西北地区电力系统低碳转型探索_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

本报告分析了陕西省在2021-2030年期间电力系统低碳转型的路径、挑战与机遇，旨在为国家碳达峰、碳中和目标的实现提供参考。通过构建基础情景、稳步减排情景和加速减排情景，提出了陕西电力系统在不同发展阶段的转型策略，强调“先立后破”的原则，即在发展可再生能源和灵活性资源的同时逐步减少对煤电的依赖。

主要观点

• 中国承诺在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，电力系统是实现这一目标的关键。
• 西北地区是重要的能源基地，陕西作为该地区经济和人口最集中的省份，面临较高的煤电依赖度和减排压力。
• 陕西省的电力需求和外送需求将保持增长，2030年全社会用电量预计达290TWh，外送电量也有显著增加。
• 煤电在未来将逐步从电量主力转向系统灵活性资源，尤其是小容量机组。
• 可再生能源（尤其是光伏和风电）将成为电力系统的重要组成部分，其装机容量和发电比例将在2030年前显著提升。
• 电力系统低碳转型需要政策与市场双重驱动，同时需加强系统灵活性资源的建设，如储能和需求侧响应。
• 在煤电逐步退出的过程中，需考虑其经济补偿和灵活性资源的替代。

关键信息

电力系统现状与目标

• 陕西省2021年全社会用电量为198.9TWh，预计2030年将增长至290TWh。
• 2021年陕西煤电装机占比为64%，预计到2030年将下降至57%。
• 2021年可再生能源消纳比例为35%，预计2030年可提升至43%。
• 2025年陕西有望实现煤电发电量达峰，2028年或更早实现。

电力供给结构

• 在基础情景中，2030年可再生能源装机容量将增长至31GW，非水可再生能源发电量占比将提升至29%。
• 在加速减排情景中，可再生能源装机容量将达82GW，非水可再生能源发电量占比将提升至57%。
• 储能容量在加速减排情景中将增长至76GWh，成为电力系统的重要组成部分。

电力系统运行特点

• 陕西电力系统在2025年以后将更依赖可再生能源，同时煤电将更多地承担系统灵活性角色。
• 煤电灵活性改造将有助于提升系统调节能力，但需注意其对煤耗的影响。
• 可再生能源的高弃电率将是一个挑战，但可通过储能和需求侧灵活性进行缓解。

电力系统投资规模

• 三个情景中，加速减排情景的投资总额最高，预计为5,281亿元。
• 基础情景投资总额约为1,880亿元，稳步减排情景约为2,356亿元。
• 可再生能源投资占整体投资的80%以上，储能投资比例逐年上升。

碳达峰与碳排放总量

• 基础情景中，2030年累计碳排放量约为1,576百万吨。
• 稳步减排情景累计碳排放减少约30百万吨，加速减排情景减少约262百万吨。
• 稳步减排情景中，2028年实现碳达峰；加速减排情景中，2025年即可达峰。

挑战与机遇

煤电安全稳步转型

• 煤电将逐步从电量主力转为灵活性资源，需分阶段、分类型进行转型。
• 煤电灵活性改造需关注成本和煤耗之间的平衡。
• 生物质掺烧可降低煤电碳排放，但需考虑收集和运输成本。
• 煤电退出需考虑补偿机制，可参考德国《退煤法案》。

可再生能源可持续发展

• 需完善新能源投资回收机制，如多年拍卖机制和购电协议。
• 推动分布式可再生能源发展，如建筑光伏，以降低土地使用限制。
• 建议建立公开透明的投资方竞争机制，并协调电网公司进行配网升级。

系统灵活性资源发展

• 储能是提升可再生能源消纳能力的重要手段，应大力发展化学储能。
• 需要挖掘省内需求侧灵活性，如高峰削减和错时移峰。
• 抽水蓄能虽有潜力，但地理分布不匹配，需结合实际情况进行优化。

省间互济与外送清洁化

• 陕西应加强与西北电网的互济能力，提升外送清洁比例。
• 优化跨省电力交易机制，提高系统灵活性和互济程度。

新增长动力

• 陕西应加速推进经济增长与煤电投资的脱钩，促进可再生能源发展。
• 建议加快煤化工及煤制品加工业布局，为平稳转型提供支撑。

结论与建议

• 陕西省应优先发展可再生能源，同时加快灵活性资源建设。
• 需推动电力价格机制改革，优化可再生能源投资回收机制。
• 建议加强分布式可再生项目的开发，探索新型商业模式。
• 在煤电转型过程中，应制定合理的退出时间表，并考虑补偿机制。
• 陕西应积极参与“东数西算”工程，吸引新负荷和新业态。

附录与参考文献

• 模型介绍与REMI模型说明。
• 引用相关文献和政策文件，以支持分析和建议。

本报告通过科学计算和仿真分析，为陕西乃至西北地区的电力系统低碳转型提供了可行路径和政策建议，具有重要的现实意义和推广价值。