碳中和目标下山西省煤电产业：转型发展和定位研究

碳中和目标下山西省煤电产业 转型发展和定位研究 2023年7月 中国煤炭消费总量控制方案和政策研究(煤控研究项目)中国是世界煤炭生产和消费第一大国。以煤炭为主的能源结构支撑了中国经济的高速发展，但也对生态环境造成了严重的破坏。为了应对气候变化、保护环境和减少空气污染，国际环保组织自然资源保护协会 (NRDC) 作为课题协调单位，与政府智库、科研院所和行业协会等20多家有影响力的单位合作，于2013年10月共同启动了“中国煤炭消费总量控制方案和政策研究”项目（即“煤控研究项目”），为设定全国煤炭消费总量控制目标、实施路线图和行动计划提供政策建议和可操作措施，助力中国实现资源节约、环境保护、气候变化与经济可持续发展的多重目标。请访问网站了解更多详情http://coalcap.nrdc.cn/自然资源保护协会（NRDC）是一家国际公益环保组织，成立于1970年。NRDC拥有700多名员工，以科学、法律、政策方面的专家为主力。NRDC自上个世纪九十年代中起在中国开展环保工作，中国项目现有成员40多名。NRDC主要通过开展政策研究，介绍和展示最佳实践，以及提供专业支持等方式，促进中国的绿色发展、循环发展和低碳发展。NRDC在北京市公安局注册并设立北京代表处，业务主管部门为国家林业和草原局。请访问网站了解更多详情http://www.nrdc.cn/山西科城能源环境创新研究院成立于2017 年，是一家致力于推动区域能源绿色低碳转型和可持续发展的研究机构和协同创新平台。自成立以来，研究院围绕应对气候变化、现代能源体系建设、资源循环高效利用以及公众环境教育等领域开展研究，从政策倡导、战略研究、技术建议、能力建设、策略传播等角度为政府、企业和公众提供绿色低碳转型解决方案。更多信息，请访问科城公众号：科城能源环境研究院。研究报告《碳中和目标下山西省煤电产业转型发展和定位研究》《碳中和目标下山西省焦化产业转型发展和定位研究》《汾渭平原深入打好污染防治攻坚战煤炭总量控制研究报告》《面向碳中和的氢冶金发展战略研究》执行摘要《碳中和目标下中国火电上市公司低碳转型绩效评价报告2022》简版《山东省“十四五”重点耗煤行业减煤路径研究》《双碳目标下的五大发电集团发电业务低碳转型研究》《“双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究》《“双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告》《碳达峰与碳中和背景下山东电力行业低碳转型路径研》执行摘要《内蒙古煤炭生产和消费绿色转型研究》摘要报告《霍林郭勒产业园绿色低碳发展研究》（简本）《内蒙古典型城市煤炭消费与大气质量的关联分析及政策建议》《内蒙古采煤沉陷区生态修复与可再生能源利用研究》《“十四五”山西省非煤经济发展研究》《碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究》《碳达峰碳中和背景下山西焦化行业转型发展研究》《中国典型省份煤电转型优化潜力研究》《碳达峰碳中和目标约束下重点行业的煤炭消费总量控制路线图研究》《中国典型省份煤电转型优化潜力研究执行摘要》《碳达峰碳中和目标约束下重点行业的煤炭消费总量控制路线图研究执行摘要》《碳达峰碳中和目标约束下水泥行业的煤炭消费总量控制路线图研究》《碳达峰碳中和目标约束下电力行业的煤炭消费总量控制路线图研究》《碳达峰碳中和目标约束下钢铁行业的煤炭消费总量控制路线图研究》《碳达峰碳中和目标约束下煤化工行业煤炭消费总量控制路线图研究》《山西省“十四五”煤炭消费总量控制政策研究》《“十四五”电力行业煤炭消费控制政策研究》《新冠疫情后的中国电力战略路径抉择：煤电还是电力新基建》《中国散煤综合治理研究报告2020》《“十三五”时期重点部门煤控中期评估及后期展望》《“十三五”电力煤控中期评估与后期展望》《中国煤控项目“十三五”中期评估与后期展望研究报告》《中国实现全球1.5°C目标下的能源排放情景研究》《持续推进电力改革 提高可再生能源消纳执行报告》《2012煤炭的真实成本》请访问网站了解更多详情http://www.nrdc.cn/封面图片：Photo by Stephan Hösl on Pixabay 1碳中和目标下山西省煤电产业转型发展和定位研究碳中和目标下山西省煤电产业 转型发展和定位研究山西科城能源环境创新研究院自然资源保护协会（NRDC）2023年7月 2执行摘要在全球应对气候变化和能源转型背景下，我国能源体系正由以化石能源为支撑的高碳能源体系向以新能源和可再生能源为主体的新型能源体系加速转型。煤电作为全国目前的主体电源，在继续发挥电力安全保障托底作用的前提下，将由提供电力、电量的主体性电源逐步向提供可靠电力的调节性电源转变，并需加快实现全流程深度降碳。山西是全国大型煤电基地之一，截至2022年底，全省发电装机容量12079.5万千瓦，其中煤电7106.7万千瓦，占比58.8%，排名全国第五，肩负着向京津唐、华中、华东送电的任务。本报告关注煤电产业链上下游关键要素的影响，评估山西省煤电产业面临的问题和挑战，在碳中和目标强约束条件下，根据煤电行业碳减排力度和新能源发展力度设置了基准、降碳、强化降碳三种情景，探讨了碳中和目标下不同阶段山西省煤电的发展定位、转型路径，研究提出了政策建议。主要结论有：1.不同情景下，山西煤电行业碳排放需力争在2030年及以前实现碳达峰若不考虑碳捕集封存利用等负碳技术应用，基准情景下山西省煤电行业将于2030年实现碳排放达峰，峰值为2.86亿吨，比2021年累计增加9.10%；到2035年、2050年、2060年，碳排放预测为2.54亿吨、1.61亿吨、1.39亿吨，比峰值累计下降11.32%、43.78%、51.53%；降碳情景下山西省煤电行业将于2028年实现碳排放达峰，峰值为2.78亿吨，比2021年累计增加6.09%；到2035年、2050年、2060年，碳排放预测为2.38 3碳中和目标下山西省煤电产业转型发展和定位研究亿吨、1.32亿吨、0.98亿吨，比峰值累计下降14.60%、52.59%、64.47%；强化降碳情景下山西省煤电行业将于2026年实现碳排放达峰，峰值为2.71亿吨，比2021年累计增加3.16%；到2035年、2050年、2060年，碳排放预测为2.28亿吨、1.17亿吨、0.62亿吨，比峰值累计下降16.07%、56.64%、77.04%。不同情景下，山西2060年均将保留部分煤电机组，碳捕集封存利用、生物质耦合等技术是山西煤电产业实现净零排放的重要技术手段。2030, 28608.14 2028, 27817.25 2026, 27050.33 05000100001500020000250003000035000202020222024202620282030203220342036203820402042204420462048205020522054205620582060碳排放预测量/万吨基准情景降碳情景强化降碳情景图 1: 不同情景下山西煤电碳排放预测结果2.强化降碳情景对高比例可再生能源和储能规模化发展提出更高要求强化降碳情景下，山西到2060年可再生能源装机和发电量占比均将达到80%以上，风电、太阳能发电装机容量将达到目前水平的4倍和12倍。按照新能源容量20%配置储能估算，预计至少需要6200万千瓦的储能。根据山西抽水蓄能规划和建设周期，若考虑到2060年，规划项目全部投产运行，山西抽水蓄能可达到1200万千瓦左右，仍需 4要近5000万千瓦的新型储能缺口。为进一步夯实可再生能源和储能高质量规模化发展的基础，需结合新型电力系统建设需求和新型能源体系发展情况，强化市场、体制机制、技术、资金等要素保障。0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2022年基准降碳强化降碳基准降碳强化降碳煤电燃气及余热余压风电太阳能发电水电抽水蓄能生物质（含垃圾发电）2030年2060年图 2: 三种情景下电源结构预测煤电燃气及余热余压风电太阳能发电水电生物质（含垃圾发电）2030年2060年0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2022年基准降碳强化降碳基准降碳强化降碳图 3: 三种情景下发电量结构预测 5碳中和目标下山西省煤电产业转型发展和定位研究3.碳中和目标下不同阶段山西省煤电产业定位从电源角色和地位角度：从电力电量主体电源向支撑性电源转变。“十四五”时期，煤电装机占比在50%以上，发电量占比在65%以上，煤电为电力电量主体电源；到2030年，煤电装机占比降至50%以下，发电量占比降至60%以下，从主体电源过渡为基础电源；到2035年，煤电装机占比降至30%左右，发电量占比降至50%以下，煤电转变为支撑性电源；到2060年，煤电装机和发电量占比均降至20%以下，煤电转变为应急备用电源。从电源功能角度：从保障基荷作用向系统调节作用转变。“十四五”时期，煤电仍为山西主体电源，发挥保障基荷作用的同时，逐步承担灵活调节、辅助备用任务；到2035年以后，新能源成为电量主体，煤电主要承担系统调节功能重任；到2060年，战略备用机组、加装CCUS机组和煤电耦合生物质碳捕获改造机组发挥应急兜底作用。从产业链角度：从“煤炭清洁高效利用的主要方式”向“上下游产业链绿色低碳发展的中心环节”转变。目前，山西煤电机组已全部完成超低排放改造。未来，山西煤电将进一步担当“循环经济发展模式中的中心环节”重要任务，有效整合上下游产业链条绿色低碳转型，通过燃料掺烧、煤矸石低热值利用、生物质污泥、垃圾掺烧以及上游副产物的综合利用，打造新型工业园区模式、循环经济模式，从而实现能源体系清洁高效利用。从供热角度：从供热主体向供热支撑转变。山西省目前形成以热电联产为主、区域锅炉房为辅、其他先进高效供热方式为补充的供热局面。2021年全省城镇集中供热面积77839万平方米，其中热电联产供热占比80%以上。综合考虑山西省相关规划，“十四五”期间仍有部分在建或待建热电联产或兼顾供热项目，同时考虑到淘汰落后产能的要求，预计“十五五”末热电联产供热将达到峰值，之后将逐步降低。“多元立体”供热模式将成为山西未来供热的主要方式，可再生能源和清洁能源供热比例稳步增长，煤电供热将向支撑性供热方式转变。从电力外送角度：从外送主体到外送支撑转变。2022年，山西外送电量1463.7亿千瓦时，其中85%为煤电。国家发展改革委、国家能源局印发的《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》等文件要求新建外送输电通道可再生能源电量比例原则上不低于50%。随着新能源消纳需求的增加，煤电作为支撑捆绑外送是必然趋势，煤电将充分发挥对大电网安全的支撑作用，有效解决新能源目前无功支撑能力弱、无转动惯量，以及电网多直流汇入等问题，发挥好“稳定器”作用。 64.碳中和目标下山西省煤电产业转型路线“十四五”阶段（2023-2025年）：煤电机组“增容控量”阶段，建议合理布局煤电项目建设，严控增量、优化存量、适度安排煤电新增规模，持续优化电源结构，稳步推进新型电力系统构建。“十五五”阶段（2025-2030年）：煤电机组“控容减量”阶段，需科学统筹煤电发展规模，实施高能效驱动的清洁电力替代策略以稳定煤电电量，推动煤电功能过渡转变，推动新型电力系统建设初见成效。“十六五”阶段（2030-2035年）：煤电机组“减容减量”阶段，不再新增煤电规模，煤电装机预计削减约500万千瓦。需大幅提高可再生能源消纳，确保可再生能源发电量对煤电发电量存量逐步替代。新型电力系统稳定发展，煤电完全发挥灵活性调节功能。深度脱碳阶段（2035-2050年）：常规煤电机组加速退出，转为应急备用，预计50%煤电机组需安装CCUS装置。大型新能源基地开发建设基本完成，新能源装机和发电量占比达到70%以上。新型电力系统总体形成，规模化长时储能技术取得重大突破。“碳中和”阶段（2050-2060年）：未加装CCUS改造的煤电完全退出，战略备用机组、加装CCUS机组和煤电耦合生物质碳捕获改造机组将发挥兜底保障、应急保供和备用容量作用。新型电力系统进入成熟期，新能源成