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1、能源轉型背景下的能源安全歐洲和中國的經驗教訓與挑戰 2023 年 11 月歐盟對外政策工具資助項目Energy Cooperation Platform中國-歐盟能源合作平臺EU-CHINA本報告由以下人員編寫:Peter Brre Eriksen、Lars Mllenbach Bregnbk、Luis Boscan、Lars Pauli Bornak、Helena Uhde，Ea 能源咨詢公司（Ea Energy Analyses）Matteo dAndrea，丹麥能源署（DEA）張琳、雷曉蒙、李藝、董博，中國電力企業聯合會（CEC）Ea Energy Analyses 研究員 Jens C

2、hristian Rrbk Kruse 亦對本報告做出了貢獻。感謝國務院發展研究中心資源與環境政策研究所韓雪和李繼峰參與相關討論并提供大力支持。中歐能源合作平臺（ECECP）網站：http:/www.ececp.eu電子郵件：infoececp.eu 中歐能源合作平臺于 2019 年 5 月 15 日啟動，旨在支持和落實關于落實中歐能源合作的聯合聲明中的舉措。ECECP 平臺的總體目標是加強中歐能源合作。根據歐洲綠色協議、歐洲能源聯盟、全歐洲人共享清潔能源倡議、氣候變化巴黎協議和歐盟全球戰略，通過加強合作，增進歐盟與中國之間的互信和理解，為推動全球能源向清潔能源轉型，建立可持續、可靠和安全能源

3、系統的共同愿景做出貢獻。ECECP 二期項目由 ICF 國際咨詢公司和中國國家發展和改革委員會能源研究所共同實施。免責聲明本報告中所述信息和觀點均為作者觀點，并不一定反映歐盟、中國國家能源局或 ECECP 的官方意見。歐盟、中國國家能源局或 ECECP 均不對本研究相關數據的準確性負責。歐盟、中國國家能源局、ECECP 或其任何個人代表概不對報告信息的使用負責。有關 ECECP 的更多信息，請訪問官方網站(http:/www.ececp.eu)。歐盟 2023。版權所有。英文編輯：Helen Farrell，中文編輯：赤潔喬目 錄執行摘要 11.概述 92.能源安全概念 102.1 凈零能源系

4、統102.2 什么是能源安全？102.3 能源轉型背景下的能源安全112.4“現在”與“未來”之間：中期轉型的概念112.5IEA 對能源轉型時期的能源安全的最新視角122.6 中國的能源安全視角122.7 歐洲的能源安全視角172.8 關鍵信息203.轉型時期的能源安全風險 213.1 依賴進口燃料的風險223.2 電力系統風險-社會電氣化帶來的關鍵風險263.3 轉型風險363.4 資本成本風險373.5 地緣政治風險和貿易沖突383.6 清潔能源技術對關鍵原材料的依賴性393.7 網絡攻擊/信息技術風險433.8 貧富國家之間的緊張局勢升級453.9 技術風險453.10 氣候變化影響風

5、險463.11 對大規?？勺兛稍偕茉春吞鞖饽Ｊ降囊蕾?03.12 歐盟和中國能源轉型風險總結-安全風險指標和緩解措施504.氣候對能源生產的定量影響(WP2)534.1 研究使用的模型和范圍534.2 分析方法574.3 靈活性需求594.4 結果604.5 建模結果對情景的敏感性754.6 水電815.歐盟和中國在能源安全方面的經驗教訓 845.1 歐盟 2022 年天然氣危機的經驗教訓845.2 歐盟為應對近期能源危機對電力市場設計進行改革的經驗865.3中國能源安全風險的經驗教訓886.中國和歐洲電力生產商在能源轉型中的做法（實例）906.1 中國電力生產商的做法實例906.2 歐洲電

6、力生產商的做法實例907.結論 928.附錄 96附錄1:中國發布的能源安全政策96附錄2:中國主要發電企業的能源轉型100附錄3:情景介紹和數據收集（CEC）1049.縮略語 10610.參考文獻 10711.圖片目錄 11112.表格目錄 1131執行摘要隨著 2015 年巴黎協定的通過，世界各國領導人強調必須在本世紀末將全球溫升控制在 1.5以內，以遏制氣候變化的負面影響。中國的目標是在 2030 年前實現碳達峰，并在 2060 年前實現碳中和。歐盟的約束性目標是到 2050 年實現氣候中和。實現這些目標需要對能源系統進行重大改革，包括基礎設施、規劃和監管，以及各能源部門的協調發展。這意

7、味著未來幾十年，全球能源系統都將經歷深刻轉型。在這一轉型階段，可變可再生能源（VRE）的占比逐漸提升，技術不確定性帶來了新的風險，需要重新定義能源安全的概念。本報告旨在加強對中國和歐盟在能源轉型背景下的能源安全問題的理解。通過中歐專家之間的合作，雙方對各自能源體系在未來將面臨的能源安全問題有了更深入的理解，因為我們需要詳細了解正在進行的能源轉型所面臨的具體風險，包括評估這些風險的量化指標以及降低風險的可以采取的各項舉措。當前以化石燃料為主導的能源系統與未來新興的碳中和能源系統并存，造成了兩種截然不同的運行模式之間的緊張關系。中國和歐盟分別制定了雄心勃勃的 2060 年和 2050 年碳中和目標

8、，在未來幾十年的轉型中面臨著相似但并不相同的能源安全挑戰。本報告是中歐能源合作平臺項目“B2.4e 能源轉型背景下的能源安全-歐洲和中國的教訓與挑戰”的最終報告。該項目于 2023 年 8 月 24 日啟動，2023 年 11 月結束。項目合作伙伴包括中國電力企業聯合會（CEC）、丹麥能源署（DEA）以及 Ea 能源咨詢公司（Ea Energy Analyses）。本報告的第一部分（WP1）探討了中國和歐盟的能源安全概念，以及這一概念隨著能源轉型的變化。報告的第二部分（WP2）定量評估了未來（2050 年和 2060 年）電力系統依賴大規?？勺兛稍偕茉吹娘L險。這些風險與對氣候和天氣模式（如風

9、能和太陽能）的依賴性增加有關。為此，我們對歐洲與中國部署的可再生能源資源對電力系統充裕性的貢獻（或負荷承載能力）進行了比較分析；主要是比較可再生能源資源本身相對于需求預測對維持發電充裕性的貢獻程度。中國對能源安全的看法中國的能源安全關切與“能源安全新戰略”中概述的四個革命一個合作原則一致，主要強調以下幾點：提高能源效率：推動能源消費革命，抑制不合理的（低效）的能源消費。能源供應多樣化：推動能源供給革命，建立多元供應體系。推動能源技術發展：推進能源技術革命，帶動產業升級。改造能源系統：推動能源體制革命，打通能源發展快車道。全球能源合作：全方位加強國際合作，確保開放環境下的能源安全。歐盟對能源安全

10、的看法歐盟的能源安全理念強調成員國和地區合作伙伴之間的合作與團結?？缇澈献?、互聯互通和運轉良好的電力市場確保了電力在成員國和伙伴國之間的流動，使得不同國家之間可以相互依賴。俄烏沖突引發的能源危機為歐盟可再生能源的部署按下了加速鍵，促使歐盟亟需減少對俄羅斯進口天然氣的依賴。2020 年 5 月，歐盟委員會提出了“RePowerEU 計劃”，包括三個主要部分：節約能源、2大力部署清潔能源和促進能源供應多樣化。這一戰略應對措施可解決中短期能源危機，同時加快能源轉型，以實現長期脫碳目標。向凈零轉型：駕馭能源安全風險本研究對能源轉型背景下的能源安全風險進行了更具全球性的概述，從燃料依賴風險和電力系統風險

11、到網絡安全風險和地緣政治風險。每種風險都凸顯了向清潔能源系統轉型所面臨的復雜挑戰和需要考慮的因素。此外，本文還針對與中國和歐盟都尤為相關的六種風險提出了緩解措施建議，如下表所示。表 0.1：中國和歐盟能源安全的主要風險和緩解措施風險中國的緩解措施歐盟的緩解措施對進口燃料的依賴 加強與國外供應商的合作。促進不同來源國的進口多樣化。強化內部供應鏈，開發合成燃料。堅持依靠可再生能源來促進脫碳，繼續擴大可再生能源產能。繼續實施進口多樣化的戰略，拓展進口來源國。堅持依靠可再生能源來促進脫碳，繼續擴大可再生能源產能。清潔能源技術對關鍵材料的依賴 加大對國內關鍵材料的勘探力度。對海外關鍵材料來源進行直接投資

12、。拓展關鍵材料供應鏈的中下游。投資開發替代技術，減少或避免對關鍵材料的需求。對海外關鍵材料來源進行直接投資。通過簽訂合同和長期協議，擴大關鍵材料供應鏈。投資開發替代技術，減少或避免對關鍵材料的需求。需求缺乏靈活性且效率低 采用能夠反映成本的能源價格。采取果斷措施，加強對能源消費的測量和數字化，同時制定措施，刺激提高消費者意識。建立翻新改造和技術替代的激勵機制。繼續采用能夠反映成本的能源價格。進一步采取果斷措施，加強對能源消費進行測量和數字化，同時制定措施，刺激提高消費者意識。建立翻新改造和技術替代的激勵機制。能源生產（可再生和非可再生）受氣候影響 對電力系統靈活性進行投資。（如改造中國的燃煤電

13、廠，提高整個電力系統的靈活性）加強部門耦合。投資建設能夠抵御氣候變化的充足的穩定容量儲備。對更加靈活和市場一體化的省間輸電進行投資。投資短期和季節性儲能技術。對需求響應提供激勵。對電力系統靈活性進行投資。加強部門耦合。投資建設能夠抵御氣候變化的充足的穩定容量儲備。對更加靈活和市場一體化的輸電系統進行投資，包括國家間的新互聯線路。對需求響應提供激勵。不協調的技術轉型 制定以具體指標為重點的逐步引入和逐步淘汰計劃。延長現有能源基礎設施的使用時間。建立中期轉型模型，評估過渡方案。在擴大綠色燃料和技術規模的同時，同步縮小化石能源基礎設施的規模。制定以具體指標為重點的逐步引入和逐步淘汰計劃。延長現有能源

14、基礎設施的使用時間。建立中期轉型模型，評估過渡方案。在擴大綠色燃料和技術規模的同時，同步縮小化石能源基礎設施的規模。輸電系統整合不足 將輸電系統納入市場機制，例如通過市場耦合機制中的隱性容量拍賣。對發電和輸電進行整合規劃。采用社會化成本回收機制。加大省間輸電靈活性，以適應不同地區資源的季節性特點。加快發展儲能。擴大跨區可再生能源輸電基礎設施，實施輸電再調度，消除供需失衡，擴大資源共享區域。在有成本效益（效益大于成本）的情況下，建設新的基礎設施/擴建現有輸電設施。在未采用社會化成本回收機制的國家推行這一機制。采用跨境成本分配（CBCA）作為成本分攤方法。更好地利用現有容量（如輸電線路動態增容）對

15、發電和輸電進行整合規劃。加快發展儲能。3研究發現，中歐之間存在以下相似與不同之處：進口燃料依賴：預計中國和歐盟此方面的風險都會隨著時間的推移而降低，因為二者都已正式宣布將遵循并正在實施大規模部署可再生能源（尤其是光伏和風能）的轉型軌道。清潔能源技術對關鍵材料的依賴：中國在大多數技術和關鍵材料供應鏈中占據全球領先地位。相反，歐盟則依賴于全球貿易以及長期協議和供應合同。為了減輕這種依賴并提高環境的可持續性，歐盟更加重視關鍵材料的回收利用。需求缺乏靈活性，效率低：過去二三十年間，歐洲在能源領域實施了市場化改革。近期還實施了向終端消費者推廣智能電表的國家計劃，這意味著許多終端消費者已經能夠對能源價格做

16、出反應，在價格高時減少消費。到目前為止，從發電到終端消費者的價格傳導機制比中國更為發達。氣候對能源生產的影響：可以預見，無論選擇何種技術實現碳中和，氣候都可能會對中國和歐盟的整體能源系統造成影響。在此方面，中歐雙方所面臨的風險和相應的緩解措施具有相同的性質。不協調的技術轉型：中歐雙方在此方面的風險，以及建議的衡量指標和緩解措施都大致相同。輸電系統整合不足：這是大規模部署太陽能和風能等可再生能源、實現綠色轉型的潛在障礙。歐洲已經建立了考慮部門耦合的輸電規劃制度，包括與天然氣和氫的部門耦合。這種規劃方法是在歐洲市場框架內依據成本效益分析進行的。當中國采用包括現貨市場在內的成熟市場方法時，中國的輸電

17、系統發展將由市場主導，并更加高效。天氣對能源生產影響的定量評估本報告的第二部分（WP2/第 4 章）對電力系統依賴未來（2050 年和 2060 年）大規?？勺兛稍偕茉吹娘L險進行了定量評估。這項研究的出發點是 2050 年的歐盟和 2060 年的中國-我們假設，根據凈零目標，這個地區的電力系統都已完全實現脫碳，可再生能源發電容量占比達到較高水平。評估基于歐洲各國和中國各省 20 年（2000-2019 年）的區域天氣數據。從根本上說，本研究是通過比較相對于預測需求，可再生能源在多大程度上有助于維持發電充裕性，并將不斷變化的天氣模式考慮在內。風險與對氣候和天氣模式的依賴增加有關，例如風能和太陽

18、能。中國 2060 年的情景數據由中國電力企業聯合會和中國能源轉型展望項目提供。歐盟的情景數據與ENTSO-E 的 TYNDP 2050 全球雄心情景和分布式能源情景相對應。天氣對能源生產影響的定量評估的關鍵概念剩余負荷剩余負荷用來衡量需求與可再生能源發電量之間差值。當需求超過可再生能源發電量時，它可以是一個正值（電量赤字）；當可再生能源發電量超過需求時，它可以是一個負值（電量盈余）。持續時間曲線持續時間曲線用來衡量電力系統中某一功率的持續時間。它能夠大體顯示出需求、風能和太陽能資源以及可再生能源的充裕性。在我們的研究中，持續時間曲線基于所有時間步長，并利用了整 20 年（2000-2019

19、年）的氣象數據。4電力短缺電力短缺事件是指在所有時間步長內，可再生能源發電量低于某一閾值或剩余負荷高于某一閾值的一段時間。這將導致電力系統在更長的一段時間內因發電不足而面臨風險。靈活性需求靈活性需求是指在一定時間范圍內（圖中綠色區域）為平衡剩余負荷而必須“轉移”的電量。在本報告中，我們探討了日內、周內和一年內的靈活性需求。5兩個分析層面分析分為兩個層面進行：區域和整個電力系統。在區域層面，單個國家或省份（歐盟國家和中國省份）被獨立考慮，計算當地的能源生產和消費，不考慮向鄰近地區輸電，同時假設區域內沒有輸電瓶頸。在整個電力系統層面，對歐盟所有國家和中國的所有省份每個時間步長的電量進行匯總，并假定

20、區域內和區域間沒有輸電瓶頸。天氣對能源生產影響的定量評估結果 可快速調整的靈活性電源對于填補可再生能源供電缺口非常有價值，有可能在風能或太陽能發電量低而需求高的時段減少對長期基荷容量的需求。當同時出現一段時間的低發電量與高需求時，就會產生電力短缺的風險，對電力系統的供需平衡構成挑戰。分析表明，在中國和歐盟，剩余負荷短缺一般持續時間較短，不超過一天，而中國由于可再生能源發電覆蓋率較低，因此發生此類事件的頻率更高。日內需求模式通過將風能和太陽能短缺切分成了較短的時段，因此有助于減輕其影響。圖 0.1：中國剩余負荷電量短缺來源：CEC 中國 2060 電力系統碳中和情景6圖 0.2：歐盟剩余負荷電量

21、短缺注：圖 0.1 和圖 0.2 顯示了 CEC China 2060 和 TYNDP 歐盟 2050 全球雄心情景下的剩余負荷電量短缺，顯示了在剩余負荷超過一定臨界值（40%/50%/60%）時風能和太陽能發電量較低情況的概率。值得注意的是，這些結果是基于中國和歐盟的整個電力系統水平得出的，國家或省一級的結果可能會有很大不同。整個電力系統的變化小于大多數地區的變化，這表明當考慮較大的地域時，偏差會如預期的那樣趨于平穩。來源：TYNDP 歐盟 2050 全球雄心情景歐盟國家的太陽能短缺持續時間通常較長（季節性影響較大），而中國的風能短缺持續時間較長。中國和歐盟電力短缺的最長持續時間存在顯著的地

22、區差異，歐盟國家的太陽能短缺持續時間通常較長，原因是緯度較高導致冬季黑夜較長，這與中國和歐盟在整個電力系統層面的廣泛比較一致；此外，北京、上海、四川和斯洛伐克等地的長期剩余負荷短缺主要是由于高需求超過了可再生能源發電能力。在中國和歐盟，風電短缺的持續時間從幾天到幾周不等，中國的持續時間更長。中國的嚴重風電短缺期可長達 5 天，發電量低于 20%的時間可長達 58 天，發電量低于 40%的時間更是長達 58 天，而歐盟則對應分別為 4 天和 17 天。兩個地區的太陽能光伏發電持續時間曲線相似，但中國的短缺期往往比歐盟更短。在中國，由于每天日出日落的規律，持續時間不到一天的短期太陽能短缺非常常見，

23、而由季節性和陰天造成的長期短缺不太可能在全國范圍內同時出現。在歐盟，日照短缺也遵循日出日落的規律，但持續時間可能較長，特別是由于冬季夜晚較長等因素，不過大多數嚴重事件通常仍是短期的。圖 0.3：歐盟可變可再生能源滲透率與日內靈活性需求來源：TYNDP 歐盟 2050 全球雄心情景7圖 0.4：中國可變可再生能源滲透率與周內靈活性需求注：黃點代表以光伏為主的省份；藍點代表以風能為主的省份。來源：CEC 中國 2060 電力系統碳中和情景在歐盟和中國，以可變可再生能源為主的電力系統對靈活性的主要需求與實現電力系統的日內小時平衡有關。在歐盟和中國以可變可再生能源為主的電力系統中，靈活性需求對日內平衡

24、的影響最大。在所考慮的時間尺度（日、周和年）范圍內，應對發電和消費的日內波動所需的靈活性水平最高。與受季節變化影響的長期需求相比，短期靈活性需求受逐年天氣變化的影響較小。滿足靈活性需求的解決方案因時間尺度而異，短期靈活性可通過電池或快速可調節電源實現，而長期靈活性則可通過抽水蓄能等技術更好地實現。在可變可再生能源發電中，太陽能光伏發電占比較高的地區通常會有更大的日內靈活性需求，而風電占比較高的地區則需要更大的周內靈活性，這與太陽能和風能短缺的持續時間一致。容量補償機制可確保在負荷高峰時段的幾個小時內的電力充裕性。在中國（CEC 情景），可變可再生能源持續滿足 25%的需求，而在歐盟（TYNDP

25、 全球雄心情景），由于可變可再生能源發電覆蓋率較高，可再生能源持續滿足約 65%的需求。這兩個地區都呈現出陡峭的剩余負荷曲線，即使在可再生能源普及率較高的地區，峰值也很高，這表明需要大量的備用容量。為了確保任何時候都有充足的電力供應，一個單獨的容量補償機制可能是一個解決方案，該機制涉及發電機、電力儲存、需求減少和互聯進口，因為僅僅依靠現貨市場可能無法激勵對備用電力的投資。電力行業對能源系統轉型的態度報告強調了一個值得注意的方面：中國和歐盟的電力行業都對能源轉型持積極的態度，包括中國企業中國華能集團有限公司和中國大唐集團公司；以及歐洲企業 rsted（丹麥）和 RWE（德國）。降低能源安全風險：

26、歐盟和中國的經驗教訓歐盟和中國在應對特定能源安全威脅和管理相關風險方面都提供了寶貴的經驗。8歐盟的經驗教訓經驗教訓E1：供應多樣化、需求匯總和市場修正機制歐盟通過增加液化天然氣進口和來自其他國家的天然氣供應，并實施“AggregateEU”等機制來匯總需求和聯合采購天然氣，同時實施短期市場修正機制，以解決天然氣短缺時期的價格過高問題，從而應對俄羅斯天然氣進口的減少。經驗教訓E2：緊急干預和長期市場改革雖然當前的電力市場設計并不是能源危機的罪魁禍首，但它有助于減輕危機的影響。對自由市場價格信號的嚴重干預可能會危及多年來取得的成效。為解決電價飆升問題，歐盟引入了短期的超邊際發電機組市場收入上限機制

27、，確保將額外收入重新分配給消費者，并在長期市場改革（適用至 2023 年 6 月）中重點支持可再生能源，減少對價格波動的化石燃料的依賴。中國的經驗教訓經驗教訓C1：進口燃料多樣化對能源安全至關重要中國已有效地實現了燃料進口的多樣化，包括從各種國際來源進口石油、天然氣、煤炭和鈾，以及確保這些資源的國內供應。經驗教訓C2：關鍵材料供應多樣化對能源系統轉型的重要性中國在清潔能源技術供應鏈中發揮著至關重要的作用，這使其在獲取能源系統轉型所需的關鍵材料方面具有戰略優勢。經驗教訓C3：必須避免不協調的技術轉型由于確定技術轉型的最佳時機和進度頗具挑戰性，因此為降低風險，必須避免技術轉型不協調。經驗教訓C4：

28、批發市場價格變動必須能夠在消費者價格中得到體現在以市場化改革為指導原則的中國能源轉型背景下，允許部分系統在市場條件下運行，而對其他部分仍采取直接管控的方式，這會增加靈活性和效率方面的風險。91.概述本報告是中歐能源合作平臺項目“B2.4e 能源轉型背景下的能源安全-歐洲和中國的教訓與挑戰”的最終報告。能源安全的概念歷來深受 20 世紀 70 年代石油危機的影響，其主要重點是確保能夠滿足對化石燃料的需求，但在凈零排放的未來，化石燃料的作用微乎其微。由于實現碳中和能源系統還有很長的路要走，本報告重點關注轉型階段的能源安全概念。在能源系統轉型的背景下，能源安全的概念需要重新評估，以確定轉型所帶來的具

29、體風險、需要評估的指標以及有助于降低這些風險的潛在措施。本項目旨在加強歐盟和中國在能源轉型背景下對能源安全的理解。通過中歐專家之間的合作，將加深對彼此能源系統未來面臨的能源安全問題的理解。該項目于2023年8月24日啟動，于2023年11月完成。項目合作伙伴包括中國電力企業聯合會（CEC）、丹麥能源署（DEA）和 Ea Energy Analyses。本項目的工作包 1（WP1）旨在研究能源轉型期間和轉型后能源安全概念的戰略定義，其中包括：燃料獲取和依賴。對清潔能源技術和關鍵材料供應鏈的依賴。轉型時期市場、充裕性規劃方法和政策之間的一致性。電力系統的轉型風險。本報告其余部分的結構如下：第 2-

30、3 章介紹了 WP1 的研究成果。第 2 章是關于能源安全、能源轉型背景下的安全以及中國和歐盟對能源安全的總體看法。第 3 章介紹了能源轉型期間和轉型后能源安全的重要組成部分。對中國和歐盟能源轉型的主要風險因素進行了更詳細的評估。第 4 章是工作包 2 的報告，包括一項定量研究，闡明：對氣候和天氣模式的依賴性增加帶來的安全風險，例如風能和太陽能發電的安全風險。比較分析歐洲與中國部署的可再生能源資源對電力系統充裕性的貢獻（或負荷承載能力）；主要比較可再生能源資源本身在滿足預測需求方面對維持發電充裕性的貢獻程度。第 5 章介紹了中國和歐盟在能源安全方面的重要經驗教訓。第 6 章舉例說明了中國和歐洲

31、電力生產商應對綠色轉型的方法。第 7 章是結論。第 8 章為附錄。報告末尾的附件包括縮略語和參考文獻列表，以及圖表列表。注：本報告的配套附件包含了不同歐盟成員國和中國省份的地區層面的分析，可在中歐能源合作平臺（ECECP）網站上下載。102.能源安全概念2.1 凈零能源系統隨著歐洲“綠色協議”和中國“雙碳”目標的提出，歐盟和中國政府均已承諾要實現經濟領域脫碳，并將能源系統脫碳擺在首位。歐洲到 2050 年實現氣候中和以及中國到 2060 年實現碳中和的愿景目前正在指導新的政策和投資。然而，實現這些目標頗具挑戰，且任務艱巨。當歐盟和中國分別在 2050 年和 2060 年實現凈零排放目標時，世界

32、將會變成什么樣子？本研究的“目標”模型是一個假想的能源系統，在這個能源系統中，可再生能源是主要的電力供應來源，許多能源服務已經實現電氣化，并能夠提供各種靈活性和儲能解決方案。難以減排部門的碳排放通過碳捕集技術加以捕獲，而原本各自獨立的系統也已經實現了一體化整合。此外，在這個系統中，能夠傳導可靠價格信號的電力市場和互聯電網實現了能源資源的高效分配。要實現 2050/2060 年經濟領域凈零排放顯然有很多不同的路徑，同時也存在許多不確定因素，如技術創新和技術吸收的速度、對行為改變的開放程度，以及各國之間的合作，所有這些因素都很難預測。未來幾十年，我們的能源系統將處于轉型階段。在這一轉型階段，可變可

33、再生能源（VRE）資源占比日益提升，技術的不確定性也隨之而來，帶來了新的風險，因此需要重新定義能源安全的概念。2.2 什么是能源安全？正如許多作者和資料來源所承認的那樣，定義和衡量能源安全涉及多個層面，有時甚至難以捉摸。從歷史上看，能源安全的概念一直與化石燃料（特別是原油）供應的可獲得性和可負擔性相關聯。事實上，為應對當時的石油危機，能源進口國于 1974 年成立了國際能源署（IEA），該機構將能源安全定義為“能夠以可承受的價格不間斷地獲取能源”（IEA，2023d、2023e）。然而，IEA 早已認識到有必要調整其對能源安全的理解，并為此對其分析框架進行了更新。其中一個例子是 IEA 的短期

34、能源安全模型（MOSES），該模型關注的是能源系統可持續數天或數周的脆弱性問題。除石油外，該模型框架還包括水和風能等可再生資源的可用性、管道和輸電線路等基礎設施的持續安全運行，以及需求側抵御沖擊的能力（Jewell，2011）。雖然保障能源安全是能源政策的一個主要目標，但 Winzer（2012）指出，能源安全的定義并不準確。為了更好地了解現有的各種定義，Winzer 根據風險來源、造成影響的范圍以及若干主觀“嚴重性過濾器”（如這些影響的速度、規模、持續時間、確定性和單一性）對這些定義進行了分類。Winzer 建議將能源安全定義為“能源供應相對于需求的連續性”。Bielecki（2002）認為

35、，能源安全應當與其他公共政策目標（如經濟發展和環境保護）通盤考慮，而且經常存在相互競爭，他指出，“能源安全通常被定義為以合理的價格提供可靠和充足的能源供應”。Bielecki進一步指出，能源具有公共產品的特征，而市場機制對能源安全的支持不足。與任何公共產品一樣，能源安全也具有非競爭性和非排他性的特點，因此，不管是否為其支付了費用，所有人都應當能平等地享受能源安全帶來的好處。Sovacool 和 Mukherjee（2011）從可行性的角度出發提出了國家能源安全和績效的分析框架，并提出了包含五個方面的定義：可用性、可負擔性、技術發展、可持續性和監管。他們的分析進一步建議將這11五個方面細分為更具

36、體的組成部分，最終歸類為 320 個簡化指標和 52 個復雜指標，學者和政策制定者可利用這些指標來衡量、分析和跟蹤能源安全。2.3 能源轉型背景下的能源安全正在進行的能源轉型正在給能源系統帶來深刻的變革。除了風能和太陽能等可變可再生能源滲透率提高帶來的挑戰外，原本各自獨立的能源系統也正在變得愈發整合一體化。例如，在“P2X”（Power-to-X）的新興供應鏈中，綠色電力的生產現在有望成為綠氫和其他終端產品的主要燃料來源。二氧化碳的捕集、利用和封存（CCS）現在已經可行，作為社會降低排放和減少環境影響整體努力的一部分，大規模項目也正在部署實施。要實現這一重大轉型，就必須重新評估能源安全的含義。

37、政策制定者需要詳細了解正在進行的轉型的具體風險，包括評估這些風險的量化指標和降低風險的各項舉措。各國政府和機構開始意識到，未來的能源安全不能以傳統的供應鏈和使用模式為基礎進行評估，也不能僅僅局限于現有政策進行分析（SEAI，2020）。2.4“現在”與“未來”之間：中期轉型的概念除了帶來風險之外，轉型也為加強能源安全創造了機遇，并帶來了增強競爭力的潛力。本地生產的可再生能源減少了對進口化石燃料的依賴，并最終減少了能源部門對環境的影響。然而，從現在到未來，還有一些挑戰需要應對，一些風險必須降低：當前的能源系統與未來碳中和的能源系統將有很大不同。目前以化石燃料為主的系統與未來新興的碳中和系統將會并

38、存一段時間，這會給這兩種系統截然不同的運行模式之間造成緊張關系，并會影響對基礎設施的需求。Grubert 和 Hastings-Simon（2022）將這一時期稱為“中期轉型”，在此期間，現有系統和未來系統相互制約。在這一時期，能源系統的主要目標是減少溫室氣體排放，但有化石燃料排放系統和零碳系統會以一定規模共存，這會對排放產生重大影響。根據 Grubert 和 Hastings-Simon 的定義，中期轉型是介于兩個穩定端點之間的時期，在此期間，變化是定向的，共存的系統必須做出妥協，以適應另一個系統。此外，中期轉型的一個顯著特點是因未能發現協同效應和決策不協調而導致的風險不斷增加，使得權衡取舍

39、變得更加重要且必要。例如，可變可再生能源在系統中的比例越高，對確保電力系統穩定運行的平衡服務的需求就越大。然而，這些服務通常是由化石燃料發電機組提供的，隨著可再生能源發電量的提高，化石燃料發電的盈利能力將會下降，同時產生碳排放的技術運行時間將會縮短，最終將會被逐步淘汰。這種權衡取舍的另一個例子體現在傳統燃料輸送系統與輸電系統之間的緊張關系上。隨著運輸電氣化的發展，化石燃料輸送網絡的經濟性將逐漸下降。同樣，電動汽車的廣泛普及需要加強充電網絡的建設，而這最終將由所有電力用戶買單，即使許多人仍會繼續駕駛傳統燃油車。從政策角度看，中期轉型需要有強有力的干預措施，包括制定明確和協調的計劃，既要考慮逐步采

40、用零碳技術，也要考慮逐步淘汰碳排放技術，重要的是要確定當兩類系統相互制約時的閾值指標。作為經驗法則，Grubert 和 Hastings-Simon 建議，可變可再生能源供應占比達到 20%到 80%可能是中期轉型的標志。然而，這一概念可能需要進一步完善，因為各種技術、經濟和制度因素可能會影響兩種系統之間的12相互制約情況，從而形成不對稱的影響。例如，如果可再生能源滲透率較低的系統缺乏靈活性，和/或促進可再生能源整合的技術解決方案或市場機制較少，那么可再生能源滲透率為 30%時可能會比滲透率超過 50%時對能源系統產生更強的約束。此外，中期轉型還提出了各種公正、公平和環境問題，解決這些問題必須

41、納入政策考量。2.5 IEA 對能源轉型時期的能源安全的最新視角國際能源署在其最新的世界能源展望（WEO23）中強調了在能源轉型背景下重新評估能源安全的必要性，指出盡管化石燃料市場價格從 2022 年的峰值有所下降，但市場依舊緊張且動蕩，而烏克蘭和中東等地區的地緣政治緊張局勢持續存在；此外，全球經濟受到通貨膨脹、信貸成本上升和債務水平增加等因素的挑戰，同時需要采取緊急行動來解決與能源部門相關的氣候變化和空氣污染問題（IEA，2023c）。這種更廣泛、更全面的能源安全視角響應了 IEA 理事會發布的要求，即考慮除石油、天然氣和電力以外的問題，將能源安全的重點擴大到包括可再生能源、零排放運輸、溫室

42、氣體減排技術，以及供熱、制冷、能效和關鍵礦物和材料（IEA，2022d）。IEA 在世界能源展望 2022（WEO22）中指出了包括短期利益與長期減排目標之間的權衡問題。例如，德國政府最近決定暫時延長使用燃煤發電，并允許在短期內擴建 Luetzerath 煤礦，以減少對天然氣的需求，從而解決當前的能源危機。據RWE公司稱，該協議將使該發電企業淘汰煤炭的時間推遲八年（RWE AG，2022，2023）。WEO22 也對高化石燃料價格與向清潔能源技術過渡之間的相互作用進行了反思（IEA，2023b）。盡管高化石燃料價格環境原則上應有助于改善能源轉型的經濟效益，但短期波動可能會進一步導致轉型推遲。在

43、 WEO22 中，IEA 指出，2021 年至 2022 年前 6 個月的石油價格上漲相當于每噸二氧化碳價格上漲70 美元，同期歐洲的天然氣價格上漲相當于每噸二氧化碳價格上漲 350 美元。然而，這種價格波動的短期影響可能意味著，化石燃料進口賬單高昂所帶來的壓力可能會使政府將財政資源從清潔能源投資轉移到旨在保護消費者免受暫時波動影響而對化石燃料進行補貼上。因此，在向清潔能源技術轉型的過程中，確保關鍵傳統能源依然可用的相關舉措對于確保更加平穩的過渡至關重要。同樣，IEA 強調，雖然未來的可持續能源系統會帶來固有的能源安全效益，但也會帶來新的能源安全風險，這反映了可持續能源未來的現實情況。本研究的

44、主要目標之一就是在中國和歐洲能源轉型的背景下調查其中一些風險，并對這些風險的影響進行評估。2.6 中國的能源安全視角中國在能源系統的長期轉型方面邁出了堅定的步伐，各種指標都印證了其迄今為止所取得的顯著進展。2021 年，中國非化石能源發電裝機容量首次超過燃煤發電。此外，在 2012-21 年期間，煤炭在能源消費總量中的占比從 2012 年的 68.5%下降到 2021 年的 56%，下降了 12.5 個百分點，而在 2013-21 年期間，清潔能源消費占比從 15.5%上升到 25.5%，上升了 10 個百分點。中國在 2012 年提出的經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設和生態文明建設“五

45、位一體”的總體布局，為中國的可持續轉型奠定了基礎。根據這一方針，可持續發展必須成為中國未來發展的指導原則。此外，中國決策者還認識到，狹義的資源安全概念與廣義的能源安全之間的相互作用與經濟和社會安全以及生態文明建設的戰略目標有著直接的聯系。132012 年提出的“四個革命，一個合作”1 概念概述了更為具體的能源安全戰略。該戰略提出在能源消費、能源供給、能源技術和能源體制方面進行意義深遠的改革，同時全方位加強國際合作。雖然“四個革命，一個合作”戰略的幾個方面都值得強調，但中國果斷擁抱市場機制或許才是最值得關注一點。展望中國能源體制的轉型，中國致力于讓市場在能源資源的分配中發揮支配作用，同時確保適當

46、的監管和國家干預，以提供充分的制度確定性。全國統一電力市場和碳市場的建立就是這一承諾的明確體現。此外，中國還明確提出了到 2030 年實現碳達峰和到 2060 年實現碳中和的雙碳目標，這代表了中國決策者對能源轉型的堅定承諾。中國的能源安全路線以及在能源轉型背景下的演變情況作為一個新興經濟體和能源需求不斷增長的“世界工廠”，中國對能源安全問題一直持謹慎態度。確保充足的能源供應和節能增效一直是中國能源安全的核心。與歐洲一樣，中國缺乏自己的石油和天然氣資源，因此高度依賴進口。但與歐洲不同的是，中國的能源需求增長迅速，因此能源供應很難在任何時候都做到隨時滿足需求。因此，中國在能源規劃中通常會留出較大的

47、供應余量。傳統上，能源安全往往側重于石油和天然氣。然而，隨著可再生能源的應用，能源安全的重點也在不斷變化，并已擴展到其他能源?？稍偕茉吹陌l展使能源系統減少了對化石燃料的依賴，本質上更加安全。然而，實現凈零排放的道路充滿了不確定性。太陽能和風能資源在全球的分布相對均勻，可再生能源設備所需的關鍵礦物的可回收性也遠高于化石能源?？稍偕茉吹陌l展意味著能源安全正逐漸擺脫對資源的嚴重依賴，轉向對技術的依賴。過去幾年，歐洲和中國都見證了技術創新對能源安全的積極影響。然而，在可再生能源的第一輪部署過程中，各國都面臨如何在大力發展間歇性可再生能源的同時，確保能源系統的穩定和安全的挑戰。此外，隨著市場的擴大，

48、可再生能源設備及所需的相關關鍵礦產原料在政治上也變得越來越敏感。隨著世界從傳統化石能源向可再生能源過渡，不斷變化的國際環境和極端天氣事件的影響加劇了能源系統固有的風險。能源安全風險變得極為復雜。在過去幾年中，新冠疫情大流行、全球氣候變化、俄烏沖突、全球地緣政治格局變化等因素導致化石燃料價格大幅上漲，進而推高了電價，導致高通脹，抑制了全球經濟的增長。這些事件促使一些國家的政府重新思考能源轉型之路，并更加重視能源安全。在能源轉型過程中，必須妥善處理能源“不可能三角”（Energy Trilemma，亦稱“能源三元悖論”）問題，即可負擔性、供應安全和低碳。首先，減少對化石燃料的投資會導致供需平衡變得

49、脆弱。全球化石燃料價格對國際安全形勢、能源地緣政治、資本投機等傳統因素的影響將更加敏感。其次，可再生能源的間歇性和極端天氣事件影響著電力行業的安全穩定運行。幾乎所有主要國家的負電價現象都越來越頻繁，這表明這些國家的電力系統缺乏足夠的靈活資源。第三，可再生能源發電設備的供應鏈和并網問題在快速增長的裝機目標所帶來的壓力下變得扭曲?？焖僭鲩L的可再生能源市場導致發電能力大幅波動，關鍵部件和原材料的價格也隨之波動?？稍偕茉磁抨牭却⒕W的現象不僅出現在中國，在美國和一些歐洲國家也同樣存在。正在進行的電力市場改革使中國的能源安全風險更加難以估計。一方面，市場價格信號在引導可再生能源和靈活性資源投資方面不如

50、歐洲那樣有效。另一方面，當市場遇到其他沖擊時，修改市場規則可1“新時代中國能源在高質量發展道路上奮勇前進”，國家能源局，2020 年 12 月 31 日，http:/ 年黨的十八大以來，習近平主席提出了“四個革命、一個合作”的能源安全新戰略。14能會引發嚴重的市場失靈。因此，市場改革的步伐和能源轉型需要對各方面的因素加以權衡，比如化石燃料價格、供需平衡、電力用戶的接受程度等?？傮w而言，中國對能源安全的關注仍可概括為“能源安全新戰略”中的論點，即“四個革命和一個合作”。中國的“能源安全新戰略”強調生產與消費的協同、技術的基礎性作用、全球能源合作以及開放環境下的能源安全：第一，推動能源消費革命，抑

51、制不合理能源消費。第二，推動能源供給革命，建立多元化供給體系。第三，推動能源技術革命，促進產業升級。第四，推動能源體制革命，開辟能源發展快車道。第五，加強國際合作，實現開放條件下的能源安全。中國藍皮書2020年9月，中國更新了其國家自主貢獻目標，計劃在2030年前實現碳達峰，在2060年前實現碳中和。這兩個目標之間相距 30 年。相比之下，歐盟從碳達峰到碳中和相距 71 年2，美國為 43 年，日本為 37 年。2021 年 10 月，中國國家主席習近平表示，中國將“建立碳達峰和碳中和的1+N政策框架”?！?指的是應對氣候變化的長期方針，這在 2021 年 10 月發布的關于完整準確全面貫徹新

52、發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見（見圖 2.1）以及 2021 年 10 月發布的2030 年前碳達峰行動方案（見圖 2.2）中都有詳細說明。中國的目標是逐步提高非化石能源消費比重，到 2025 年達到 20%左右，到 2030 年達到 25%左右，到 2060 年達到 80%以上。圖2.1：碳達峰碳中和工作指導意見的十個方面來源：CEC2 2022 年，歐盟的二氧化碳排放量約為 27.3 億噸。歐盟的二氧化碳排放峰值出現在 1979 年，為 39.9 億噸（Statista,2023）。歐盟的目標是到 2050 年實現氣候中和。15“N”是指能源、工業、建筑、交通等重點領域和煤炭、電力、鋼

53、鐵、水泥等重點行業的具體實施方案，以及科技、碳匯、財稅、金融激勵等方面的配套措施。圖2.2：2030 年前碳達峰行動方案中的十大行動來源：CEC2021 年 3 月 15 日，習近平主席在中央財經委員會第九次會議上對建設新型電力系統作出重要指示。依據上述兩份頂層政策文件，規劃構建以新能源（可再生能源）為主體的新型電力系統。在征求公眾意見后，國家能源局于2023年6月發布了 新電力系統發展藍皮書（以下簡稱“藍皮書”）（國家能源局，2023）。藍皮書由國家能源局協調 11 家研究機構聯合編寫，概述了電力工業轉型發展的戰略方向，全面助推能源革命，提出了新型能源系統的規劃，倡導綠色能源發展（見圖 2.

54、3）。圖2.3：新型電力系統發展藍皮書來源：CEC16新型電力系統具備安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合四大重要特征，其中安全高效是基本前提，清潔低碳是核心目標，柔性靈活是重要支撐，智慧融合是基礎保障，共同構建了新型電力系統的“四位一體”框架體系。（見圖 2.4）。圖2.4：藍皮書中新型電力系統的四大基本特征來源：國家能源局（2023）藍皮書提出，按照黨中央提出的新時代“兩步走”戰略安排要求，錨定 2030 年前實現碳達峰、2060 年前實現碳中和的戰略目標，以 2030 年、2045 年、2060 年為新型電力系統構建戰略目標的重要時間節點，制定新型電力系統“三步走”發展路徑，即加速轉型

55、期（當前至 2030 年）、總體形成期（2030年至 2045 年）、鞏固完善期（2045 年至 2060 年），有計劃、分步驟推進新型電力系統建設的“進度條”。（見圖 2.5）。圖2.5：新型電力系統“三步走”發展路徑來源：國家能源局（2023）藍皮書還明確指出，新型電力系統是以確保能源電力安全為基本前提，以滿足經濟社會高質量發展的電力需求為首要目標，以高比例新能源供給消納體系建設為主線任務。在總體結構和重點任務方面，藍皮書計劃加強四大體系建設：電力供應保障性支撐體系、新能源高效開發利用體系、儲能規?；季謶皿w系、電力系統智慧化運行體系。此外，藍皮書還提出了發揮新型電力系統立體基礎支撐作用

56、的戰略，包括標準規范、核心技術和重大裝備、相關政策和體制機制創新等。172.7 歐洲的能源安全視角歐洲綠色協議2019 年 12 月，歐盟委員會提出了歐洲綠色協議（Green Deal），即歐盟到 2050 年實現氣候中和的愿景。其目標是到 2050 年實現溫室氣體凈零排放，并使經濟增長與資源使用脫鉤，同時不讓任何人和任何地方掉隊（歐盟委員會，2023d）。綠色協議涵蓋所有經濟部門，特別是交通、能源、農業、建筑以及鋼鐵、水泥、信息和通信技術、紡織和化工等行業。隨著歐洲氣候法于 2021 年 7 月 29 日生效，為這一目標賦予了法律約束力（歐盟委員會，2023a）。作為中期轉型目標，到 203

57、0 年，歐盟溫室氣體凈排放量必須比 1990 年水平至少減少 55%；此外還必須實現可再生能源目標，即能源系統中可再生能源的比例至少達到 42.5%。歐盟中期轉型目標概覽見表 2.1 所示。未來幾年的進一步目標尚待明確。整個一攬子立法的最后一項“Fit for 55”計劃已于 2023 年 10 月 9 日正式通過，即將由各歐盟成員國實施。表2.1：歐盟中期轉型目標概覽目標百分比%年歐盟溫室氣體減排目標55%(預期 57%)2030可再生能源目標（占能源結構的比例）最低 42.5%；目標 45%2030能效目標提升 11.7%2030新車目標（在歐洲注冊的所有新車和貨車）達到零排放2035Re

58、PowerEU-發展可再生能源是歐洲應對能源危機的首要舉措雖然歐盟計劃到 2050 年實現氣候中和，這意味著能源系統必須在很大程度上與化石燃料脫鉤，但歐洲目前仍然非常依賴天然氣、石油和煤炭進口。在新冠疫情大流行和俄烏沖突發生之后，由于能源供應短缺，能源價格劇烈波動，能源安全對于歐盟的重要性愈發凸顯。多年來，歐盟對俄羅斯天然氣的依賴程度極高，2019 年至 2022 年 2 月期間，俄羅斯天然氣滿足了歐盟天然氣需求的 40%至 50%。2022 年 2 月 24 日俄羅斯和烏克蘭之間的地緣政治沖突開始之后，俄羅斯天然氣在歐盟市場的份額開始大幅減少，到 2022 年 11 月減少到 13%。這為應

59、對能源危機，發出了一個明確的信號，即不僅要減少對俄羅斯化石燃料的依賴，而且要加快向可再生能源的轉型速度。此外，成員國之間的合作與團結也變得更加重要。歐盟并沒有將氣候中和與能源安全這兩個目標對立起來，相反已經在政治上形成共識：歐盟只有提高可再生能源在能源結構中的比例，加快能源轉型，才能化解當前危機。2022 年 5 月，歐盟委員會提出了“RePowerEU”戰略，以減少歐盟對俄羅斯化石燃料的依賴。該戰略的三個關鍵組成部分是：i)進一步擴大發展可再生能源；ii)提高能源效率；iii)能源供應多樣化（歐盟委員會，2022）。俄羅斯的天然氣供應已經被其他天然氣來源所取代。歐盟不但增加了從美國、卡塔爾和

60、尼日利亞進口的液化天然氣（LNG）；還增加了從挪威、英國和阿爾及利亞進口的天然氣；同時由于價格過高，歐盟還致力于減少相關的天然氣需求。圖 2.6 顯示了 2021-22 年歐盟發電量的同比變化（左圖）和 2022-23 年的預測情況（右圖）。由于18法國核電站停運，2022 年核能發電量較低。此外，由于降雨量減少，2022 年的水力發電也出現不足（66 TWh）。然而，風能和太陽能發電量的增加避免了煤炭和天然氣消費的大幅增加。從 2022-23 年（圖中右側）起，核電發電量預計將保持穩定，同時水力發電量也將回升，風力和太陽能發電量將達到 86 TWh。由于價格上漲和能源效率提高，預計煤炭和天然

61、氣發電量將比 2022 年減少211 TWh，總需求將比 2022 年減少約 84 TWh。圖2.6：歐盟 27 國發電量的同比變化（TWh）來源：Jones 等人(2023)清潔能源投資如可再生能源、電網和能源效率已通過加強的政策支持得到擴大，如歐盟的“Fit for 55”一攬子計劃和 REPowerEU 計劃3。此外，隨著各國尋求在新興清潔能源經濟中鞏固自身地位，加大了氣候與能源安全目標的結合力度，并且更加關注工業戰略，這進一步促進了清潔能源投資。公共和私營部門投資將是歐洲實現凈零排放目標的關鍵組成部分。歐洲投資銀行等開發銀行的融資計劃對于擴大私營部門的投資規模至關重要。此外，價格穩定和

62、通貨膨脹預期是鼓勵可持續投資的關鍵前提條件（IEA 等，2023）。2022 年俄烏沖突引發的能源危機加快了歐盟可再生能源的部署，促使歐盟緊急減少對俄羅斯進口天然氣的依賴。歐洲國家紛紛采取政策行動，這使得歐盟 2023 年和 2024 年的可再生能源新增裝機容量預計將比 2022 年前增加 40%。分布式太陽能光伏發電的快速增長更是使得前景更為樂觀，幾乎占歐盟預測修正的四分之三。高電價使太陽能光伏發電在經濟上更具吸引力，歐盟主要市場（尤其是德國、意大利和荷蘭）的額外政策支持也是推動這一增長的原因（IEA，2023a）。歐盟的長期戰略是到 2050 年實現能源系統完全脫碳。這一目標將通過逐步淘汰

63、化石燃料和增加可再生能源發電來實現。許多研究指出，高比例的可再生能源和耗能行業的電氣化是脫碳的關鍵，而 P2X 和碳捕集、利用和封存（CCUS）被視為難以減排行業（鋼鐵、水泥、重型交通等）的關鍵技術。3 歐盟委員會通過了一系列提案（綠色協議），以使歐盟的氣候、能源、交通和稅收政策與到 2030 年將溫室氣體凈排放量較 1990 年水平減少 55%的目標保持一致。19歐盟成員國之間的合作歐盟關于能源安全討論的一個共同主題是成員國與其他地區伙伴之間需要團結合作?？缇澈献?、互聯互通和一個運轉良好的電力市場能夠確保電力在成員國和伙伴國之間流動，并確保不同國家能夠相互依賴。歐盟能源平臺也體現了加強供應安

64、全的合作理念，該平臺于 2022 年 4 月實施，旨在匯總需求并聯合采購天然氣和（未來的）氫氣。電力協調小組（見圖 2.7）對電力供應安全問題進行監測和討論，該小組由成員國政府當局（即能源部）、國家能源監管機構、能源監管機構合作署（ACER）以及歐洲輸電系統運營商聯盟（ENTSO-E）組成。作為 2019 年“全歐洲人的清潔能源一攬子計劃”的一部分，2019 年歐盟通過了關于電力行業風險防范的法規條例（EU/2019/941）（歐盟委員會，2019）。該條例要求所有歐盟成員國評估和確定所有可能出現的電力危機情況，并制定風險防范計劃。在電力協調小組中，共享有關電力部門供應安全的最佳實踐和專業知識

65、，包括風險防范、發電充裕性和跨境電網穩定性。此外，該小組還支持歐盟委員會制定新的能源安全政策。圖2.7：歐盟電力協調小組成員關鍵基礎設施和網絡安全隨著傳統能源基礎設施與數字技術和網絡之間的聯系不斷擴大，歐盟委員會認識到網絡攻擊和網絡安全事件對能源部門構成重大風險。鑒于不同成員國電網之間的互聯，一個國家的停電可能導致另一個國家的停電。歐盟委員會與 ACER 合作制定了網絡安全守則（ACER，2022c；歐盟委員會，2020 年），該守則一旦獲得成員國通過，將具有約束力。202.8 關鍵信息本章討論的關鍵信息如下：未來幾十年，我們的能源系統將處于轉型階段。在這一轉型階段（中期轉型），可變可再生能源

66、占比將越來越大，技術不確定性也在日益增大，這就帶來了新的風險，需要重新定義能源安全的概念。我們需要詳細了解正在進行的能源轉型的具體風險，包括評估這些風險的量化指標和降低風險的措施。當前以化石燃料為主導的系統與未來新興的碳中和系統形成并存局面，造成了這兩種不同運行模式之間的緊張關系。中國和歐盟在實現零碳目標得許多方面都面臨著相同的挑戰，其中包括大規模部署可再生能源、CCUS 和 P2X 技術解決方案。然而，兩個地區的歷史、決策過程以及政治和監管框架存在顯著差異。213.轉型時期的能源安全風險本章介紹了轉型時期的能源安全風險。風險概覽見下文表 3.1。第 3.1 至 3.12 節對各類風險進行了詳

67、細描述。此外本章還將對中國和歐盟都尤為相關的風險進行更詳細的評估，包括建議的衡量指標和緩解措施。表 3.1 列出了能源轉型期間和轉型后的能源安全風險（并非詳盡無遺）。值得注意的是，與不進行能源轉型的風險相比，清潔能源轉型的安全風險是相對有限的。如果不進行能源轉型，將導致更嚴重的干旱、洪水和熱浪，威脅糧食和水的供應，并加劇地區沖突和人口遷移。本章的風險評估側重于能源系統轉型的三個階段：現狀、中期轉型和全面轉型。關于中期轉型，目前以化石燃料為主的系統與未來新興的碳中和系統并存，造成了兩種截然不同的運行模式之間的緊張關系，并且對基礎設施的要求也產生了影響。此外，中期轉型的特點是，由于忽視協同作用和決

68、策不協調而產生的風險越來越大，使得權衡取舍變得更加重要且緊迫。據評估，向零碳能源系統的轉型將沿著兩條截然不同的路徑進行：一條路徑主要以 CCUS 為基礎，另一條路徑主要以大規模部署可再生能源為基礎。表 3.1：轉型時期的能源安全風險概覽風險說明1依賴進口燃料的風險如果全球對石油和天然氣行業的投資減少，而需求卻沒有相應下降，那么嚴重依賴進口石油和天然氣的國家將面臨潛在的供應危機和高昂的能源成本。2電力系統風險-社會電氣化帶來的關鍵風險挑戰包括確保風能和太陽能等技術所需的關鍵材料的穩定供應，以及解決平衡電力系統的靈活性需求和供應安全風險（可變可再生能源能否充分提供充裕性和確保系統安全？）此外輸電能

69、力不足也是一個重要問題。3轉型風險要平衡化石燃料發電的減少與可變可再生能源發電的增加，需要明智的市場法規和機制。4資本成本風險轉型需要大量的前期投資，可能不僅在歐洲或中國，在印度、印度尼西亞、巴西、墨西哥、南非等國也是如此。5地緣政治風險和貿易沖突關鍵礦物原料的供應依賴少數幾個國家，因此在供應鏈多樣化方面面臨挑戰，這可能導致地緣政治緊張和貿易沖突。6網絡攻擊/信息技術風險智能電網的數字化和互聯屬性增加了遭受網絡攻擊的可能性。7富裕與貧困國家之間的緊張關系加劇如果承諾的氣候援助不能落實到位，轉型可能會使國家之間關系日趨緊張。8技術風險某些技術（如 CCUS 和 P2X）的實施是必要的，但迄今為止

70、尚未得到大規模驗證。技術風險可能導致諸多不利影響，如使對化石燃料的依賴延長、使能源消費增加或效率下降。9氣候變化影響風險可再生能源發電技術會受到氣候條件變化的影響，而其他發電技術可能會受到水的供應和溫度等因素的影響。10 對大規?？勺兛稍偕茉春吞鞖饽Ｊ降囊蕾嚕ū卷椖康腤P2-見第 4 章）更多地依賴可再生能源會帶來安全風險，特別是與不可預測的氣候和天氣模式有關。4 4本報告的第二部分（WP2）定量評估了未來（2050 年和 2060 年）電力系統依賴大規?？勺兛稍偕茉吹娘L險。報告包括歐洲與中國部署的可再生能源資源對電力系統充裕性的貢獻（或負荷承載能力）的比較分析。223.1 依賴進口燃料的

71、風險5在能源安全的背景下，依賴進口燃料的風險是指一個國家在嚴重依賴石油、天然氣或煤炭等基本燃料的外部來源的情況下的能源供應脆弱性。如果全球供應鏈中斷或與主要燃料出口國發生沖突，這種依賴性會使一個國家面臨潛在的供應中斷、價格波動、地緣政治緊張局勢和經濟不穩定。中國依賴進口燃料的風險中國在全球大宗商品和燃料市場上占據著重要地位，表 3.2 中的數據清楚地顯示了中國的主要足跡。中國是世界上最大的原油凈進口國，原油主要來自沙特阿拉伯和俄羅斯，中國也是最大的天然氣凈進口國。此外，中國還是世界上最大的煤炭生產國，盡管中國還從印度尼西亞、俄羅斯、澳大利亞、美國和哥倫比亞等國進口大量煤炭（S&P Global

72、，2023）。中國近三分之二的天然氣以液化天然氣（LNG）的形式進口，其中澳大利亞是最大的供應國，其次是卡塔爾和馬來西亞。其余則通過管道從獨聯體國家（CIS）和俄羅斯進口（bp，2022）。表 3.2：中國在全球燃料和大宗商品市場上的地位及部分指標燃料/技術地位指標年原油第一大凈進口國2019 年 5.05 億噸2019第六大生產國1.95 億噸（占世界總量的 4.7%）2020天然氣第一大凈進口國1,250 億立方米2020第四大生產國1,910 億立方米（占世界總量的 4.8%）2020煤炭第一大生產國37.64 億噸（占世界總量的 49.7%）2020第一大凈進口國3.06 億噸2020

73、注：2020 年數據為臨時數據 來源：IEA，2021b無論是現在還是在未來的能源系統中，核電對中國來說都同樣重要。截至 2022 年 6 月，中國擁有 54座可運行的核反應堆（55.8 GW），居世界第三位，僅次于美國和法國。相比之下，法國有 56 座可運行核反應堆，總裝機容量為 61.4 GW。近年來，中國的核電裝機容量不斷攀升，預計未來幾年仍將保持這一趨勢：目前全球在建的所有新核電項目中有 40%位于中國。核電似乎是中國能源轉型的一個重要元素，因為它既能確?；砂l電，并且碳排放量低，提供了一種增強技術獨立自主、擺脫外國資源的手段（Andrews-Speed，2023）。從歷史上看，中國曾

74、與俄羅斯合作開發和建設鈾濃縮廠，但近期的大部分新建產能都為本國自有（世界核協會，2021），這與中國核技術本土化的總體戰略保持一致。Andrews-Speed（2023）指出，中國的研究機構和企業有能力開發各種出口質量的新技術，如高溫氣冷堆、熔鹽核反應堆和快中子反應堆，以及浮動式核電站和核聚變，并已完成了對國家核電系統的補充。在核燃料循環的各個階段，從鈾礦開采到制造和后處理，中國仍然依賴外國供應商，但最主要的是鈾供應。然而，中國的目標是使鈾供應多樣化，其中三分之一在國內采購，另外三分之一通過外資參股海外采礦企業獲得（見表 3.3），還有三分之一在公開市場上購買（世界核能協會，2021）。5注：

75、此處的重點是化石燃料。評估不包括氫燃料和綠色燃料。23表 3.3：中國在海外鈾礦企業中的參股情況公司國家礦山股權%中方參股投產時間中國核工業集團有限公司尼日爾Azelik37,2%+24,8%ZXJOY2010 年，但現已關閉Imouraren25+，更多待定擱置納米比亞Langer Heinrich25+，更多待定2014 年Rssing692019 年哈薩克斯坦Zhalpak492017 年中廣核鈾業發展有限公司納米比亞Husab902016 年哈薩克斯坦Irkol&Semizbai492008 年,2009 年烏茲別克斯坦Boztau black shales50不確定加拿大Patter

76、son Lake202023 年來源：世界核協會（2021）展望未來，值得關注的關鍵發展在于中國對鈾的需求預計到 2030 年將增加到 18,500 噸（用于 100 個反應堆）到 24,000 噸（用于 130 個反應堆）。近年來，中國從哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、加拿大、納米比亞和澳大利亞等國進口鈾（世界核協會，2021）。適當的鈾原料進口多樣化戰略必須成為中國降低燃料進口風險總體戰略的一部分。根據目前已經公布的政策，評估認為中國不可能實現雙碳目標，因此在當前情況下，依賴化石燃料的風險非常高。對中國的評估如果碳捕集與封存（CCS）等碳補償技術成為中國實現碳中和的途徑，那么依賴進口化石燃料的風

77、險預計仍將存在，因為完全獨立于化石燃料的目標不太可能實現。相反，碳補償技術可以使能源系統繼續依賴化石燃料，而不會大幅抑制化石燃料的需求。風險依然存在：由于各種因素，如供應中斷和地緣政治緊張局勢，以及全球化石資源是有限的這一事實，未來全球化石燃料市場可能會繼續波動。由于 CCS 將在高度依賴碳補償技術的轉型路徑中發揮重要作用，捕集的大量二氧化碳將可用來生產一系列合成燃料（如電子甲醇、合成航空燃料），這可能有助于減輕對進口化石燃料的依賴。與此相反，如果中國實現碳中和的路徑是優先采用可變可再生能源，那么對化石燃料的依賴將大大減少。盡管化石燃料市場的波動可能會繼續存在，但其對能源安全的影響會相對較小。

78、6 歐盟依賴進口燃料的風險根據歐盟統計局（2023）的數據，自 2013 年以來，所有歐盟成員國都是能源凈進口國。2020 年，歐盟進口了 57.7%的能源，一些國家如瑞典（33.5%）、羅馬尼亞（28.2%）和愛沙尼亞（10.5%）的對進口能源的依賴程度相對較低，而其他國家如馬耳他、塞浦路斯和盧森堡則幾乎完全依賴能源進口（見圖3.1）。6 實際上，中國未來將在一定程度上同時依賴于部署可變可再生能源和開發 CCS。24圖 3.1：2015 年和 2030 年歐盟各成員國對進口能源的依賴程度來源：歐盟委員會（2021）2022 年歐盟的天然氣進口依賴度為 89%（見圖 3.2）。圖 3.2：歐盟

79、電網中的天然氣供應來源：Eurostat（2023）多年來，歐洲一直嚴重依賴從俄羅斯進口天然氣、石油和煤炭。2019 年至 2022 年 2 月期間，俄羅斯天然氣滿足了歐盟 40%至 50%的天然氣需求。2022 年 2 月 24 日俄烏爆發地緣政治沖突后，俄羅斯天然氣的份額逐步大幅減少，到 2022 年 11 月已減少至 13%。歐盟 93%的石油供應靠進口（見圖 3.3）。25圖 3.3：歐盟的石油和混合生物燃料供應情況資料來源：Eurostat（2023 年）對歐盟的評估由于俄烏的地緣政治沖突，歐盟用其他天然氣來源取代了俄羅斯天然氣：增加了從美國、卡塔爾和尼日利亞進口的液化天然氣。增加從

80、挪威、英國和阿爾及利亞進口的天然氣。高燃料價格導致天然氣需求下降。截至 2022 年 11 月，從挪威進口的液化天然氣和管道天然氣約各占歐盟進口總量的 25%，而俄羅斯占25%（包括液化天然氣）。阿爾及利亞占供應量的 12%，其余的 13%則是從其他國家少量進口。歐洲的石油供應幾乎全部靠進口。然而，這些進口石油可以通過在公開市場上交易獲得，而且來自許多不同的國家，因此不被認為具有極大風險。歐洲的煤炭消費也是如此。在過去的幾十年中，歐洲的煤炭消費量持續下降。為中國和歐盟建議的衡量指標定量評估石油和天然氣進口相關風險的指標包括：進口依存度，即在每種情況下進口燃料（化石燃料和合成燃料）在國內供應總量

81、中所占的份額。進口價格和供應的波動性。中國的緩解措施為降低這一風險，中國可能會實施以下一些政策，以實現供應基礎的多樣化：加強與外國供應商的合作，不僅需要建設和擴大基礎設施，還要發展新的貿易伙伴關系。這與中國的“一帶一路”倡議密切相關，該倡議在過去十年中影響了中國的外交政策。實現進口來源國的多樣化。鞏固合成燃料開發的供應鏈。堅持依靠可再生能源的脫碳道路。26歐盟的緩解措施歐盟的緩解措施可能包括：繼續實現進口來源國的多樣化。3.2 電力系統風險-社會電氣化帶來的關鍵風險此方面面臨的挑戰包括確保風能和太陽能等技術所需的關鍵材料的穩定供應，以及滿足平衡電力和供應安全（SoS）風險的靈活性需求。3.2.

82、1 電力系統風險-靈活性需求靈活性是能源轉型成功的關鍵。能源系統對靈活性的需求包括通過需求響應、P2X、電動汽車、可調度發電（在容量和升壓方面）以及高效輸電來確保充足的容量，從而在時間和空間上平衡可變可再生能源發電。靈活性來源包括：靈活性需求及需求響應。P2X。儲能：電動汽車、電池儲能和抽水蓄能?；谏镔|/沼氣、氫能和水電的可調度發電。有進出口選擇的輸電系統。從系統角度看，可以確定兩種主要的靈活性需求，每種需求都需要不同的靈活性資源：短期靈活性（從幾毫秒到幾小時，以在一天內平衡系統并確保系統穩定）。長期靈活性（長達數周，用于彌補風能、太陽能和水力發電的長時間短缺）。圖 3.4 說明了對這兩類

83、靈活性資源的需求：短期靈活性資源可提供大量電力，但儲存的能量不足以維持數天，因此需要高密度能源資源作為補充，以提供長期靈活性。圖 3.4：短期和長期靈活性資源的使用情況來源：ENTSO-E(2022)273.2.2 電力系統風險-供應安全風險供應安全（SoS）風險圍繞可變可再生能源是否能有效確保能源供應安全，包括充裕性、系統韌性和慣性等因素。這種風險可進一步細分為發電和輸電的充裕性，以及包括系統韌性在內的系統安全性。充裕性風險天氣因素決定了可變可再生能源（風能和太陽能）能否產生能量，因此與傳統的可調度發電機組（如化石燃料和核能發電機組）相比，可變可再生能源對充裕性的貢獻具有不確定性。對可變可再

84、生能源充裕性的解釋在歐盟，隨著“清潔能源一攬子計劃”（2019）的實施，對資源充裕性評估框架進行了修訂，與之前版本不同的是，該框架如今明確考慮了天氣條件的變化及其對可變可再生能源發電和需求的影響。修訂后的評估框架涵蓋 10 年的時間，以發電量的確定性預測（基于情景）和計劃停電為基礎，并在評估中明確納入了不確定性因素。為此，對風能、太陽能和水力發電模式進行了概率評估，并將發電和輸電系統的被迫停運以及受氣候影響的消費模式納入了幾種備選情景進行評估。該框架不是對資源充裕性進行點估算，而是明確考慮到固有的不確定性，從而得出資源充裕性指標。圖 3.5 以圖表形式展示了這一方法。對發電和輸電強迫停運進行了

85、概率評估。風能、太陽能和水能的可變發電量通過若干年的時間序列進行描述。具體而言，體現了 34 個不同的氣候年（即 34 種不同的氣候情景）。在需求方面，還考慮了需求側響應（DSR）和受溫度驅動的需求（見圖 3.6）。圖 3.5：充裕性評估方法28圖 3.6：樣本年的構建對于34個氣象年中的每個氣象年，均采用蒙特卡羅模擬法構建了N個樣本年（每個樣本年8,760小時）。例如，如果 N=100，則計算出3,400種可能的實際情況。隨著實測次數的增加，不確定的統計參數 LOLE（預期負荷損失）和 EENS（預期未服務能量）會趨于穩定。在中國，采用確定性方法來評估電力充裕性，同時考慮需求預測，包括高峰期

86、和非高峰期。圖 3.7 顯示了歐盟一些國家的缺電時間期望 LOLE（年小時數）（ACER，2023）。圖 3.7：歐盟部分國家的缺電時間期望LOLE（年小時數）來源：ACER(2022b)圖 3.8 列出了 LOLE 最佳水平的簡單計算公式。從圖中可以看出，期望缺供電量（EENS）隨裝機容量的增加而減少。EPNS 是預期未服務電量。只有當增加裝機容量的邊際效益等于增加裝機容量的邊際成本時，增加裝機容量（圖中的 dC）才是最優的。這里需要注意的是，失負荷價值(VOLL)是不提供負荷的單位成本，而 CONE 是新進入成本。最佳 LOLE 等于 CONE 除以 VOLL。29圖 3.8 顯示了最佳缺

87、電時間期望（LOLE）的計算方法。圖 3.8：最佳LOLE（缺電時間期望）系統安全風險隨著基于太陽能和風能的發電技術逐漸取代傳統的火力發電廠，越來越多的基于逆變器的發電設施設備（即異步連接）被接入電力系統。與傳統的中央電廠相比，這些基于逆變器的新技術具有不同的電氣工程特性。其中一個重要的方面是，隨著逆變器連接的可變可再生能源發電系統的增加，系統慣性也會降低。慣性的降低意味著系統故障時會出現更大的頻率偏差，從而降低了系統韌性和供電安全性。補救措施之一是在快速調頻儲備中引入極其快速的系統響應機制。隨著基于逆變器的可變可再生能源發電滲透率的不斷提高，不禁引人思考，當可變可再生能源滲透率接近 100%

88、時，系統將如何運行。目前，世界各地正在對這些問題進行大量研究。3.2.3 電力系統風險-輸電充裕性風險充足的輸電能力是能源和系統安全的重要組成部分。此外，輸電也是衡量電力系統靈活性的一個關鍵指標，可用于平衡電力系統，確保能源從能源富余地區輸送到短缺地區或供應價格更高的地區。隨著電力系統中可再生能源（太陽能和風能）的日益發展壯大，以及不同地區可再生能源資源的時空分布往往不均衡的特點，輸電的價值和必要性日益凸顯。IEA 強調了輸電網絡在能源轉型中的重要作用。為此，IEA 將各國 2020-50 年的承諾目標情景與電網延遲發展情景進行了比較。電網延遲發展情景意味著到 2050 年，光伏和風能并網容量

89、將降低 15%-20%。這將導致使用更多的化石燃料發電，從而使得二氧化碳排放量增加（IEA，2023d）。結果如圖 3.9 所示。由此可見，如果電網發展延遲，電力部門對煤炭和天然氣的替代將會放緩，也將大大拖慢減排進程。30圖3.9：全球電網發展滯后帶來的后果（電力部門）來源：IEA(2023e)輸電基礎設施規劃概述歐洲 ENTSO-E 方法采用協調、全面的輸電網規劃方法，包括情景開發、篩選潛在的新輸電資產和成本效益分析（CBA）。其目的是確保系統可靠性，保證電力供應，并以盡可能低的成本整合更多的可再生能源。中歐能源合作平臺 2021 年項目“A4.1.1：ENTSO-E 中國電網規劃建模演示”

90、表明，中國如果采用市場化的方法（即由市場主導的輸電擴展）可為電力系統實現顯著的二氧化碳減排。之所以能夠實現減排，是因為輸電擴容將能夠容納更多的可再生能源發電，并將其輸送至用戶，從而取代燃煤發電。因此，除了能源安全之外，增加輸電能力還能帶來電力交易的經濟效益，促進二氧化碳減排并減少可變可再生能源棄電。采用綜合方法進行基礎設施規劃是有益的。電力系統面臨的一個主要挑戰是如何在化石發電量極低的情況下，整合大量可變可再生能源并確保系統的充裕性。此外，電力部門與消費側（包括 CCUS 和 P2X）的聯系越來越緊密。因此，有必要優化電力、天然氣、綠色氣體和液態燃料基礎設施，從而確保成功的部門耦合和能源載體之

91、間的最佳協調。這一問題已在中歐能源合作平臺 B2.6 項目“凈零碳基礎設施投資與技術”中進行研究，該項目已于 2023 年第四季度完成。3.2.4 輸電系統整合不足輸電系統整合不足是指由于輸電綜合基礎設施不足而導致能源供應的脆弱以及潛在中斷。這可能導致從電源到消費中心的能源流動效率低下、出現擁塞和受限，特別是在嚴重依賴可變可再生能源的地區。31中國輸電系統整合不足案例：廣東和福建以廣東和福建為例，輸電系統整合不足為電力系統滿足不斷增長的電力需求和利用可再生能源的潛力帶來了挑戰。然而，一項 2020 年批準的并網連接如今使廣東和福建從中受益，并增強了消納清潔能源的靈活性。廣東和福建是中國兩個沿海

92、大省。2022 年，廣東省用電量為 790 TWh，是福建省的 1.7 倍。兩省都在快速發展。預計到 2025 年，福建的最大電力負荷將超過 55 GW，廣東則將超過 155 GW。與 2020 年的水平相比，福建和廣東分別增長了 30%和 22%。從能源供給側看，福建的能源結構比廣東更加綠色清潔。截止 2022 年，福建省非化石燃料發電量約占總發電量的 48%，而廣東省的可變可再生能源發電比重僅略高于 30%。福建的水電和云南輸送給廣東省的水電分布在不同的流域，入流特征明顯。此外，福建入夏比廣東晚。因此，福建和廣東的電網互聯互通可以發揮明顯優勢。然而，這兩個省份位于不同的區域電力系統，給聯網

93、帶來了技術困難。此外，與云南到廣東的連接線路相比，由于福建和廣東的連接線路并不總是處于滿負荷運行，這可能會導致兩省的輸電成本較高。然而，隨著對清潔能源的需求以及系統運行靈活性需求的增加，該互聯線路最終于 2020 年獲得國家發改委的批準，并于 2022 年投入運行。據福建日報報道，自 2023 年夏天開始福建和廣東兩省已經通過聯網實現了互利共贏。根據兩省協議，福建于3月至6月、10月至11月向廣東供電，廣東于7月、8月、9月、12月向福建供電，從而化解了當地供需緊張的局面。通過整合省間現貨市場，該連接線路還提供了靈活性，以適應系統中更高比例的風能和太陽能。案例：云南和四川 云南和四川的情況也類

94、似。云南和四川雖然相距較近，但輸電系統整合不足，阻礙了其有效共享和平衡可再生能源資源的能力。另外，天氣變化，綠色能源供應波動使得工業用電需求增加等因素加劇了電力短缺。云南和四川雖然分處金沙江左岸和右岸，但氣候條件卻各不相同。春季云南氣溫回升，而四川則要到六月下旬才變得炎熱起來。四川的高溫一般會持續到 10 月，而云南的夏天氣溫較為溫和。這兩個省份豐富的綠色能源通?？捎脕砩a大量的電解鋁和光伏。然而，兩個地區 2019 年開始出現電力短缺，并且在 2022 年長江流域遭遇長期干旱期間電力短缺問題進一步加劇。輸電系統整合使得兩省可以充分利用電力需求上的差異相互靈活地為彼此提供支持。加大輸電系統整合

95、可以緩解電力短缺的情況。關于中國輸電系統整合的討論中國輸電系統整合所面臨的挑戰超出了物理容量的范疇，還受到市場主導的擴張、氣候政策和主要能源轉型途徑等因素的影響，其中可再生能源技術的采用在推動系統整合以實現凈零能源系統方面發揮著至關重要的作用。一般來說，輸電系統整合問題超出了實際容量的范疇，受到輸電系統當前使用和整合方式的影響。中國對長期供電合同和本地發電的偏好，對輸電容量利用的定價問題產生了影響。32中歐能源合作平臺 2021 年項目“A4.1.1：ENTSO-E 中國電網規劃建模演示”表明，以市場為基礎的系統整合方法（即由市場主導輸電擴展）可以給中國帶來顯著改善，除能源安全效益外，輸電整合

96、還能減少二氧化碳排放，減少可變可再生能源棄電。目前，中國輸電系統的一體化程度不夠，存在巨大風險，而且缺乏更雄心勃勃的氣候政策，這意味著中國輸電系統一體化的動力不足。要實現凈零排放的能源系統，必須依靠高比例的可再生能源，并以能夠解決難以減排問題的 CCS 技術做為補充。如果碳抵消技術在能源轉型中占據主導地位，從而降低了可再生能源并網的需求，那么輸電擴容的動力就會相對有限。這可能導致輸電系統整合不足的風險相對更高。相反，如果能源轉型主要以可再生能源為基礎，則輸電不足的風險較低，因為假定果斷采用可再生能源技術將成為中國輸電系統整合的動力來源。為中國建議的衡量指標為了評估這種風險的存在，可以考慮以下指

97、標：省間交易的頻率。全國電力市場的流動性。省間實際傳輸能力。中國的緩解措施為了降低這種風險，可以采取以下一些措施：為輸電系統納入市場機制，例如通過市場耦合機制中的隱性容量拍賣來實現。對發電和輸電進行整合規劃。采用社會化成本回收機制。加強省間輸電的靈活性，以適應不同地區資源的季節性特點。加快發展儲能。擴大跨區域可再生能源輸電基礎設施，實行輸電調度，消除供需失衡，擴大資源共享區域。歐盟輸電系統集成不足“Fit for 55”一攬子計劃和 REPowerEU 計劃將加快歐盟的能源轉型，助力到 2050 年實現凈零排放。實現這一目標的關鍵在于用可再生能源迅速取代化石燃料發電、提高其他部門的電氣化程度、

98、提高能源效率以及將各能源部門耦合起來。根據 ENTSO-E 最新的輸電系統研究（2022 年），輸電系統需要貫穿整個歐洲，與 2025 年的輸電能力相比，2030 年需要在大約 60 個邊界增加 64 GW 的跨境輸電能力。到 2040 年，在 2030 年確定增加的容量基礎上，還需要增加 24 GW 的跨境輸電容量。此外，還需要配備 41 GW 的儲能和 3 GW 的零碳調峰機組，以支持歐洲向零碳電力系統的過渡，并確保持續、經濟高效地獲取電力（ENTSO-E，2022b）。ENTSO-E 的2022 年歐洲十年網絡發展計劃（TYNDP）進一步發現，如果將系統需求考慮在內，就能更有效地利用整個

99、歐洲范圍內的發電資源，在 2025 年至 2040 年期間每年可節省 90 億歐元，對消費者的電費產生直接影響。到 2040 年，可再生能源的棄電量將大幅減少 42TWh/年，并將取代成本更高和碳密集型的火力發電。更有效地利用整個歐洲范圍內的發電資源將在 2040 年顯著減少 3,100 萬噸/年的二氧化碳排放量，助力歐洲實現綠色協議中規定的目標（ENTSO-E，2023c）。33根據 ENTSO-E 的研究，歐洲輸電基礎設施對能源系統轉型至關重要。此外，輸電需求也將隨著可再生能源裝機容量的增加而增加。需要將北歐的風電（如北海的海上風電）輸送到中歐的負荷中心。同樣，要將南歐的光伏發電輸送給其他

100、遙遠地區也需要有充足的輸電能力作為支撐。歐盟在配電網方面也面臨挑戰。根據 REPowerEU 的預測，歐洲將新增5,000萬至 6,000萬臺熱泵、6,500萬至 7,000 萬輛電動汽車，以及超過 600GW 的可再生能源新增裝機容量。其中約 70%的容量將直接接入配電網。盡管配電網絡對歐洲大陸的脫碳進程變得愈發重要，但仍面臨著容量稀缺、審批程序繁瑣和投資不足等挑戰（Eurelectric，2023）。因此，歐洲需要數十億歐元的投資以改善老化的配電網絡。同時，還應更好地優化現有電網，促進電網的數字化、智能化和靈活化，以管理和分散負荷，從而最大限度地提高效率。同時，提高信息的透明度將有助于更好

101、的決策和規劃，因此，系統運營商、市場參與者和國家當局之間的數據共享至關重要（Eurelectric，2023）。為歐盟建議的衡量指標為了評估這種風險的存在，可以考慮以下指標：歐洲批發市場各價格區域之間的價格差異。省際實際輸電能力?；ヂ摼€路的擁堵頻率。國家市場的流動性。歐盟的緩解措施為降低這一風險，可采取以下一些措施：在成本效益（即效益大于成本）的情況下，建設新的輸電基礎設施/擴大現有的輸電設施。在目前尚未采用社會化成本回收機制的國家采用這種機制。采用跨境成本分配（CBCA）作為成本分攤的方法。更好地利用現有輸電容量（如輸電線路動態增容）對發電和輸電系統進行整合規劃。加快儲能的發展。3.2.5

102、電力系統風險-能源需求缺乏靈活性、效率低提高能源效率是在地方、國家和地區層面加強近期和長期能源安全的一項具有成本效益的戰略。如今，針對建筑物、車輛、電器和工業流程的能效解決方案層出不窮。智能電網、數字化和相關創新是提高全系統能效和靈活能源需求的有力工具。中國能源需求缺乏靈活性和低效問題中國能源轉型過程中能源安全風險的一個重要來源是缺乏對能源價格信號作出反應的靈活有效的能源需求7。這實質上意味著需求無法通過市場信號對能源資源的相對稀缺性做出反應，也無法為替代技術創造機會，以較低的能源投入提供相同的能源服務。7中國在需求側管理方面有著悠久的歷史，尤其是在能源供應不足的時候，比如上世紀 90 年代。

103、電網公司或地方政府有權決定哪些用戶必須在特定時間減少能源需求，并會確定優先用電名單。34雖然關于缺乏靈活性的討論主要是在電力行業背景下進行的，但與之密切相關的觀點也適用于其他領域，如化石燃料運輸需求或冬季供熱需求。數字化和智能計量是影響電力行業需求側靈活性的主要技術障礙之一，也同樣適用于熱力需求或其他難以直接觀察和計量的商品消費。消除這些技術障礙是發揮需求靈活性的前提條件。缺乏靈活性的一個根本原因是價格管制抑制了反映相對稀缺性的市場信號，消費者沒有動力去調整其能源使用。在以市場化改革為導向的中國能源轉型背景下，允許部分能源系統在市場條件下運行，而對其他能源系統繼續保持直接管制，會引發缺乏靈活性

104、和效率低下的風險。更具體地說，防止投入價格傳導至零售價格的風險尤其大，因為這可能引發危及能源安全的事件。缺乏價格傳導機制的一個例子是 2021 年的電力危機，當時市場煤炭價格上漲，而終端電力用戶支付的卻依舊是固定電價。這不僅使煤炭生產商面臨財務壓力，因為他們無法從終端用戶那里收回成本，而且終端用戶也無法看到反映實際發電成本的價格信號。在既定政策下，如果沒有實現碳中和的更高目標，需求缺乏靈活性和效率低下問題很可能會持續存在。同樣，中期轉型也可能出現這些問題，因為盡管以市場為導向的改革正在進行，但市場機制的全面采用尚未完成，這意味著成本沒有在整個能源系統中得到充分的反映或反饋。與依靠碳補償技術的轉

105、型路徑相比，如果中國的能源轉型以大規模部署可再生能源為基礎，則更有利于激發需求側靈活性和提高效率。對中國的風險評估在未來的中期轉型中，需求缺乏靈活性和效率低下的風險很高。在此，雖然以市場導向的改革正在進行，但尚未全方面采用市場機制，這意味著成本在整個能源系統中沒有得到充分的反映或反饋。在全面轉型階段，此方面的風險取決于實現凈零排放的路徑。如果能源轉型依賴碳補償技術的大規模部署，那么靈活性方面的風險將高于以可再生能源為基礎、加速部署可再生能源的轉型路徑。造成這種差異的主要原因是，在前一種情況下，相關技術選擇并不能提供足夠的靈活性，也不側重于高水平的電氣化，而在后一種情況下，則存在各種靈活性賦能技

106、術。為中國建議的衡量指標為了評估這種風險，可以考慮以下指標：不同終端能源價格在不同時間尺度（每小時、每周、每月、每年）上和不同消費群體（工業、商業、住宅）中的成本反映程度。零售能源價格隨燃料投入價格變化而出現的短期波動。智能計量技術的覆蓋范圍和采用程度。改造以及技術和燃料替代的潛力。中國的緩解措施為降低這一風險，可采取以下措施：確保所有能源價格能夠反映成本，同時在價格突然波動時為能源消費者提供保護。采取果斷措施，加強能源消費的測量和數字化，同時制定措施，提高消費者意識。建立改造和技術替代的激勵機制。35歐盟能源需求缺乏靈活性和低效問題能源效率不僅是歐盟氣候目標的關鍵支柱之一，也是減少對國外化石

107、燃料的依賴、提高供應安全和可再生能源利用率相關計劃的關鍵支柱之一。然而，在歐盟內外現有的規劃和投資計劃中，節能往往被低估。為解決這一問題，歐盟委員會在 2021 年 7 月的修訂版能源效率指令（Energy Efficiency Directive）中提出了更加明確的“能效優先原則”，并對歐盟成員國提供了一套正式的建議和詳細的應用指南（歐盟委員會，2023b），于 2021 年 9 月通過。需求側靈活性（DSF）是指根據能源價格隨時間的變化或通過激勵措施來改變終端用戶的正常能源使用或當前消費模式的能力。價格變化或激勵措施通常與市場有關，但就電力而言，也可能與電網擁塞等因素有關。歐洲的能源行業在

108、過去二三十年間一直在實施市場化改革。向終端用戶推廣智能電表的國家計劃近期也已經正式實施。這些電表已經讓許多終端電力用戶能夠對能源價格做出反應，在價格高時主動減少消費。這使得從發電到終端用戶的價格傳導機制取得了更大進展。對歐盟的風險評估在未來的中期轉型時期，歐盟一些國家仍然存在需求缺乏靈活性和效率低下的中度風險。許多歐盟成員國已經全面實現了市場化運作，而在其他國家，以市場為導向的改革仍有待實施，特別是在終端用戶領域，智能電表部署和數字化程度的不足抑制了需求的靈活性。在全面轉型階段，這種風險取決于實現凈零排放的途徑。如果在轉型過程中大量采用碳補償技術，則靈活性風險將高于加速采用可再生能源的轉型途徑

109、。造成這種差異的主要原因是，在前一種情況下，相關技術選擇并不能提供足夠的靈活性，也不側重于高水平的電氣化，而在后一種情況下，則存在各種靈活性賦能技術。對歐盟建議的衡量指標和減緩措施與中國的非常相似。對歐盟建議的衡量指標為了評估這種風險的存在，可以考慮以下指標：不同終端能源價格在不同時間尺度（每小時、每周、每月、每年）上和不同消費群體（工業、商業、住宅）中的成本反映程度。這一點因國家而異。歐盟各成員國能源零售價格隨燃料投入價格變化而出現的短期波動。歐盟各成員國采用智能計量技術的覆蓋范圍和程度。歐盟成員國在改造以及技術和燃料替代方面的潛力。歐盟的緩解措施為降低這一風險，可采取以下措施。實施情況取決

110、于具體國家已取得的進展：采取進一步行動，確保所有能源價格反映成本，同時確保在價格突然波動的情況下通過其他替代措施來保護能源消費者。采取果斷措施，加強能源消費的測量和數字化，同時制定措施，提高消費者意識。建立改造和技術替代的激勵機制。363.3 轉型風險要在減少化石燃料發電量與增加可再生能源發電量之間取得平衡，需要精心設計市場法規和機制。中國和歐盟的技術轉型不協調風險從整個系統和長期的視角來看，要確定何時完成向新技術和運行模式的過渡是一項復雜的任務。能源規劃者和決策者面臨“逐步引入”新技術和“逐步淘汰”傳統技術的艱巨任務。然而，這種“逐步引入”/“逐步淘汰”過程的速度本身就存在風險：沒有客觀的方

111、法來確定這種過渡應在何時完成，也沒有從一種技術轉向另一種技術的最佳時機。從財務和技術指標來看，技術之間的相互依存關系依然存在。電力系統慣性與可再生能源發電之間的矛盾關系就是這種相互依存的體現（Ratnam 等人，2020）。在以煤炭、核能和水力發電為主的傳統電力系統中，慣性是系統所內在固有的，當電力失衡時，發電機會保持同步，防止出現系統崩潰和發生停電。相比之下，可再生能源系統的慣性響應較低或甚至沒有慣性響應，這就使電力系統面臨頻率失衡的風險，從而危及能源安全。這種相互依存關系的另一個例子是常規和非常規發電機組（如可再生能源發電廠）的運行時間和盈利能力。隨著可再生能源發電量的增加，常規發電和供電

112、量會有所減少，其所獲得的收入也將隨之減少。然而，在高峰需求情況下，仍然需要常規發電機組。這種影響可能會自我強化，因為盈利能力的下降可能會阻礙對能源安全仍然至關重要的基礎設施的投資，甚至會刺激撤資。同樣，基礎設施的提前退役可能會造成或加劇能源安全問題。傳統交通運輸與電氣化交通的關系就是一個例子。隨著交通電氣化轉型的推進，電動汽車的使用越發普及，即使加油站網絡不再有利可圖，但仍需要這些加油站為相當一部分駕駛員提供服務。在替代品到位并得到充分發展，能夠支撐特定轉型之前，如果能源基礎設施提前退役，也會出現類似情況。2017 年中國在實施大氣污染防治行動計劃后就出現了這種情況（Zhou，2018）。該計

113、劃要求對煤電廠進行改造，并對華北地區提供工業蒸汽、工藝用熱和居民供暖的散煤燃燒進行煤改氣改造。然而，由于冬季天然氣供應不足，該計劃最終引發了天然氣危機。這場危機導致天然氣價格上漲 30%，天然氣需求激增 15%，液化天然氣進口量增加 45%，管道天然氣進口量增加 19%。根本問題在于中國缺乏足夠的季節性儲存設施來管理這些替代燃料。歐洲也有類似的技術轉型風險的例子。德國決定停止煤炭開采并淘汰燃煤發電，以實現國家氣候目標。這一決定使德國高度依賴單一的發電燃料，即來自俄羅斯的天然氣。隨著俄烏沖突的爆發，俄羅斯停止向歐洲輸送天然氣，這使得德國不得不調整決策，以確保能源安全。德國政府決定暫時延長燃煤發電

114、的時間，并允許一家主要電力生產商短期內擴大煤炭開采活動，以努力減少天然氣需求，從而應對當前的能源危機。在這種現狀下，不協調轉型的風險微乎其微，因為這基本上是在延續現有狀態。在這種情況下，由于沒有明顯的改變，因此任何潛在的干擾或緊張局勢都可以忽略不計。這是因為，現狀代表了一段時間以來能源系統及其相關做法的延續。然而，當我們把社會電氣化視為能源轉型的驅動力時，情況就大不一樣了。電氣化有可能取代以化石燃料為基礎的傳統技術，是一場深刻的顛覆性變革，可能會帶來緊張局勢和嚴峻挑戰，特別是在嚴重依賴化石燃料的行業，如汽車和能源行業。當既得利益與新興技術和產業發生沖突時，這種轉型可能會導致經濟和政治摩擦。37

115、另一方面，如果能源轉型的路徑以碳補償技術為主導，預計此方面的矛盾會相對較少。這是因為碳補償提供了一種結構化的合作減排方法，不僅鼓勵開發和采用清潔、可持續的能源，同時通過重新造林或碳捕集技術等各種手段來抵消排放。這種途徑可以為嚴重依賴化石燃料的行業和地區提供替代品和激勵措施，從而減少沖突的可能性，有助于平穩過渡。為中國和歐盟建議的衡量指標為了評估這種風險，可以考慮以下指標：化石燃料技術和清潔技術在整個能源技術組合中的占比。合理的占比可以緩解價格飆升，使轉型成本降低。季節性容量因子的波動。就燃氣發電而言，預計夏季的發電容量因子較低，而冬季較高。相反，對于太陽能光伏發電等可再生能源而言，夏季的發電容

116、量因子較高，而冬季則低得多。中國和歐盟的緩解措施為降低這一風險，可采取以下一些措施：就具體指標有針對性的制定逐步引入和逐步淘汰計劃。延長現有能源基礎設施的使用時間。建立中期轉型模型，評估過渡階段方案。在擴大綠色燃料和技術規模的同時，同步縮小化石燃料基礎設施的規模。3.4 資本成本風險轉型需要大量的前期投資，不僅是對于歐洲或中國來說，在印度、印度尼西亞、巴西、墨西哥、南非等國也同樣如此。2022 年 9 月，國際能源署、世界經濟論壇、蘇黎世聯邦理工學院和倫敦帝國理工大學啟動了“資本成本觀察站”項目，以提高能源行業融資成本數據的可見度和可用性，激發投資者的信心（IEA，2023c）。表 3.4 列

117、出了公用事業規模太陽能光伏項目的加權平均資本成本，可以看出中國和歐洲（以及美國）的加權平均資本成本（WACC）都相對較低，且非常接近。因此，資本成本被認為并不是一個重大風險。然而，新興市場和發展中經濟體的 WACC 要比發達經濟體和中國高出兩三倍。例如，信貸成本的上升使印度尼西亞的能源轉型計劃變得更加復雜（Suroyo&Suleiman，2023）。表 3.4：2021 年公用事業級太陽能光伏項目的指示性加權平均資本成本債務成本（稅后）股權資本成本項目債務比例WACC（稅后，名義值）歐洲2.5%-3.0%6.0%-11.0%75%-85%3.0%-5.0%美國3.0%-3.5%5.0%-7.0

118、%55%-70%3.5%-5.0%中國3.5%-4.0%7.0%-9.0%70%-80%4.0%-5.5%巴西11.5%-12.0%15.0%-15.5%55%-65%12.5%-13.5%印度8.0%-9.0%12.5%-13.5%65%-75%9.0%-10.5%印度尼西亞8.5%-9.5%12.0%-12.5%60%-70%9.5%-10.5%墨西哥8.0%-8.5%12.0%-12.5%60%-70%9.5%-10.0%南非8.0%-9.0%12.0%-14.0%65%-70%9.5%-11.0%注：WACC=加權平均資本成本。用當地貨幣表示價值。巴西、印度、印度尼西亞、墨西哥和南非的

119、價值基于“資本成本觀測臺”的調查（Cost of Capital Observatory，https:/www.iea.org/data-and-statistics/data-tools/cost-of-capital-observatory）。來源：IEA（2023a）383.5 地緣政治風險和貿易沖突全球關鍵礦物的供應依賴少數幾個國家，因此供應鏈多樣化面臨挑戰，這可能導致地緣政治緊張和貿易沖突。3.5.1 貿易風險-碳泄露與碳關稅當一個國家的能源系統過渡到以可再生能源為基礎的系統時，可能會與其他處在不同過渡階段、仍然依賴化石燃料、沒有二氧化碳排放限制或排放限制極少的國家產生貿易摩擦。多年

120、來，歐盟一直在努力解決“碳泄漏”問題，即受歐盟碳排放交易系統（EU ETS）等計劃嚴格管制下的歐盟生產商所生產的商品與歐盟以外生產的價格更低、碳密集度更高的產品相比沒有競爭力。貿易風險可能來自于旨在減少碳泄漏的碳關稅等措施，例如歐盟對來自碳相關法規不夠嚴格的國家的進口產品征收的碳邊境調節稅。此外，還有可能出現反制行動，例如中國提議對綠色技術轉型所需的重要礦產實施出口限制。舉例來說，中國的碳排放交易系統（ETS）提供的碳價格遠低于歐盟。2022 年的價格為每公噸 7 歐元，遠低于歐盟 2022 年每公噸 81 歐元的平均價格。部分原因可能是中國二氧化碳減排的邊際成本低于歐盟。此外，盡管中國有覆蓋

121、更多行業的區域碳排放交易市場，但全國統一碳市場目前僅限于電力行業。為解決這一問題，歐盟通過了一項建立碳邊境調節機制（CBAM）的法規，以解決對歐盟脫碳計劃造成阻礙的“碳泄漏”問題（歐洲議會和歐盟理事會，2023）。該機制是歐盟委員會于2021年7月發布的“Fit for 55”倡議的一部分，將有助于實現歐盟到 2030 年將溫室氣體排放量較 1990 年的水平減少 55%的目標。CBAM 的目的是通過對進口到歐盟的碳密集型產品（如水泥、電力、化肥、鋼鐵、鋁和氫氣）征收基于排放的稅費來防止碳泄漏，從而保持歐盟在碳密集型行業生產的競爭力。2023年10月，CBAM 關稅將在整個歐盟生效（見圖 3.

122、10）。在初始過渡期，企業必須報告其碳排放量，但不會產生任何費用。然而，從 2026 年起，企業必須為其排放購買 CBAM 證書，證書價格與歐盟排放交易計劃價格相當，可能約為每公噸二氧化碳 100 歐元（Farrell，2023 年）。如果某產品的相關排放已在第三國通過稅收或排放交易系統受到碳價格的約束，則可申請折扣。圖 3.10：歐盟 CBAM 實施時間表 來源：Clifford Chance，202339中國的官方立場是反對 CBAM 這一單方面舉措，認為這實際上是一種貿易壁壘。CBAM 的引入可能會對中國產生深遠影響。2022 年，CBAM 覆蓋行業占中國對歐盟出口總額的 3.2%，但如

123、果該機制擴展到其他行業，則可能會影響超過 9.7%的對歐盟出口和 132 種商品。歐盟確實需要為中國的出口行業提供詳細說明，以解釋中國企業是否可以通過提交綠電消費或綠證的證明來減少 CBAM 義務。牛津能源研究所的專家批評歐盟在此方面缺乏透明度，存在重復計算綠證的風險（Hove&Xie，2023）。然而，正如最近 2023 年 8 月的綠證政策所示，中國的能源監管機構正在努力加強中國的綠色電力交易和綠證計劃。Clifford Chance（2023 年）最近的一份報告指出，歐盟需要就碳邊界調節機制提供更多細節，這不僅是為了中國出口商，也是為了對新關稅表示擔憂的一些國家。盡管包括中國在內的歐盟許

124、多貿易伙伴都對 CBAM 的實施感到不安，但我們仍有理由保持樂觀：CBAM 為歐盟和中國未來在碳市場上開展合作提供了機會。CBAM 有可能為中國的工業帶來變革，并有助于中國實現碳達峰目標。此外還有望促進中國國內的技術創新，刺激企業提高創新能力和效率，并優先考慮使用可再生能源，以減少其面對 CBAM 的風險。3.5.2 地緣政治風險-國家工業對清潔能源的推動在各國尋求確保供應鏈安全、創造就業機會和促進清潔能源發展的同時，一些產業政策也帶來了貿易沖突的風險。貿易沖突影響了綠色轉型所需的重要商品的自由交換，例如，美國 2022 年的通脹削減法案（IRA）為“美國制造”提供了慷慨的補貼，并引發了歐盟的

125、快速反應（歐洲議會，2023）。全球最大的一些經濟體目前正在加速投資綠色能源生產和脫碳轉型。這些經濟體已經意識到，支持轉型政策對于自給自足和主導未來能源市場至關重要。一些經濟體，如中國和歐洲，在過去十年中對清潔技術進行了大量投資。美國是清潔能源競賽的最新參與者。美國于 2022 年出臺的 IRA 法案是美國一項具有里程碑意義的立法計劃，其主要目的是加強國內清潔能源的生產。該法案最近引發了一些爭議，主要涉及其慷慨的“美國制造”補貼給開放貿易所帶來的后果。歐盟對 IRA 法案表示擔憂，因為它威脅到歐洲在全球清潔能源市場上的份額，并將吸引企業離開歐洲赴美投資?；谶@些原因，歐盟委員會于 2023 年

126、 2 月提出了一項新的能源計劃，更新了現有的“下一代歐盟計劃”（NextGenerationEU，新冠疫情后的復蘇計劃），以保護歐盟綠色產業免受 IRA 的影響。IRA 包括對碳中性電力生產商的補貼，其中包括使用 CCS 的能源生產（包括使用 CCS 的天然氣或氫氣生產）以及核能。當捕集的二氧化碳被用于生產低碳和零碳燃料、化學品、建筑材料和其他產品時，可獲得每噸 35 美元至 60 美元的稅收減免。歐盟“綠色協議工業計劃”（The Green Deal Industrial Plan）是為落實歐洲綠色協議制定的最新能源計劃。該計劃由歐盟委員會于 2023 年 2 月 1 日發布，作為對 IRA

127、 的直接回應。歐洲計劃將擴大對可再生技術以及可再生氫和生物燃料儲存的支持，此外還將加強對戰略性碳中性技術生產的投資支持機制，并為戰略性凈零生產價值鏈中的重大新項目提供更有針對性的援助目標（歐盟委員會，2023e）。3.6 清潔能源技術對關鍵原材料的依賴性關鍵原材料由于可再生能源比傳統能源技術相比材料密集度更高，因此，能源系統的脫碳高度依賴于一些關鍵原材料，如鋰、鎳、鈷、銅和稀土元素。這些關鍵材料對于太陽能光伏、風能、水電、電池儲能和氫能40等一系列清潔能源技術至關重要。然而，市場動蕩、地緣政治和供應短缺給供應鏈帶來了風險。為了識別和處理這些風險，美國、歐盟和中國等國對關鍵材料進行了評估和標識。

128、然而，專家警告說，這種貼標簽的行為“有助于使國家權力和資源的特殊使用合法化，以確保這些原材料的可持續獲取和/或受保護的開采”（Andersson，2020）。2019年，歐盟委員會提出了 關鍵原材料法案，以加強國內供應鏈，并與第三國發展互利伙伴關系（歐盟委員會，2023a）。歐盟發現，在與電解槽、風機部件、電機磁鐵等技術相關的原材料以及整個光伏價值鏈的材料方面，歐盟對中國的依賴程度很高（Carrara 等）。與歐盟的關鍵原材料清單類似，中國國務院于2016年發布了 全國礦產資源規劃（2016-2020年）和“戰略性礦產”目錄，并計劃每五年更新一次。該規劃還提出了建立戰略礦產監測預警機制等其他措

129、施，例如，在重大國際沖突期間能夠發布資源安全預警。2023 年 7 月，中國商務部宣布將從 2023 年 8 月 1 日起對鎵和鍺相關產品實施出口管制，這可能會影響太陽能光伏產業的半導體材料供應（商務部，2023 年）。中國的這一行動可視為對美國限制向中國出口芯片的反制措施。令人欣慰的是，為確保能源行業脫碳所需的資源供應，各國政府越來越意識到關鍵商品供應鏈的脆弱性風險。然而，建設性的參與、公平貿易措施的改善以及世界貿易組織（WTO）權力的加強，對于確保全球經濟脫碳所需的清潔能源技術的可靠供應鏈至關重要。中國和歐盟清潔能源技術對關鍵原材料的依賴性能源系統的轉型需要從燃料密集型供應鏈向材料密集型供

130、應鏈過渡。因此，生產必要礦物和金屬的國家和行業是地下資源與綠色轉型所需的許多能源技術之間的重要紐帶。然而，需求的快速增長與供應滯后之間的不匹配導致原料價格波動，其波動幅度往往比傳統燃料市場的波動更大。此外，原材料供應鏈往往更加不透明，供應通常集中在少數幾個國家。圖 3.11 是一些關鍵原材料與部分低碳技術的關系圖（IEA，2022c）。圖 3.11：清潔能源技術對關鍵礦產的需求注：圓圈的深淺程度表示礦物對特定清潔能源技術的相對重要性（深色=高；灰色=中等；無陰影=低）。來源：The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions,Wo

131、rld Energy Outlook Special Report,(IEA,2022c)。41然而，與其他許多依賴關鍵材料通過采用清潔能源技術來改造能源系統的國家相比，中國處在相當有利的地位。如圖 3.12 和圖 3.13 所示，中國是全球電動汽車部署、光伏系統、風電和電解槽安裝等多個清潔能源技術供應鏈的主要參與者，尤其是在中下游層面。圖 3.12：2021 年部分清潔能源技術的地理集中度，按供應鏈階段和國家/地區劃分注：亞太其他地區，不包括中國和印度。盡管印尼的鎳產量約占全球總產量的 40%，但目前在電動汽車電池供應鏈中的使用很少。最大的電池級鎳生產國是俄羅斯、加拿大和澳大利亞。資料來源：

132、Securing Clean Energy Technology Supply Chains（IEA,2022b）來源：IEA42圖 3.13：部分清潔能源技術的供應鏈示意圖來源：World Energy Outlook（IEA，2023b）在太陽能光伏產業中，中國雖然在開采方面不具備優勢（如銅的開采產能僅占全球的 8%），但加工能力很強（如多晶硅加工能力占全球總加工產能的 80%），而且在制造和組裝階段更是占據明顯的主導地位（如 95%的硅片、88%的電池片和 75%的光伏組件）。電解槽和燃料電池行業也是同樣的情況，中國生產的電解槽和燃料電池至少分別占全球總產能的 33%和 50%。在電動汽

133、車行業，中國在采礦階段的地位尤為突出，擁有約 80%的石墨產能，以及大量的鎳、鈷和石墨加工能力。此外，中國在陰極、陽極、電池和電動汽車的制造和組裝方面也占據主導地位（IEA，2022b）。在當前現狀下，這種供應鏈優勢對中國來說是一種中性風險，因為中國的能源轉型并不直接依賴于關鍵材料的供應。同樣，如果中國的轉型之路以碳補償技術為主，則中國在關鍵材料供應方面的風險更低。相反，如果中國實現碳中和的路徑主要依賴于可再生技術，那么在中期轉型和完全脫碳的未來，中國面臨的風險相對較高。這一評估結論背后的理由是，盡管中國具有比較優勢，但由于其在全球市場上的足跡很大，因此中國選擇以可再生技術為基礎的碳中和路徑這

134、一事實本身就會加劇全球對資源的競爭。在中期轉型階段，隨著供應鏈瓶頸的加劇，這種風險可能會成為現實，并影響中國能源轉型的速度。另一方面，了解中國的有利風險地位也為其鞏固在全球能源轉型的這些關鍵領域的相關產業發展提供了機遇。對中國的風險評估如圖 3.12 和圖 3.13 所示，預計中國未來在關鍵原材料方面的總體風險為中度。對歐盟的風險評估與中國相比，歐洲在清潔能源關鍵材料供應鏈中的地位并不高（見圖 3.12 和圖 3.13）。歐洲的重要性主要體現在下游：電解槽、電動汽車電池以及光伏和風電裝備的制造和組裝。在所有可比情景中，與中國相比，歐洲的風險至少是相同的，但有大于中國的趨勢。這是由于中國在供應鏈

135、方面更具優勢。然而，由于發展水平較低和地緣政治的復雜局勢，中國在某些領域可能比歐洲面臨更大的挑戰。43為中國建議的衡量指標 此方面的風險評估可以包括以下指標：中國在每條相關供應鏈（包括電池芯、電動汽車電池和其他鋰離子電池）的中下游產能（礦物提煉、組裝和分銷）在全球市場中的份額。對中下游供應鏈至關重要的原材料的進口依賴度（進口份額及來源）。為歐盟建議的衡量指標此方面的風險評估可以包括以下指標：對供應鏈各階段至關重要的原材料的進口依賴性（進口份額及來源）。中國的緩解措施中國可以采取的風險緩解措施包括：對國內關鍵原材料的可用性進行探索和調查。對關鍵原材料的海外來源進行直接投資。通過簽訂合同和長期協議

136、，擴大關鍵材料供應鏈的中下游部署。投資開發替代技術，減少或避免對關鍵原材料的需求。歐盟的緩解措施歐盟可以采取的風險緩解措施包括：對關鍵材料的海外來源進行直接投資。通過簽訂合同和長期協議，擴大關鍵材料供應鏈。投資開發替代技術，減少或避免對關鍵原材料的需求。3.7 網絡攻擊/信息技術風險能源轉型將帶來更加電氣化、數字化且互聯性更強的智能電網，這增加了電網遭受網絡攻擊的可能，凸顯了重大的信息技術風險。數字化可以通過釋放更多的需求響應機會、整合更多的可變可再生能源以及實現電力供應和需求的智能平衡（如通過電動汽車的智能充電）來加速清潔能源轉型。與此同時，互聯性增強、物聯網（IoT）和智能電表的部署以及自

137、動化程度的提高可能會增加電力系統遭受網絡攻擊的安全風險。網絡攻擊越來越難以抵御。一次成功的網絡攻擊可能導致設備和流程失控，并造成大規模、長時間的服務中斷。大多數未遂攻擊都是網絡釣魚電子郵件攻擊，一般來說，這是最容易防御的網絡攻擊類型。其他常見的攻擊類型包括惡意軟件和拒絕服務（DoS）攻擊。表 3.5 和表 3.6（IEA，2021a）介紹了以下網絡安全問題：對 IT 系統進行的常見網絡攻擊。電力價值鏈數字化帶來的機遇和網絡風險。44表 3.5：常見的網絡攻擊類型類型描述網絡釣魚網絡釣魚（Phishing）以聲稱來自可信來源的方式發送欺騙性通信（通常通過電子郵件）。其目的是竊取敏感性數據（比如，

138、信用卡和登錄信息），或將惡意軟件安裝到受害者的設備中。網絡釣魚是一種常見的網絡威脅，且日益嚴重。魚叉式網絡釣魚（Spearphishing）是一種針對特定個體的網絡釣魚攻擊方式。捕鯨詐騙（Whaling）是主要針對高層管理人員（比如，首席執行官）的魚叉式網絡釣魚攻擊方式。攻擊者偽裝成組織中職位較高或影響力較大的人員，以直接針對組織中其他高級成員。惡意軟件惡意軟件（Malware）包括間諜軟件、勒索軟件、病毒和網絡蠕蟲。惡意軟件通過安全隱患破壞網絡，通常是在用戶點擊危險鏈接或電子郵件附件時安裝風險軟件。一旦侵入系統，惡意軟件可阻斷對網絡關鍵組件的訪問，安裝其他有害軟件，或通過傳輸數據獲取機密信息

139、。勒索軟件（Ransomeware）是一種惡意軟件，其對用戶數據進行加密，然后要求受害者支付贖金以便獲得解密密鑰。拒絕服務攻擊拒絕服務（DoS）攻擊亦稱洪水式攻擊，其通過流量來攻擊系統、服務器或網絡，以耗盡資源和帶寬。其結果將導致系統無法響應合法請求。分布式拒絕服務（DDoS）攻擊采用多個受感染設備來發起攻擊。來源：IEA(2021a)表 3.6：電力價值鏈數字化帶來的機遇和網絡風險發電輸配電用戶側和分布式能源機會效率提升預測性維護縮短停機時間延長使用壽命可再生能源預測提升資產效率，擴大系統運營預測性維護快速定位故障以縮短停機時間延長使用壽命監測電網穩定性加強本地靈活性需求響應，包括車網互動（

140、V2G）需求預測能源管理智能建筑網絡風險失控物理損害變電站失控物理損害斷電通過電力系統或 IT 通信對互聯系統產生級聯效應違反數據隱私對用戶流程和用戶支持產生影響通過常見漏洞對分布式裝置進行大規模攻擊來源：IEA(2021a)有大量的管理工具、安全框架、技術措施和自我評估方法可用來幫助提高網絡彈性。各行業需要與監管機構和其他當局合作，根據自身情況應用相關工具，并將提高網絡彈性作為一個持續的過程，而不是一次性的目標（IEA，2021a）。表 3.7 列出了提高網絡彈性的潛在行動（IEA，2020 年）。45表 3.7：提高網絡彈性的行動概覽利益相關方提高網絡彈性的潛在行動公共服務 將網絡彈性納入

141、到企業組織文化中，并在企業風險管理框架中融入對網絡安全的考量。識別及評估風險，并實施風險管理策略以優先考慮行動區域。明確劃分責任，實施強有力的響應和恢復程序，以確保在發生網絡攻擊時繼續保持運行?；趦炔恳酝鹿实慕涷灲逃?，以及通過信息共享與分析中心（ISAC）或知識分享平臺來自汲取外部的經驗教訓，從而完善現有措施并實施新的舉措。開展威脅搜尋和網絡威脅情報活動，為應對來自能力強大的網絡攻擊高手的威脅做好準備。設備供應商 參與認證計劃，以加強產品、流程和服務的信任度和安全性。將網絡安全標準的重點放在風險管理方法及其流程上，以便在設備投運后維護其運行安全。加強合作，以防止不同監管和監督機構而可能出現

142、的分歧。決策者和監管者 了解網絡安全風險并有效溝通以提高網絡安全意識。為關鍵利益相關者應用或調整現有的工具和指導。在對不同的組織進行評估比較時要格外謹慎。制定有力政策，促進整個部門協作與響應。與工業界和學術界建立研究伙伴關系，促進電力網絡彈性方面的研發。通過組織研討會、簡報、培訓和搭建在線社區等方式，促進和鼓勵分享最佳實踐和脆弱性風險。指導和協助建立信息共享和分析中心（ISAC），并參與國際 ISAC 組織機構。來源：IEA3.8 貧富國家之間的緊張局勢升級如果承諾的氣候援助沒有兌現，向清潔能源轉型可能會使貧富國家之間的關系更加緊張。例如，在埃及舉行的 2022 年聯合國氣候變化框架公約會議期

143、間，發展中國家指責富裕國家未能提供承諾的氣候援助。富裕國家應為發展中國家和新興經濟體的能源轉型提供資金支持，因為它們對排放負有歷史責任，且具有較強的經濟能力。這種支持對于實現全球氣候目標和防止排放泄漏至關重要，此外還有助于促進穩定，減少脆弱性風險，并在全球范圍內促進技術創新。3.9 技術風險某些技術（如 CCUS 和 P2X）的實施是必要的，但迄今為止尚未得到大規模驗證。技術風險可能會帶來不利影響，如擴大對化石燃料的依賴、增加能源消耗或降低效率。不協調的技術風險分階段引進/淘汰技術的速度是有風險的，因為沒有客觀的方法來確定這些進程的最佳時機和速度。例如，風能和太陽能等新技術的逐步引入必須與化石

144、燃料發電的逐步淘汰保持平衡。如果化石燃料發電淘汰速度過快，可能會在需求高峰期和/或可再生能源發電量較低的時段因發電能力不足而出現嚴重的供應安全問題。逐步淘汰化石燃料發電機組的原因可能是利潤降低，因為更廉價的可再生能源發電在全年電力供應總量中所占比例越來越大。這種情況目前正在歐洲發生，一些國家被迫引入發電容量機制，為確保發電能力的可用性而單獨支付費用。46技術風險中歐能源合作平臺項目“凈零碳基礎設施投資與技術”得出的結論是，雖然存在碳捕集與封存（CCS）、碳捕集、利用與封存（CCUS）和 P2X 技術，但這些技術大多數仍處于原型和示范階段（ECECP，2023）。大規模的商業實施和應用非常有限。

145、因此，這些技術存在無法達到預期效果的技術（和經濟）風險。從技術上講，P2X技術幾乎可用于任何地方，但由于工藝效率低下和合適的（生物）二氧化碳來源有限，P2X 技術應保留給難以減排的行業，如鋼鐵、水泥、航運、航空和重型公路運輸。CCS 和 P2X 技術成本高昂且能源密集，因此至少在技術效率進一步提高之前，可能會導致能源價格和能源消費總量升高。目前，生產綠氫和綠色電子燃料的轉換損失在40%到55%之間，未來可能會有所改善。不過，轉換損耗可能仍然很高，約為 40%。需要注意的是，只有在安裝了額外的可再生能源發電設備以提供工藝所需的能量輸入，或者為 P2X工藝供電的電力系統的二氧化碳排放量極低的情況下

146、，電子燃料才能為氣候保護做出貢獻。圖 3.14 說明了 CCS、CCUS、電解和綠色電子燃料技術之間的相互依存關系。圖 3.14：CCUS 和 P2X-概述來源：COWI(2023)3.10 氣候變化影響風險可再生能源發電技術容易到氣候變化的影響，而有的發電技術則可能受到水的供應和溫度等因素的影響。許多國家都制定了實現碳中和和氣候中和的宏偉目標。要實現這一目標，需要對能源基礎設施、規劃和監管進行改革。顯然，未來能源基礎設施的開發和運營需要在不同能源載體和部門之間加強協調。人們一致認為，高比例的可再生能源和電氣化是去碳化的關鍵，同時需要 P2X 和 CCS 作為難以減排的耗能行業的關鍵技術。因此

147、，電力系統面臨著新的挑戰：如何整合高比例的可變可再生能源，同時確保系統在極低的化石燃料發電量下的充裕性？47由于太陽能光伏發電和風力發電的成本大幅下降，電力部門正在引領向清潔能源的轉型進程。這些清潔電源是電氣化、制氫和未來 P2X 設施的核心，因此也是清潔能源轉型的核心。國際能源署（2021）提出了一系列在能源系統轉型背景下確保能源安全的基本原則：優先提高能源效率。保障風能和太陽能光伏發電的并網整合。充分利用電力系統中現有的靈活性資源，促進實現有效的智能電網和數字化。開發和部署低碳電源組合，進一步推動電力供應多樣化，規避技術風險。確保以具有成本效益的方式有效利用現有能源基礎設施，實現經濟、安全

148、和清潔的能源轉型。推進石油安全系統的現代化轉型，促進透明、開放和競爭的能源市場，以解決傳統和新興的能源安全問題。為新出現的能源安全風險做好準備。提高全球包括關鍵礦物在內的供應鏈的韌性。促進能源基礎設施的數字安全和氣候適應能力。采用以人為本的包容性方法，以確保能源獲取和減少貧困，同時促進生產國經濟的多樣化。國際能源署（2022）的報告氣候韌性促進能源安全全面概述了氣候變化給電力系統造成的風險。概述見圖 3.15 所示。圖 3.15：2080-2100 年低排放和高排放情景下氣候變化對電力系統的風險比較注：圖中，氣候風險被分為五個等級，深綠色代表低風險，紅色代表高風險?；疑珗A圈表示無相關信息。這些

149、等級是根據危害、暴露程度和脆弱性來綜合確定的。危害和暴露程度通過地理信息系統分析計算得出，而脆弱性則是通過定性研究確定的。在溫度方面，使用了發電廠和電網受平均氣溫上升影響的程度以及最高氣溫超過 35的天數數據。在降水（干燥）方面，基于標準降水指數和連續干燥天數對發電廠和電網受較干燥氣候的影響程度進行了評估。對于降水（潮濕）方面，則是基于標準降水指數和日內最大降水量對發電廠和電網受較潮濕氣候的影響程度進行評估。在海平面方面，評估了發電廠和電網受預計海平面上升影響的程度。在風力方面，基于對熱帶氣旋和主要熱帶氣旋（3級以上）歷史趨勢的分析，評估了發電廠和電網受熱帶氣旋影響的程度。對于森林野火方面，基

150、于對火災天氣歷史趨勢的分析，評估了發電廠和電網受野火影響的程度。來源：IEA（2022）48在能源轉型過程中，能源電力系統都將越來越依賴于可再生能源發電。特別是在中國和歐洲，風電和光伏發電將發揮主導作用。因此，應當將重點放在這些技術上。以下評估以上述提到的國際能源署的報告氣候韌性促進能源安全（IEA，2022a）為基礎。風力發電氣候變化可能意味著主要風電地區的平均風速會下降，風力發電廠的發電量也會相應減少。近年來，北美和歐亞大陸大部分地區的平均風速已經下降。地中海、北歐、俄羅斯、中國、中亞和東亞可能會繼續保持下降趨勢。不過，對這一風速預測的信心不足。極端高溫也會影響風力發電，導致技術壽命縮短。

151、日益頻繁的極端高溫事件也會增加風力發電的壓力。風力發電廠通常是為 25的環境設計的，而標準的風力渦輪機可以在高達 35的室外溫度下滿負荷運轉。更高的溫度會縮短電池和其他電子元件的使用壽命，并造成風機磨損。在 45等極端高溫下，普通風機通常不得不完全關停。因此需要針對高溫環境進行新的設計。例如，阿曼的一個風力發電項目開發了一種可在 45溫度下運行的新風電廠設計。8光伏發電熱量對太陽能發電的氣候影響最大。溫度越高，發電量越少。光伏發電在涼爽、陽光充足的天氣下效果最佳。此外，太陽能發電效率會隨著太陽能電池板溫度的升高而降低，一般來說，溫度在 25以上時每上升一度效率會下降約 0.5%。極端溫度還會增

152、加電路電阻，對光伏電池造成損害。例如，如果太陽能電池板的表面溫度上升到70，若不采取適應和技術改進措施，太陽能光伏發電的效率會下降 20%以上。核電和化石燃料發電核電不產生碳排放，是歐洲（法國）和中國能源系統轉型中的一項重要技術。隨著轉型的推進，以煤炭和天然氣為基礎的化石燃料發電的作用將逐漸削弱。然而，未來在一定程度上還需要它們作為備用電源和提供系統服務。其中一些發電廠可以安裝 CCS 系統。未來的氣候影響將主要表現在以下幾個方面：更頻繁的暴雨和洪水可能會導致發電中斷。對于依賴濕式冷卻系統的發電廠來說，缺水可能成為一個越來越令人擔憂的問題：歐洲河流在枯水期的偏低水位已經導致發電受限。同樣，全球

153、變暖使冷卻水進水口溫度升高，也會導致發電效率下降和發電量減少。水力發電國際能源署（2022）指出，氣候變化可能會通過改變降水量和溫度、供水、改變季節性流量和河流流量、增加電站資產的物理損壞風險以及水庫的蒸發損失而影響水電的發電潛力及發電量。由于每個地區地理和氣候條件的特殊性，很難就氣候變化對水電的影響做出全球性判斷。第 6.6 章討論了中國和歐盟目前的水力發電模式。由于有關河流水電和水庫水電以及綜合性大壩（不僅用于發電，還用于灌溉、飲用水供應、洪水管理）等方面的數據并不清楚，因此很難分析天氣因素在這方面的影響。8 阿曼的 Dhofar 風力發電項目中安裝的風機采用了獨特的設計，利用傾斜的通風口

154、對結構進行自然冷卻，防止機組過熱，并能在高達45 攝氏度的溫度下運行。參見:https:/ GW），而且在全球水電總裝機容量中的占比也最大（2019 年為 30.1%），這在很大程度上要歸功于其擁有的全球最大的水電站三峽大壩（22,500 MW）（IEA，2021）。水電也是歐洲的重要電力來源。根據歐盟統計局 2021 年的數據，水電占歐盟可再生能源發電量的32%，并為歐盟提供了 12%的電力（Eurostat，2023b）。2022 年歐洲電力市場供應緊張的原因之一是低降水量造成水庫水位偏低，使得水力發電量下降。與能源安全相關的是，中國國內發電量的 17.4%來自水電。值得注意的是，干旱、暴

155、雨和熱浪在中國并非罕見。例如，2022 年，中國南方經歷了 60 年來最強降雨，江西省則因鄱陽湖水位跌破歷史最低值而發布枯水“紅色預警”，此外中國夏季氣溫也創下歷史新高。頁巖油氣的開采是另一個值得關注的領域，尤其是在中國，也同樣突顯了水與能源的關系，因為水力壓裂法在很大程度上依賴于水資源。此外，缺水也會影響核電、天然氣、燃煤電廠等用水密集型常規發電廠以及生物質能等一系列可再生能源技術。例如，在干旱年份，歐洲河流的低水位就對核電和化石燃料電廠的發電量構成了限制。熱浪和極端寒流等惡劣天氣也會影響中國和歐盟的能源需求，因為這些事件會引發更高的制冷用電量和取暖需求。極端天氣條件的巧合也會加劇風險，造成

156、惡性循環，從而可能給能源安全帶來嚴重影響。例如，當干旱與熱浪同時發生時，能源的供應和需求都會受到影響。同樣，不同燃料來源也存在相互影響的關系，這從天然氣、煤炭和電力之間的關系就能體現出來。停電可能會限制天然氣的生產，反之，天然氣和煤炭的限制也會影響發電。此外，停電也可能會影響供水，從而產生連鎖效應。因此我們預測，無論選擇何種碳中和轉型路徑，氣候因素都可能會對中國和歐盟的整體能源系統造成影響。為中國和歐盟建議的衡量指標為了評估這種風險，可以考慮以下指標：可變可再生能源在總發電量中的占比（按不確定性計算）。靈活性來源（輸電、備用發電、需求側）。中國和歐盟對氣候變化的影響和可能的氣候破壞進行研究。5

157、0中國的緩解措施為降低這一風險，中國可實施并繼續實施以下一些措施：對電力系統靈活性進行投資（如改造中國的燃煤電廠，以提高整個電力系統的靈活性）。加強部門耦合。對具有氣候適應性的充足的穩定備用容量進行投資。對更加靈活和市場一體化的省間輸電進行投資。投資短期和季節性儲能技術。激勵需求響應。提高可再生資源預測的質量和頻率，包括詳細的水文研究。改進可再生能源規劃決策（包括選址），充分利用“平滑效應”，使可再生能源生產在地理上分散。必要時準備在火力發電技術中使用空氣冷卻系統。投資于耗水量較少的技術，如開采石油和天然氣的水力壓裂技術。歐盟的緩解措施對歐洲而言，最相關的緩解措施可能包括：投資電力系統靈活性，

158、例如改造歐盟的發電廠，以提高整個電力系統的靈活性。加強部門耦合。投資于充足的氣候適應性穩固容量儲備。投資于更加靈活和市場一體化的輸電系統，包括成員國之間新的電網互聯線路。激勵需求響應。3.11 對大規?？勺兛稍偕茉春吞鞖饽Ｊ降囊蕾嚫嘁蕾嚳勺兛稍偕茉磿戆踩L險，特別是會受到氣候和天氣模式的影響。第 4 章將就這一風險進行更進一步的評估。3.12 歐盟和中國能源轉型風險總結安全風險指標和緩解措施對能源安全風險的研究表明，中國和歐盟面臨著一些共同的挑戰，但也存在一些差異。鑒于能夠感知到的重要性以及進行有意義比較的可能性，我們對兩個地區的六項具體風險進行了進一步評估。表 3.8概述了適當的緩

159、解措施。對進口燃料的依賴。清潔能源技術對關鍵材料的依賴。需求不靈活、效率低。氣候對能源生產的影響（可再生能源和非可再生能源）。技術轉型不協調。輸電系統整合不足。進口燃料的依賴：預計中國和歐盟所面臨的風險都會隨著時間的推移而降低。這兩個地區都已正式宣布計劃沿著大規模部署可再生能源（尤其是光伏和風電）的轉型軌跡前進。清潔能源技術對關鍵材料的依賴：中國在大多數全球技術和關鍵材料供應鏈中占據主導地位。相比51之下，歐盟將依賴于在世界市場上進行貿易，并建立長期協議和供應合同。需求缺乏靈活性，效率低：過去二三十年間，歐洲在能源領域推行了能源市場化改革。最近，各國開始實施向終端用戶推廣智能電表的計劃。這意味

160、著許多終端消費者已經有可能對能源價格做出反應，在價格高時減少消費。因此，與中國相比，歐洲在從發電到終端消費者的價格傳導機制上更為完善。氣候對能源生產的影響：無論選擇何種技術實現碳中和，氣候因素都可能影響中國和歐盟的整體能源系統。中歐在風險和緩解措施方面具有相似性。技術轉型不協調：中國和歐盟所面臨的風險大致相同，提出的衡量指標和緩解措施也大致相同。輸電系統整合不足：這是綠色轉型的潛在障礙，包括大規模部署可再生能源，特別是太陽能和風能。歐洲已經建立了考慮天然氣和氫氣部門耦合的輸電規劃方法。規劃是在歐洲市場框架內根據成本效益分析進行的。如果中國采用包括現貨市場在內的成熟的市場機制，其未來的輸電發展將

161、由市場主導，從而更加高效。表 3.8：風險緩解措施概覽風險中國的緩解措施歐盟的緩解措施對進口燃料的依賴加強與國外供應商的合作。使進口來源國多樣化。鞏固內部供應鏈，開發合成燃料。堅持依靠可再生能源來促進脫碳。繼續實施進口來源國多樣化戰略。清潔能源技術對關鍵材料的依賴加大對國內關鍵材料供應情況的調查和探索力度。對海外關鍵材料來源進行直接投資。拓展關鍵材料供應鏈的中下游。投資開發替代技術，減少或避免對關鍵原材料的需求。對海外關鍵材料來源進行直接投資。通過簽訂供應合同和長期協議，擴大關鍵材料供應鏈。投資開發替代技術，減少或避免對關鍵原材料的需求。需求不靈活、效率低采用能夠反映成本的能源價格。采取果斷措

162、施，加強對能源消費的測量和數字化，同時制定措施，刺激提高消費者意識。建立翻新改造和技術替代的激勵機制。繼續采用能夠反映成本的能源價格。進一步采取果斷措施，加強對能源消費的測量和數字化，同時制定措施，刺激提高消費者意識。建立翻新改造和技術替代的激勵機制。氣候對能源生產的影響（可再生和非可再生）對電力系統靈活性進行投資（例如，改造中國的燃煤電廠，以提高整個電力系統的靈活性）。加強部門耦合。投資建設能夠抵御氣候變化的充足的穩定容量儲備。投資建設更加靈活、市場一體化的省際輸電系統。投資短期和季節性儲能技術。對需求響應提供激勵。對電力系統靈活性進行投資加強部門耦合。投資建設能夠抵御氣候變化的充足的穩定容

163、量儲備。投資建設更加靈活、市場一體化的輸電系統，包括成員國之間新的互聯線路。對需求響應提供激勵。52風險中國的緩解措施歐盟的緩解措施不協調的技術轉型制定以具體指標為重點的逐步引入和逐步淘汰計劃。延長現有能源基礎設施的使用時間。建立中期轉型模型，評估過渡方案。在擴大綠色燃料和技術規模的同時，同步縮小化石能源基礎設施的規模。制定以具體指標為重點的逐步引入和逐步淘汰計劃。延長現有能源基礎設施的使用時間。建立中期轉型模型，評估中間方案。在擴大綠色燃料和技術規模的同時，同步縮小化石能源基礎設施的規模。輸電系統集成不足將輸電系統納入市場機制，例如通過市場耦合機制中的隱性容量拍賣。對發電和輸電進行整合規劃。

164、采用社會化成本回收機制加大省間輸電靈活性，以適應不同地區資源的季節性特點。加快發展儲能。擴大跨區域可再生能源輸電基礎設施，實行輸電再調度，消除供需失衡，擴大資源共享區域。在有成本效益（效益大于成本）的情況下，建設新的基礎設施/擴大現有的輸電設施。在未采用社會化成本回收機制的國家推行這一機制。采用 CBCA（跨境成本分配）作為成本分攤方法。更好地利用現有容量（如輸電線路動態增容）對發電和輸電進行整合規劃。加快發展儲能。534.氣候對能源生產的定量影響(WP2)本章介紹了項目第二工作包（WP2）的假設和結果。本章將對電力系統依賴未來大規?？勺兛稍偕茉吹娘L險進行了定量評估。這些風險與對風能和太陽能

165、等可再生能源的依賴性增加有關，而可再生能源會隨著氣候和天氣模式的變化而波動。本研究的出發點是 2050 年的歐盟和 2060 年的中國假定根據凈零目標，這個地區的電力系統都已完全實現脫碳，可再生能源發電容量占比達到較高水平。本研究通過比較分析歐洲與中國部署的可再生能源資源對電力系統充裕性的貢獻（或負荷承載能力）來進行評估。從根本上說，本研究是通過比較相對于預測需求，可再生能源在多大程度上有助于維持發電充裕性，并將不斷變化的天氣模式考慮在內。天氣與氣候“天氣”是指大氣層每分鐘、每小時和每一天的變化，而“氣候”是指特定地區在很長一段時間內的天氣情況。歐洲航天局將其定義為 30 年或更長的時間（ES

166、A，n.d.）。本研究基于 20 年的天氣數據，并在不同的時間尺度上進行了評估，從每小時到每年不等。雖然我們評估了天氣模式對可變可再生能源發電的影響，但我們的數據和評估過于有限，無法提供氣候層面的結果分析。4.1 研究使用的模型和范圍本研究采用簡化輸電和能源調度的統計時間序列模型：空間范圍：歐盟成員國和中國各省。時間范圍：來自 MERRA-2 的 20 年（2000-2019 年）天氣再分析數據。F9本研究將中國大陸和歐盟的能源安全分別置于不同的情景中進行分析。每種情景都從兩個空間范圍層面進行分析。第 1 層面：區域系統（歐盟成員國/中國省份）在計算各個歐盟國家/中國省份的結果時，只考慮了每個

167、地區（以下簡稱地區=國家/省份）內的本地能源生產和消費，而沒有涉及與鄰近地區間的傳輸。區域內的輸電沒有瓶頸。歐盟情景中的區域概念相當于歐盟成員國，但丹麥和瑞典除外，這兩個國家根據市場競價區被劃分為多個區域。中國的地區與中國大陸的省份相對應。9 現代時代回顧分析研究和應用版本 2（MERRA-2）是美國國家航空航天局提供的一個開源數據集。更多信息詳見:https:/gmao.gsfc.nasa.gov/reanalysis/MERRA-2/54第 2 層面：整個電力系統（歐盟/中國大陸）在整個電力系統中，每個時步的功率分別是歐盟所有國家和中國所有省份的功率總和。假設歐洲國家之間或中國各省之間的輸

168、電沒有瓶頸。此外，歐盟國家內部和中國各省內部的輸電也假設不存在瓶頸。時間范圍本研究區分了氣象年和情景年。氣象年指的是天氣具有某些特征的歷史年份。例如，氣象年的特點可能是與平均天氣年相比風力較小或太陽能發電量量較高的年份。如果使用幾十年的天氣數據可以揭示平均年份可能不會出現的極端現象。這項研究僅限于歷史年份的天氣變化，因此我們并不試圖估計未來氣候變化的影響。不過，過去的天氣情況仍能說明可能會出現哪些極端天氣。本研究基于 20 年的天氣數據，我們考慮了 2000-2019 年的不同天氣年份。這就決定了風能和太陽能的情況，但不對裝機容量做任何假設。情景年指的是假設發電能力和年電力需求的未來年份。在本

169、研究中，我們考慮了歐盟 2050 年和中國2060 年，以代表各自國家按計劃實現完全脫碳時的情景。情景根據政策目標，本研究考慮了歐盟到 2050 年實現凈零排放和中國到 2060 年實現碳中和的情景，對歐盟和中國的具體需求預測和風能/太陽能發電的擴建情況進行了研究。圖 4.1：本研究采用的凈零情景概覽本研究分析了以下四種情景（見圖 4.1 和表 4.1）。下表中列出了四種情景的關鍵數據：中國 2060年的兩種情景和歐盟 2050 年的兩種情景。表中給出了陸上和海上風能、太陽能光伏發電的裝機容量、年需求量和年（平均）可變可再生能源覆蓋率（可再生能源滿足需求的比例）等關鍵數據。55表 4.1：不同

170、情景下的風電和太陽能光伏發電容量概覽（中國 2060 年；歐盟 2050 年）情景陸上風電（GW）海上風電（GW）太陽能光伏發電(GW)年用電需求（TWh）年可變可再生能源覆蓋率(%)中國電力企業聯合會中國1 8851593 27815 70172%中國能源轉型展望中國，CNS23 4867034 80414 104154%TYNDP 全球雄心歐盟5463421 0483 864126%TYNDP 分布式能源歐盟8452981 5844 344144%表 4.1 中的年度可變可再生能源覆蓋率計算方法是：所有地區的平均年可再生能源發電量總和除以所有地區年度用電需求的總和。平均值是根據所有氣象年（

171、2000-19 年）計算得出的。表 4.1 中的年度用電需求數字不包括 P2X 等方面的需求。這意味著所示的可再生能源覆蓋率可能高于 100%，但不一定會出現棄電。中國的情景數據來自中國電力企業聯合會10（CEC）和中國能源轉型展望（CETO）項目。同樣，歐盟的情景數據與 ENTSO-E 的歐洲十年網絡發展計劃（TYNDP）的“全球雄心”和“分布式能源”情景相對應（ENTSOG&ENTSO-E，2021）。歐盟的情景數據2050 年歐盟情景數據基于 TYNDP 中的“全球雄心”（GA）情景和“分布式能源”情景，該計劃由歐洲輸電系統運營商聯盟（ENTSO-E）和歐洲天然氣傳輸系統運營商聯盟（EN

172、TSOG）共同制定。這兩個情景的目標都是在 2030 年至少減少 55%的溫室氣體排放，并在 2050 年實現歐盟氣候中和目標?！叭蛐坌摹鼻榫爸荚谕ㄟ^部署大規模海上風能和大型儲能等技術來實現這些目標，而“分布式能源”情景則側重于分布式技術，如太陽能光伏、電池和智能充電。分布式能源情景只考慮了部署 CCS 和核電的最低份額，而“全球雄心”情景則更大規模部署 CCS 和核能技術，以實現凈零目標（ENTSOG&ENTSO-E，2022）。本研究中使用的情景數據基于 2009 氣候年（ENTSO-E，2023b）。對于希臘和意大利，采用的是所有競價區匯總到國家層面的整體數據，而丹麥和瑞典的數據則根據

173、情景中定義的區域進行分析，相當于歐洲電力市場中的競價區。中國的情景數據 中國電力企業聯合會中國 2060 年情景數據中國電力企業聯合會“中國 2060”情景中的太陽能光伏和陸上風電容量數據基于中電聯出版的2022年中國電力統計年鑒和2023 年中國電力行業發展年度報告（中電聯，2022，2023）。假設 2022-2030 年期間，風電和太陽能發電年新增裝機容量預計分別為 40GW 和 70GW；2031-2045 年期間，分別新增 40GW 和 75GW；2046-2060 年期間，分別新增 40GW 和 80GW。根據 2022 年各省的可變可再生能源發電份額，考慮中部和東部省份的可再生能

174、源份額，太陽能和風能分別略微增加 3.5%和 2.6%，而西部和北部省份的份額則相應減少。10 CEC 在其“情景和數據收集介紹”中對情景數據進行了解釋說明，詳見報告附件。56沿海省份的海上風電容量數據基于中國風能協會發布的“2021 年中國風電產業地圖”（C.Chen，2022；中國風能協會，2021），以及全球能源互聯網發展合作組織（GEIDCO，2021）的研究報告中國2030 年能源電力發展規劃研究及 2060 年展望，其中建議的海上風電裝機容量為 159GW。根據沿海省份的海上風電比例，假設這 159GW 的分布與 2021 年相似。中國的電力需求預測數據基于一篇關于中國電力行業碳中

175、和路徑的學術論文（Shu 等，2021），該論文預測中國 2060 年的年電力需求為 15700TWh。根據 2022 年各省的需求份額，西部和北部省份的用電份額略有增加，增幅為 2.93%，中部和東部省份的份額相應減少。中國能源轉型展望情景數據中國能源轉型展望碳中和情景中的太陽能光伏發電和風電容量數據基于 中國能源轉型展望（CETO）報告中的中國碳中和場景（CNS2）。該報告由中國宏觀經濟研究院能源研究所與合作伙伴共同編寫（ERI，2022）。CETO 報告中的碳中和情景為中國實現 2030 年前碳達峰和 2060 年前實現碳中和的氣候目標提供了一條途徑。時間序列建?？勺兛稍偕茉窗l電帶來的

176、能源安全風險與可變可再生能源發電的波動性有關。因此，使用高時間分辨率的數據非常重要。本研究根據每小時分辨率的發電和能源消費曲線進行模擬?？勺兛稍偕茉窗l電天氣再分析是一種利用衛星觀測數據、歷史天氣預報和觀測數據作為全球天氣模型輸入的方法。通過這種方法，可以獲得地球上任何地點每小時分辨率的輸出天氣數據，并可選擇大量的歷史天氣年份。需要注意的是，再分析數據并不能精確代表過去的天氣，其準確性取決于特定區域的校準情況。不過，它代表了目前最完整、最詳細的歷史天氣圖景。這項研究基于 Renewables.ninja 提供的 MERRA-2 數據集（2023）。風速采樣高度為 100 米。太陽能輻照度的采集

177、假定太陽能電池板朝南，電池板與地面之間的傾角為 35 度。為進行研究，我們選擇了各地區的特定地點作為代表。風能和太陽能數據在每個地區的同一地點采樣。為簡化起見，天氣數據的采樣從每個地區選取了的一個陸上地點和每個沿海地區選擇了一個海上地點。這導致天氣分析對特定地點相當敏感。實際上風能和太陽能的部署會在任何給定區域內的多個地點進行。這很可能會使波動性比本研究假設的更加平滑，因為極端天氣的影響往往會在較大的地理距離內趨于平均。電力需求電力消費也與天氣條件有關，尤其是在供暖部門電氣化程度較高的情況下。本研究僅限于考慮單一天氣年份的需求曲線。因此，在分析不同天氣年份時，只需重復需求曲線。對于中國的電力需

178、求，在中國能源轉型展望項目中使用了 Ea 的 EDO 模型來分析中國的區域情況。對于歐盟的情景，本研究使用了 ENTSO-E TYNDP（2009 氣象年）（ENTSOG&ENTSO-E，2021）中的需求曲線。TYNDP 的需求曲線基于特定的歷史天氣年份，假設 2050 年社會高度電氣化時的系統需求動態。中國沒有這種詳細的需求曲線模型。不過，在所有情景中，需求曲線的比例都與未來情景年的年電力消費相匹配。本研究報告中的峰值需求是基于這些需求曲線和年度需求計算得出的，因此應視為估算值。57剩余負荷是對需求與可再生能源發電量之間差值的度量。當需求超過可再生能源發電量時，它可以是一個正值（電量赤字）

179、；當可再生能源發電量超過需求時，它可以是一個負值（電量盈余）。這是本研究報告中的一個關鍵指標。天氣到能源的轉換為了了解天氣變化對可變可再生能源發電的影響，必須將采樣的天氣變量轉換為發電量。就太陽能而言，地球上某一點接收到的太陽輻照度已經是一種功率測量值，可從天氣模型中獲得 0 至 1 的歸一化范圍。對于風能，功率輸出取決于為在不同風況下運行而制造的特定風機型號。例如，低風速地區的風機轉子較大，在低風速時能產生更大的功率。不過，為了更好地進行跨地區和跨大陸比較，我們分別使用了一個陸上風機（NREL，2020b）和一個海上風機的參照（NREL，2020a），然后通過這些風機的功率曲線，將風速轉換為

180、功率（見表 4.2）。表 4.2：參考風機的技術參數 陸上海上風機名稱國際能源署 3.4MW 參考風機國際能源署 10MW 參考風機額定功率kW337010000額定風速m/s9.811切入風速m/s44切出風速m/s2525轉子直徑m130198來源：NREL(2020b,2020a)注：本研究考慮的是沒有損耗的理想化能源系統。在現實中，能源的轉換和運輸會導致各種各樣的能量損耗。此外，風電場的喚醒損耗也未計算在內。這一局限性的后果是，與實際的物理電力系統相比，本研究會高估可再生能源的發電量，而低估剩余負荷。數據標準化本研究調查的各地理區域的能源生產和消費規模差異很大。為了比較歐盟和中國的結果

181、，對數據進行了歸一化處理。風能和太陽能的發電量根據相關地區各自的裝機容量進行歸一化處理。因此，發電量顯示在 0 和 1 之間，其中 1 表示滿負荷。電力需求和剩余負荷均以峰值需求為標準進行了歸一。4.2 分析方法下面解釋了對分析和理解結果非常重要的幾個關鍵概念。持續時間曲線持續時間曲線是顯示電力系統中某一電力水平維持一定時間的指標。它概述了用電需求、風能和太58陽能發電資源以及可再生能源的充裕性。包含以下變量：風力發電 太陽能發電 需求 剩余負荷在本研究中，持續時間曲線基于所有時間步長，利用了全部 20 年（2000-2019）的氣象數據。每個變量的功率從高到低單獨排列。電力短缺能源安全風險的

182、嚴重程度不僅取決于風險的大小。電力短缺一詞指的是電力系統因長期供電不足而面臨風險的情況。本研究中的定義受 Raynaud 等人（2018）的啟發。電力短缺可能是由于風能和太陽能發電量持續處于較低水平。但它也可能是由于生產和需求之間的不平衡導致長時間的高剩余負荷。在本研究中，電力短缺事件被定義為在所有時間步長內，可再生能源發電量低于某一閾值或剩余負荷高于某一閾值的一段時間。因此也就意味著用閾值來界定電力短缺事件的開始或結束。如圖 4.2 所示。圖 4.2：電力短缺示意圖注：能量短缺示例。水平虛線表示臨界值。短缺事件的持續時間用圖中間的橫條表示。風能和太陽能發電量歸一化為其發電能力，剩余負荷歸一化

183、為峰值需求。在本研究中，電力短缺按照以下閾值進行劃分：發電量低于產能的 20%。發電量低于產能的 30%。發電量低于容量的 40%。剩余負荷高于峰值需求的 60%。剩余負荷高于峰值需求的 50%。剩余負荷高于峰值需求的 40%。59要量化電力短缺，首先要根據上述類別對所有氣象年的所有時步進行分類。下一步是計算屬于上述類別的每個時間段的持續時間。每個時間段都被定義為電力短缺事件，以短缺程度和持續時間為特征（例如，風力發電量連續四天低于產能的 20%）。然后，根據持續時間對所有電力短缺事件進行排序，并計算出概率。電力短缺事件的概率表示在一定持續時間內出現特定強度事件的可能性。因此，概率定義為符合特

184、定事件的時步數除以所有 20 個氣象年的全部時步數。4.3 靈活性需求當剩余負荷為正值時（換句話說，當需求超過可再生能源發電量時），需要除風能和太陽能外其他類型的電源來保持電力系統的平衡。如果剩余負荷曲線隨著時間的推移完全趨平，則剩余的電量可由基荷容量覆蓋。然而，風能和太陽能發電的需求模式和波動性是一致的，這意味著剩余負荷也是波動的。系統可能不需要恒定的發電量來進行補償，而是需要靈活地增減以保持平衡。這種靈活性可以有多種來源，包括電網固定電池儲能、需求響應、抽水蓄能等。靈活性措施的選擇通常取決于所需靈活性的時間尺度。本研究考慮了三種不同時間尺度的靈活性需求，基于歐盟委員會使用的方法（2017）

185、。在本研究中，靈活性需求被定義為在一天、一周和一年的時間范圍內，為平衡剩余負荷而必須“轉移”的電量。無論時間尺度如何，電量都會以年度進行匯總。這樣就可以比較不同時間范圍內的靈活性需求。需要注意的是，年度總和不能用于估算電量存儲等，因為儲能設備在一年中會有多個存儲周期。我們對每個氣象年分別進行了計算，并分析了每個年度總和的分布情況。靈活性需求的年度總和因此可以按照占年度用電需求的百分比來表示。日內靈活性需求日內靈活性需求指的是每小時剩余負荷與每日剩余負荷平均值之間的正差。它顯示了一天中必須“轉移”的電量。如圖 4.3 所示。圖 4.3：日內靈活性需求（綠色區域為一天中必須“轉移”的電量）60周內

186、靈活性需求周內靈活性需求指的是剩余負荷日平均值與剩余負荷周平均值之間的正差（見圖 4.4）。該圖顯示了一周內必須“轉移”的電量。圖 4.4：周內靈活性需求（綠色區域為一周內必須“轉移”的電量）年內靈活性需求年內靈活性需求指的是剩余負荷月平均值與剩余負荷年平均值之間的正差（見圖 4.5）。該圖顯示了一年中必須“轉移”的電量。圖 4.5：年內靈活性需求（綠色區域為一年中必須“轉移”的電量）4.4 結果下文將介紹歐洲與中國部署的可變可再生能源資源對電力系統充裕性的貢獻（或載荷能力，即滿足負荷需求的能力，load-carrying capacity）的比較分析結果。在此，我們將重點介紹中國電力企業聯合

187、會（CEC）的中國 2060 情景（以下簡稱 CEC 情景）和 ENTSO TYNDP 中的歐盟 2050 全球雄心情景（以下簡稱全球雄心情景）的分析結果。中國能源轉型展望的中國 2060 情景和 ENTSO TYNDP 歐盟 2050 分布式能源情景的分析結果詳見單獨附件。報告正文僅呈現了部分區域性分析結果（歐盟成員國和中國大陸各?。?，全部分析詳見報告配套的單獨附件。61本節介紹了以下關鍵措施的結果：可變可再生能源發電波動性 持續時間曲線 電力短缺 靈活性需求可變可再生能源發電的波動性發電量變化是指電源發電量的波動程度。圖 4.6 和圖 4.7 分別顯示了中國和歐盟在所分析的 20 個氣象年

188、中風力和太陽能發電量的年際變化。對中國的分析以 CEC 情景為基礎，而歐盟則以“全球雄心”情景為基礎。在年度時間尺度上，風力發電量通常比太陽能光伏發電的變化幅度更大?！翱傮w”的變化（顯示整個中國大陸/整個歐盟的發電量變化，見最右側的一列）小于大多數區域的變化，這表明當考慮較大的地理區域時，預期的偏差將趨于平穩。圖 4.6：CEC 情景下不同氣候年份風能和太陽能年發電量的變化情況注：豎線表示變化范圍，最小值和最大值之間的形狀表示年發電量的分布。圖 4.7：全球雄心情景下不同氣候年份風能和太陽能年發電量的變化情況注：豎線表示變化范圍，最小值和最大值之間的形狀表示年發電量的分布。62持續時間曲線持續

189、時間曲線顯示了電力系統中維持一定功率水平的時間。圖 4.8 和圖 4.9 顯示了在 CEC 中國 2060情景和歐盟全球雄心情景下整個中國和歐盟的持續時間曲線，并分別根據風能和太陽能發電裝機容量進行了歸一化處理。剩余負荷根據峰值需求11進行歸一化處理。圖中考慮了所有 20 年的數據。圖 4.8：持續時間曲線-CEC 情景圖 4.9：持續時間曲線-歐盟全球雄心情景在中國，可變可再生能源將在 25%左右的時間內滿足全部需求，而歐盟的相應數字約為 65%。然而，從原則上講，歐盟和中國之間的比較目前還很困難，因為這兩個情景的結構非常不同。主要原因是歐盟情景下的可再生能源年發電量覆蓋率（126%）遠高于

190、中國情景下的覆蓋率（72%）（見表 4.1）：不同情景下的風電和太陽能光伏發電容量概覽（中國 2060 年；歐盟 2050 年）。對于峰值剩余負荷較高的時段，容量機制可為能源安全提供支持。據觀察，中國和歐盟的剩余負荷曲線在達到最大值時都非常陡峭。其他情景也是如此。即使是可再生能源滲透率非常高的地區（如丹麥、河北或山西），在少量的時步中仍會出現較高的剩余峰值（見圖 4.10、圖 4.11 和圖 4.12）。因此，繼續增加可再生能源不太可能在這些時段保障能源安全，這表明需要更高的備用容量，以確保在任何時候11 峰值需求根據年度用電需求(CEC)和 CETO 項目中的需求曲線計算得出。63都有充足的

191、電力可用。這些備用容量可能較為昂貴，因為現貨市場預計不會為建設備用電源（如燃氣輪機）提供激勵，因為這些機組預期的運行小時數較少。一個可行的解決辦法是引入容量機制，例如建立一個單獨的市場，對隨時準備彌補剩余負荷缺口的容量進行補償。在這個市場中，發電機組、電池儲能或需求側減少都可以參與。也可以考慮通過互聯線路進口額外的電力以滿足供應。圖 4.10：持續時間曲線-丹麥 1-歐盟全球雄心情景圖 4.11：持續時間曲線-河北-CEC 情景圖 4.12：持續時間曲線-山西-CEC 情景64電力短缺在所有時間步長中，當可變可再生能源發電量低于某一閾值或剩余負荷高于某一閾值時，就會出現所謂的電力短缺。因此，電

192、力短缺顯示了可變可再生能源發電無法滿足用電需求的風險。下面我們將研究對電力短缺的分析結果。圖中顯示了三種不同的短缺閾值，代表了能源短缺的嚴重程度。綠色線條顯示的是短缺程度最輕的事件，往往發生頻繁較高，持續時間也更長。黃色和紅色圖表示可變可再生能源發電不足程度更高的事件，但這些事件一般發生的概率較小，持續時間也較短（見圖 4.13-圖 4.17）。在假定中國各省與歐盟國家之間不存在輸電瓶頸的情況下，電力短缺的結果顯示的是中國大陸整體和歐盟整體的情況。根據這一假設，電力可以不受任何限制地從任何電源流向任意需要的地點。只有丹麥和瑞典例外，因為根據 Nord Pool 電力市場，這兩個國家被劃分為多個

193、競價區12。不過，這里也同樣假設不同競價區之間不存在輸電瓶頸。短時間內充裕性較低的電力短缺事件（紅色）和較長時間內中度充裕性的電力短缺事件（黃色和綠色）都會給能源安全帶來風險。對電力短缺數據說明：短缺概率是累積的，因此表示的是在給定時間內發生短缺事件的最低風險。在無法顯示全部數據點的情況下，電力短缺的最長持續時間在圖中以文字形式展現。與中國相比，歐盟風電短缺的持續時間較短。這是因為歐盟的風電環境總體上比中國更好（平均容量系數更高）（見圖 4.8 和圖 4.9 中的風電持續時間曲線）。此外，在歐盟，海上風力發電容量占比較高，而且往往位于風力可用性較高的地區。在中國，風電短缺的持續時間從幾天到幾周

194、不等：風力發電量低于容量的 20%的事件最多持續 5 天，而發電量低于 40%的嚴重事件最多持續 58 天（見圖 4.13）。歐盟的相應數字則分別為 4 天和 17 天（見圖 4.14）。圖 4.13：風電短缺-CEC 情景12 有關 Nord Pool 不同競價區的信息，參見:https:/ 4.14：風電短缺-歐盟全球雄心情景中國和歐盟的太陽能光伏發電持續時間曲線非常相似（比較圖 4.8 和圖 4.9）。然而，短缺持續時間卻大不相同（比較圖 4.15 和圖 4.16）?？梢钥闯?，中國各類短缺的持續時間均低于歐洲。中國的太陽能發電短缺大致可分為兩種現象。不足一天的短時短缺非常容易發生，可以用

195、每天的日出日落模式來解釋。約有 70%的時步顯示這種短時間的電力短缺與夜間時段相對應。由于季節性和陰天的原因，在同一時間內，全國范圍內發生持續時間超過一天的短缺事件的可能性很小。圖 4.15：太陽能光伏發電短缺-CEC 情景歐盟的太陽能發電短缺顯示出與中國相同的日變化規律，即出現短期的太陽能發電短缺的概率非常高。不過，歐盟的長期太陽能發電短缺持續時間通常比中國要長。歐盟一年內的平均季節性影響較大。例如，由于緯度較高，歐盟冬季夜晚較長（沒有太陽光）。然而，大多數太陽能發電短缺往往是短期的，例如，在光伏發電量低于發電能力的 30%的較嚴重事件中，90%的持續時間不足一天。66圖 4.16：太陽能光

196、伏發電短缺-歐盟全球雄心情景在中國和歐盟，剩余負荷短缺的持續時間一般都很短（大多數情況下持續時間不到一天）。然而，歐盟發生此類事件的概率遠低于中國。主要原因是歐盟情景下的可變可再生能源年發電量覆蓋率（126%）遠高于中國情景下的覆蓋率（72%）（見表 4.1）。圖 4.17 和圖 4.18 分別顯示了中國和歐盟的剩余負荷電力短缺情況。圖 4.17：剩余負荷短缺-CEC 情景圖 4.18：剩余負荷短缺-歐盟全球雄心情景67電力系統需要平衡發電量和用電需求，因此，電力短缺的具體風險與低發電量和高需求量是否長期并存有關。碳中和的能源系統中對長期基荷容量的需求有限，但更多的靈活性資源將有助于填補可再生

197、能源發電缺口。盡管風力和太陽能發電短缺可能會持續數天時間，但日內需求模式將剩余負荷短缺“分解”成了更短的短缺時段。然而，從概率上看，短缺事件在中國發生的頻率很高。這表明，能夠快速升壓/降壓的靈活能源發電或需求對于系統填補可再生能源經常出現的供電缺口具有相當大的價值。在風能/太陽能發電量較低而用電需求較高的情況下，對長時間連續運行的基荷容量的需求似乎相對有限。需要再次指出的是，本文所展示的剩余負荷電力短缺結果是在中國和歐盟的整個電力系統層面上得出的，并且沒有考慮輸電瓶頸。在國家或省級層面上，分析結果可能會有所不同。中國省級和歐盟國家層面的電力短缺在區域層面（歐盟成員國和中國各?。?，電力短缺的時間

198、往往更長。圖 4.19 和圖 4.20 分別顯示了部分中國省份和歐盟成員國的電力短缺結果。結果顯示了在不考慮可能的跨區輸電情況下的區域能源短缺（基本上是區域內的簡化假設，但區域間沒有電力交換）。從結果中我們可以看出，歐盟斯洛伐克和中國北京等可再生能源覆蓋率較低的地區往往會出現較長時間的剩余負荷短缺。這凸顯了跨區輸電能力/互聯和電力市場的重要性。另見表 4.3 和表 4.4。在所有示例中，電力短缺的臨界值為：剩余負荷 高峰需求的 50%，風能/太陽能發電 峰值需求的 50%，風能/太陽能發電量 峰值需求的 50%，風能/太陽能發電量 峰值需求的 50%，風能/太陽能發電 峰值需求的 50%，風能/太陽能發電量 峰值需求的 50%，風能/太陽能發電 發電能力的 30%）.69表 7.1：中國和歐盟的主要風險和緩解措施.93表 8.1：中國發布的有關能源安全的政策文件概覽.96114中歐能源合作平臺由歐盟資助86-1065876175infoececp.eu中華人民共和國，北京市朝陽區建國門外大街 2 號，銀泰中心 C 座 31 層，3123&3125，100022www.ececp.eu