【能源基金会】电力行业西北地区电力系统低碳转型探索：以陕西省2021_2030年转型路径为例_48页_2mb

西北地区电力系统低碳转型探索 - 以陕西省2021-2030年转型路径为例

核心内容概述

本报告探讨了陕西省在2021-2030年期间电力系统低碳转型的路径、挑战与机遇，旨在为其他省份及国家提供可借鉴的经验。通过设计三种量化分析情景（基础情景、稳步减排情景、加速减排情景），研究分析了未来十年陕西省电力系统的发展趋势，并提出了相应的政策建议。

主要观点

1. 电力系统低碳转型背景

• 中国承诺2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。
• 电力系统作为碳排放的主要来源之一，是实现碳中和的关键领域。
• 陕西省作为西北地区经济最发达、煤电依赖度最高的省份，是研究重点。

2. 电力系统特点

• 负荷与资源分布：

  • 陕西全社会用电需求及外送需求将快速增长。
  • 冬夏双高峰特征显著，负荷曲线峰谷差约20%。
  • 用电负荷集中于关中地区，占全省用电量的50%；陕北地区是主要的能源基地，占全省用电量的38%；陕南地区则发展绿色产业。

• 电网结构与运行：

  • 陕西电网以750kV为骨干网架，呈现“北电南供、西电东送、关中强网、陕南强联”的格局。
  • 跨省外送通道众多，包括点对网和网内模式。

• 电力市场改革：

  • 陕西中长期市场较为成熟，但可再生能源市场化交易仍处于起步阶段。
  • 现货市场将在1-2年内启动，对可再生能源的消纳能力仍有待提升。

陕西省2021-2030年低碳转型路径分析

1. 路径设计与假设

• 设计了三种情景：基础情景、稳步减排情景、加速减排情景。
• 基础情景仅考虑已宣布的政策目标，稳步减排情景考虑未来的减排目标与历史转型速度，加速减排情景假设电力需求由零碳电源满足。

2. 电力供给结构

• 煤电：基准情景中，2030年煤电累计装机量比2020年增加34%；稳步减排情景增加21%；加速减排情景在2026年达峰后，装机量与2021年持平。
• 可再生能源：光伏装机量在加速减排情景中增长548%，风电增长283%，储能增长7362%。
• 可再生能源占比：基础情景中含水可再生能源占比36%；稳步减排情景中占比41%；加速减排情景中占比63%。

3. 电力系统运行特点

• 煤电利用小时数在三个情景中均保持在3,500-5,000小时之间。
• 随着可再生能源渗透率的提升，煤电将逐渐从基荷机组转变为灵活性调节机组。
• 在加速减排情景中，弃光率较高，但可通过储能和需求侧灵活性加以改善。

4. 电力系统潜在投资规模

• 基础情景投资总额约1,880亿元；稳步减排情景约2,356亿元；加速减排情景约5,281亿元。
• 可再生能源投资占总投资的80%以上，储能投资占比逐年上升，2030年达到16%以上。

5. 碳达峰与碳排放总量

• 基础情景中，碳排放未在2030年前达峰；稳步减排情景中，碳排放于2028年达峰；加速减排情景中，碳排放于2025年达峰。
• 碳排放总量在加速减排情景中比基础情景减少约262百万吨二氧化碳。

挑战与机遇

1. 煤电安全稳步转型

• 煤电在短期内仍需承担系统灵活性和供热任务，长期将逐步退出。
• 通过灵活性改造、燃料替代、备用与退役机制，推动煤电向低碳转型。
• 生物质掺烧可降低煤电碳排放约15-25%，但需考虑收集、运输等成本。

2. 市场与监管条件

• 完善新能源投资回收机制，推动多年拍卖和购电协议（PPA）模式。
• 推进分时段定价机制，提高可再生能源的收益可预测性。
• 参考智利和德国的电力市场机制，优化市场设计。

3. 系统灵活性资源发展

• 深化火电灵活性改造，提高煤电最小出力至30-50%。
• 推进省内储能发展，包括抽水蓄能和化学储能。
• 挖掘需求侧灵活性，如高峰削减、错时移峰等，形成系统性解决方案。

4. 省间互济与外送清洁化

• 加强西北电网内的省间互济，提高陕西外送电量的清洁比例。
• 推动新建特高压线路的清洁外送，提升区域电力系统的协同能力。

5. 新增长动力

• 推动经济增长与煤电投资脱钩，增加可再生能源部署。
• 利用省内资源优势，发展煤化工和煤制品加工业，为转型提供支撑。

关键信息

• 目标：2030年前，可再生能源消纳比例从35%上升至43%；煤电发电比例从64%下降至57%；2028年实现煤电发电量达峰。
• 情景模拟：加速减排情景中，2030年可再生能源占比最高，但弃电率也较高。
• 政策建议：
  • 推动电力价格机制改革，完善可再生能源投资回收机制。
  • 加快灵活性资源发展，包括火电改造、储能、需求侧管理。
  • 优化省间电力交易机制，提高清洁电力外送比例。
  • 推进经济增长与煤电投资脱钩，发展新增长动力。

结论与建议

• 陕西省应遵循“先立后破”的原则，加快可再生能源发展。
• 需要政策和市场双轨支撑，推动电力系统低碳转型。
• 通过分阶段、分类型的方式，制定煤电安全退出计划。
• 借鉴国际经验，完善电力市场机制，推动新型电力系统建设。

附录与参考文献

• 附录包含模型介绍、REMI模型等，详细说明了研究方法。
• 参考文献包括国家政策文件、国内外研究资料等，为研究提供了理论支持。

图表与数据来源

• 图表1-3：展示了西北六省的装机结构、发电结构及外送比例。
• 图表4-7：展示了陕西省的能源生产与消费结构。
• 图表8-10：展示了陕西的负荷曲线、可再生能源分布及电网结构。
• 图表11-20：展示了电力市场改革、投资情景、碳排放趋势等关键数据。
• 图表21-25：展示了煤电角色转变、拍卖与购电协议、智利电力市场设计等案例分析。

本报告为陕西省乃至其他煤电依赖度较高的省份提供了可复制、可推广的低碳转型路径和政策建议，具有重要的实践意义。