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。     

中国能源碳排放因素分解与情景预测

我国能源活动碳排放占总碳排放85%以上,研究能源活动碳排放的变化规律对于实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。首先,采用对数平均迪氏分解法(logarithmic mean Divisia index,LMDI)对1995—2017年我国能源消费碳排放变化的影响因素进行分解,从经济规模、产业结构、能源强度、能源结构、能源价格、人均可支配收入、人口规模这7个方面,模型给出了相关因素对一、二、三产业和居民部门碳排放变化的贡献。结果表明,对于3个产业部门,经济增长是碳排放增长的首要驱动力,而技术进步带来的能源强度下降、产业结构优化和能源消费结构改善呈现负效应,且产业结构优化和能源结构清洁化的作用越来越显著。对于居民部门,人均可支配收入是居民部门碳排放增长的推动力,而能源价格呈现明显的负效应。其次,设计了3种情景,运用可拓展的随机性的环境影响评估模型(stochastic impacts by regression population,affluence and technology,STIRPAT)对2030年我国能源碳排放进行预测,在以实现碳达峰为目标的低碳情景中,我国能源碳排放有望于2025—2029年实现达峰,峰值水平为101亿~110亿t。最后,为实现碳达峰碳中和目标,建议以构建中国能源互联网为基础平台,实施“清洁替代”和“电能替代”,推进能源转型。     

2030年碳排放达到峰值对电力发展的要求及影响分析

中国在《中美气候变化联合声明》中承诺到2030年左右C02排放达到峰值,非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右。对该目标的内在要求以及对能源电力发展的影响进行了分析。研究表明：实现碳排放尽早达峰并降低峰值,关键在于能源消费总量的控制以及清洁电力的发展。支撑该目标,2030年中国非化石能源装机、发电量占比将分别达到50%和39%,通过电网跨区输送消纳的可再生能源占利用总量的40%。     

“十三五”中国能源低碳转型的关键期

在“十二五”发展的基础上,分析了“十三五”中国能源发展的4个背景：中国经济和能源发展进入新常态;2020年要实现全面小康的国家目标,“十三五”需补短板;实现并争取超额实现2020年国家低碳发展目标;《巴黎协定》开启了全球绿色、低碳发展的新阶段,“十三五”能源的发展必须明确指引低碳转型。重点阐述了“十三五”能源低碳转型的发展路径：节能、提效,改变粗放的发展方式;减煤,煤炭年消耗在“十三五”见顶;大力发展非化石能源;稳油增气;发展智慧能源互联网;新型城镇化应走低碳道路。最后,给出了“十三五”中国能源低碳转型应达到的4个标志性目标。     

基于CO2 减排目标的2050年全球能源需求展望

分析展望中长期能源需求,研究和提出相应的能源可持续发展战略,一直是国内外相关机构和学者研究的热点领域。应用时间序列、趋势外推、计量经济、能源系统（平衡）分析等模拟技术构建了全球能源需求分析模型。在此基础上,以2050年能源消费产生的CO2减排50%为目标设计了2 ℃情景,对该情景的能源需求进行了分析展望。研究显示：2 ℃情景下亚太地区特别是印度是全球能源需求增长的重要驱动力,全球一次能源需求总量将在2045年后趋近饱和;一次能源需求结构将实现由化石能源为主向非化石能源为主的转型,非水可再生能源快速发展是这一转型的主要动力;电能替代是终端能源消费结构变化的主旋律,电力将取代石油成为第一大终端用能。     

考虑新能源并网的能源结构与电源结构多情景优化模型

为综合分析新能源发电并网对我国能源结构与电源结构的影响,将最小化发电成本与污染物排放量作为规划目标函数,建立了新能源与能源结构优化模型。该模型选取一次能源消费量和年新增发电装机量为决策变量,从能源供需平衡、能源消费量、电力供需平衡、电力消费与需求量、装机容量与增长率等多方面入手构建约束条件。通过测算参考情景、能源安全情景和低碳发展情景下我国最优能源结构与新能源发展规模、装机容量和建设时序,对比分析了不同情景下的发电成本效益,并对一次能源消费总量和非化石能源消费比例进行了敏感性分析。分析结果显示,在污染税、碳税的支持下,新能源开发利用规模越大,资源环境效益越大,系统运行成本及能源对外依存度越低。此外,减少化石能源的消费比重,有利于降低能源系统运行成本。     

“双碳”目标下南方区域能源电力消费及负荷特性预测

针对双碳目标,在全国能源消费预测已有研究基础上,提出了兼顾多层级发展目标约束的南方区域能源电力消费需求预测技术,构建了基准情景、能耗双控情景、碳排放双控情景3种南方区域能源电力消费情景;建立了基于产业分解的多时间尺度负荷特性预测模型,推演了未来南方区域的电力负荷特性。研究结果表明,碳排放双控情景下,南方区域终端能源消费量在2045年前进入达峰平台期,峰值约10亿吨标准煤;终端部门用电量保持合理增长态势,在2025年后进入年均增长率为3%左右的平台期,在2050年后年均增长率进一步下降至1%;受产业结构转型影响,南方区域电力负荷不均衡特性将逐步加大。电力部门承担的减排压力逐步凸显,需要加快南方区域新型电力系统建设,促进能源低碳转型,支撑“双碳”目标实现。     

从CO2减排看我国2020年能源及电力消费水平

根据我国政府向国际社会作出的二氧化碳减排承诺,创建了1个可反映单位GDP二氧化碳排放量变化对能源需求影响的计算公式。通过量化研究相关因素对能源需求产生的影响,得到2020年不同情景下满足二氧化碳减排要求的能源消费总量,并根据供给侧能源消费总量与电力消费水平的内在联系,测算了相应的全社会用电量。我国2020年较理想的目标是能源消费总量控制在不超过51亿t标准煤,全社会用电量为7.5×10¹² kW·h左右。研究成果可为有关部门合理确定能源消费总量控制目标提供参考。     

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。     

崛起之“光”

正《国民经济和社会发展第十三个五年发展规划纲要》指出,到2020年我国非化石能源占一次能源消费总额的比重将达到15%,单位GDP的CO2排放比2015年下降18%,清洁能源发展任重道远。为实现上述目标,"十三五"期间中国将大幅度增加非化石能源消费比重,逐步提高天然气消费比重,推动化石能源清洁利用,提高能源领域绿色低碳发展的质量和水平。     

实施非水可再生能源配额情景下的发电行业CO2排放预测

发电行业是落实中国碳减排目标的重点领域。为实现中国到2020年单位国内生产总值CO₂排放比2005年下降40%~45%和非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右的碳减排目标,国家能源局拟实行可再生能源配额制,要求2020年各煤电企业承担的非水可再生能源发电量配额与煤电发电量的比重达到15%以上。分别基于国家《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》和征求意见的15%非水可再生能源发电量配额政策,对发电行业到2020年的CO₂排放情况进行了预测,并基于2020年全国的碳减排目标对发电行业的碳减排任务进行了计算。预测结果表明,实施15%的非水可再生能源配额之后,2020年非水可再生能源发电量将在行动计划预计值的基础上进一步提高,达到7514亿kW·h,在总发电量中占比9.94%,相应地,单位发电量CO₂排放量为580.5 kg/（MW·h）,比2005年下降27.4%。     

节能减排背景下的内蒙古高耗能行业用电需求研究

近年来,高耗能行业成为中国节能减排工作的重点。高耗能行业用电对全社会用电形势有着非常重要的影响。为预测内蒙古高耗能行业未来用电需求状况,利用索洛模型和协整理论建立了高耗能行业电力需求与行业产值及其占全社会总产值比重、电耗强度之间的长期均衡模型,在此基础上结合国家及内蒙古自治区节能减排相关政策,分情景对内蒙古高耗能行业电力需求进行了预测。结果表明,内蒙古高耗能行业用电需求在2013—2020年将以8.06%的年增速增长,2015年和2020年行业用电量将分别达到2 016～2 134亿 kW?h和2 672~2 946亿kW?h。若实现高耗能行业的绿色可持续发展,内蒙古应加快淘汰落后产能并加大绿色技术的开发与应用。     

电力系统的碳排放结构分解与低碳目标贡献分析

日益凸显的气候变化和能源问题对电力行业提出了低碳化发展的迫切要求。文中根据电力系统碳排放的产生机理,剖析了电力行业碳排放的结构及其影响因素,建立了基于增量分析法的电力系统碳排放结构辨识与评价方法,并提出了按照碳排放结构评价其低碳化贡献的方法。根据国内"2020年非化石能源消费比重提高到15%"的发展目标,从电力碳排放构成分量中挖掘出可对该目标作出贡献的部分,建立了电力系统低碳目标贡献率的计算方法。以广东省为例,计算了该省2010年至2020年间碳排放的构成及其对中国2020年能源低碳化发展目标的贡献率,验证了所提出方法的效果。     

低碳经济目标下我国电力需求预测研究

力有限以及经济持续发展的基础上,2020年我国煤电比例应降为59.58%左右     

华东地区电动汽车发展趋势及用电需求预测

对2020-2040年华东地区电动汽车用电需求进行预测。首先对华东地区电动汽车保有量进行预估,然后利用平均用电量法和油耗计算法分别预测电动汽车的用电耗能情况。最后分情景对电动汽车引起的用电负荷进行预测。结果显示,华东地区电动汽车保有量2020-2030年快速增长,年均增长率为79.11%,2040年达到3720万辆。电动汽车引起的用电需求2020年、2030年和2040年分别为7 TWh、132 TWh和198 TWh,年均增长率从24.60%降至4.11%,2020-2040年整体年均增长率超过18%。2040年电动汽车年均用电负荷增长率为2.27%,最低负荷为41859 MW,最高负荷为93021 MW。     

“十三五”以来电力消费增长原因分析及中长期展望

“十三五”以来,受国内外多种复杂因素影响,中国电力消费超预期增长。深入分析电力消费快速增长的原因,剖析中长期电力需求的影响因素,科学研判未来电力需求增长趋势,对电力工业高质量发展具有重要意义。分析“十三五”以来电力消费增长原因的基础上,综合考虑新形势下影响中长期电力需求的主要因素,采用中长期电力需求预测模型对2020-2050年中国电力需求进行展望。在加速电气化情景下,预计2020、2030、2035、2050年全社会用电量分别达到7.7万亿、11.1万亿、12.2万亿、13.9万亿kW·h,2015-2020、2020-2035、2035-2050年全社会用电量年均增速分别为6.1%、3.1%、0.9%,2050年电能占终端能源的比重达到45.2%。