净零碳基础设施投资与技术.docx

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1、1 .雌12 .中国实现碳中和的主要概念23 .中国和欧盟碳中和能源系统情景133.1 中国能源系统情景133.2 欧洲能源系统情景：ENTSO-TYNDP及欧盟委员会情景284 .碳中和与电力市场改革背景下的发电规划334.1 能源转型背景下的电力安全334.2 中国的发电规划354.3 中国能源系统面临的主要拟E战464.4 欧洲的发电规划514.5 欧盟发电充裕性评估574.6 可比性/讨论625 .CCUSxP2X、氢能在中国和欧盟的应用655.1 碳捕集、利用和封存（CCUS）655.2 P2X8253中国能源转型展望中的P2X和CCUS926 .中国净零碳基础设施的建模与规划976

2、.1 目标976.2 CETO2023和ECECP净零碳基础设施项目中的建模9763结果1047 .讨论和结论113附件115缩略词115图片目录116表格目录120本报告是中欧能源合作平台（ECECP）B2.6项目“净零碳基础设施投资与技术”的最终报告。项目的背景情况概述如下： 中国和欧盟都致力于实现碳中和和气候中和的宏伟目标。 要实现这一目标需要对能源基础设施、规划和监管进行改革。 显然，未来能源基础设施的开发和运营需要加强不同能源载体和部门之间的协调。 建模分析对于确保成功的部门整合和能源载体之间的最佳协调至关重要。在此背景下，本项目的目标是透过协调的能源系统建模和情景模拟，来加强对未来

3、更加协调的能源基础设施投资和运营规划以及监管方法需求的理解。此外，该项目还旨在促进欧盟与中国在实现净零排放目标方面的合作。项目意识到，只有通过通力合作，才能实现能源系统向气候中和的目标方向转型。本项目于2022年3月启动，于2023年9月结束。合作参与方包括国网能源研究院（SGERl）中国电力企业联合会（CEC）、中国可再生能源中心（CNREC）/能源研究所（ERI）EaEnergyAnalyses,由ICF负责项目协调。由于新冠疫情期间的旅行限制，中方专家和国际专家的所有联合工作都通过在线研讨会和其他线上方式合作开展。本项目包括以下六个工作包（WP）： 工作包1：项目启动，包括讨论如何协调合

4、作伙伴的贡献。启动报告已于2022年4月提交。 工作包2：碳中和能源系统情景。工作包2报告已于2022年9月提交。 工作包3：碳中和与电力市场改革背景下的发电规划。工作包3报告已于2022年11月提交。 工作包4：碳捕集、利用和封存（CCUS）、P2X和氢能。工作包4报告已于2023年1月提交。 工作包5：净零碳基础设施的建模和规划。工作包5的启动报告已于4月提交，主要报告于2023年9月提交。 工作包6：形成最终报告，即当前这份报告。本报告（第2-7章）介绍了各工作包的主要成果，参见目录。第6章介绍了中国净零碳基础设施的建模情况。第7章对建模结果进行了讨论，得出最终结论，并对未来前景进行了评

5、估。1由KaareSandhOlt作为代表参与，研究结果来自中国能源转型项目（CET）。 第三，应显著提高系统的灵活性（见图2.2）o综合考虑到不同资源的技术特点和各种情景下的要求，最大限度地发挥源、网、荷和储等所有资源的潜力，以确保系统具有足够的灵活性，促进新能源的大规模开发和消纳。来源:IEA部门耦合和电气化“部门耦合”是能源转型的新流行语。在本报告中，我们将重点介绍中国的最新进展。为了实现碳达峰和碳中和，必须制定一项战略，将能源产业与钢铁、有色金属、建材、石化和运输等其他难以减排的产业结合起来考虑（见图2.3）。减少这些行业碳排放的有效方法是增加电力消费，减少煤炭或石油等化石燃料的使用。

6、这意味着整体减排与电气化和部门耦合密切相关。建筑领域：碳排放2019年，整个建筑行业的碳排放总量约为50亿吨二氧化碳，占中国碳排放总量的51%,因此减排需求十分迫切。同时，建筑施工和运营过程中产生的碳排放量约为21.3亿吨，占总排放量的23%,主要来自化石能源、电力和热力（见图2.4）O其他49%建筑材料生产28%建筑施工1%建筑运营22%建筑领域：可再生能源与建筑之间的联动耦合正在加速在可再生能源中，太阳能、风能、浅层地热和生物质能的应用大都与建筑物有关。目前，户用光伏的普及率还很低，约占光伏总量的1.4%,但在政策的推动下，中国的户用光伏将有望实现快速增长。住房和城乡建设部（MoHURD）

7、发布了“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划，大力倡导在建筑中使用可再生能源（见图2.5）O来源:“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划,202。中国太阳能热利用行业运行状况报告交通领域：新能源汽车普及率再创新高汽车的碳排放量占中国交通领域碳排放量的80%以上，约占全社会碳排放量的7.5%t汽车行业的电气化是实现去碳化的有效途径。2021年，新能源汽车,的产销量超过350万辆，同比大幅增长1.6倍（见图26）o、二匚2s2s22ft三禽WRWHMK与岗息来源:中国汽车工业协会乘用车的普及率预计达2022年上半年，新能源汽车的普及率预计达到9.27%（占整个车队的比例），到11.28%,这两个数字均

8、创下了新纪录。来源:中国汽车工业协会截至2021年底，中国的充电桩保有量已达到260万个（见图2.8）。2017年到2021年，充电桩保有量的复合年增长率（CAGR）达到56机国家电网公司不断完善充电桩领域的运营模式，其主要策略包括放开省级合资、下放招标权、与房地产运营商合作提供社区充电桩以及引入私人电动汽车充电站共享等。2”新能源汽车”是中国政策中的一个术语，指主要以电能为动力的汽车，包括插电式汽车、电池汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。JOO来源:iFinD,EVCIP截至2021年10月，中国已建成电动汽车换电站1086座，同比增长超过100与充电模式相比，换电设施的规模仍然相对较小。预

9、计在“十四五”期间（2021-25年），国家电网将建设1000多个公共和商业换电站。工业领域：受高耗能产业结构的制约，工业低碳发展的任务依然艰巨削减水泥、钢铁、合成氨和乙烯生产的排放量并非易事（见图2.9、图2.10）o原料加工产生的排放量约占这四个重点行业排放量的45%。这些部门都需要高温热量（重点行业对高温热量的需求从700摄氏度到1600多摄氏度不等，产生的排放量约占45%）。鉴于相关工业流程的结合相当紧密，流程中某一环节的任何改变都会使其他环节也必须做出调整。工业生产场所，尤其是四个重点行业的生产场所，通常寿命超过50年，并需要定期维护。钢铁工艺实例工业领域：在政策推动下，绿色制造体系

10、已初具规模，新（绿色）能源和技术在工业领域的渗透不断加强的3o%n的与原料有关生产场所的号令可超1150年工艺高度集成45%的排放与高温热力 需求有关来源:Green and low Carbonlechnolonyfor industrialprocess工业脱碳情景截至目前，中国己建成2121家绿色工厂、171个绿色产业园区和189家绿色供应链企业，开发了近2万种绿色产品。政府推动新能源生产服务与装备制造业协调发展，支持智能发电和智能用能装备系统的开发部署，推动高效的能源管理和交易，发展分布式储能，促进氢能产业创新和集中式发展。所有这些行动都旨在加快中国工业的低碳转型。Z己实现规模化应用/

11、试点应用研发阶段热力电气化氢作为工业生物质能作为原料燃料或原料CCS其他创新情景其他工业 （用热）替代原料电还原铁甲烷热解制氧电化学工艺用于单体生产中温热泵P2K可作为可控负荷，通过需求侧管理实现负荷平移与削峰填谷。P2X还可用作储能，用来平抑供需两侧的季节性波动。此外，P2X还可以作为不同能源系统之间的接口，在不同的能源部门和网络之间发挥协同作用。氢能是P2X技术的重要中间载体（见图2.11）。3电转X也称电力多元转换（P2X和P2Y）,是指利用剩余电能（通常在可再生能源发电量波动超过负荷时）进行各种转换、存储和再转换的途径。转换过程电解水电解水电能电锅炉、电暖气、热泵电解水电解水产品集延伸

12、电转热电转冷综合能源系统在综合能源系统中，电力、供热、制冷、燃气和水等不同能源的供应、转换、储存和消耗同时得到优化,以提高效率和降低成本。此类系统包含三种类型。第一类为区域型系统，如城市新区、旧城改造、新城镇等。第二类为园区类系统，如工业园区、科技园区、物流园区、文化产业园、机场等。第三类为建筑类系统，包括办公楼、商业综合体、学校、医院、数据中心等。综合能源系统在需求/负荷侧越来越常见，可实现电力、供热、制冷和燃气系统之间的联动。最常用的设备是燃气三联供、热泵、压缩制冷和储能电池。电氢耦合（协同）是目前热议的话题。它可以以不同的模式提供，包括负荷侧和电源侧的协同。Wind PoWrrHydro

13、 powerEktlIC CMrgy %torjfePump storage对于负荷侧的电氢耦合（见图2.12）,其主要优势在于：1）由于电力由电网提供，因此可灵活选择地点;2）由于峰谷电价差可能很大，因此有利可图。然而，这种耦合并不能充分利用电解槽的动态调节能力。HVdrOpower 水. ElctncOnrfgy storage户Eltctricity usr电源侧的电氢协同（见图2.13）,通过电力远距离传输能源，可以充分利用电解槽的动态调节能力。电解槽可以吸收可再生能源的波动，而不会对电网造成巨大压力。然而，电-氢-电转换过程中不可避免地会出现大量的能量损失并且效率较低。一个更有前景的

14、情景是在电源侧将电-氢系统耦合，并通过氧气远距离输送能量（见图2.14）。这种方式除了可以充分利用电解槽的动态调节能力外，还具有更高的能源利用效率，并可节约成本。虚拟电厂虚拟电厂（VPP）采用智能控制技术和互动型商业模式，以现代信息通信技术和先进智能技术为基础，可以整合不同类型的资源，实现能量平衡和灵活互动，如图2.15所示。电池储能系统商业需求关键技术在分析中，中国电力企业联合会强调了有助于实现未来碳中和能源系统的四项关键技术，包括核能、储能、CCUS以及氢能。未来的第一项关键技术是核能技术，这包括几项新的发展，如第三代压水反应堆、高温气冷反应堆、小型模块化反应堆和核聚变。核能还可用于蒸汽和

15、热能供应、工业制氢和海水淡化。第二项关键技术是储能技术。不同类型的储能技术具有不同的特点，因此适用于各种应用。利用传统技术，可以在梯级电站或径流电站之间建造抽水蓄能电站。此外，还有一些新的储能技术，如电化学储能、飞轮储能、压缩空气储能、蓄热和蓄冷等（见图2.16）O第三项关键技术是CCUS。鉴于化石燃料在未来几年仍将占据重要份额，CCUS是与化石燃料相结合实现碳减排的必要技术。然而，要克服技术瓶颈并降低能耗成本，还需要开展更多的研究。应更多地关注CCUS技术的应用，如大规模使用CCUS提高石油采收率（CCUS-EOR）,淀粉、甲醇和氨的化学合成，以及其他一些工业应用，如物理转化为建筑材料、碳纳

16、米管等。根据全球碳捕集与封存研究所（CCSI）的报告，截至2021年底，全球共有135个商业CCUS设施（见图2.17）。其中，27个已投入运营，2个暂停运营，其他正在建设或处于早期开发阶段。大多数项目位于美国和欧洲国家。来源:GCCSL2021第四项关键技术是氢能技术。氢能可以成为综合能源系统的一部分，并可用于多种用途。特别是,它可以用来减少工业和交通等难以减排部门的碳排放。可再生能源富足地区可利用富余电力生产绿氢。此外，氢气涡轮机可以像同步发电机一样产生惯性，但却是低碳的，因此可以减少煤炭消耗。3.中国和欧盟碳中和能源系统情景本章讨论了实现碳中和的各种情景。本章基于项目工作包2（碳中和能源

17、系统情景），参与该项目的专家讨论了欧盟和中国的不同能源系统情景。中国的能源系统情景由中国电力企业联合会（CEC）、国网能源研究院（SGERI）.能源研究所（CET项目）和中国石油天然气集团公司经济技术研究院（CNPCETRD创建。欧洲的能源系统情景基于欧洲输电和输气运营商联盟（ENTSOS）的十年网络发展计划（TYNDP）以及欧盟情景。3.1 中国能源系统情景中国的不同研究机构使用了一系列的能源系统情景。在工作包2中，我们对中国电力企业联合会（CEC）.国网能源研究院（SGERI）,能源研究所（中国能源转型CET项目）和中国石油集团经济技术研究院（CNPCETRD使用的部分情景进行了描述和讨论

18、。这些情景如图3.1所示。中国能源系统情W电力行业破中和情景(CEC)中国石油经济技术!研究院年度报告情景(CNPC中国能源转型展望情景(ERI )可持续转型情景US大规模 应用情景新能源及核电加速1 发展情景中国能源电力发展 展望情景 (SGERI)新能源快速发展 情景I新能源却越式发展 情景参考情景基准情景(CNS1 )30-60情景(CNS2)可再生能源突破情景3.1.1 中国电力企业联合会电力系统碳中和情景中国电力企业联合会(CEC)代表了中国的电力行业，其碳中和情景设置主要针对电力行业，并从发电的角度进行描述。2020年2025年2028年2030年2032年2035年如图3.2所示

19、，在可预见的未来，中国的电力需求预计将继续增长。据CEC估计，到2025年、2030年和2035年，中国的电力消费总量将分别达到9500TWh、11300TWh和12600TWho这意味着每五年的复合年增长率(CAGR)将分别达到4.8%、3.6%和2.2%。不同发展路径下的情景为满足电力需求的大幅增长，发电产能预计将大幅增加。要满足能源平衡，能源发展应遵循的基本原则包括：在符合环保要求的前提下扩大水电，大力发展可再生能源，安全有序地扩大核电，适度发展气电，严格限制煤炭消费的增长，并根据储能设施的技术成熟度逐步提高储能的利用率。在碳中和情景构建中，中国电力企业联合会区分了三种不同的碳中和情景：

20、 新能源快速发展情景 可再生能源”和“新能源”这两个词经常交替使用。在这里，“新能源”更广泛地指能源强域的新兴和创新技术，包括可再生能源 以及新型或改进的能源储存、分配和消费方法。(Sl),2020-2023年，每年将建设70-80GW的风能和太阳能发电厂以及四座核电厂。 核电和新能源快速发展情景(S2),其中核电的发展速度快于第一种情景。 新能源跨越式发展情景(S3),这一情景假设储能技术已经成熟并实现商业化，因此可以为更高比例的可再生能源提供更大的灵活性。图3.3显示了三种情景(S1-S3)下的电源结构。6O5O.1O鹭般，0llllllllllllllllllSlS2S3SlS2S3Sl

21、S2S3SlS2S3SlS2S3SlS2S3202020252028203020322035水电抽水蓄能核电风电太阳能化石燃料生物质能及其他新型储能新能源快速发展情景(SI)第一种情景(Sl)为新能源快速发展情景。这一情景假设2020-2030年每年新增70到80GW的风能和太阳能以及4座核电站，由风能和太阳能提供清洁电力，核能提供充足的负荷供应。2030年后，每年新增IOoGW的新能源装机容量(风能和太阳能)。到2030年，新能源发电装机容量将达到1300GWo最终，电力供应的缺口由煤炭和天然气等化石燃料填补。在这种情况下，电力行业的二氧化碳排放将在2032年左右达峰。核能和新能源快速发展情

22、景(S2)第二种情景(S2)为新能源及核能快速扩张情景。这一情景假定核能的发展速度比第一种情景更快，每年建造6台核电机组。风能和太阳能发电每年新增80到100GW。由于通常情况下核电站的建设周期超过五年，因此前五年(202J25年)与第一种情景相同，但2025年之后的碳减排速度比第种情景更快。到2030年的新能源装机容量为1400GWo电力行业的二氧化碳排放将在2030年左右达峰。新能源跨越式发展情景(S3)第三种情景(S3)为新能源跨越式发展情景。这一情景假定储能技术发展良好，已经足够成熟，可以进行商业应用。因此，与前两种情景相比，新型储能的容量更大，这为电力系统提供了更大的稳定性与灵活性，

23、与核电类似。风能和太阳能发电装机容量也会更大，2020年到2030年每年将新增超过100GW的新能源发电能力。到2030年，新能源发电装机容量将达到1600GW。电力行业的二氧化碳排放将在2028年左右达峰。综合分析分析结果表明，2030年电网的惯性较高，足以保证系统的稳定性。电力行业能够为工业、交通、建筑和其他经济部门提供绿色电力，并服务于整个社会的能源转型和碳达峰。不确定因素包括是否会有一个更强大的供应链来为核电站建造和铀资源管理提供支持。止匕外，新的储能技术是否完全成熟也是一个不确定因素，尤其是在无风无光的情况下能否长期安全运行。3.1.2SGERI年度能源和电力展望中的情景国网能源研究

24、院(SGERI)每年都会发布中国能源电力发展展望报告(见图3.4)o本节将介绍该系列报告中的各种情景。电力系统2060年达到近零排 放，到2060年，结合陆上碳汇， 能源系统将实现碳中和摆离第奴的相关技术展现出 更大发展潜力 一次IS源和线喑用能结构变 化更快，电力系统2060年达到冷零 m.一到2060年，能诵系统将实现近零排放来源:SGERl中国能源电力发展展望2021中国国家主席习近平宣布，中国将在2030年实现碳达峰，在2060年实现碳中和。因此，在这两个情境中，实现“双碳”目标都是硬性要求(见图3.4)。在能源供应方面，由于煤炭是中国目前的主要能源，该报告的作者认识到煤炭的重要作用以

25、及煤电作为中国重要电源的基本事实。因此，该报告提倡清洁、有序地减少煤炭使用量，实现电力的安全稳定供应。在关键能源和电力技术方面，考虑到所需的低碳发展和技术进步水平，报告认为氢能、CCUS,抽水蓄能等方面的预期成本和发展潜力较为乐观。在低碳情景中，电力系统将在2060年达到近零排放。到2060年，能源系统将在陆地碳汇的支持下实现碳中和。在深度脱碳情景中，终端用能技术在提高能源效率方面具有更大潜力，终端能源和一次能源的结构变化将进一步加快，CCUS,氢能和生物燃料等各种减排技术将得到快速发展。到2060年，能源系统将实现近零排放。表3.1:情景设置主要参数（2021年）关键指标低碳情景深度脱碳情景

26、经济环境2021-2060年GDP每五年的年均增速分别为5.5近4.8虬4.3乐3.8乐3.3%、3.佻、2.8%和2.7%。2050年、2060年总人口分别为12.8亿和近12.0亿。电气化水平钢铁行业电炉钢占比在2030年和2060年分别达到20%左右和55%-60%;小微型电动汽车保有量在2030年和2060年分别达到7400万辆和3.1亿辆；炊事电气化率2060年达到60%o钢铁行业电炉钢占比更早达到60%；小微型电动汽车保有量2060年达到3.2亿辆；炊事电气化率达到65%,.新能源发电成本（元/千瓦）陆上风电：5800（2030年）、5000（2060年）海上风电：12000（20

27、30年）、7500（2060年）光伏发电：2600（2030年）、2000（2060年）陆上风电：5500（2030年）、4500（2060年）海上风电：10500（2030年）、6700（2060年）光伏发电：2300（2030年）、1500（2060年）碳排放成本2030年、2060年分别约为80元/吨、300元/吨2030年、2060年分别约为120元/吨、400元/吨需求响应潜力2030年、2060年分别为最大负荷的5-6%.KB-12%2030年、2060年分别为最大负荷的6-7%12%15%储能成本2030年、2060年固定投资成本分别下降至约1800元/千瓦时、600元/千瓦时2

28、030年、2060年固定投资成本分别下降至约1400元/千瓦时、400元/千瓦时情景中使用的主要参数见表3.1所示。两种情景的主要区别在于电气化水平、可再生能源发电成本、二氧化碳排放成本、需求响应潜力和储能成本。能源燃烧产生碳排放的主要部门包括发电、工业、建筑和交通（见图3.5）。在中短期内，发电和工业部门将是能源相关二氧化碳排放的主要来源，而在长期内，由于CeUS技术的推广和碳捕集能力的提高，交通和建筑部门将成为相对较大的碳排放源。国网能源研究院的中国能源电力发展展望2020中评估了三种情景：常规转型情景、电气化加速情景和深度减排情景（见图3.6）o常规转型情景假设电气化率稳步提升。在电气化

29、加速情景中，终端用电量增长更快，清洁能源发展更加迅速。在深度减排情景中，能效和电气化率的提高更为显著，清洁能源在一次能源结构中的比例更高。,电气化水平率稳上升终端用电水平更快播高清洁嚏*更快速发晨1效水平大1提升电气化率进一步IMl一次能源清活化率进一步提高.M.生物的4等非电清洁掂愿快速发展表3.2:情景设置主要参数（2020-21）关键指标常规转型情景加速电气化情景深度减排情景经济环境2021-2060年GDP每五年年均增速分别为5.5乐5.调、4.2%、4.2*3.2%、3.2乐2.5%和2.5%02050年后总人口将达到14亿。电气化水平钢铁行业电炉钢占比在2030年和2050年分别达

30、到15%和30%；电动汽车保有量在2035年和2050年分别达到9200万辆和2.4亿辆钢铁行业电炉钢占比在2030年和2050年分别达到24%和54%；电动汽车保有量在2035年和2050年分别达到1.4亿辆和3.5亿辆钢铁行业电炉钢占比在2030年和2050年分别达到25%和55%；电动汽车保有量在2035年和2050年分别达到1.5亿辆和3.6亿辆新能源发电成本（元/千瓦）陆上风电：4800（2035年）、4400（2060年）海上风电：9500（2035年），7500（2060年）光伏发电：2400（2035年）、21（X）（2060）陆上风电：4500（2035年）、3800（206

31、0年）海上风电：9000（2035年）、6700（2060年）光伏发电：2200（2035年）、1800（2060年）。陆上风电：4500（2035年）、3800（2060年）海上风电：9000（2035年）、6700（2060年）光伏发电：2200（2035年）、1800（2060年）。二氧化碳排放成本由2020年20元/吨逐渐增长至2060年3（X）元/吨由2020年20元/吨逐渐增长至2060年300元/吨由2020年20元/吨逐渐增长至2060年400元/吨表33:情景设置主要参数（2020-22）关键指标常规转型情景电气化加速情景礴瞬嘴景煤电灵活性改造程度热电联产机组2035年、20

32、60年调峰深度分别达到30%、40%；非热电联产机组2035年、2060年调峰深度分别达到60%、70%热电联产机组2035年、2060年调峰深度分别达到40%、50%；非热电联产机组2035年、2060年调峰深度分别达到70%、80%热电联产机组2035年、2060年调峰深度分别达到40%50%；非热电联产机组2035年、2060年调峰深度分别达到70%、80%需求响应潜力2035年、2060年分别为最大负荷的6-8%.1215%2035年、2060年分别为最大负荷的7-9%182%2035年、2060年分别为最大负荷的7%然、1820%储能成本2035年、2060年固定投资成本分别下降至约

33、3000元/千瓦、1500元/千瓦2035年、2060年固定投资成本分别下降至约2000元/千瓦、700元/千瓦2035年、2060年固定投资成本分别下降至约2000元/千瓦、700元/千瓦表3.2和表3.3列出了2020年报告情景中使用的主要参数。三种情景的主要区别在于电气化水平、可再生能源发电成本、二氧化碳排放成本、煤电灵活性改造程度、需求响应潜力以及储能设备的成本。m r发电 供热 工业 建筑 运输其它终端部门38 3 44 341 328931881309912 S3IA 66M“3.8445631 T 4?1.9 16312.510890170M IJ8B “”126.254S410

34、3 门515.1 15.114.5137UJ1081711 2 122 2.1ioeUe14能源燃烧产生的碳排放3 3 47 6 45 541 13, 6521013.386 11 924B3424162.031 1 243 1691151162443881 0.2 T91265514_033103 134 149144133111.975电气化加速情景W2M 2 46 4 478 33 3 Y9S 10925。9216 /5 59 43 21 Ifl 10 M 20深度减排情景常规转型情景在近期和中期内，工业和发电部门将是二氧化碳排放的主要来源，而在长期内，交通和建筑部门的排放量将相对增加（

35、见图3.7）。发电部门将在总体减排方面发挥重要作用，未来将帮助终端用能领域借助电气化来减少排放。3.13中国石油经济技术研究院年度报告情景KttBWMimomuHfHHi.无外的MW制中国石油集团经济技术研究院发布的2021年年度报告共设置了四种情景，分别是：参考情景、可持续转型情景、CCUS技术大规模应用情景和可再生能源突破情景（见图3.8）0中SM并攻将砂。30罐之IB达U9MttflWi三TW.2060化石口持作为Jt曙窗制由，倒如*U0fi用.风MLABB.CCUS.M9B.8M技术再不*%成本不IrFII与qHH-nt.CCUSft和Q产0E9划.大的发.CCUMmBM-WtgS-与

36、可得QHM松比,町电力察晚在高比飘可再生电的况下W保持安全定运行.化石在参考情景中，所有参数都是延续现有的政策和技术发展趋势进行推断设定的。在可持续转型情景中，化石燃料将作为灵活性资源，满足例如调峰和应急备用等电力需求。风能、太阳能、CCUS和氢能等低碳和零碳技术将稳步发展，成本将继续下降。与可持续转型情景相比，在CCUS技术大规模应用情景中，CCUS的大规模商业化应用将提前实现。在可再生能源突破情景中，可再生能源及相关支持技术将取得突破性进展。参考情景碳中和情景可持续转型情景CCUS技术大规模应用情景可再生能源突破情景社会与经济（1）人口数量将在2030年之前达峰。（2）城镇化率逐步提高，将

37、在2060年达到751（3）年经济增速在2035年之前为4.8%,2036-2060年期间为3.1%。能源效率（1）车辆燃油经济性将在2035年之前每年提高1.5%,然后保持稳定。（2）能源密集型产品的效率每年提高1.2%o（1）车辆燃油经济性将在2035年之前每年提高2%,然后保持稳定。（2）燃煤发电效率每年提高0.3机（3）能源密集型产品的效率每年提高1.3机技术发展（1）参考情景中，某些技术的成本为上限水平。（2）CCUS技术大规模应用情景中，CeUS技术的成本为下限水平，其他技术为中值水平。（3）可再生能源突破情景中，光伏和风电技术的成本为下限水平，其他技术为中值水平。碳排放（1）碳排

38、放将在2030年之前达峰。（2）中国将在2060年之前实现碳中和。情景设计中使用的主要参数见表3.4。四个情景之间的主要区别在于能效水平、关键技术的成本和碳排放量。3.1.4中国能源转型展望（CETO）情景中国宏观经济研究院能源研究所每年都会编制一份中国能源转型展望（CETo）,重点关注中国能源转型的不同能源系统情景。2021年中国能源转型展望包括两类情景。第一类是基准情景，即中国推动实现全球“2摄氏度”情景目标，在2070年左右实现碳中和。第二类情景则提出了中国实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和目标的路径，即所谓的气候中和情景1和2（CNI和CN2）。此外，报告还包括几项专题分析，包

39、括终端领域的转型、电力行业转型、电力市场改革、P2X、碳价，以及中国CCUS的现状和前景。本章介绍了其碳中和情景的主要特征。能源系统现状中国目前的能源系统以化石燃料为主，尽管在过去十年中，非化石燃料消费速增长度越来越快。如图3.9所示，煤炭主要用于电力和工业部门。运输部门严重依赖石油产品，由于煤炭转化为电力过程中存在一定损耗，因此能源系统的总损耗较高。20”年中ADttiUl()/020ChmEnergy11ow(Mtc)理炭生产天然气生产速生尸倍电风里1WSC一电力nCorfProductionNMiiraiGePtoductMxvCrudeOihoductcnNucbtrWindElect

40、ricityHRro9cLomiK%M!O9A*三东电处帙力卸3生Ga欲m3ItFOm,KituralGAiHttlmporttCrwtOlHetWnporKHrdkoSohrGrotMrmaIMeatOHPoduct$ardo1fHUSKMO,httCf*e11y5*2)能源转型战略为了实现碳达峰和碳中和目标，中国的能源转型战略主要依靠三大支柱： 在经济结构调整的同时采取强有力的节能措施。 在最终部门用电能替代化石燃料。 在电力行业大规模部署太阳能和风电以取代煤炭。在实施这些支柱性举措的同时，还必须注重避免投资搁浅，并将碳价和高效的电力市场作为转型的重要驱动力。如图3.10所示，为分析能源转

41、型战略的影响，CETO情景以综合建模工具为基础。终端部门采用自下而上的单个部门模型，而针对电力行业则是采用的经济调度和投资优化模型。能源系统建模.情景开发基于CETO建模套件. 覆能源供应、能源转型 终 Wna能源雷求和电力部门采用自 上而下铉Sl年珈的电力系统模M横报了 当葡的调亶解则以及有效的批 发市场调度社会经济 驱动因素技术政策C-次能源需求转换能源服务需求rtrai投资及运霄成本社会毁济彩明发电及*电集中供第热力生产化石燃料加工终端能源需求主要情景结果终端部门的能源效率作为CETO情景的框架边界，我们假设2060年的经济规模是2020年的4.2倍。如图3.11所示，尽管经济继续增长，

42、但终端能源消费总量将受到控制，并从2030年左右开始下降。4.9004000加 9 m2M2ZB20O220MXO6m9XC2DC2D44 JM 2M 2 2DS Z64 X66 Xee X0O 混合生物燃料 合成燃料邕能 熟能电力 地热 生物能（S,液.气态）太阳靛 天然气石油产品 原油 煤炭化石燃料将逐步被电力所替代，到预测期末，氢能在终端能源消费中将发挥更重要的作用。终端部门的电气化带来了能源效率的大幅提高，而从重能耗产业向轻工业和服务业的经济结构调整将驱动单位GDP的能源强度下降。在工业部门，电气化率（电能占最终能源消费的比例）从2020年的23%增长到2060年的近6诚。在交通和建筑

43、部门，电气化率在2060年达到60%以上（见图3.12）。电力行业转型如图3. 13所示，在碳中和情景中，由于电气化战略的实施，电力消费迅速增长。5CETO设置了两个碳中和情景，即CNSl和CNS2。CNSl是一个保守的方案，通过平稳的“被动”转型实现双碳目标。CNS2是一个加速转型情景.8looo电力消耗IOQOO9,000S.0007,0006.000S,04.000从2020年到2050年，电力消费总量将增加一倍以上，用电量将达到峰值。在初期，工业、交通和建筑部门的电气化驱动了用电量的增长。随后，绿氢生产所需的用电量将支撑用电量的增长。三三海洋能地热能生物质能+CCS生物质能太阳能 风能

44、 MB水电核靛天然气+CCS三三天然气和石油 mb煤炭+CCS煤炭煤炭占比 非化石燃料占比 可再生能源占比图3.14显示了2020-60年间不同电源的装机容量。新增装机容量主要来自太阳能和风力发电，而煤电装机容量在2030年前略有增长，之后有所回落。发电量也呈现出类似的趋势。如图3.15所示，风能和太阳能发电量大幅增加，而化石燃料发电量在2030年前有小幅增长，2035年后迅速下降。22 JOOO 20X)00 18Qoo 16(OoO i4n 12go IoQoO8,0006,000 4,000 Zooo0CNS22020 202S 2030 203S 204C 2045 2050 2055

45、 200100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%OK海洋能地热艇 生物质能+CCS生物ItIB 太闲短 风能水电核能天然气+CCS 天然气和石油 用炭+CCS 饵炭 煤炭占比 非化石燃料占比 可再生能源占比在CNS2情景中，2020-35年终端部门对煤炭和石油的加速替代是有代价的。电力行业的绿色转型无法与电力消费的增长相匹配，这导致在此期间化石燃料发电的使用有所增加。2035年后，风能和太阳能发电的部署不仅能满足电力消费的增长，还将迅速替代燃煤发电量。电力系统的灵活性风能和太阳能发电等大量可变可再生能源的渗透需要一个非常灵活的电力系统。如表3.5所示，在CNS2情景中，煤电和抽水蓄能在相当长的时期内仍是中国能源系统最重要的灵活性资源，而电动汽车和电化学储能则发挥着越来越重要的作用。灵活性来源（GW）现状2020年份年份2025203