貼即將完全退出,但是采用免稅、城市層面的財政或路權等方面的激勵措施等仍可能持續較長時間。在中遠期,在城市轄區內禁止和/或限制使用化石燃料車輛的措施,包括禁止柴油車輛(國外如德國和西班牙的許多城市已宣布)或禁止/逐步淘汰所有內燃機車輛,從而使城市交通用能轉向可再生燃料和電力。截至 2020 年底,全球至少有 14 個城市提出或通過了對燃油車的禁令。中國的海南省第一個提出在 2030 年開始全面禁售燃油車,西安市在城市層面率先提出力爭到 2030年全面實現電動化,預計未來中國的大中型城市將繼續推
123、動全國的電動化浪潮。完善電動汽車充電基礎設施是推動電動汽車持續增長的關鍵。近年來,中國充電樁增長滯后于電動車爆發式的增長,未來新能源車對充電基礎設施需求不斷加大。需要以城市為重點,構建全國的充電基礎設施體系,包括強化城市重要節點充電基礎設施能力,在大城市與中小城市間、中小城市與鄉鎮間等重要節點加強公共充電基礎設施建設;優化城市公共充電網絡建設布局,擴大網絡覆蓋范圍;完善城市居民區充電基礎設施,積極推廣智能有序慢充為主、應急快充為輔的新模式。另一方面,將電動汽車充電與可再生能源聯系起來將是未來的重要發展趨勢。新建筑的電動汽車充電要求在城市層面會變得越來越普遍,尤其是分布式光伏電站與充電基礎設施結
124、合的模式。比如充電樁+光伏車棚模式,光伏陣列安裝在車棚頂部,由光伏車棚發電系統、新能源汽車充電站、智能能源管理系統、儲能電池系統等綜合組成,有利于推動區域電網削峰填谷、多能互補,降低電動汽車大功率充電對配電網的沖擊。實現城市可再生能源目標不僅取決于對可再生能源的政治承諾和市政直接投資,還應廣泛動員和促進全體市民在全市范圍內利用可再生能源。市政府應當推出一系列政策組合,包括建筑和交通等領域的監管政策、財政和金融激勵措施以及營造可再生能源有利環境的間接政策,實現在全市推廣綠色能源。(1).全市建筑在建筑領域,對新建筑和現有建筑,以及不同的建筑類型(住宅、商業、工業、公共),實施有區別的政策。對于新
125、增建筑,政府應當提高全市所有新建建筑的標準。由于中國仍處于城鎮化階段,新建建筑的規模仍然很大,專門針對新建筑出臺政策或法規,例如引入更嚴格的能源性能標準和可再生能源要求,在新建筑中強制要求安裝太陽能光伏(或太陽能熱、地熱等可再生能源),就十分重要。比如,上海市要求新建民用建筑應當按照國家和該市有關規定以及可再生能源綜合利用核算標準,釆用太陽能光伏、太陽能光熱、淺層地熱能等一種或者多種可再生能源;推廣安裝與建筑一體化的分布式光伏發電系統。對于已有建筑,由于高昂的前期成本、慣性和建筑物所有權結構導致的激勵分散等因素,為現有建筑制定和實施政策面臨較大阻力,政府可通過提供補償、稅收抵扣和低息貸款等財政
126、激勵措施,鼓勵用更清潔和可再生的方式替代現有供暖系統。為實現可再生能源發展目標,城市政府應當采取各種政策措施,在電力、供暖和制冷以及交通領域推進可再生能源發展。一方面可以通過實施政策,提高整個市政中的可再生能源應用比例;另一方面,政府應利用政策制定者和監管者的角色,鼓勵居民、企業和其他城市參與者采用可再生能源。1.在城市市政運營中大力推廣綠色能源圖3-6 可持續城市體系4544中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展(七)人人可成為能源的生產者和消費者中國的分布式發電近期發展很快,以工商業企業和戶用的分布式光伏為主,工業園區和農村集體等應用場景開發的分散式風電也初具規模。2021 年
127、分布式光伏新增裝機 2928 年萬千瓦,在全部新增光伏中占比 53%,2022 年上半年分布式光伏市場繼續擴大,新增裝機 1965 萬千瓦,在全部新增光伏中占比64%,截至 6 月底分布式光伏累計裝機 1.27 億千瓦7。2021 年全國分散式風電新增裝機 802.7 萬千瓦,同比大幅增長 702%;截至 2021 年底,全國分散式風電累計裝機接近 1000 萬千瓦,同比增長 414.6%。歐美等發達國家的分布式發電受資源分布相對均勻、發展歷史更長、以及當地低碳發展政策支持等因素影響,范圍更廣、占比更高,開發和運營模式也更加豐富多樣。丹麥和德國超過 80%的風電場具有社區風電性質。美國目前社區
128、太陽能裝機超過 200 萬千瓦,占分布式光伏市場的 32%以上8。隨著風電和光伏成本下降,分布式發電的商業模式的創新和成熟,以及各地配套政策的陸續出臺,中國分布式可再生能源發電的市場將持續擴大。建筑光伏一體化和分布式風電使人人都能成為生產消費者。在農村地區,除已發展較為成熟的住宅屋頂光伏外,農村地區仍有大量可開發的其他建筑9屋頂、魚塘大棚、田間地埂等公共資源可利用(表 3-1)。如給予較好的政策環境,預計到 2025年,農村地區分布式光伏和風電累計裝機分別可達 1.3 億千瓦和 2000 萬千瓦,合計年發電量達 2000 億千瓦時;其中,涉及公共資源的 3980 萬千瓦光伏和 2000 萬千瓦
129、風電,占新增裝機的 51%,年發電量占總發電量的比重達 47%。一方面,作為較為成熟的發展模式,戶用屋頂光伏系統的電量收入已可達到年均 2000-6000 元/戶。另一方面,以集體為單位的開發模式也可實現集體經濟增收。以兩臺 4 MW 風機的分布式風電項目為例,村集體或個人以提供田間地梗的 500 平米土地資源的方式入股,在每年分紅 20-30 萬元的情況下,項目仍可實現 6%-8%的內部收益率,此項目對村集體收入的貢獻率可達到50%左右,可有效增強基層治理能力。此外,分布式風電光伏項目運維可為農村帶來本地就業機會,還可結合風電、光伏項目發展當地生態旅游。工業園區、經濟開發區等電力負荷集中、用
130、電成本較高、人口密度較低的地區是開發和利用綠色電力的重點場景,尤其是新建園區。通過統籌規劃園區土地和廠房屋頂資源、匹配相應電力負荷,以園區管委會、園區業主集體開發、第三方服務等模式推動分散式風電和分布式光伏的開發,以可再生能源自備電廠、微電網、多能互補等載體形式,挖掘工商業用戶可再生能源消納潛力和利用空間,帶動城市綠色發展。社區共享和合作社的形式進一步提升了人人成為生產消費者的可能。城市地區人口相對稠密,獨立產權的屋頂和土地相對緊張。但社區共享和合作社的形式將進一步拓寬綠色電力在城市的應用,通過商業模式的創新和多元化投資運營主體的引入,將使更多人參與到綠色電力的生產和消費中,并從中真正獲益。針
131、對中國國有經濟比重較高的特點,加強公共建筑和基礎設施結合分布式可再生能源發電項目的約束性和引導性的政策設計,重點布局物流園、數據中心、交通樞紐等重點和大型基礎設施以及市政辦公樓、醫院、學校等公共建筑,加強建筑領域分布式發電項目標準建設和城市綠色發展政策和指標設計,盤活國有企業資產,實現基礎設施融合發展新亮點。數字技術和智能應用使人人不僅成為了“能量”的產銷者,更成為靈活性資源的產銷者。智慧用能模式、電動汽車和分布式儲能使用戶側成為了靈活性資源的提供者,增加了生產消費者自平衡的能力,也使普通用戶成為了為系統提供調峰、調頻等“能力”的角色。例如,通過對電動汽車充電行為的智能化管理,通過有序充電降低
132、充電負荷尤其是日負荷中晚高峰對電網的沖擊,從而避免更高的電網擴容投資和對更高電源容量的需求。又如,通過對家用電器如冰箱、洗衣機、熱泵等電力負荷的智能化控制和集成,可提升終端負荷的彈性并實現對波動性電源的積極響應。對于分布式光伏裝機滲透率較高的地區,通過對負荷以及分布式儲能的集成控制,一方面可避免反送電對系統造成的電壓抬升的影響,另一方面還可平抑凈負荷的波動,提升系統對綠電的接納能力。隨著歐洲電力系統中波動性電源的增加以及工業需求負荷響應的有效應用,商業和居民負荷中的靈活性資源成為了其重點關注的對象。其多項研究表明,數據的可獲得性和用戶的隱私、市場機制的建設和可接入性、靈活性資源產品的設計、靈活
133、性調用的檢測和驗證等都是使人人成為提供靈活性資源的必備條件,更重要的是,如何通過城市數字化水平提升和物聯網系統的建設來加強靈活性資源的可獲得性。1.人人成為綠色電力和促進綠色轉型的生產者7.數據來源:國家能源局,國家發展和改革委員會能源研究所8.數據來源:美國太陽能產業協會,美國國家可再生能源實驗室9.包括村委會、診所、學校等公共建筑和村辦工廠等工業廠房等表3-1全國農村分布式風電、光伏資源潛力和發電量測算資料來源:根據農業農村部和國家統計局數據測算。圖3-7 產銷模式轉變資源類型單戶資源公共資源光伏光伏風電戶用屋頂光伏其他建筑屋頂光伏漁光互補農光互補(包括大棚)田間分布式風電規模潛力(萬千瓦
134、)1200002500010000330033000“十四五”末總規模預測(萬千瓦)9000230010007002000其中新增裝機規模(萬千瓦)7000230010006001700“十四五”末年發電量(億千瓦時)11002752305004746中國未來發電:可再生能源引領綠色創新與開放共享發展圖3-8 高比例可再生能源系統與需求側靈活性來源:NREL https:/www.nrel.gov/news/program/2021/flexible-loads-and-renewable-energy-work-together-in-a-highly-electrified-future.
135、html加強頂層設計,制定綠色消費國家行動計劃。綠色消費涉及各類主體和個人,覆蓋面廣泛,影響因素復雜,涉及資源能源、工業、經濟、環保等多個管理部門,統籌協調和政策落實的難度大。因此需要加強頂層設計,制定專項的行動計劃,從多方面多維度入手,采用多種政策工具,推動形成綠色低碳的消費和生活方式。完善可追溯的可再生能源認證體系,加大可再生能源認證產品、服務的認證力度,建立綠色生產、供應、服務和消費的鏈條,擴大綠色產品和服務的供給??稍偕茉凑J證產品和服務是綠色消費的重要內容,通過完善可再生能源認證體系,可從生產側和消費側兩端通過挖掘其環境外部性同時激發可再生能源的發展。從電力消費側來看,可繼續通過強制
136、配額和自愿市場兩種方式,鼓勵各類用戶使用可再生能源認證的電力來生產終端產品;從終端產品消費側來看,則可通過建立可再生能源標識等方式激勵終端用戶消費和采購此類商品,并通過 政府采購法等方式將可再生能源標識作為政府采購商品或服務的必備條件,并建立鼓勵企業和社會團體購買可再生能源標識的產品或服務的政策環境;從供應鏈條看,則可通過供應鏈或綠色金融等方式從終端回溯或從投資引導等角度覆蓋產業鏈的各個環節,形成良好的綠色電力消費氛圍。通過標準制定和統計制度建設,完善綠色電力統計、評估和監測制度,并結合高效、節能的建筑、家居環境和其他節電行為等措施,倡導節約綠色的生活方式和消費習慣。2.人人成為綠色電力的消費者WWF使命:遏止地球自然環境的惡化創造人類與自然和諧相處的美好未來 甘肅風力發電 WWF China我們致力于遏止地球自然環境的惡化,創造人類與自然和諧相處的美好未來together possiblepanda.org版權所有1986熊貓標識WWF-世界自然基金會“WWF”是世界自然基金會的注冊商標WWF北京代表處地址:北京市東城區花園東巷城市空間1921文化 產業園3號樓5層更多信息,請訪問http:/wwfchina.org