碳达峰碳中和目标下我国电力系统转型研究

李政教授清华大学气候变化与可持续发展研究院2021年5月28日,珠海乾元酒店碳达峰碳中和目标下我国电力系统转型研究 主要内容一、碳达峰碳中和已成为我国坚定的发展方向•二、我国长期低碳转型路径•三、我国电力系统长期转型与发展•四、关于未来气电发展的信息•五、相关建议Contents目录 “应对气候变化《巴黎协定》代表了全球绿色低碳转型的大方向，是保护地球家园需要采取的最低限度行动，各国必须迈出决定性步伐。 中国将提高国家自主贡献力度， 采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”习近平主席在第七十五届联合国大会上发表重要讲话 •2020年10月26日，日本召开临时国会。这也是新任首相菅义伟第一次亮相国会，同时发表上任后的首次施政演说。•在演说中，菅义伟就当前日本的新冠肺炎疫情的防御政策、后续的经济复苏、明年奥运会的举办等话题，进行一一阐述。•其中， 他着重谈及了日本政府未来在环保方面的规划：日本力争在2050年实现碳中和（carbonneutral）。这是日本首相首次就实现“零碳社会”给出具体的时间表。此前， 日本政府曾表示，将在本世纪下半叶实现零排放。•菅义伟在演说中强调，应对气候变化已经不再是经济发展的制约因素，而是推动产业结构升级和更强劲增长的重要举措。菅义伟首份施政演说：日本要在2050年实现碳中和 更多的国家承诺碳中和目标2020年10月28日，韩国总统文在寅在国会发表施政演讲时称：“将与国际社会一道积极应对气候变化，朝着2050年实现碳中和的目标进发。”2020年11月19日加拿大议会提出《加拿大净零排放责任法案》，正式确定加拿大将在2050年前实现碳中和。 截至2020年底已有100多个国家提出了碳中和承诺注：除中国外，绝大多数国家和地区目前提出的碳中和目标时间都在2050年。已明确提出碳中和目标已提出碳中和目标但无具体内容尚未提出碳中和目标古特雷斯2020年12月在“我们星球的现状”演讲中表示：到2021年初，占全球二氧化碳排放量65%以上和世界经济70%以上的国家将做出雄心勃勃的碳中和承诺。 3、碳达峰碳中和已成为我国坚定的发展方向2020.09.2209.3011.1211.1711.2212.122021.1.25单位GDP碳排放将比2005年下降65%以上非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上七十五届联大会议宣布碳中和碳达峰目标联合国生物多样性峰会第三届巴黎和平论坛金砖国家领导人第十二次会晤：我们将说到做到联合国气候雄心大会：宣布中国的2030年NDC新目标二十国集团领导人利雅得峰会WEF达沃斯议程对话会：确保实现既定目标04.16中法德领导人气候视频峰会言必行行必果领导人气候峰会04.22 纳入总体发展战略，在宏观政策中作出相关部署十九届五中全会|从战略和全局上擘画生态文明建设的蓝图，明确到2035年基本实现美丽中国目标，并就“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”的重大举措作出了具体部署，为新时代生态文明建设明确了方向。10月26日至29日中央经济工作会议|（列为2021年八大重点任务之一）要抓紧制定2030年前碳排放达峰行动方案，支持有条件的地方率先达峰。要加快调整优化产业结构、能源结构，推动煤炭消费尽早达峰，大力发展新能源，加快建设全国用能权、碳排放权交易市场，完善能源消费双控制度。要继续打好污染防治攻坚战，实现减污降碳协同效应。要开展大规模国土绿化行动，提升生态系统碳汇能力。12月16日至18日《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》|广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降，生态环境根本好转，美丽中国建设目标基本实现。单位国内生产总值能源消耗和二氧化碳排放分别降低13 .5%、18 %，主要污染物排放总量持续减少，森林覆盖率提高到24.1%。03月12日中央全面深化改革委员会第十八次会议|要围绕推动全面绿色转型深化改革，深入推进生态文明体制改革，健全自然资源资产产权制度和法律法规，完善资源价格形成机制，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系，统筹制定2030年前碳排放达峰行动方案。（2月22日，国务院发布《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》）02月19日中央财经委员会第九次会议|实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局， 拿出抓铁有痕的劲头，如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。03月16日 碳达峰碳中和已经纳入国家总体发展战略•3月15日中央财经委第9次会议，习近平总书记强调，我国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。•4月30日中央政治局第二十九次集体学习，习近平强调，各级党委和政府要拿出抓铁有痕、踏石留印的劲头，明确时间表、路线图、施工图，推动经济社会发展建立在资源高效利用和绿色低碳发展的基础之上。•战略之举：顺应全球低碳发展大势，倒逼中国经济走上高质量发展道路政治经济科技、教育、文化等生态环境2035年远景目标—基本实现社会主义现代化2050年远景目标—全面建成小康社会，完成社会主义现代化，建成美丽中国碳达峰期碳中和期国家发展综合战略目标 主要内容一、碳达峰碳中和已成为我国坚定的发展方向•二、我国长期低碳转型路径•三、我国电力系统长期转型与发展•四、关于未来气电发展的信息•五、相关建议Contents目录 按原有的趋势及强化政策构想，2050年不能实现与全球2°C温升控制目标相契合的减排路径当前由于能源和经济体系惯性，难以迅速实现2°C和1.5°C情景的减排路径。我国长期低碳排放路径选择——从强化政策情景向2°C情景和1.5°C目标情景的过渡。力争2030年前CO2排放达峰，其后加速向2°C目标和1.5°C目标减排路径过渡。中国长期低碳发展目标和路径：两次加速，深度减碳政策强化政策2度1.5度 长期深度转型路径：以2度和1.5度目标为导向基于1.5°C 目标导向的全部温室气体排放及构成（亿吨CO2eq）基于2°C 目标导向的全部温室气体排放及构成（亿吨CO2eq）2°C目标导向下全部温室气体排放（单位：亿吨CO2eq）202020302050能源消费合二氧化碳排放100.3104.629.2工业过程二氧化碳排放13.211.04.7 非二氧化碳温室气体排放24.427.8 17.6 森林增汇-5.8-6.1-7.0CCS+BECCS00.0 -5.1净排放132.1137.339.4202020302050能源消费二氧化碳排放100.3104.5 14.7工业过程二氧化碳排放13.2 8.82.5 非二氧化碳温室气体排放24.4 26.512.7农林业增汇-7.2-9.1-7.8CCS+BECCS0.0 -0.3-8.8净排放130.7130.413.31.5°C目标导向下全部温室气体排放（单位：亿吨CO2eq）CO2净排放21.8亿吨，比峰值年份下降80%；温室气体排放39.4亿吨，比峰值年份下降70%；非二排放17.6亿吨；CO2实现净零排放，全部温室气体比峰值减排90%。非二排放仍超过10亿tCO2eq。 清华大学气候变化研究院：长期低碳发展战略报告1.5°C目标下中国的的一次能源消费与构成2050年目标：非化石>85%非化石电力>90%, 终端电力比重68%2°C目标下中国的一次能源消费与构成2050年目标：非化石能源>70%非化石电力>90%, 终端电力比重55% 非化石能源vs.化石能源：此长彼消/相互牵连可再生能源化石能源+CCS约束：技术可行性+ 经济效率 能源系统深刻变革：煤炭化石非化石能源为主2016年中国能源消费相关二氧化碳排放分配图单位：亿吨CO2以新能源为主体的新型电力系统45%煤炭电气化煤炭非化石 主要内容一、碳达峰碳中和已成为我国坚定的发展方向•二、我国长期低碳转型路径•三、我国电力系统长期转型与发展•四、关于未来气电发展的信息•五、相关建议Contents目录 21全国发电装机容量共22.0亿千瓦，同比增长9.5%，其中非化石能源装机占比43.4％全国发电量为76236亿千瓦时，同比增长4.0%，其中非化石能源发电占比32.1％1979-2018年中国电源装机变化1979-2018年中国发电量变化数据来源：中国电力企业联合会0510152025197919811983198519871989199119931995199719992001200320052007200920112013201520172019亿千瓦太阳能发电风电核电水电火电01000020000300004000050000600007000080000197919811983198519871989199119931995199719992001200320052007200920112013201520172019亿千瓦时太阳能发电风电核电水电火电2020年底我国电力生产现状 未来能源消费将以电力为主体，电力需求还有较大增长空间。在电力需求侧，终端部门电气化水平将显著提升。在电力供给侧，非化石能源发电占比将快速增加。电力生产和输送布局由大范围资源优化配置逐步过渡到大范围资源优化配置与分布式、就地平衡共举。发电技术将实现突破性进展，并与储能技术、智能电网、能源互联网、多能互补体系、分布式用能系统等新技术和新模式协同发展，促使电力系统快速向信息物理深度融合、智能化演变。中国电力转型趋势判断来源：周孝信，2018；CNPC ETRI, 2018; 王志轩，2019 电力系统对实现碳达峰至关重要电力系统达峰时间和峰值•非化石能源装机•存量煤电效率改进•天然气发电•碳捕捉与埋存CCS•BECCS排头兵vs.拖后腿？能源系统达峰取决于煤炭下降的幅度和油气上升幅度的平衡。这和电煤的增量密切相关 清华大学气候变化与可持续发展研究院牵头组织国内20多家著名研究机构开展研究；旨在为2020年提交“长期温室气体低排放发展战略”提供支撑根据项目研究内容及产出要求，共设置十八个子课题，主要研究内容包括：•中国中长期经济社会发展情景分析；•部门转型：工业、交通、建筑、能源和电力等部门低碳发展对策和路径；•改善环境质量与减排二氧化碳的协同目标、协同对策和协同效益；•非能源相关的二氧化碳及其它温室气体减排的战略、措施及路径以及低碳排放的政策保障体系等。2019年初：《中国低碳发展转型战略及路径研究》 情景设置—四种情景25政策情景强化减排情景2°C情景1.5°C情景2020年前，核电低于规划速度，水电逐渐到资源顶峰，风电按照规划，太阳能超出规划2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%2011-2050年全球碳预算为14000亿吨，中国碳预算为3700亿吨2011-2050年全球碳预算为9000亿吨，中国碳预算为2300亿吨2030年前可再生能源装机保守增长（2030年风电450GW，太阳能发电350GW，2030年非化石能源发电量占总发电量比重为42.8%）2030年非化石能源占一次能源消费比重达到25%，非化石能源发电量占总发电量比重达到50%电力部门2018-2050年碳预算为947亿吨电力部门2018-2050年碳预算为764亿吨2030年前非化石电力发展速度：核电8.3GW/年，风电24GW/年，太阳能发电14GW/年2030年前非化石电力发展速度：核电8. 3GW/年，风电30GW/年，太阳能发电34GW/年2030年后可再生能源装机加速增长， 每年新增装机与政策情景2保持一致2050年非化石能源占一次能源消费比重达到50%2065-2070年实现净零排放2050年实现净零排放 情景和技术路径设置四种情景政策情景：该情景是基于当前政策执行情况及可再生能源增长速