电力行业碳排放路径预测

张裕全

摘要：电力行业低碳发展对于我国实现节能减排具有重要的意义。本文基于控制变量法，通过3种情景假设，分析电力行业的低碳发展路径，来探索我国电力行业2019年到2030年的碳排放路径，并对不同低碳发展路径进行了发电成本分析。结果表明，情景B和C均能够呈现碳排放增长缓慢的趋势，其中情景C效果最为显著，但是情景B的均发电成本相对较低。

关键词：电力行业；碳排放；情景分析；排放路径

PredictionofCarbonEmissionPathintheElectricPowerIndustry

Abstract:thelow-carbondevelopmentofthepowerindustryisofgreatsignificancetotherealizationofenergyconservationandemissionreductioninChina.Basedonthecontrolvariablemethod,thispaperanalyzesthelow-carbondevelopmentpathofthepowerindustrythroughthreescenariosandassumptions,soastoexplorethecarbonemissionpathofChina'spowerindustryfrom2019to2030,andconductspowergenerationcostanalysisfordifferentlow-carbondevelopmentpaths.TheresultsshowedthatscenarioBandCbothshowedatrendofslowgrowthofcarbonemissions,inwhichscenarioChadthemostsignificanteffect,buttheaveragepowergenerationcostofscenarioBwasrelativelylow.

Keywords:powerindustry;carbonemission;scenarioanalysis;emissionpath

1.引言

随着社会经济的发展，全球气温逐渐上升，全球变暖导致导致一系列问题产生，如土地沙漠化，气候反常，物种濒临灭绝等，造成这些现象主要是由于化石燃料的过度使用，使得CO2排放增加。其中，电力行业特别是火力发电是我国温室气体排放的首要来源。2017年12月19日，全国碳市场正式启动，发电行业企业作为首批唯一行业纳入全国碳市场，将有1700家左右的火电企业纳入全国碳市场管控范围，涉及排放二氧化碳超过30亿t，约占全国碳排放量的1/3。而在我国要求清洁低碳发展的各个部门内，煤电行业一直是重点关注对象，也对国家整体目标的实现有着极为关键的影响。所以，在当前低碳社会的倡导下，电力行业作为我国CO2排放的重要产业，应该积极响应，实行节能减排，降低CO2的排放量。

但是，随着碳市场的启动发电企业在确保效益的同时，也面临着减排的巨大挑战，目前我国发电行业减排技术已接近国际水平，因此，改变能源结构是必然趋势，但是利用可再生能源发电技术目前尚不成熟，且利用可再生能源技术短期内会使发电成本上升。因此，为响应国家号召，电力行业急需分析未来低碳排放路径。

本文设置了三种情景，采用控制变量法对CO2排放量进行了综合预测，并对比分析了能源结构和碳排放强度对电力行业的影响程度，并对电力行业碳排放的成本进行了计算。

2.情景设计与分析

根据国家统计局2010-2015年的中国发电量的数据，通过数据拟合，获得2019~2030年中国发电量预测值近似呈线性增长，如图1所示。

图12019~2030年中国发电量预测

2.1假设条件

(1)对于燃煤电厂来说，二氧化碳排放源主要为化石燃料燃烧的二氧化碳排

放，产生的二氧化碳占燃煤电厂二氧化碳排放量的在99%以上。因此，只考虑发电过程燃料燃烧产生的的碳排放；

(2)发电机组正常运行，不考虑发电机组非计划停用和降低出力；

(3)清洁能源发电都能正常运行，且资源开发能力及技术能达到电力行业能

源结构。

2.2情景设计

根据《中国能源展望2030》对我国未来电力行业能源结构做出规划和预测,如表1所示。

将水电，核电，太阳能发电的碳排放强度取为0，《2016中国电力行业年度发展报告》显示，2015年中国电力行业单位火电发电量二氧化碳排放约850g/(kW•h)，根据中电联分析，2016年，全国火电单位发电量二氧化碳排放约822g/kWh，比2005年下降21.6%，假设2030年碳排放强度目标达到720g/kWh。

表1中国未来电力行业能源结构

CO2排放计算值：（1）

①情景A：假设能源分布结构不变，考虑火电机组低碳技术水平大幅提升，同时超（超）临界机组逐渐成为我国煤电主力机组，根据2019~2030年发电量的预测值以及公式（1），碳排放强度从当前水平822g/kWh呈线性下降到720g/kWh，预测2019~2030年的碳排放量。在情景A下，2020年、2025年、2030年将分别达到37.2亿吨、43亿吨、47.7亿吨。得到电力行业碳排放也近似呈线性增长。

②情景B：就目前的发电技术水平，假设保持当前碳排放强度不变；火电比重从65%呈线性下降到55.7%，预测2019~2030年的碳

排放量。在情景B下，在2020年、2025年、2030年将分别达到36.1亿吨、39.5亿吨、42.5亿吨。

③情景C：使用可在生能源发电技术，例如：风力发电，太阳能发电，核能发电，清洁能源正常使用，且发电比重增加。

能源结构按表1所示，火电占比从预期65%到55.7%，碳排放强度从当前水平822g/kWh呈线性下降到720g/kWh，预测2019~2030年的碳排放量。在情景C下，2020年、2025年、2030年将分别达到36.1亿吨、38.5亿吨、39.7亿吨。

基于上述3种情景，采用控制变量法分析了在这三种情形下，能源结构比重和碳排放强度在电力行业的碳排放路径的影响程度。从上述三种情景的碳排放数据结果可以看出，情景C的碳减排效果最显著。

3.成本分析

3.1成本分析方法

本文采用LCOE方法对电力行业发电成本进行分析。计算如下：

It初始投资成本；Mt运行维护成本；Ft燃料成本；Dt退役成本；Et第t年发电量；r为折现率；

不同电源全生命周期运行费用数据如表2所示[8].

表2不同电源全生命周期运行费用

在上述三种情景下，计算2020年-2030年的平均发电成本。其中情景A的平均发电成本0.538元/kWh；情景B的成本为0.566元/kWh，情景C的成本为0.581元/kWh。

4.结论

综合上述三种情景，利用可再生能源技术是实现碳减排的关键，且情景A相对于其它两种情景来说成本较低，但是其碳排放增长较快。情景B和C均能够达到碳排放增长缓慢，其中情景C效果最为显著，但是情景B的均发电成本相对较低。因此，考虑到企业成本这一重要影响，可将情景B作为碳减排的一个基础路径。

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