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中国电力系统转型-优化运行和先进灵活性方案的效益评估

导读: 电力系统转型需要采取行动,提高电力系统的灵活性,支持清洁能源投资。

本文“中国电力系统转型”有两个目标。首先,概述了中国电力系统转型(PST)的运行状况以及对国际PST的全面讨论。其次,介绍了2035年中国详细的电力系统建模工作的结果,该工作探讨了中国政策制定者目前正在考虑的各种公共政策和技术部署方案的影响和价值主张。该报告根据此建模工作的结果,提供了许多关于可能的中国PST路径的见解。

提高灵活性和投资的举措

电力系统转型需要采取行动,提高电力系统的灵活性,支持清洁能源投资。全球经验表明,PST需要协调整个电力生产和消费价值链的行动,以促进更清洁、更可靠、更有弹性和更经济的电力系统。可以采取一些干预措施来支持PST,并促进电力系统灵活性日益重要的特点。

传统上,灵活性与中国燃煤电厂更灵活的运营有关。然而,它包含了电力系统的所有资源,这些资源允许其在变化和不确定性的不断增加的情况下高效可靠的运行。除发电厂外,还可以通过电网基础设施、需求侧响应和电力存储来提供。在具有较高的间歇性可再生能源(VRE)份额的转型电力系统中,除了电厂之外,灵活选择的重要性急剧增加。这可以与能源部门的其他发展产生协同效应,例如电动汽车(EV)的部署。

建模分析

先进的能源建模实践探索了改革目标和创新系统灵活性措施的价值。本报告中的能源建模分析建立在国际能源署-2018年世界能源展望(WEO 2018)和2035年中国能源系统情景的基础上。这些场景提供了整个能源系统设置,包括发电装机容量。在本报告中,电力行业是以八个地区为基础,在更高的细节层次上进行建模的。此外,还分析了电力系统运行方式和电力系统灵活性变化的不同情况。

新政策情景(NPS)与中国9号文件改革的成果保持一致,旨在让人们了解目前的政策抱负似乎可能会对中国的能源部门产生影响。NPS案例用于探讨当前所考虑的政策的价值,特别是旨在引入现货市场和提高跨省贸易水平的持续电力市场改革。

SDS实现了可持续发展目标的主要能源相关成果,包括履行《巴黎协定》承诺,到2030年实现普及现代能源,并大幅减少能源相关空气污染带来的负面健康后果。其愿景与2017年第十九届全国代表大会提出的“美丽中国”倡议一致,是中国未来发展的总体蓝图。SDS用于探索高级灵活性选项的重要性(特别是在需求方面),以支持更深层次的系统转型。

现货市场和贸易

建立现货市场和跨省交易是提高中国电力系统运行效率的两大要素。中国实现从公平调度向经济调度过渡的目标,将大大降低电力系统运营成本,提高风电和太阳能光伏的整合能力。NPS详细的电力系统建模结果表明,中国正在进行的引入经济调度的市场改革具有良好的财务意义,并应有力地改善环境。在2035年,向经济调度转移可每年节省大约11%的运营成本或450亿美元(美元),大幅缩减VRE和电力部门二氧化碳排放15%。在中国实施现货市场是实现这些收益的关键因素。

增加电力交易,进一步扩大区域输电互联互通,将产生可观的经济和环境效益,促进清洁能源投资。在中国,促进电力交易一直被视为国家优先事项。虽然已经发生了一些跨区域、中长期的交易,但模拟结果表明,如果当前实施经济调度、促进短期、跨区域贸易、扩大输电互联互通的努力成功,电力系统年运行成本将进一步降低,每年节约成本将达到15%或63亿美元。电力部门的二氧化碳排放量将每年减少7.5亿吨。值得注意的是,当这些改革目标得以实现时,VRE的缩减被有效地消除,因为更大的互联性和竞争使得VRE资源能够服务于更广阔的市场。因此,这些改革的实现将有助于促进清洁能源技术的稳定投资环境,这是实现PST目标的关键因素。政策制定者需要作出重大努力,协调各种市场,使它们相互协调,同时鼓励国有和私营发电企业广泛参与。

先进的电力系统灵活性

激活需求侧和有针对性地使用储能对于中国电力系统加速转型至关重要。电力系统灵活性是中国电力系统实现《巴黎协定》承诺的根本转变的最重要基石。在代表中国电力系统加速改造的SDS中,VRE资源占年度发电量的35%。建模结果表明,利用数字化带来的先进灵活性措施(如智能电动汽车充电、需求侧响应和储能)可以支持在2035年无需任何实质性的VRE缩减的情况下,可靠地整合极高比例的新能源可变发电量,同时减少电力系统运营成本在2%到11%之间。其他清洁能源技术,如核能和碳捕获和储存,也受益于这些措施的存在,增加了利用率。此外,这些措施的部署减少了对新化石能源高达300吉瓦的投资需求,占2035年SDS化石能源发电总装机容量的30%。总之,提高电力系统的灵活性是实现中国电力系统快速转型的最重要的优先事项之一,而不仅仅是现成的选择(例如现有的燃煤发电厂)。

中国电力系统转型-优化运行和先进灵活性方案的效益评估

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