中国中长期能源和电力需求及碳排放情景分析

综合考虑未来经济发展和主要行业产品产量,对比国内外分行业能源强度和电力强度的变化,采用“自下而上”的方法构建了中国中长期能源、电力需求及碳排放情景分析模型。分3种情景对2015、2020、2030年的全国能源、电力需求与结构以及碳排放进行了分析,测算了非化石能源消费比例和碳排放强度。结果表明,2020年我国一次能源需求50亿t标准煤左右,全社会用电量7.7×10¹² kW·h左右;3种经济发展情景下,均能实现2020年碳排放量比2005年下降40%~45%的目标;在非化石能源开发达到规划上限的条件下,能够实现非化石能源消费占一次能源消费比重15%的目标。     

新能源云来了

正以风电、光伏发电为代表的新能源,以前所未有的力度,正加速推进能源结构调整。目前,我国可再生能源发电装机容量达到7.6亿千瓦,占全国总装机容量的40%。水电、风电、光伏发电装机规模在全球均排名第一。预计到2050年,我国能源发展会出现"两个50%",即在能源生产环节,非化石能源占一次能源的比重会超过50%;在终端消费环节,电能在终端     

优化能源结构助力15%

到2020年,非化石能源占一次能源消费比重达到15%,天然气比重达到10%以上,煤炭消费比重控制在62%以内。作为非化石能源的潜力股,核电、水电、风电、光伏在优化能源结构的过程中发挥着巨大的作用。2014年清洁发电受到了国家政策的鼎力支持,实现2020年的目标为期不远。     

我国新能源发电存在问题及对策建议

积极促进新能源发电,节约和代替部分化石能源,是优化能源结构、保护生态环境、促进经济与社会可持续发展的必然战略选择。对我国新能源发电在规划、审批、法规建设、产业基础、设备性能和建设运行水平等方面存在的主要问题进行了分析,相应提出了促进我国新能源发电健康有序发展的对策和措施建议。     

考虑多能源电力特性的电力系统中长期生产模拟

中长期模拟是电力系统生产模拟的重要组成部分,是处理与应对清洁能源电力季节特性的重要途径。针对现有研究的不足,该文考虑新能源发电、火电、水电、抽水蓄能等多种发电形式,提出电力系统中长期运行模拟方法,以实现中长期时间尺度下的多能互补。文章以持续负荷曲线建模为基础,考虑各类型发电机组检修要求和运行约束、新能源和水能等一次能源特征以及系统的新能源消纳能力,建立中长期运行模型,并采用混合整数规划方法求解。基于改编IEEE-RTS系统算例分析表明,该文所提出模型和方法正确有效,能充分反映、应对多能源电力特性,实现中长期运行方式的优化。     

基于CO2排放达峰目标的中长期能源需求展望

随着中国经济社会的发展,能源消费与CO₂排放规模持续增加,温室气体排放对全球气候变暖影响也逐步加剧。分析展望中国中长期能源需求,研究和提出相应的能源可持续发展战略,是当前研究的热点。采用“自上而下”与“自下而上”相结合的思路,综合应用动态物质流分析、计量经济、弹性系数和能源系统优化等模型方法构建了中国中长期能源需求展望模型。以2030年碳排放达峰为目标,以碳税为减排驱动因素,设计了3个减排情景,对减排情景下的能源需求和碳排放进行了预测。结果显示：中国一次能源需求量将在2045年前后趋近饱和;一次能源结构将发生根本性转变,由“化石能源为主”向“化石能源为辅、清洁能源为主”转型;电力将取代煤炭成为第一大终端用能,电能替代成为终端能源消费结构转变的主旋律。     

基于电力系统碳排放流的分省化石能源消费CO2排放量测算

准确测算各省在经济发展过程中的CO2排放量是分析地区能源环境效率和制定区域节能减排政策的基础。文中基于电力系统碳排放流理论,从二次能源终端消费角度出发,发展了计算中国分省化石能源消费CO2排放量的方法。通过考虑二次能源的省际交易,特别是区域电网结构下的电力跨省调配,按能源终端消费量和损失量反推各省市的化石能源消费CO2排放量。由于国内能源资源分布和能源消费严重不均衡,存在大量的二次能源跨省交易,所提出的方法与传统使用一次能源消费量直接计算各省市化石能源消费CO2排放量相比更加合理。     

绿色电力证书市场下中国各类电源规模及发电成本演化发展

绿色电力证书市场是解决当前可再生能源成本高昂,电价附加补贴资金缺口大、来源单一、时间周期长等问题的有效措施之一。为完善可再生能源补贴机制,促进清洁能源消纳利用,对绿色电力证书市场下中国各类电源规模及发电成本演化发展进行研究。运用系统动力学,构建绿色电力证书市场的经济系统分析模型并基于Vensim软件进行仿真模拟,对绿色电力证书市场下各类电源装机容量、发电量、单位综合成本的演化趋势及关键因素的敏感性进行分析。结果表明通过合理设置可再生能源配额比例和绿色电力证书有效期,绿色电力证书不仅能够减少补贴资金并提高补贴效率,而且将为可再生能源提供全新的投资回报模式,激励其投资发展,有效促进能源供给侧结构优化。     

电力市场建设对构建新型电力系统的促进作用

随着化石燃料过度消耗引发的能源危机和环境气候危机的日渐加剧,以可再生能源发电替代传统化石能源发电,实现"碳达峰、碳中和"成为世界各国的共识. 近年来,我国以光伏和风电为主力的新能源发电发展迅猛,在年新增装机容量、累计装机容量和年发电量上,都连续多年位于世界前列,新能源电力已在我国电力系统中占据了较大的份额.由于新能源电力存在随机性、间歇性、波动性的特点,大规模新能源电力接入对电网电力电量平衡造成了冲击,"深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统"迫在眉睫.     

碳中和背景下我国电力碳排放水平分析

电力低碳化转型对我国实现碳中和目标具有全局性战略意义。在总结我国近10年电力低碳化发展历程的基础上,以人口、城市化、经济总量与经济结构为边界条件和驱动力,分析预测未来40年电力增长过程和阶段性发展目标;以系统安全、供需平衡为约束,分析了化石电力占比、终端电力消费比重、核电发展规模以及碳捕集、利用及封存（CCUS）等因素对碳排放水平的影响;预计电力碳排放峰值将出现在2035年前后,达到60～65亿吨,随后逐年降低,到2060年降至10亿吨以内,辅以CCUS技术,可实现电力零排放。最后,针对需求持续增长与低碳转型长期并存的矛盾,提出未来电力发展须以安全供给为前提,优先开发可再生能源电力、多能发展、更大范围多能互补协调开发和互补运行的建议。     

考虑大范围多种类能源互补的中国西部清洁能源开发外送研究

中国清洁能源集中在西部、北部,当地用电负荷小,难以就地消纳,需要在全国范围优化配置。从新能源特性的角度研究中国西部地区风能、太阳能、水能等不同种类清洁能源的互补特性,进而研究多能互补在缓解新能源发电间歇性、随机性、波动性方面的效益,提出一种考虑网络约束与新能源随机特性的时序运行模拟技术,并对中国西部新能源大规模开发情景进行生产运行模拟计算。研究结果表明：建设西北与西南联网通道,可以实现多能互补,改善新能源外送电力品质,提高清洁能源外送通道利用效率。     

计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置

随着风电装机容量的不断增加,电力系统对储能等灵活性调节资源的需求增加.而交直流混联电网是实现大规模风电并网、输送和消纳的基础.针对上述背景,提出一种计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置方法,在促进新能源消纳的同时减少储能投资成本.首先,考虑到风电功率和负荷具有随机性、不确定性等特点,通过场景分析法来处理风电和负...     

燃气发电的发展及其对电网调峰和经济性影响研究

中国燃气电站大规模发展面临气源、气价和系统调峰等多种约束,需要深入研究气电发展及其对电网调峰和经济性的影响。提出了燃气电站规划研究的原则和方法,以系统电力供应总成本最小为目标,以电力电量平衡、燃气等能源供需平衡、系统建设和运行等各种要求为约束条件,研究总体电源规模和结构,包括燃气电站建设规模。在此基础上,综合考虑燃气电站前期工作进展情况、气源落实情况以及系统调峰平衡状况,提出地区电网燃气电站推荐装机容量并进行经济性分析,为地区电网制定燃气电站发展规划提供参考。     

基于需求响应的电网能源调度模型研究与设计

由于电力高峰负荷持续时间短,导致采用传统的增加调峰发电装机容量来满足电网高峰负荷需求的方法经济效益极低,同时由于大量间歇式新能源的接入,其自身随机性、间歇性的特点也给电力系统能源调度带来了新的挑战。基于此,针对用户激励响应行为进行建模分析,对供应侧和需求侧的资源进行协调和优化,建立了可以综合考虑供应侧和需求侧的作用激励的含风电新能源发电网双层电能优化调度模型,该模型集成了需求侧直接复合控制策略,有效地补充和丰富了需求响应理论在风电并网优化调度中的应用。最后基于该模型以某地区风力发电预测功率和夏季典型日负荷数据进行实验分析。结果表明构建的模型具有较强的经济性,实现了平缓负荷曲线,在保证用户满意度的情况下,可以有效降低电网运行成本。     

2016年中国电力供需回顾及2017年预测

分析了2016年中国电力供需特点,对2017年电力供需形势进行了预测,提出了相关措施建议。2016年受实体经济稳中趋好、夏季高温天气、上年同期低基数等因素影响,全国用电形势呈现增速同比提高、动力持续转换、消费结构继续调整的特征,发电设备利用小时数为近52年新低。2017年中国电力需求增速将维持在5.0%~6.0%,全社会用电量将达到6.21万亿~6.27万亿kW·h;净增发电装机约1.2亿kW,年底总装机容量将达到17.7亿kW;火电设备利用小时数略有回升,达到4 200 h左右;全国电力供需总体平衡,但局部地区仍存在少量电力缺口,分区域看,华北电网电力供需偏紧,华东、华中、南方电网电力供需平衡有余,东北、西北、西南电网电力供应富余。     

浩吉铁路对华中三省能源供应成本和碳排放影响分析

为提升华中地区湖北、湖南、江西3省能源利用和电源规划的合理性,提高浩吉铁路通道利用效率,构建了考虑煤炭运输约束的区域电源优化模型。在预测华中3省电力电量及煤炭供需的基础上,以系统总成本最小为目标函数,考虑电力供需、通道运输能力、电源装机上限等约束,分析了浩吉铁路运力对3省能源供应总成本和碳排放的影响。分析结果表明,近期浩吉铁路有利于保障区域煤炭供给、降低能源供应总成本和单位煤炭的运输成本,但中长期来看,浩吉铁路会带来区域碳排放量的增加,出于碳中和与能源转型的考量,作为运煤专线运力在中长期难以得到充分释放。未来华中3省仍需提升清洁能源和特高压的利用规模。     

支撑电力系统清洁转型的储能需求量化模型与案例分析

目前,储能需求的研究多集中于特定应用场景中电化学电池等持续放电时间较短的储能装置的配置,缺乏对系统整体性储能需求规划的方法及经济性影响的研究.针对短时和长期2种不同类型储能的特点,建立了以系统综合成本最低为优化目标的量化分析模型和方法,从总量、结构和成本3个维度量化分析系统级储能需求,将储能规划嵌入电源规划的混合整数优化问题中统一求解.以欧洲、全球和中国为算例,分析支撑能源清洁转型电力系统所需的储能种类、储能装机容量和可接受的储能成本.结果表明,仅依靠以锂离子电池为代表的短时储能无法满足未来高比例可再生能源场景的全部系统要求,长期储能将在2035年后的深度清洁转型中逐步发挥重要作用.     

高比例新能源渗透下天然气发电装机容量分配研究

为研究高比例新能源渗透下天然气发电装机容量分配,在掌握不同型式天然气发电机组调峰能力和经济性的基础上,以燃气蒸汽联合循环集中式发电、热电联供2种类型机组的年利用时间和装机容量分配为规划变量,以各规划期高比例可再生能源电力系统中的发电量结构为边界条件,以可再生能源发电量消纳空间和天然气发电成本等为约束,建立天然气发电装机规模分配模型。结果表明:在设定的约束条件下,因高比例可再生能源消纳需求,热电联供机组装机容量有所增加,但占天然气发电装机比例逐渐下降,由2020年的43.4%下降至2035年的21.8%;集中式发电机组装机容量则相应由62.2 GW增长至290.0 GW;天然气发电机组对可再生能源发电量的消纳空间在规划期末年与期望值达到平衡;集中式发电项目的成本为659.4~670.0元/MWh,热电联供项目则为574.3~594.4元/MWh;发电用天然气消费量占比由2020年的18.21%增长至2035年的30.60%。     

计及需求响应和储能技术发展的未来区间电力流规模分析

区间电力流未来面临可再生能源比例升高,储能和需求响应技术发展、远距离输电经济性下降等机遇和挑战。首先介绍了区间电力流的发展与现状;然后考虑负荷和可再生能源出力的时序曲线、区域电网的电力平衡和现有互联通道,建立了以区间输电通道新增容量最小为目标函数的优化模型。最后,利用6个区域电网的预测数据进行了求解,结果表明应用需求响应和储能技术能有效削减区间输电通道新增容量需求,避免输电通道的过度建设,同时可以促进可再生能源消纳,在较高比例可再生能源场景下实现资源的优化配置。     

华东电网"十一五"电力市场需求预测

介绍了近年来华东地区经济和电力发展的概况,以数据详细分析了电力需求、用电结构、负荷特性等用电情况以及华东电网装机规模和电源结构.分析了2005年电力发展形势,在此基础上进行了"十一五"华东地区电力需求预测,并预计"十一五"期间华东电力供需形势都将发生根本性的变化,即从严重缺电转向基本平衡甚至电力富裕.