雙碳目標(biāo)下我國能源電力系統(tǒng)發(fā)展前景和關(guān)鍵技術(shù)2021.9.4中國北京0口口我國能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo)和實(shí)施路徑1我國能源轉(zhuǎn)型的我國能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo)和實(shí)施路徑●二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值●努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和2積極推動(dòng)煤電靈活性轉(zhuǎn)型，為高比例可再生能源電力系統(tǒng)運(yùn)行提供靈活調(diào)節(jié)能電能在終端能源消費(fèi)(交通、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域)中比重和能源綜合利用效率加強(qiáng)電力電子和儲(chǔ)能等關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)新一代輸配電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，適應(yīng)高比例可再生能源電力消納，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行3完善能源轉(zhuǎn)型各項(xiàng)政策，堅(jiān)持市場化改革方向，加快完善推廣碳交易市場，助力國家應(yīng)對(duì)氣候變化碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)3口口我國能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo)和實(shí)施路徑□雙碳目標(biāo)下我國能源電力系統(tǒng)發(fā)展情景分析□新一代電力系統(tǒng)的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)45設(shè)定3項(xiàng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)能源發(fā)展主要指標(biāo)及其變化趨勢50.048.0非化石能源消費(fèi)占比(%)85.090.004←082020-2060年我國電力發(fā)展(情景六)2020-2060年我國電力發(fā)展(情景六)裝機(jī)容量Scenario6發(fā)電量g3g38840000000202020252030203520402045205020552060202020252030203520402045205020552060非石能源裝機(jī)占比發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘匡L(fēng)光裝機(jī)一煤電裝機(jī)非化石能源發(fā)電量占比→年總發(fā)電量風(fēng)光發(fā)電量一一煤電發(fā)電量●2025年非化石能源發(fā)電裝機(jī)占比超過50%●2025-2030年間風(fēng)電光伏裝機(jī)容量超過煤電●2030年風(fēng)光裝機(jī)容量16.1億kW,占裝機(jī)總量41.5%●2035年風(fēng)光裝機(jī)容量24.3億kW,超過裝機(jī)容量50%●2060年風(fēng)光裝機(jī)容量70.1億kW,占裝機(jī)總量86%●2030-2035年間非化石能源年發(fā)電量超過50%●2035-2040年風(fēng)光發(fā)電量開始超過煤電，之后煤電加速退役●2030年風(fēng)光發(fā)電量2.3萬億kWh,占總發(fā)電量20%..●2045-2050年間風(fēng)光發(fā)電量超過總發(fā)電量50%●2060年風(fēng)光發(fā)電量11.9萬億kWh,占總發(fā)電量69.2%64.系統(tǒng)總體能源利用效率5.能源電力系統(tǒng)CO2排放總量782020-2060年我國能源電力發(fā)展(情景六)2020-2060年我國能源電力發(fā)展(情景六)-核心指標(biāo)一■一能源系統(tǒng)CO2排放量--電力系統(tǒng)CO2排放量一一煤電CO2排放量占累積總量峰值的占累積總量能源系統(tǒng)占累積總量00一能源系統(tǒng)效率(%)魯一終端消費(fèi)電能占比(%)2020年我國能源電力發(fā)展情景2020年我國能源電力發(fā)展情景生物質(zhì)電，0.295,1.3%其他火電，0.377,1.7%太陽能電，風(fēng)電，2.815,風(fēng)電，2.815,氣電，0.98,氣電，0.98,裝機(jī)總?cè)萘浚?2.01億kW非化石裝機(jī)占比44.7%風(fēng)光裝機(jī)占比24.3%太陽能電，太陽能電，其他火電，0.162,風(fēng)電，0.467,水電，1.355,煤電，4.632,氣電，0.249,煤電，4.632,非化石能源發(fā)電量占比33.9%風(fēng)光發(fā)電量占比9.592030年我國能源電力發(fā)展估算(情景六)2030年我國能源電力發(fā)展估算(情景六)煤電，12.533,太陽能電風(fēng)電，1.147,水電，1.710,煤電，5.201,水電，4.500,核電，0.700,氣電，1.065,風(fēng)光裝機(jī)占比41.5%2060年我國能源電力發(fā)展估算(情景六)2060年我國能源電力發(fā)展估算(情景六)煤電，0.056,0.3%核電，1.950,11.3%煤電，0.056,0.3%核電，1.950,11.3%氣電，0.069,煤電，0.188,0.2%水電，5.000,6.2%水電，5.000,6.2%水電，1.900,風(fēng)光裝機(jī)占比86.4%總發(fā)電量：17.19萬億kWh風(fēng)光發(fā)電量占比69.2%轉(zhuǎn)化為電利用(詳見左圖)為非電利用%生物質(zhì)電一次能源消費(fèi)總量(億tce)風(fēng)水電，5.000,非化石能源占比(%)太陽能電電，21.592,29.4%非化石非電利用消費(fèi)量(億tce)0全社會(huì)年用電量(萬億kWh)發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘?億kW)年總發(fā)電總量(萬億kWh)氣電，0.940,,風(fēng)光裝機(jī)容量(億kW)風(fēng)光發(fā)電量(萬億kW)生物質(zhì)電煤電裝機(jī)容量(億kW)煤電發(fā)電量(萬億kW)電力系統(tǒng)年CO?排放量(億t)熱泵供熱制冷、綠色氫能等●2050年非化石能源消費(fèi)5%非電利用可減少年發(fā)電量約7300億口口我國能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo)和實(shí)施路徑□雙碳目標(biāo)下我國能源電力系統(tǒng)發(fā)展情景分析口新一代電力系統(tǒng)的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)口總結(jié)與討論5個(gè)主要特征：8類有全局性影響的關(guān)鍵技術(shù)：8類有全局性影響的關(guān)鍵技術(shù)：火電廠電網(wǎng)電煙氣電光伏電站1人民網(wǎng)干噸級(jí)“液態(tài)太陽燃料合成示范項(xiàng)目”通過科技成果鑒定[EB/OLI2020-10-161.cn/n2/2020/1016/c183348-34353687.html[3]ShihCF,TaoZ,LiJ,etal.PoweringtheFuturewithLiquidIEPU虛擬機(jī)組的調(diào)節(jié)范圍由常規(guī)機(jī)組額定容量的70%增加到166%IEPU虛擬機(jī)組的調(diào)節(jié)范圍由常規(guī)機(jī)組額定容量的70%增加到166%制甲醇設(shè)備耗電靈活調(diào)節(jié)能力示意圖*500靈活調(diào)節(jié)能力示意圖*電解槽耗電光伏出力煤電出力光伏出力煤電出力←-電力負(fù)荷調(diào)度曲線調(diào)節(jié)能力下限0備注火電機(jī)組發(fā)電容量(MW)最小技術(shù)出力●出力上限=煤電機(jī)組額定功率+光伏發(fā)電功率-電解水制●出力下限=煤電機(jī)組最小出力限制-電解水制氫制甲醇裝置出力上限CO?捕集量(萬t/a)光伏機(jī)組發(fā)電容量(MW)電解槽用電容量(MW)耗水量(萬t/a)的30%考慮H?產(chǎn)量(萬t/a)制甲醇設(shè)備用電容量(MW)年運(yùn)行4000小時(shí)甲醇年產(chǎn)量(萬t/a)內(nèi)部收益率(內(nèi)部收益率(IRR)凈現(xiàn)值(NPV)9.84億元投資回報(bào)期約7年初始投資12.39億元年凈收入2.91億元IEPU經(jīng)濟(jì)性初步試算結(jié)果表明：·IEPU充分利用清潔能源制氫，配合CO?捕集等技術(shù)，與化工產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)合，促進(jìn)能源低碳轉(zhuǎn)型·考慮電解制氫、光伏發(fā)電、CO?捕集等技術(shù)進(jìn)步及成本降低，碳市場需求擴(kuò)大，IEPU可具有一定的經(jīng)濟(jì)可行性綜合能源生產(chǎn)單元(IEPU)設(shè)想煤電年運(yùn)維成本(萬元)含碳捕集裝置運(yùn)維成本燃料成本(元/tce)碳捕集設(shè)備改造(萬元)*電解槽投資成本(元/kW)年運(yùn)維成本設(shè)備壽命(年)光伏發(fā)電機(jī)組投資成本(元/kW)不考慮采用高電壓傳輸年運(yùn)維成本(元/kW)甲醇化設(shè)備**投資成本(元/年產(chǎn)t)年運(yùn)維成本(元/t)貼現(xiàn)率：10%稅率：10%**參考：PerezfortesM,SchonebergerJC.BoulamantA,etal.MethanolsynthesisusingcapturedCO?asrawmateriatTechno-economicandenvironmentalassessment[J].AppliedEnergy,2016:718-732.Operates@77K典型高溫超導(dǎo)電纜一回±800kV的超導(dǎo)直流輸電線路輸送容量達(dá)1600-8000萬kW,√增加系統(tǒng)靈活性√體積小能源輸送環(huán)節(jié)——實(shí)現(xiàn)輸電/輸送燃料一體化能源輸送環(huán)節(jié)——實(shí)現(xiàn)輸電/輸送燃料一體化 44Ie路路0Yea口口我國能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo)和實(shí)施路徑總結(jié)與討論-11、情景6的初步分析表明：2035年風(fēng)電光伏裝機(jī)容量24.3億kW,超過裝機(jī)總?cè)萘?0%,2060年70.1億kW,占裝機(jī)總?cè)萘?6%;2045-2050年間風(fēng)電光伏發(fā)電量超過總發(fā)電量50%,2060年11.9萬億kWh,占總量69.2%,為構(gòu)建高比例新能源的新型電力系統(tǒng)提供必要條件2、2060年煤電+氣電裝機(jī)共約0.43億kW,占全國總裝機(jī)0.52%;煤電+氣電發(fā)電量共約0.125萬億kWh,占全國總發(fā)電量0.73%,實(shí)現(xiàn)2060年化石能源發(fā)電基本清零3、能源系統(tǒng)和電力系統(tǒng)CO?排放均可實(shí)現(xiàn)2030年前達(dá)峰。2050年、2060年能源系統(tǒng)CO?排放分別降低為峰值的28.0%、10.5%;電力系統(tǒng)(煤電+氣電)CO?排放于2030年達(dá)峰，2050年、2060年分別降低為峰值的25.4%、1.6%,為實(shí)現(xiàn)2060年前碳中和目標(biāo)奠定基礎(chǔ)4、本報(bào)告中能源電力發(fā)展情景分析基于兩個(gè)基本假設(shè)：一是假設(shè)未來情景中非化石能源消費(fèi)100%轉(zhuǎn)化為電能消費(fèi)，實(shí)際非電力消費(fèi)如地?zé)崮堋⑺?、空氣能等的直接消費(fèi)和綜合利用目前占有一定比例，未來潛力更大。二是假設(shè)未來可再生能源發(fā)電特別是光伏發(fā)電效率保持當(dāng)前水平不變。按這兩項(xiàng)假設(shè)的情景分析結(jié)果可能使光伏、風(fēng)電的裝機(jī)容量偏大，對(duì)此已進(jìn)行了初步算例研究204、期