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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
Prediction of Carbon Emission Path in the Electric Power Industry
Abstract: the low-carbon development of the power industry is of great significance to the realization of energy conservation and emission reduction in China. Based on the control variable method, this paper analyzes the low-carbon development path of the power industry through three scenarios and assumptions, so as to explore the carbon emission path of China's power industry from 2019 to 2030, and conducts power generation cost analysis for different low-carbon development paths. The results showed that scenario B and C both showed a trend of slow growth of carbon emissions, in which scenario C had the most significant effect, but the average power generation cost of scenario B was relatively low.
Key words: power industry; carbon emission; scenario analysis; emission path
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1 2019~2030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850 g/(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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论文作者:张裕全
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/11
标签：情景论文; 电力行业论文; 成本论文; 排放量论文; 亿吨论文; 路径论文; 火电论文; 《电力设备》2018年第30期论文;