碳达峰、碳中和目标下中国核能发展路径分析

在碳达峰、碳中和目标下（简称“双碳”目标）,中国能源系统将继续加快清洁低碳转型。核能具有生产过程不排放温室气体、全寿期碳排放量小、能量密度高、无间歇性等优点,可通过规模替代化石能源助力能源系统转型。通过梳理中国能源系统现状和核能发展基础,总结多方研究给出的能源发展目标,分析核能在发电、制氢、区域供热、海水淡化等领域的发展机遇,量化分解出阶段性发展子目标并匹配相应技术路线,总结提出核能行业发展路径,指出下一步工作重点为重塑核能在能源系统中的定位、坚持创新驱动发展、坚持与经济社会协调发展等,提出并讨论安全和公众接受性、经济性、灵活性等需要关注问题,为推动核能行业高质量发展提供政策建议。     

具备碳捕集功能的半闭式再压缩超临界二氧化碳布雷顿循环的经济性分析

近零排放发电技术是我国实现碳达峰、碳中和目标的重要技术手段之一。针对半闭式再压缩超临界二氧化碳（S-CO2）布雷顿循环,建立了热力性能计算模型,并基于平准化发电成本和碳捕集成本,构建了其经济性能评价模型,并进行了关键参数的敏感性分析。结果表明:在几乎100%碳捕集率的情况下,半闭式再压缩S-CO2布雷顿循环的净效率为46.05%,平准化发电成本为609.4元/(MW·h),碳捕集成本为204.1元/t,远低于我国电力行业的平均碳减排成本。此外,燃料价格对平准化发电成本和碳捕集成本有重要的影响。燃料价格增长40.0%,导致平准化发电成本增长33.6%,碳捕集成本增加17.2%。     

碳交易政策电力碳减排空间溢出效应研究

电力是我国碳排放量最高的行业,也是全国碳市场的交易主体,推动电力行业低碳发展是中国实现“双碳”目标的重要抓手。基于2005—2019年我国30个省份电力行业面板数据,考虑电力碳强度的空间相关性,构建空间双重差分模型分析碳交易政策对电力行业碳强度的影响,检验碳交易政策的空间溢出效应;在此基础上,进一步构建中介效应模型分析碳交易政策的影响机制。研究发现:碳交易政策能够显著降低电力行业碳强度,并且这种抑制作用逐年增强,政策对碳强度的减排效果比碳排放总量更好;电力行业碳强度具有显著的空间正相关性,试点地区实施碳交易政策能够形成政策溢出效应,推动相邻地区碳减排;碳交易政策主要通过调整能源消费结构、降低电耗强度和促进产业结构升级来降低电力碳强度。基于上述结论,提出了相关政策建议。     

能源局发布2009年全国电力工业统计年报数据

一、电力工业发展规模继续保持较快增长 （一）电力总投资增速较快,非化石能源发电投资对电源投资增长的贡献率增加,火电投资的贡献率显著下降 2009年,全国电力工程投资完成7702亿元,同比增长22.20%。其中,电源工程建设投资完成3803亿元,     

我国电力工业现状及发展趋势

<正>电力工业发展成就在“四个革命一个合作”能源安全新战略指引下,能源电力行业发展取得举世瞩目的成就。一是绿色转型有力推进,发电结构呈多元绿色低碳发展态势。电源结构由以煤为主向多元化、绿色化转变,发展动力由传统煤电增长向非化石能源增长转变。截至2023年9月底,全国全口径发电装机容量27.9亿kW。其中,非化石能源发电装机容量14.6亿kW,占总装机容量的比重已达52.4%。分类型看,     

考虑碳中和目标与成本优化的可再生能源大规模发展规划

提出一种碳中和目标下我国可再生能源大规模发展规划的两阶段多目标优化框架。考虑最大碳减排量与最小发电成本构建可再生能源大规模发展的多目标优化模型，设置碳中和目标达成时间与可再生能源投资总额变化的仿真情景，以考察中国可再生能源的发展趋势，分别利用多目标粒子群算法、多属性决策方法求出非支配解集，选取最优方案。结果显示，按时实现碳中和目标需主要可再生能源累计装机总量达到约8 435 GW,光伏、风电、生物质能发电、水电分别约3 863 GW、3 882 GW、163 GW、527 GW,碳减排贡献分别占37%、53%、5%和5%;应持续大力发展占据主导地位的光伏和风电，但在投资增长情景下生物质能发电、光伏的装机量和碳减排量增长幅度更大，可考虑给予适当政策和投资倾斜。     

加快构建新型电力系统

正实现碳达峰、碳中和目标是党中央的重大决策部署,是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。目前,在全社会碳排放总量中,我国能源活动产生的二氧化碳排放量占比较大,其中电力行业是碳排放的"大户"。目前我国全口径非化石能源发电装机占总装机容量比重为45.4%,但发电量占比远达不到这个数值。装机容量大、利用效率低的现象说明,电力行业减碳是一个系统性工程,必须从发电、输电、配电、用电各个环节发力。     

“双碳”目标下我国电力行业低碳转型的思路探讨

随着“双碳”目标的提出,我国各行各业已经开始针对“碳达峰”“碳中和”目标措施做出政策调整。作为我国能源系统核心的电力行业,更应该在“双碳”目标下,积极地做出调整措施,进行低碳转型。首先,以“双碳”目标为出发点,对电力行业的社会用电量、社会发电量、电力装机结构和电力投资现状进行了详细分析;其次,结合电力行业现状的数据,分析了“双碳”目标下电力行业存在的困难和问题;最后,结合实际提出在“双碳”目标下电力行业低碳转型思路。     

“双碳”目标下先进煤炭清洁利用发电技术研究综述

在“双碳”目标下,煤炭发电逐渐由主体能源向托底能源转变,燃煤发电技术在煤炭清洁处理、高效率发电及排放物低碳处理等各方面不断发展,同时也向深度调峰辅助服务、“燃煤+”耦合发电等方向转型,探索高效清洁的先进煤炭发电技术意义重大。分析超临界煤气化、超临界煤液化以及超临界水煤氧化等煤炭清洁利用技术的研究现状,讨论超临界水煤氧化热力发电技术、超临界CO₂动力循环技术、整体煤气化联合循环技术、超超临界循环流化床技术等先进燃煤低碳发电方式的技术特点,论述碳捕集利用与封存技术的发展趋势,同时展望煤炭清洁利用发电技术的转型方向,为碳达峰碳中和目标的实现提供发展思路。     

区域电力结构优化模型及温室气体减排潜力

如何实现电力行业温室气体的有效减排是当前亟待解决的问题.基于碳捕集技术分析,以区域发电成本最小化为目标,以碳排放量为约束条件,构建区域电力结构优化模型;分析在不同减排水平的场景下,区域电力行业不同发电方式的分配结果,论述碳捕集技术在火力发电中的应用前景.研究结果表明,在全年排放总量不变的前提下,基于电力需求动态调整逐月碳排放额度将有效降低发电总成本,降低碳捕集成本及太阳能发电成本将成为节能减排的下一个目标.此研究成果可供电力行业节能减排工作参考.     

特约主编寄语

按照“碳达峰”“碳中和”目标,预计到2060年,中国非化石能源消费比重将达到83%,电能消费比重达到70%,全社会用电量超过16万亿千瓦时,新能源发电装机达到50亿千瓦,新能源发电量占比由目前的8%提高到60%以上。由于大规模新能源发电具有间歇性、随机性和波动性,无疑将给电力系统平衡调节和灵活运行带来重大挑战。因此在构建新型电力系统过程中,亟须增强电力系统的灵活性和柔性,提高资源优化配置能力,实现多能互补、源网荷储高效协同,有效平衡新能源的波动性、随机性和不确定性。虚拟电厂作为聚合灵活性资源的有效手段,借助先进的通信、计量、控制等技术,无须改变灵活性资源各自的并网方式和地理位置即可实现聚能、储能、供能与用能,有效连接了灵活性资源与电力系统,实现资源整合与分配,是新型电力系统在能源供需侧实现互动化、智能化的重要途径。通过虚拟电厂相关技术的应用,将有效提升电力系统的运行灵活性,大幅降低可再生能源并网风险,提升能源生产和消费效益,助力“双碳”目标的实现。     

基于风光互补联合发电系统的研究

随着"碳达峰、碳中和"战略的提出,降低二氧化碳的排放成为当下首要任务,非化石能源应用比重也逐年提高.风力发电和光伏发电是清洁能源的代表,但我国地域辽阔,风力发电和光伏发电分布不均,而且受风力发电和光伏发电本身的时间条件限制,风力发电和光伏发电功率输出不稳定,存在很大的波动性.将二者进行联合互补发电,就可弥补单独发电存在的弊端,提高系统效率.介绍了风光互补联合发电系统的原理,通过建立联合系统模型,给出目标函数和约束条件,并阐述了系统实现流程.互补发电系统的应用,可减少化石能源发电输出,降低碳排放,具有非常好的理论指导意义.     

兼顾捕碳强度与可再生能源消纳的储能容量配置优化方法

碳捕集技术是实现发电行业碳达峰和碳中和目标的重要手段。传统碳捕集机组在灵活运行方式下参与可再生能源消纳时，将丧失一定的捕碳强度，无法在深度脱碳条件下灵活地进行可再生能源消纳。为此，面向碳捕集电厂和可再生能源电源，该文提出一种新型捕碳储能系统，主储能系统用于可再生能源消纳，次储能系统协助碳捕集机组实现电碳解耦，并分析瞬态与动态电碳解耦特性。在该捕碳储能系统架构下，基于KL散度刻画风电和光伏出力的不确定性，并构建储能容量配置的分布鲁棒优化模型。最后，通过算例分析进行仿真验证，结果证明了储能容量配置模型的有效性，验证了所提捕碳储能系统可提高可再生能源消纳水平的同时保证高捕碳强度。     

碳约束条件下电力行业低碳转型路径研究

在碳达峰碳中和战略目标要求下,能源系统面临着巨大的低碳转型压力。电力行业作为最大的碳排放来源以及支撑终端电气化发展的关键行业,在整体能源系统低碳转型中的角色至关重要。为此,该文建立具有高时空分辨率和技术准确度的电力系统长期规划方法,形成基于电力平衡的电力行业长期规划与短期运行联合优化模型。基于该模型,研究中国电力行业的低碳转型路径,将低碳排放目标作为碳约束条件,用倒逼的方式确定出各类发电技术随时间的发展规模、地域分布和投资成本。结果表明,电力行业若要实现气候目标,需要处理好几个关键问题,包括可再生能源的扩张、煤电的提前退出、碳捕集技术的应用以及转型投资的保障。该文通过将不同排放目标下的转型路径和成本进行细致的对比分析,为相关政策制定提供科学支撑。     

燃煤发电机组碳排放强度影响因素研究

燃煤发电作为我国当前主导能源,其CO2排放在全社会占比较大。为实现碳达峰、碳中和目标,迫切需要掌握现有燃煤发电机组碳排放强度影响因素,以不断降低碳排放强度。在陕北、宁东、准东及哈密4个大型煤电基地内,选择典型燃煤机组,研究碳排放强度与机组类型、运行负荷、燃煤品质、空冷方式等因素的关系。结果表明:高参数、大容量机组CO2排放强度相对较低,直接空冷机组CO2排放强度相对较高;随着机组负荷下降,CO2排放强度呈现增大趋势;燃煤单位热值含碳量、碳氧化率、硫分、挥发分等均会影响CO2排放强度,排烟方式、环境温度等的影响可以忽略不计。该研究结果可以为工程设计单位开展绿色低碳电厂设计优化及改造提供指导,为发电集团加强碳排放管理和降低碳排放强度提供路径,为电力调度部门优化负荷安排提供参考。     

“双碳”背景下我国低碳电力发展研究

在“十四五”规划中提出的“碳中和”以及“碳达峰”目标对电力行业各方面的发展产生了深层次的影响,电力行业向低碳方向转型已成为主流趋势。通过阐述低碳电力体系中的低碳电厂、低碳电网、低碳能源消费以及相关评价技术,说明了该体系在节能减排、环境保护方面有着高效、清洁、可循环的低碳属性。同时,分析了国际低碳形式变化对我国的影响以及“双碳”政策具体落实过程中的相关问题,为“双碳”战略的执行以及电力行业的低碳转型提供了新的科研思路。     

“超临界二氧化碳循环发电技术”专题特约主编寄语

<正>随着“双碳”目标的提出，构建以新能源为主体的新型电力系统势在必行。伴随新能源比例的不断提升，传统热力发电技术在发电效率、灵活性和碳排放指标等方面已不能满足当前能源转型的需要，亟需一种变革性热力发电技术，从而显著提升发电效率，增加电力系统灵活性，促进新能源的消纳能力，大幅减少电力系统碳排放指标。     

“双碳”目标下我国能源电力低碳转型路径

能源电力低碳转型是实现碳达峰、碳中和的关键,事关我国经济社会发展全局。以实现我国经济社会发展目标为约束,以保障能源供应安全为前提,综合研判我国化石能源减少与非化石能源替代时序,对比分析不同国际国内能源资源供应形势下电力转型情景,提出零碳电力系统发展路径,从科学设定目标、夯实安全基础、加快清洁替代、加强科技引领、创新体制机制等方面,提出推进我国能源电力低碳转型措施建议。     

联合国：可再生能源、核电、CCS需增3倍

2030年可再生能源、核电、CCS投资需增加1 470亿美元,化石燃料发电投资需减少300亿美元近日,联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布最近气候变化研究报告称,要阻止气候变化所带来的风险,全球可再生能源、核能及碳捕捉和封存（CCS）的规模需增长至目前的3倍。这是联合国时隔七年再次发布气候变化报告。早前有报道称,要想把气温升幅控制在2℃以内的可能性维持在66%以上,那么全球温室气体排放量可能需要在2020年之前就开始回落。联合国的报告指出，想要令全球碳排放量有实质性的下降，需要大量投资。实现2℃的目标不仅需要发展可再生能源、核电等有助于减少碳排放量的能源产业，如何快速提高能效同样重要。要在2050年实现低碳乃至零碳能源供应，能效需在目前基础上提升3至4倍。     

美国加州独立系统运行机构（ISO）公布其智能电网发展路线图

美国加州独立系统运行机构（ISO）在其《需求响应与能源效率路线图：使优选发电技术利用最大化》的报告中给出了提高低碳需求响应（DR）和能源效率（EE）的发电技术利用方案,说明智能电网技术的研发与推广应用是实现构建更可造、更环保的可持续发展电力系统目标的关键。