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1、2022.08碳達峰與碳中和背景下 山東電力行業低碳轉型路徑研究 執行摘要中國煤炭消費總量控制方案和政策研究(煤控研究項目)中國是世界煤炭生產和消費第一大國。以煤炭為主的能源結構支撐了中國經濟的高速發展，但也對生態環境造成了嚴重的破壞。為了應對氣候變化、保護環境和減少空氣污染，國際環保組織自然資源保護協會(NRDC)作為課題協調單位，與政府智庫、科研院所和行業協會等20多家有影響力的單位合作，于2013年10月共同啟動了“中國煤炭消費總量控制方案和政策研究”項目（即“煤控研究項目”），為設定全國煤炭消費總量控制目標、實施路線圖和行動計劃提供政策建議和可操作措施，助力中國實現資源節約、環境保護、

2、氣候變化與經濟可持續發展的多重目標。請訪問網站了解更多詳情http:/ 提高可再生能源消納執行報告2012煤炭的真實成本請訪問網站了解更多詳情http:/ Johnny Mirkovic on Unsplash碳達峰與碳中和背景下山東電力行業低碳轉型路徑研究煤控研究項目系列報告碳達峰與碳中和背景下 山東電力行業低碳轉型路徑研究執行摘要北京大學能源研究院氣候變化與能源轉型項目自然資源保護協會2022.08煤控研究項目1執行摘要2020 年 9 月 22 日，國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上發表重要講話時提出，中國將采取更加有力的政策和措施，力爭二氧化碳排放于 2030 年前達到峰

3、值，努力爭取 2060 年前實現碳中和（以下簡稱“雙碳”目標）。隨后，在 2021 年初的領導人氣候峰會上，習近平主席宣布，中國將嚴控煤電項目，“十四五”時期嚴控煤炭消費增長、“十五五”時期逐步減少。山東省 2020 年碳排放 9.36 億噸，約占全國碳排放量的 9%左右，是全國第一碳排放大省。作為僅次于廣東和江蘇的經濟第三大省，山東碳排放強度遠遠高于前兩者，“雙碳”之路任重道遠。山東是全國第一煤電大省，裝機容量占全國的 9.5%。2020 年山東電力行業碳排放總量 4.13 億噸，占全省碳排放的比重約為 44%。2013 年以來，山東省一直實行煤炭消耗總量控制，有效地控制了煤電裝機增長。此外

4、，隨著可再生能源的發展及“外電入魯”政策的推進，山東電力行業有望提前實現“碳達峰”并盡快跨入向“碳中和”前進的軌道。因此，研究“雙碳”背景下的山東電力行業轉型路徑不僅對山東盡快實現“雙碳”目標有重要意義，對于其他省份電力行業的低碳轉型也有重要的借鑒意義。本報告首先對山東電力發展的現狀進行了梳理，結合山東經濟社會發展現狀對未來山東用電需求進行了預測分析，對山東省風電、太陽能、核電、抽水蓄能等各類電源的發展潛力進行了分析和展望，對山東省外電入魯的前景進行了預測?；谏綎|電力供需形勢分析，本報告以山東省能源規劃為基礎設置了常規政策情景；在政策情景基礎上考慮風電、光伏等清潔能源的非常規發展，設定了清潔

5、能源情景；根據兩種情景的約束條件對“碳達峰”階段、“碳中和”階段山東電力轉型的情景進行了模擬分析，并根據分析結果提出了山東電力清潔化轉型的路徑。本報告的研究有以下發現。第一，山東煤電裝機將在“十四五”時期達到峰值。通過模型進行分析發現，在常規政策情景下，山東煤電在2025 年達到裝機峰值，峰值為 11182 萬千瓦，較 2021 年裝機增加 546 萬千瓦；在清潔能源情景下，山東煤電在2023 年達到峰值，峰值為 10777 萬千瓦，較 2021 年裝機增加 141 萬千瓦。在兩種情景下，山東煤電都將在“十四五”時期達到峰值，但清潔能源情景峰值年份較常規政策情景提前 2 年，峰值規模減少 40

6、5 萬千瓦（圖 1）。2碳達峰與碳中和背景下山東電力行業低碳轉型路徑研究10636 10853 11134 11142 11182 11079 10981 10840 10792 10773 10636 10660 10777 10578 10360 9987 9604 9170 8733 8556 75008000850090009500100001050011000115002021202220232024202520262027202820292030常規政策情景清潔能源情景萬千瓦圖1 兩種情景下山東省“碳達峰”階段煤電裝機量（2021-2030年）第二，山東發電行業煤耗量、二氧化碳排放

7、量有望在 2021 年達到峰值后持續下降。如圖 2、圖 3 所示，在常規政策情景下，山東電力行業用于發電的煤耗量、二氧化碳排放量均在 2023 年達到峰值，峰值分別為 15292 萬噸標煤、42396 萬噸。但是如果堅持更具有雄心的清潔能源政策，山東電力行業發電的煤耗量、二氧化碳排放量均已經在 2021年達到峰值，峰值為 14997 萬噸標煤、41579 萬噸，峰值平臺期持續到 2023 年，之后呈現下降趨勢。14997 15105 15292 15127 15005 14718 14440 14110 13905 13802 14997 14868 14840 14457 14026 134

8、16 12802 12127 11459 11138 100001100012000130001400015000160002021202220232024202520262027202820292030常規政策情景清潔能源情景萬噸標準煤圖2 兩種情景下山東省“碳達峰”階段發電耗煤量（2021-2030年）煤控研究項目341579 41877 42396 42014 41753 41035 40348 39517 39033 38837 41579 41220 41144 40156 39116 37582 36040 34334 32652 31938 0500010000150002000

9、025000300003500040000450002021202220232024202520262027202820292030萬噸政策情景清潔能源情景圖3 兩種情景下山東省“碳達峰”階段二氧化碳排放量（2021-2030年）第三，“碳達峰”階段，兩種情景下煤電裝機量和發電量具有明顯的差別。常規政策、清潔能源兩種情景下，山東省的煤電都需要增長，但是增長的數量存在很大的不同。在常規政策情景下，煤電裝機規模、發電量都需要增加，前者需要凈增加 546 萬千瓦，后者需增加 162 億千瓦時，并且煤電裝機在 2030 年之前一直保持較高的規模。但是在清潔能源情景下，煤電發電量一直是下降狀態，煤電裝機

10、規模只需少量增加，并且達峰后迅速減少，2030 年所需裝機降低到 8556 萬千瓦，比峰值期降低了 2221 萬千瓦，也比 2021 年實際裝機降低了 2080 萬千瓦（見前文圖 1 所示）。各年發電量變化情況見圖 4。4885 4952 5047 5017 5002 4922 4846 4751 4698 4679 4885 4875 4868 4795 4675 4487 4296 4083 3871 3776 3000350040004500500055002021202220232024202520262027202820292030億千瓦時常規政策情景清潔能源情景圖4 兩種情景下山東

11、省“碳達峰”階段煤電發電量（2021-2030年）4碳達峰與碳中和背景下山東電力行業低碳轉型路徑研究第四，清潔能源情景路徑將是山東電力轉型發展的必然選擇。在“碳達峰”階段，常規政策路徑和清潔能源路徑對于規劃的結果影響不大，只影響到煤電裝機、煤炭消耗和碳排放的峰值、峰值年份，對于達峰的結果影響不大。但是在“碳中和”階段，不同路徑下的碳排放量存在很大的差距。常規政策情景下（圖 5），2060 年電力行業二氧化碳排放量為 13293 萬噸，降低到峰值期的 34%。清潔能源情景下，2060 年電力行業二氧化碳排放為 4559 萬噸，降低到峰值期的 11%左右。在常規政策情景下，山東電力行業仍然有 1.

12、33 億噸二氧化碳排放量，很難采用 CCUS、碳匯等方式來處理。而清潔能源情景下，2060 年電力行業二氧化碳排放量能夠降低到 0.46 億噸的水平，僅為常規政策情景的三分之一左右，這一部分的二氧化碳排放量比較容易通過 CCUS、碳匯等方式實現碳中和。因此，按照清潔能源情景進行轉型發展是山東電力的必然選擇。42396 38835 33355 29602 25568 22202 19044 13293 41579 31979 29792 24999 19932 15517 11484 4559 050001000015000200002500030000350004000045000峰值2030

13、203520402045205020552060萬噸常規政策情景清潔能源情景圖5 兩種情景下山東省“碳中和”階段二氧化碳排放量第五，供熱問題將極大地影響“碳中和”階段的規劃結果。當前，山東熱力需求 99%以上由煤炭來滿足，剩余的來自石油和天然氣。在實現“碳中和”的過程中，煤炭必然要大規模地退出。依據目前的形勢來判斷，大規模煤炭退出留下的缺口很大一部分需要清潔電力來補充，這將大大影響“碳中和”階段的規劃結果。在“碳中和”階段，即使考慮供電滿足 50%的熱力需求，清潔能源情景中，考慮供熱的電量消耗，風電、太陽能裝機分別增加 6900 萬千瓦和 1.38億千瓦，超過非供熱情景的 60%，具體見圖 6

14、 所示。如果完全用風電發電量來補充，所需的風電裝機接近 3 億千瓦，如果完全用光伏來滿足，所需的光伏裝機將超過 5 億千瓦。依照目前的條件來看，這個發展目標是遠遠實現不了的。煤控研究項目540509600520011800640014000760016200880018400100002060011200228000 0 2463 4926 2653 5307 3091 6182 3573 7145 4265 8529 6918 13837 05000100001500020000250003000035000400002030風能2030太陽能2035風能2035太陽能2040風能2040太

15、陽能2045風能2045太陽能2050風能2050太陽能2055風能2055太陽能2060風能2060太陽能電力規劃結果供熱增量萬千瓦圖6“碳中和”階段考慮供熱需求的清潔能源情景規劃結果第六，未來電力系統將逐步轉向以電量型電力為主體。當前，山東電力系統中煤電、核電、氣電、生物質發電、余熱發電、外接電等在電力系統中的作用是既提供電力（負荷）支撐也提供電量支撐，電力電量型電源在系統中占據絕對主要地位，以提供電量為主的風電、光伏為主的電量型電源處于次要地位，而以提供電力為主的抽水蓄能、新型儲能、氫氨能等電力型電源占比非常低。但到 2060 年，電量型電源則占據電力系統的主體地位，電力型電源也占據一定

16、的規模，而電力電量型電源成為次要電源。電量、電力脫鉤的發電方式對電力系統的安全性、穩定性帶來了巨大的挑戰，包括電網在內的電力系統整體性能需要進行重大提升、電網調度需要進行升級優化后才能適應這種形態，整個電力系統的形態將發生巨大的改變。2021、2060 年電源結構對比如圖 6 所示。2021電力電量電源電力電源電量電源2060電力電量電源電力電源電量電源26.10%17.32%56.58%72.64%0.84%26.52%圖7 2021、2060年電源結構對比圖6碳達峰與碳中和背景下山東電力行業低碳轉型路徑研究根據研究發現，本報告針對在清潔能源情景下山東電力轉型路徑提出以下政策建議。第一，嚴控

17、新增煤電項目，確保不突破 1.08 億千瓦的煤電裝機上限。在清潔能源路徑下，山東省的煤電裝機峰值為 1.08 億千瓦，因此應該嚴格控制煤電的發展，確保不突破裝機上限。首先是要禁止新項目立項上馬，考慮到山東仍有在建煤電項目，要以“煤炭消耗總量控制”為硬性約束，不再審批新的普通商用煤電機組。其次是規劃的 1000 萬千瓦煤電全部采取“上大壓小”“上新壓舊”“上高壓低”方式建設，實現等量和減量替代。對確實有現實供熱、供電需求的中小機組，綜合考慮用能及當地電網、熱網規劃，采取用一個或兩個容量大、水平高的機組來代替周邊多個中小機組，實現區域內多個煤電項目的優化和整合。第二，加大落后煤電機組的淘汰力度，對

18、部分過剩煤電機組進行戰略封存。在清潔能源情景下，2025 年以后煤電應該逐步減少。首先從污染物排放水平、煤耗水平、效率水平、當地供熱需求、周邊大容量機組布局、投資主體、經濟效益等方面進行實地排查，建立落后煤電機組淘汰路線圖。其次是“上大壓小”、直接關停、新能源或天然氣指標置換、政府贖買等方式推動中高齡中小煤電機組的盡快退出。再次是將部分地區過剩的煤電機組，進行戰略封存，作為應急電源提供備用以應對夏季高溫、冬季供熱期間可能出現的時段性電力短缺。第三，綜合利用技術和管理手段，提高煤電的發電和供熱效率。一是嚴格落實“三改聯動”（煤電機組節能降碳改造、靈活性改造、供熱改造）的要求，加快煤電的改造步伐。

19、二是優化供熱管網改造，實現長距離供熱管網優化運行。三是制定競爭性的發電政策，實現煤電的優勝劣汰。四是采用“發電權交易”的方式推動大機組對于小機組的替代，提高發電效率。五是利用節能監控平臺的監管優勢，推動煤電企業節能降耗。第四，按照“能建盡建”原則推動風電、光伏的發展。一是海陸并舉，推動風電的連片開發。二是集散并舉,大力發展光伏發電。三是創新發展模式，推動分散式風電、分布式光伏與微網的融合發展。四是要持續提高風光發電的技術水平。第四，適度發展氣電，發揮穩定電源、靈活調峰的作用。隨著煤電規模保持穩定和風電、光伏的大規模發展以及外來電的大規模接入，山東電力在“碳達峰”階段的關鍵問題不再是缺乏基礎電量

20、供應能力，而是用電負荷尖峰化和可再生能源出力波動性多重因素疊加影響下尖峰電力保障能力不足。天然氣發電具有啟?？?、運行靈活的優點，而且可以供電、供熱兼顧，在實現山東省“碳達峰”、“碳中和”的過程中應該起到重要的過渡作用。目前山東天然氣發電規模仍然是零，與廣東、江蘇等電力大省存在巨大的差距。因此山東應該落實“十四五”規劃中提出的天然氣發電目標，以沿海的青島、煙臺、日照和省會濟南為重點，規劃布局一批天然氣發電項目，以起到穩定電力系統、改善電源的效果。第五，適度加快核能的開發和利用速度。山東已經完成勘探開發 3 個沿海核電廠址，裝機潛力突破 2000 萬千瓦，但山東目前在運和在建的項目不到 600 萬

21、千瓦，還有很大的發展潛力和空間?？紤]到山東“碳達峰”階段缺負荷、“碳中和”階段缺電量的規劃情景，未來應秉承“嚴慎細實、積極高效”的核安全理念，適度加快核電項目的建設步伐，確保超前實現規模目標。一方面加快推動規劃核電項目的推進。盡快推動榮成一期、海陽二期項目的建設，盡快推動榮成二期、海陽三期、榮成三期項目的開工和建設。另一方面加快核能綜合利用步伐。依托沿海核電項目，在實現海陽市450 萬平方米核能供熱“全覆蓋”的基礎上向青島、煙臺、威海三個城市進行供熱延伸。另外，要提前進行陸上小堆項目的預研，力爭多用途小型核能堆項目盡快落地。第六，推動“外電入魯”提質增效，實現 2030 年規模倍增。一是圍繞提

22、升既有通道送電能力和可再生能源比例，加快上海廟-臨沂直流通道千萬千瓦級“風光火儲一體化”電源基地建設。二是充分利用扎魯特換流站近區現役及已納入國家電力發展規劃的煤電項目，在吉林白城、松原和內蒙古通遼、興安盟等地，布局建設扎魯特-青州直流通道煤控研究項目7千萬千瓦級“風光火儲一體化”電源基地建設，力爭 2025 年線路達到設計輸送能力，并使可再生能源的輸送比例提高到 40%以上。三是與寧夏自治區政府和國網西北分部進行對接，利用寧夏建設“風光火儲一體化”大型電源基地的契機，優化調整銀東直流通道配套電源結構。四是推動隴東-山東特高壓直流通道工程在 2022 年核準并開工建設，形成三條直流、三條交流特

23、高壓共同受電格局。五是提前謀劃新的外電入魯規劃線路，并探索“風光水、熱（光熱）、火儲一體化”建設的新模式，確保送魯線路中可再生能源電量比例不低于 50%。第七，高度重視節能和需求響應手段的應用。本報告按照 2060 年山東人均用電量 1.5 萬千瓦時設定情景，高于國網能源院、華北電力大學等機構設置的全國人均用電情景 20%以上。實際上山東需求側具有很大的節能潛力，通過節能手段減少用電需求能大大減少實現“雙碳”目標的壓力。報告對于山東最高用電負荷的情景也是按照連續增加設定的，實際中山東省最大負荷因天氣等原因經常出現大的波動，出現斷續、超短期的突高尖峰負荷。滿足這部分尖峰負荷最經濟的手段是利用市場

24、化的手段提高需求側響應能力，通過盲目增加煤電、儲能等滿足這部分尖峰負荷需求將造成巨大的投資浪費。第八，推動前瞻性電力技術盡快取得突破。以開放的態度對待每一種前瞻性技術，并在幾種關鍵領域進行重點布局。一是在技術、市場、管理等多方面發力，盡快實現儲能的大規模商業化應用。二是超前進行氫、氨等新型二次能源的技術和產業布局。三是推動遠海浮動風電、高空對流層風電、四代核能堆、地熱能、潮汐能等非常規電源實現突破并大規模的應用。四是積極利用氫能、儲能、氨能等能源儲存轉換技術，發揮電力多元轉換（Power-to-X）的互補效應，使電能更多具有普通能源易于儲運、分割的屬性。五是推動分布式能源與微電網快速融合發展，盡快形成大電網與微網協同發展的格局。六是著重推動 CCS/CCUS 技術的研發和工程應用。聯系我們地址：中國北京市朝陽區東三環北路 38 號泰康金融大廈 1706郵編：100026電話：+86(10)5927-0688傳真：+86(10)5927-06992 02