西北地區(qū)電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型探索-以陜西省2021-2030年轉(zhuǎn)型路徑為例

1、 HYPERLINK / 西以陜北西地省2區(qū)021電-20力30年系轉(zhuǎn)統(tǒng)型低路徑碳為轉(zhuǎn)例 HYPERLINK / 型探索 HYPERLINK / 2022.08關(guān)于落基山研究所（RMI）落基山研究所(RMI)，是一家于1982年創(chuàng)立的專業(yè)、獨(dú)立、以市場為導(dǎo)向的智庫。我們與政府部門、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)及創(chuàng)業(yè)者協(xié)作，推動全球能源變革，以創(chuàng)造清潔、安全、繁榮的低碳未來。落基山研究所致力于借助經(jīng)濟(jì)可行的市場化手段，加速能效提升，推動可再生能源取代化石燃料的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。落基山研究所在北京、美國科羅拉多州巴索爾特和博爾德、紐約市、加州奧克蘭及華盛頓特區(qū)設(shè)有辦事處。作者與鳴謝作者劉雨菁，姚遠(yuǎn)，鄒樂樂除非另有說

2、明，所有作者均來自落基山研究所。其他作者落基山研究所：高碩，李婷，劉子屹，周勤西安交通大學(xué)：劉炳文，吳雄國網(wǎng)時代儲能發(fā)展有限公司：馬金鵬作者姓名按姓氏首字母順序排列。聯(lián)系方式劉雨菁， HYPERLINK mailto:yujingliu yujingliu姚遠(yuǎn)， HYPERLINK mailto:yyao yyao版權(quán)與引用劉雨菁，姚遠(yuǎn)，鄒樂樂，西北地區(qū)電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型探索-以陜西省2021-2030年轉(zhuǎn)型路徑為例，落基山研究所，2022鳴謝本報告作者特別感謝以下來自企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的專家對報告撰寫提供的洞見與建議。張永強(qiáng)，隆基綠能科技股份有限公司李強(qiáng)，隆基綠能科技股份有限公司 李志棟，隆基綠能

3、科技股份有限公司樊江濤，大唐陜西發(fā)電有限公司郭崴，大唐陜西發(fā)電有限公司王偉，國網(wǎng)陜西省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院韓雪，國務(wù)院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所焦在濱，西安交通大學(xué)劉宸，西安高壓電器研究院賀曉，國網(wǎng)西北分部調(diào)度控制中心特別感謝陜西省能源局、Climate Imperative Foundation和能源基金會對本報告的支持。本報告所述內(nèi)容不代表以上專家和所在機(jī)構(gòu)，以及項(xiàng)目支持方的觀點(diǎn)。目錄 HYPERLINK l _bookmark0 導(dǎo)言 5 HYPERLINK l _bookmark2 2 HYPERLINK l _bookmark2 陜 HYPERLINK l _bookmark

4、2 .1 HYPERLINK l _bookmark2 西 HYPERLINK l _bookmark2 負(fù)荷 HYPERLINK l _bookmark2 省 HYPERLINK l _bookmark2 與 HYPERLINK l _bookmark2 電 HYPERLINK l _bookmark2 資 HYPERLINK l _bookmark2 力 HYPERLINK l _bookmark2 源分 HYPERLINK l _bookmark2 系 HYPERLINK l _bookmark2 布 HYPERLINK l _bookmark2 統(tǒng)特點(diǎn) HYPERLINK l _boo

5、kmark2 2. HYPERLINK l _bookmark1 1. 西北地區(qū)與陜西省電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型背景 7 HYPERLINK l _bookmark2 12 HYPERLINK l _bookmark2 12 HYPERLINK l _bookmark3 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行 14 HYPERLINK l _bookmark5 3 HYPERLINK l _bookmark5 陜 HYPERLINK l _bookmark5 .1 HYPERLINK l _bookmark5 西 HYPERLINK l _bookmark5 路徑 HYPERLINK l _bookmark5 省 HYPER

6、LINK l _bookmark5 設(shè) HYPERLINK l _bookmark5 2 HYPERLINK l _bookmark5 計 HYPERLINK l _bookmark5 0 HYPERLINK l _bookmark5 與 HYPERLINK l _bookmark5 21 HYPERLINK l _bookmark5 假 HYPERLINK l _bookmark5 - HYPERLINK l _bookmark5 設(shè) HYPERLINK l _bookmark5 2030電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型路徑分析 HYPERLINK l _bookmark5 3. HYPERLINK l _

7、bookmark4 電力市場改革進(jìn)度 15 HYPERLINK l _bookmark5 16 HYPERLINK l _bookmark5 16 HYPERLINK l _bookmark6 電力供給結(jié)構(gòu) 17 HYPERLINK l _bookmark7 各類機(jī)組運(yùn)行狀態(tài) 18 HYPERLINK l _bookmark8 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn) 21 HYPERLINK l _bookmark9 電力系統(tǒng)潛在投資規(guī)模 22 HYPERLINK l _bookmark11 4 HYPERLINK l _bookmark11 陜 HYPERLINK l _bookmark11 .1 HYPERLI

8、NK l _bookmark11 西 HYPERLINK l _bookmark11 分階 HYPERLINK l _bookmark11 省 HYPERLINK l _bookmark11 段 HYPERLINK l _bookmark11 電 HYPERLINK l _bookmark11 、分 HYPERLINK l _bookmark11 力 HYPERLINK l _bookmark11 類 HYPERLINK l _bookmark11 系 HYPERLINK l _bookmark11 型， HYPERLINK l _bookmark11 統(tǒng) HYPERLINK l _bookm

9、ark11 識別 HYPERLINK l _bookmark11 低 HYPERLINK l _bookmark11 煤 HYPERLINK l _bookmark11 碳 HYPERLINK l _bookmark11 電 HYPERLINK l _bookmark11 轉(zhuǎn) HYPERLINK l _bookmark11 安全 HYPERLINK l _bookmark11 型 HYPERLINK l _bookmark11 穩(wěn) HYPERLINK l _bookmark11 的 HYPERLINK l _bookmark11 步轉(zhuǎn) HYPERLINK l _bookmark11 挑 HYP

10、ERLINK l _bookmark11 型 HYPERLINK l _bookmark11 戰(zhàn) HYPERLINK l _bookmark11 的 HYPERLINK l _bookmark11 與 HYPERLINK l _bookmark11 時間 HYPERLINK l _bookmark11 機(jī) HYPERLINK l _bookmark11 表 HYPERLINK l _bookmark11 遇 HYPERLINK l _bookmark11 4. HYPERLINK l _bookmark10 電力系統(tǒng)碳達(dá)峰與碳排放總量 23 HYPERLINK l _bookmark11 24

11、 HYPERLINK l _bookmark11 24 HYPERLINK l _bookmark11 煤電階段性角色轉(zhuǎn)變 24 HYPERLINK l _bookmark12 積極探索燃料替代 25 HYPERLINK l _bookmark13 布局煤電備用與退出 26 HYPERLINK l _bookmark14 創(chuàng)造市場與監(jiān)管條件，保障可再生能源的可持續(xù)大規(guī)模發(fā)展 28 HYPERLINK l _bookmark14 完善新能源投資回收機(jī)制 28 HYPERLINK l _bookmark15 充分發(fā)揮分布式可再生電源潛力 31 HYPERLINK l _bookmark16 大力發(fā)

12、展多樣化的低碳系統(tǒng)靈活性資源，提高可再生能源消納能力 32 HYPERLINK l _bookmark16 充分挖掘省內(nèi)靈活性資源 32 HYPERLINK l _bookmark17 加速推動省內(nèi)儲能科學(xué)發(fā)展 33 HYPERLINK l _bookmark18 背靠西北電網(wǎng)，面向中東部地區(qū)，增強(qiáng)省間互濟(jì)與外送清潔化 36 HYPERLINK l _bookmark18 加強(qiáng)西北地區(qū)省間互濟(jì) 36 HYPERLINK l _bookmark19 提高陜西外送電量清潔比例 37 HYPERLINK l _bookmark20 統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)性轉(zhuǎn)型，積極謀求新增長動力 38 HYPERLINK l

13、 _bookmark22 6. 附錄 HYPERLINK l _bookmark21 5. 結(jié)論與建議 40 HYPERLINK l _bookmark22 44 HYPERLINK l _bookmark22 模型介紹 44 HYPERLINK l _bookmark23 REMI模型介紹 457. HYPERLINK l _bookmark24 參考文獻(xiàn) 46導(dǎo)言2020年9月，中國宣布了2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的國家戰(zhàn)略目標(biāo)。這一目標(biāo)的提出，不僅為中國實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展進(jìn)一步明確了階段性目標(biāo)，也意味著中國的能源革命將進(jìn)一步深化，此舉在國內(nèi)國際社會引發(fā)強(qiáng)烈關(guān)注與反響，關(guān)于具

14、體實(shí)施路徑的討論也在各行業(yè)領(lǐng)域廣泛展開。電力是確保社會經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展的基礎(chǔ)行業(yè)，同時也是碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的排頭兵和主力軍。一方面，電力系統(tǒng)在我國碳排放中占比最大，但也已經(jīng)初步具備了技術(shù)成熟、成本可控的低碳替代方案；另一方面，工業(yè)、交通、建筑等終端用能部門的低碳轉(zhuǎn)型也需要進(jìn)一步提高電氣化率和低碳電力的使用比例。電力系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型需要在確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下穩(wěn)步提升零碳排放電源容量和電量的占比。2021年4月，習(xí)近平在出席領(lǐng)導(dǎo)人氣候峰會等講話中提出，中國將嚴(yán)控煤電項(xiàng)目，“十四五”期間嚴(yán)控煤炭消費(fèi)增長，“十五五”時期逐步減少；10月，關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳

15、中和工作的意見指出要“構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，提高電網(wǎng)對高比例可再生能源的消納和調(diào)控能力”。在國家中長期目標(biāo)的定位之下，各省（自治區(qū)/直轄市）的計劃與行動是切實(shí)推動碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)落實(shí)的重要保障。省級研究對電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型尤為重要，因?yàn)槭〖夒娋W(wǎng)一直以來都是中國電力系統(tǒng)運(yùn)行的核心單元，是電力系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)頻率控制與供需平衡和電力市場建設(shè)的最主要模塊。與此同時，我國地域遼闊，各地區(qū)或省份擁有不同的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、增長動力、資源稟賦等條件，在電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型的共同目標(biāo)下面臨著差異顯著的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，必須從實(shí)際出發(fā)，識別階段性抓手，在區(qū)別討論的同時形成可復(fù)制推廣的經(jīng)驗(yàn)，從而高效且有序推進(jìn)低碳轉(zhuǎn)型工

16、作。落基山研究所自2019年末在中國2050：一個全面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化國家的零碳圖景中展示了國家層面碳中和宏觀圖景后，一方面持續(xù)深入探討電力系統(tǒng)零碳化增長所面臨的技術(shù)與機(jī)制上的挑戰(zhàn)和應(yīng)對措施，發(fā)布了電力增長零碳化（2020-2030）：中國實(shí)現(xiàn)碳中和的必經(jīng)之路和電力市場與電價改革：通向零碳電力增長和新型電力系統(tǒng)的必由之路等系列報告；另一方面也持續(xù)致力于區(qū)域和省級電力系統(tǒng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，針對各個典型地區(qū)和省份開展深入分析，發(fā)布了西北地區(qū)碳中和：路徑與系統(tǒng)性轉(zhuǎn)型探索等系列報告。西北地區(qū)對我國電力系統(tǒng)至關(guān)重要，是我國能源資源聚集地之一，不僅擁有大量以煤炭為代表的傳統(tǒng)能源和其他礦產(chǎn)資源，也具備領(lǐng)先全國的風(fēng)力和光照

17、資源。在電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型的大趨勢下，西北地區(qū)面臨著從大規(guī)模高比例煤電向新能源逐步過渡的挑戰(zhàn)。與此同時，西北地區(qū)作為我國重要的能源電力基地，總發(fā)電量中超過28%外送到區(qū)域外的其他省份，其電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型還將擁有顯著的外部效應(yīng)，為國家的能源轉(zhuǎn)型提供支撐、打造最佳實(shí)踐。本報告聚焦西北區(qū)域內(nèi)GDP最高、人口最多、煤電裝機(jī)比例最大的的陜西省，以其電力系統(tǒng)現(xiàn)狀及2030電力需求預(yù)測及電力發(fā)展規(guī)劃為基礎(chǔ)，以科學(xué)計算和仿真分析為手段，在借鑒國際和國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，通過深入的研究提出了符合陜西省電力發(fā)展改革的政策建議。陜西省煤炭資源稟賦高，同時風(fēng)光資源水平也處于全國平均之上。在過去幾年，陜西省已經(jīng)形成了可再生

18、電源高速發(fā)展、占比迅速提高的良好發(fā)展格局。基于這樣的現(xiàn)狀，本項(xiàng)目設(shè)計了基礎(chǔ)情景、穩(wěn)步減排情景、加速減排情景三個不同的量化分析情景，從而探索未來十年陜西電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型的路徑。研究結(jié)果顯示，陜西省應(yīng)該遵循能源系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型“先立后破”的原則，在“十四五”期間通過政策和市場雙重手段，加速推進(jìn)零碳電源發(fā)展、積極部署零碳系統(tǒng)靈活性資源，為“十五五”期間碳達(dá)峰及之后的安全穩(wěn)步轉(zhuǎn)型打下堅實(shí)基礎(chǔ)。在此思路下，陜西省完全可以在技術(shù)可行、成本可控的前提下，在2030年前進(jìn)一步提速發(fā)展，達(dá)到穩(wěn)步減排場景中的目標(biāo)，即含水可再生消納（含外購清潔電力）比例從2021年的35%上升至2030年的43%，煤電發(fā)電比例從202

19、1年的64%下降到2030年的57%，并在2028年實(shí)現(xiàn)煤電發(fā)電量達(dá)峰。在此基礎(chǔ)上，若能進(jìn)一步從以下幾個方面推動政策和市場的雙軌支撐，將可以進(jìn)一步接近加速減排情景，使得煤電發(fā)電達(dá)峰年份提早到2025，從而成為重煤省份中的電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型排頭兵：推動電力價格機(jī)制改革，為可再生能源可持續(xù)大規(guī)模發(fā)展保駕護(hù)航：結(jié)合電力市場改革發(fā)展階段，近期加速完善以多年拍賣機(jī)制和購電協(xié)議為代表的可再生電源投資回收機(jī)制，并積極探索分布式可再生電源的規(guī)模化開發(fā)模式和分布式電力交易。大力發(fā)展省內(nèi)低碳的系統(tǒng)靈活性資源，提高可再生能源消納能力：短期內(nèi)，加速推進(jìn)存量火電靈活性改造，結(jié)合省內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對不同類型的負(fù)荷進(jìn)行靈活性摸底調(diào)

20、查、形成有針對性的激勵措施、促進(jìn)需求側(cè)成為電力市場的關(guān)鍵主體，盡早開動新一輪抽水蓄能項(xiàng)目的評審和建設(shè)，并充分結(jié)合省內(nèi)電力系統(tǒng)運(yùn)行特征，從而科學(xué)、高效地推動化學(xué)儲能發(fā)展。在加速發(fā)展低碳替代方案的前提下，分階段、分類型地識別煤電安全穩(wěn)步轉(zhuǎn)型的發(fā)展時間表：“十四五”期間，陜西電力系統(tǒng)對煤電依賴度的降低應(yīng)該先從電量替代入手，大力發(fā)展以可再生能源為主的零碳電源。與此同時，煤電仍將擔(dān)負(fù)著重要的系統(tǒng)靈活性角色，如何加速推廣零碳短時靈活性替代方案將是未來十年的重要任務(wù)。在“十五五”期間，煤電的主要角色應(yīng)集中在滿足長時靈活性與供熱需求,并可以逐步啟動部分機(jī)組轉(zhuǎn)向備用或者退役。完善跨省跨區(qū)電力交易機(jī)制，提高新建特

21、高壓線路的清潔外送水平：背靠西北電網(wǎng)、面向中東部地區(qū)，陜西可以從兩個層面積極參與省間互濟(jì)，一個是從“硬件”層面持續(xù)推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，配合新能源電源的發(fā)展加強(qiáng)配套電網(wǎng)和靈活性資源的規(guī)劃建設(shè)，全面提升區(qū)域內(nèi)大電網(wǎng)平衡能力及系統(tǒng)外送能力。二是強(qiáng)化電力市場機(jī)制的“軟件”支撐，通過多層次、多維度的競爭性市場價格信號，促使電力系統(tǒng)多個環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)發(fā)展、積極互動，從而提升系統(tǒng)靈活性和互濟(jì)程度。加速推進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長與煤電投資的脫鉤，積極謀求新增長動力：增加可再生能源部署，在風(fēng)電、光伏、儲能等可再生發(fā)電方面，加快步子、加大投資，激勵省內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和就業(yè)，盡快實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長與煤電投資的完全脫鉤。同時，考慮到煤電轉(zhuǎn)型對煤炭行業(yè)

22、本身仍會有一定影響，建議利用好省內(nèi)資源優(yōu)勢，加快煤化工產(chǎn)業(yè)及煤制品加工業(yè)的布局和發(fā)展，為平穩(wěn)轉(zhuǎn)型提供支撐。本報告希望以陜西省為典型，展示煤電依賴度較高的省份或地區(qū)如何加速建設(shè)新型電力系統(tǒng)，為推進(jìn)電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型提供思路和方案，從而切實(shí)支撐國家氣候目標(biāo)，也為其他省份乃至其他國家與地區(qū)的電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型提供借鑒。西北地區(qū)與陜西省電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型背景2020年9月22日，中國國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上宣布：“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。中國碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的提出，在國內(nèi)國際社會

23、引發(fā)強(qiáng)烈關(guān)注與反響，關(guān)于具體實(shí)施路徑的討論也在各行業(yè)領(lǐng)域廣泛展開。在國家中長期目標(biāo)的定位之下，各地區(qū)、省份（自治區(qū)/直轄市）的計劃與行動是切實(shí)推動碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)落實(shí)的重要保障。落基山研究所在2021年發(fā)布的西北地區(qū)碳中和路徑及系統(tǒng)性轉(zhuǎn)型探索報告1中指出，西北地區(qū)是中國能源資源的聚集地之一，不僅擁有大量的煤炭等傳統(tǒng)能源和其他礦產(chǎn)資源，也具備豐富的風(fēng)力資源和充足的光照環(huán)境。在能源轉(zhuǎn)型大趨勢的推動下，西北地區(qū)面臨著從大規(guī)模高比例傳統(tǒng)能源為依托的高耗能產(chǎn)業(yè)向新能源逐漸過渡的挑戰(zhàn)， 與此同時，由于西北地區(qū)地廣人稀，且可再生能源資源豐富，不但自身具備高質(zhì)量達(dá)峰和碳減排、早日實(shí)現(xiàn)碳中和的潛力，還能夠作為

24、國家新能源的主要基地，為東部地區(qū)的碳減排提供支持，從省級和區(qū)域的層面為國家系統(tǒng)性轉(zhuǎn)型提供支撐、打造最佳實(shí)踐。從地理范疇的角度劃分，西北地區(qū)主要包括陜西省、甘肅省、青海省、寧夏回族自治區(qū)、新疆維吾爾自治區(qū)和內(nèi)蒙古自治區(qū)6個省份。從電力系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)而言，內(nèi)蒙古并不屬于西北電網(wǎng)，但其資源稟賦與西北電網(wǎng)內(nèi)大部分省份類似，因此我們也將內(nèi)蒙古納入西北地區(qū)的比較研究范疇。由于深居中國西北部內(nèi)陸地區(qū)，西北省份具有面積廣大、干旱缺水、荒漠廣布、風(fēng)沙較多、生態(tài)脆弱、人口稀少、資源豐富、開發(fā)難度較大等特點(diǎn)。該地區(qū)總國土面積約為426.2萬平方公里，占全中國的約44%。截至2020年底，西北6個省份的總?cè)丝谶_(dá)到了1.

25、14億，占全國總?cè)丝诘募s8%。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)看，其經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)仍然是以資源型工業(yè)和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)為主，其中工業(yè)結(jié)構(gòu)以煤炭開采、石油開采和有色金屬冶煉為主，主要集中在新疆、內(nèi)蒙古、陜西、甘肅等地；農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)以灌溉農(nóng)業(yè)、綠洲農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)為主，主要集中在青海、寧夏、內(nèi)蒙古和新疆等地。聚焦到西北地區(qū)電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型，我們認(rèn)為西北地區(qū)大部分省份具有以下幾個特征：擁有全國最優(yōu)的風(fēng)速、光照資源。以溫帶大陸性氣候?yàn)橹鞯奈鞅钡貐^(qū)，以其晴日多、降雨少、風(fēng)速大的氣候特點(diǎn)。國家發(fā)展和改革委劃分的光伏資源分區(qū)和風(fēng)能資源分區(qū)中，光伏一類資源區(qū)全部位于西北地區(qū)的寧夏、青海、甘肅、新疆、內(nèi)蒙古等5個省區(qū)，風(fēng)能資源全部一類資源區(qū)和二類資源區(qū)（

26、除河北的張家口、承德地區(qū)以外）也全部位于西北地區(qū)。目前，該地區(qū)各省風(fēng)電和太陽能發(fā)電的裝機(jī)比例也普遍高于全國平均（圖表1）。水電資源稟賦不足。除了青海和甘肅以外，區(qū)域內(nèi)其他省份的水電（含抽水蓄能）裝機(jī)及發(fā)電量比例顯著低于全國平均水平（圖表1）。隨著風(fēng)電、光伏為代表的間歇性可再生電源大規(guī)模發(fā)展，對于系統(tǒng)靈活性的要求將逐步提升。目前，在缺少水電資源的省份，電源端的系統(tǒng)靈活性仍然以煤電為主。煤電依賴度高。除了青海和甘肅以外，區(qū)域內(nèi)其他省份火電（絕大部分為煤電）的裝機(jī)比例與發(fā)電量比例普遍高于全國平均水平（圖表1），煤電擔(dān)任著提供電量、提供系統(tǒng)靈活性、供熱等多重角色。圖表 1西北六省2021裝機(jī)結(jié)構(gòu)和發(fā)電

27、結(jié)構(gòu)火電水電風(fēng)電核電太陽能發(fā)電其他全國 新疆 寧夏 青海 甘肅 陜西 內(nèi)蒙古0%20%40%60%80%100%0%20%40%60%80%100%裝機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)電結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)來源：中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)電量增速領(lǐng)先全國（圖表2）。一方面，西北地區(qū)仍有相當(dāng)部分省市仍然處在從農(nóng)業(yè)化向工業(yè)化發(fā)展的過程中，而且逐漸承接中東部高耗能產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移，切實(shí)促進(jìn)本地全社會用電量的快速增加。另一方面，西北各省都擁有較高的電力外送比例（圖表3），為我國中東部地區(qū)提供大量的電力，隨著跨區(qū)輸電線路以及電源大基地的不斷建成和新增規(guī)劃，未來這一趨勢也將持續(xù)甚至提升。圖表 2西北六省發(fā)電量年度增速35%30%25%20%15%10%5

28、%0內(nèi)蒙古陜西甘肅青海寧夏新疆全國20172018201920202021數(shù)據(jù)來源：中國電力企業(yè)聯(lián)合會圖表 32021年西北六省發(fā)電自用和外送比例(%)自用凈外送新疆寧夏青海甘肅陜西內(nèi)蒙古0%20%40%60%80%100%數(shù)據(jù)來源：中國電力企業(yè)聯(lián)合會在西北地區(qū)六省當(dāng)中，陜西省擁有最大的GDP和人口規(guī)模、最高的火電裝機(jī)和發(fā)電占比、相對偏弱的風(fēng)光資源、以及十分緊缺的水電資源。此外，陜西省還擁有規(guī)模較大的煤礦產(chǎn)業(yè)，在低碳轉(zhuǎn)型的目標(biāo)之下也面臨著更多的挑戰(zhàn)。因此，本報告選取陜西省作為西北地區(qū)的典型，展示煤電依賴度較高的省份或地區(qū)如何加速建設(shè)新型電力系統(tǒng)，為推進(jìn)電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型提供思路和方案，從而切實(shí)支

29、撐國家氣候目標(biāo)，也為其他省份乃至其他國家地區(qū)的電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型提供借鑒。回顧過去十年，陜西在生態(tài)文明建設(shè)方面取得高質(zhì)量發(fā)展，能源消費(fèi)增速顯著低于GDP增速（圖表4），單位GDP能耗、單位GDP排放強(qiáng)度等指標(biāo)都有了超出目標(biāo)的大幅下降，單位GDP能耗也已經(jīng)接近全國平均水平（圖表5）。生產(chǎn)總值25%20%15%10%5%0%-5%左右 - 圖表 45能源生產(chǎn)總量陜?nèi)鲊〖爸鞲饕〗?jīng)能濟(jì)源與強(qiáng)能度（源噸指標(biāo)標(biāo)煤的/萬年元度G變D化P，率2（021091）1-2020）能源消費(fèi)總量2.521.510.5寧夏內(nèi)蒙古海新疆遼寧湖北肅黑龍江貴州 吉林 天津東云南陜?nèi)珖骄拇êＤ虾幽虾辖敝貞c安徽浙江江

30、蘇福建東上海北京0數(shù)據(jù)來源：陜西省統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)來源：中國能源統(tǒng)計年鑒在“十四五”規(guī)劃與2035遠(yuǎn)景規(guī)劃中2，陜西明確提出了“單位能耗降至全國平均水平”、“2030年前二氧化碳排放達(dá)峰之后穩(wěn)中有降”、“2025年非化石能源占能源消費(fèi)比重達(dá)到16%”等目標(biāo)。展望未來，陜西省完成這些目標(biāo)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存：陜西是煤炭大省，煤炭產(chǎn)量穩(wěn)居全國第三，是我國重要的能源化工基地。陜西過去十年的煤炭產(chǎn)量幾乎翻 番，能源生產(chǎn)中的原煤占比也呈上升趨勢、在2020年突破80% （圖表6）。本省豐富的煤炭資源使得煤炭的獲取成本比大部分其他省份低廉，比起其他能源品種長期擁有成本優(yōu)勢，加大了經(jīng)濟(jì)驅(qū)動能源轉(zhuǎn)型的難度。雖然陜西煤炭

31、總產(chǎn)量中超過75%運(yùn)往外省，但本省的煤炭消費(fèi)量也在過去十年增長了74%，高于同期本省能源消費(fèi)總量增速的63%。本省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，原煤的占比也穩(wěn)步攀升，在2020年突破75%，反應(yīng)了能源結(jié)構(gòu)中對煤炭的依賴度仍然居于高位（圖表7）。過去十年，陜西非化石能源消費(fèi)量增長了接近四倍，目前已經(jīng)超過油品，成為繼煤炭和天然氣之后的第三大能源消費(fèi)類別。非化石能源消費(fèi)集中在發(fā)電領(lǐng)域，以陜北地區(qū)豐富的風(fēng)光資源、陜南地區(qū)豐富的水電資源為主要代表。值得一提的是，陜北地區(qū)的風(fēng)電光伏在近年高煤炭價格的背景之下，也逐步有了成本競爭力。左右 - 圖表 67陜西能源生消產(chǎn)費(fèi)結(jié)構(gòu)（按萬噸標(biāo)煤折算）原煤原油天然氣水電、風(fēng)電、及其他

32、能發(fā)電 100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%02010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 20202010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020數(shù)據(jù)來源：陜西省統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)來源：陜西省統(tǒng)計局在陜西的煤炭消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，發(fā)電和供熱占比歷年都接近50%，為所有行業(yè)中最高。因此，電力部門在陜西的能源轉(zhuǎn)型中應(yīng)發(fā)揮領(lǐng)頭示范作用。加速發(fā)展可再生電源，逐步減緩煤電裝機(jī)和發(fā)電增速，爭取在2030年前二氧化碳排放達(dá)峰。2021年10月發(fā)布的中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新

33、發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見3已經(jīng)為電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型明確指出了主要方向，也立下了具體目標(biāo)。2021年4月22日，習(xí)近平在出席領(lǐng)導(dǎo)人氣候峰會等講話中提出，中國將嚴(yán)控煤電項(xiàng)目，“十四五”期間嚴(yán)控煤炭消費(fèi)增長，“十五五”時期逐步減少。國務(wù)院印發(fā)的2030年前碳達(dá)峰行動方案4中針對電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型也提出了多方面抓手，在煤電轉(zhuǎn)型方面，提出了嚴(yán)格控制新增煤電項(xiàng)目，新建機(jī)組煤耗標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到國際先進(jìn)水平，有序淘汰煤電落后產(chǎn)能，加快現(xiàn)役機(jī)組節(jié)能升級和靈活性改造等目標(biāo)；在可再生能源的發(fā)展上，指出了要大力發(fā)展新能源，全面推進(jìn)風(fēng)電、太陽能發(fā)電大規(guī)模開發(fā)和高質(zhì)量發(fā)展，堅持集中式與分布式并舉，加快建設(shè)風(fēng)電和光伏發(fā)電基地

34、；在電力體制改革的層面，明確了要深化電力體制改革，加快構(gòu)建全國統(tǒng)一電力市場體系。在這些國家大方向下，陜西省需要進(jìn)一步探索適合自身情況的具體路徑與時間表。本項(xiàng)目聚焦于2021-2030 年達(dá)峰前的關(guān)鍵時期，旨在挖掘陜西省既有煤電機(jī)組和可再生能源資源潛力，切實(shí)推進(jìn)陜西省電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型。具體而言，課題組以陜西系統(tǒng)現(xiàn)狀及2030電力需求預(yù)測及電力發(fā)展規(guī)劃為基礎(chǔ)，以科學(xué)計算和仿真分析為手段，在借鑒國際和國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，通過深入的研究提出了符合陜西省電力發(fā)展改革的政策建議。負(fù)荷（GW）252015105陜西電力系統(tǒng)特點(diǎn)負(fù)荷與資源分布陜西省的全社會用電需求以及外送的需求都將在未來十年保持相對高速增長。

35、根據(jù)對陜西省相關(guān)政府部門、電力計劃和設(shè)計單位的訪談，我們預(yù)計陜西省內(nèi)全社會用電量將從2021年的198.9TWh（1,989 億千瓦時）增長至 2030年的290TWh（2,900億千瓦時），省內(nèi)年最高用電負(fù)荷將從2021年的38GW（3,800萬千瓦）增長至2030年的54GW（5,400萬千瓦）。在此期間，本地用電量年化增長率與省內(nèi)最高負(fù)荷年化增長率都約為3.9%。陜西外送需求（包含點(diǎn)對網(wǎng)通道的外送電量）在同期內(nèi)也將呈現(xiàn)出總體增長的趨勢。外送需求激增的主要原因包括新增線路投運(yùn)和線路利用率提升。從時間分布來看，陜西省日內(nèi)峰谷差大約在20%左右，與大部分中東部省份相比峰谷差偏小，在西北地區(qū)各省

36、之中偏大，且晚高峰較為顯著，年內(nèi)呈現(xiàn)冬夏雙高峰（圖表8、圖表9）。這樣的負(fù)荷曲線形狀反映了陜西省內(nèi)用電結(jié)構(gòu)中第二產(chǎn)業(yè)占比較中東部省份偏大的特點(diǎn)，且冬季取暖需求較高。5左- 圖表 86陜西省工作日典型負(fù)荷曲線（2020）右- 圖表 9 陜西省全年日最高、最低負(fù)荷曲線（2020）7最高最低00:003:006:009:00 12:00 15:00 18:00 21:00數(shù)據(jù)來源：國家發(fā)展改革委、國家能源局1月1日3月1日5月1日7月1日9月1日11月1日數(shù)據(jù)來源：國家發(fā)展改革委、國家能源局從空間分布來看，陜西省內(nèi)的用電負(fù)荷集中于中北部地區(qū)。位于陜西省中部，覆蓋西安、寶雞、咸陽等城市的關(guān)中地區(qū)是全省

37、人口及工商業(yè)活動最為集中的地區(qū)，其電力需求約占全省用電量的50%；覆蓋延安、榆林的陜北地區(qū)是陜西經(jīng)濟(jì)的重要增長點(diǎn)，也是國家重要的能源化工基地，其電力需求約占全省的38%；陜南地區(qū)發(fā)展圍繞豐富的稀有金屬礦產(chǎn)開發(fā)、水資源開發(fā)，以及依靠生態(tài)環(huán)境資源優(yōu)勢，發(fā)展生態(tài)旅游、生態(tài)產(chǎn)業(yè)，形成綠色產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)體系，其約占全省的12%。陜西省的可再生資源分布和負(fù)荷中心存在地理差異。陜西省內(nèi)，太陽能輻射資源以北部最優(yōu)、南部最弱，高風(fēng)速地區(qū)也更多集中在北部，因此陜北地區(qū)風(fēng)電光伏條件最為優(yōu)越。陜南地區(qū)依靠黃河水系，擁有較為豐富的水電資源。從區(qū)域而言，陜西北部風(fēng)光資源都要好于南部。電力需求最大的關(guān)中地區(qū)集中了較多的煤電項(xiàng)目，

38、其可再生資源水平雖然不如陜北地區(qū)，但也基本處于全國平均水平之上（圖表10）。圖表 10 陜西本地負(fù)荷電量、可再生以及煤電裝機(jī)的空間分布（2021年）陜北關(guān)中陜南100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0全社會用電量光伏風(fēng)電水電煤電數(shù)據(jù)來源：落基山研究所，西安交通大學(xué)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行陜西電網(wǎng)處于西北電網(wǎng)的最東部，以750kV為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，整體呈現(xiàn)“北電南供、西電東送、關(guān)中強(qiáng)網(wǎng)、陜南強(qiáng)聯(lián)”的格局。在省內(nèi)，本項(xiàng)目將陜北、關(guān)中、陜南視為三個節(jié)點(diǎn)并考慮已經(jīng)投運(yùn)及規(guī)劃中的750kV聯(lián)絡(luò)線。陜北和關(guān)中之間目前有2條750kV線路，容量為7GW，“十四五”還將新增一條4GW

39、（400萬千瓦）的750kV線路。關(guān)中和陜南現(xiàn)有聯(lián)絡(luò)線主要為三條330kV線路，總?cè)萘繛?.63GW（363萬千瓦）“,路，總?cè)萘吭黾又?.5GW（650萬千瓦）。十四五”和“十五五”期間計劃新建兩條750kV線對于跨省通道，本項(xiàng)目的量化分析考慮了從四川、青海外購的清潔電量。陜西電網(wǎng)外送的主要通道有7條（圖表 11），本項(xiàng)目的量化分析中將考慮已經(jīng)投運(yùn)的三條網(wǎng)內(nèi)通道。對于點(diǎn)對網(wǎng)模式的四條通道將做定性討論。圖表 11陜西電網(wǎng)外送通道數(shù)據(jù)*序號線路名稱電壓(kV等)級(容GW量)計劃配套電源(GW)(煤GW電)新(G能W源)終點(diǎn)運(yùn)行方式建成年份1榆-冀南500106.243河北南網(wǎng)點(diǎn)對網(wǎng)已建成2榆橫

40、-濰坊10006.64/5.32濰坊點(diǎn)對網(wǎng)已建成3陜豫 5001.1河南網(wǎng)內(nèi)已建成4德寶3四川網(wǎng)內(nèi)已建成5陜湖 800886武漢網(wǎng)內(nèi)已建成6榆林-華東 800868華東點(diǎn)對網(wǎng)2建0成27-20287榆林-華東 800868華東點(diǎn)對網(wǎng)2建0成27-2028*新線路運(yùn)行方式的規(guī)劃方案更新截止至2021年12月數(shù)據(jù)來源：落基山研究所，西安交通大學(xué)電力市場改革進(jìn)度我國電力市場發(fā)展一般遵循以下五個步驟，包括建立中長期市場、輔助服務(wù)市場、現(xiàn)貨市場、容量市場或補(bǔ)償機(jī)制、以及金融市場（圖表12），但每個省份電改的進(jìn)度不盡相同。圖表 12中國電力市場發(fā)展五個步驟與省級電改進(jìn)程數(shù)據(jù)來源：落基山研究所中年、長年期、

41、市季、場月通、常周、是多指日交等易電周力期批涵發(fā)蓋交多易。第一步中長期市場第二步輔助服務(wù)市場目前年度和月度交易較為普遍。中度國調(diào)的峰輔(機(jī)助組服通務(wù)過市以場降通低常到包一括定調(diào)出頻力和以深下通而常獲定利義)輔。中助國服許務(wù)多并服不務(wù)相類同別。與國際上第三步現(xiàn)貨市場目省前級已電經(jīng)網(wǎng)有開兩展批現(xiàn)現(xiàn)貨貨市市場場建試點(diǎn)，包括14個第四步容量市場/補(bǔ)償機(jī)制第五步金融市場尚未規(guī)劃尚未規(guī)劃處于當(dāng)前步驟的省級電網(wǎng)助服務(wù)市場。截地至區(qū)2外0，2各1年省底級，電全網(wǎng)國已除經(jīng)西啟藏動和電港力澳輔臺山西、山東、福建、四川、甘肅第南方一（批以現(xiàn)廣貨東市起場步試）、點(diǎn)蒙：西、浙江、第上二海、批江現(xiàn)蘇貨、安市徽場、試遼點(diǎn)寧

42、：、河南、湖北目前，陜西的中長期市場相對成熟，煤電在2021年已有約60%的發(fā)電量參與市場化的交易。根據(jù)國家發(fā)展改革委關(guān)于進(jìn)一步深化燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價市場化改革的通知（1439號文）8，除了供熱或其他個別機(jī)組會保留優(yōu)先發(fā)電，陜西煤電發(fā)電量有望在短期內(nèi)基本全部進(jìn)入市場。2021年1月1日起，陜西省電力輔助服務(wù)市場從試運(yùn)行轉(zhuǎn)入正式運(yùn)行，目前交易品種只有深度調(diào)峰，即煤電機(jī)組通過降低出力為其他電源提供更多發(fā)電和消納空間，并從而獲得一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。目前，陜西大部分煤電廠已經(jīng)參與深度調(diào)峰交易，但只有小部分煤電機(jī)組可以從中盈利。與此同時，陜西也在積極地籌備現(xiàn)貨市場，有望在1-2年內(nèi)開啟試運(yùn)行并轉(zhuǎn)入正式運(yùn)行。相

43、較于火電，目前陜西可再生能源參與市場化交易仍處于起步階段。2021年1 月20日，陜西省發(fā)展和改革委員會、國家能源局西北監(jiān)管局印發(fā)了陜西省2021年新能源發(fā)電企業(yè)參與市場化交易實(shí)施方案，其中提到2021年以多年、年度和多月為周期開展新能源市場化交易，主要采用雙邊協(xié)商、集中競價、掛牌等方式進(jìn)行。2021年，陜西光伏約有10%的電量參與市場，風(fēng)電約20%的電量參與市場，因此消納方式還是以電網(wǎng)主導(dǎo)的保障收購為主。2021年，陜西省內(nèi)可再生參與市場化交易平均交易價格約為250-260元/MWh，低于煤電350-360元/MWh的平均交易價格。陜西省2021-2030電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型路徑分析路徑設(shè)計與假

44、設(shè)結(jié)合陜西的資源稟賦與電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，本項(xiàng)目設(shè)計了基礎(chǔ)情景、穩(wěn)步減排情景、加速減排情景三個不同的量化分析情景，從而探索未來十年陜西電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型的路徑。在基礎(chǔ)情景的量化分析中，本項(xiàng)目僅考慮了已經(jīng)宣布或基本落實(shí)的政策目標(biāo)，作為電力系統(tǒng)減排工作的基準(zhǔn)線；穩(wěn)步減排情景統(tǒng)籌考慮了未來的減排目標(biāo)與歷史轉(zhuǎn)型速度，設(shè)定較為溫和的目標(biāo)，預(yù)計2030年底之前在陜西退出單機(jī)容量小、煤耗高、無供熱任務(wù)的煤電機(jī)組；加速減排情景假設(shè)了2030年底之前的新增電力需求基本通過零碳電源滿足，展示了陜西高比例可再生電力系統(tǒng)運(yùn)行的特征與挑戰(zhàn)（圖10）。在本項(xiàng)目的量化分析模型中，以系統(tǒng)投資成本和運(yùn)行成本之和最小為目標(biāo)，優(yōu)化電力系

45、統(tǒng)中風(fēng)電、光伏與儲能的分區(qū)域容量配置方案。同時也綜合考慮多種科技和政策約束，求解模擬各區(qū)域各機(jī)組生產(chǎn)運(yùn)行的最優(yōu)方式。具體模型的介紹請見附錄6.1。需要強(qiáng)調(diào)的是，由于量化建模需要控制變量的個數(shù)，也需要翔實(shí)的實(shí)際數(shù)據(jù)，因此無法在量化模型中完整反映電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型需要考慮的所有因素，這些部分也會以定性討論的形式展示在本篇報告的第4部分。圖表 13模型主要假設(shè)基準(zhǔn)情景穩(wěn)步減排情景加速減排情景電力需求省內(nèi)需求用電量：按政府預(yù)測值/預(yù)測增速考慮 最高負(fù)荷：按政府預(yù)測值/預(yù)測增速考慮省內(nèi)需求曲線年負(fù)荷曲線按照2019年實(shí)際曲線及預(yù)測的年最大負(fù)荷值等比例放大計算外送需求按外送通道容量及配套電源的建設(shè)速度測算，不考

46、慮點(diǎn)-點(diǎn)外送通道外送需求曲線外送曲線各月存在一定的峰谷，月內(nèi)按直線處理裝機(jī)供熱煤電機(jī)組按現(xiàn)有裝機(jī)+規(guī)劃/在建項(xiàng)目考慮（不含點(diǎn)-點(diǎn)外送通道配套機(jī)組）非供熱煤電機(jī)組不考慮煤電退出“十四五”期間退出300MW以下非供熱機(jī)組，“十五五”期間退出300MW非供熱機(jī)組非供熱煤電機(jī)組逐步退出，2030年與2021年裝機(jī)容量保持一致水電按現(xiàn)有裝機(jī)+規(guī)劃/在建項(xiàng)目考慮抽水蓄能考慮鎮(zhèn)安抽水蓄能2022年建成投運(yùn)鎮(zhèn)安2023年投運(yùn)，陜南一項(xiàng)目2028年投運(yùn)，關(guān)中兩項(xiàng)目2029年投運(yùn)外購電考慮德-寶線每年購入定量水電電化學(xué)儲能容量為風(fēng)光新增裝機(jī)容量的10%，充放時長為2小時“十四五”容量為風(fēng)光新增裝機(jī)容量的10%，充

47、放時長為2小時；“十五五”容量為風(fēng)光新增裝機(jī)容量的20%，充放時長為4小時非水可再生到2025年按照“十四五”規(guī)劃草案，到2030年按照陜西省非水可再生能源消納權(quán)重計算考慮陜西歷史的新能源新增裝機(jī)速度的慣性由模型計算省內(nèi)區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線聯(lián)絡(luò)線包括陜北，關(guān)中，陜南三個地區(qū)間現(xiàn)有及規(guī)劃中的750kV線路，及關(guān)中至陜南現(xiàn)有330kV線路省間互濟(jì)外購在模型中只考慮了德寶直流煤電靈活性煤電根據(jù)機(jī)組大小的特性分類：其中煤電最小出力為其額定容量的30%-50%之間，供熱機(jī)組采暖季最小出力在40%-60%之間，啟停成本在10-150萬元，煤電發(fā)電成本在335-385 元/MWh之間需求側(cè)靈活性模型中暫不考慮需求側(cè)

48、靈活性數(shù)據(jù)來源：落基山研究所，西安交通大學(xué)電力供給結(jié)構(gòu)從裝機(jī)結(jié)構(gòu)來看，在基準(zhǔn)情景中，由于考慮了仍然處于在建和規(guī)劃階段的所有煤電機(jī)組且陜西目前沒有明確的煤電退役規(guī)劃，2030年煤電累計裝機(jī)量將比2020年增加34%（11.7GW/1,170萬千瓦）。在穩(wěn)步減排情景中，同期煤電裝機(jī)量增加21%（7.2GW/720萬千瓦）。在加速減排情景中，煤電裝機(jī)量在2026年達(dá)峰之后，在2030年回到了 2021年的水平。煤電騰出的空間，主要由光伏、風(fēng)電和儲能來填補(bǔ)，在三個情景中，2021-2030年間，光伏裝機(jī)分別增加209%（31GW/3,100萬千瓦）、249%（37GW/3,700萬千瓦）、548%（8

49、2GW/8,200萬千瓦），風(fēng)電裝機(jī)分別增加分別增加82% （8GW/800萬千瓦）、106%（10GW/1,000萬千瓦）、283%（28GW/2,800萬千瓦），儲能容量分別增加761% （8GWh/800萬千瓦時）、2532%（26GWh/2,600萬千瓦時）、7362%（76GWh/7,600萬千瓦時）。圖表 14 陜西省裝機(jī)結(jié)構(gòu)（GW）煤電風(fēng)電光伏儲能水電抽蓄300,000250,000200,000150,000100,00050,00002021203020302030現(xiàn)狀基礎(chǔ)情景穩(wěn)步減排情景加速減排情景數(shù)據(jù)來源：落基山研究所，西安交通大學(xué)從發(fā)電結(jié)構(gòu)來看，在2021-2030年間

50、，基礎(chǔ)情景中省內(nèi)含水可再生電量占比由32%增長到36%；穩(wěn)步減排情景增長至41%；在加速減排情景中達(dá)到63%。省內(nèi)非水可再生發(fā)電量占比由2021年的23%，到2030年分別增長到29%、34%和57%（圖表15）。從煤電發(fā)電量達(dá)峰的情況來看，基礎(chǔ)情景煤電發(fā)電量在2030年前未達(dá)峰，但增速逐年放緩; 穩(wěn)步減排情景煤電發(fā)電量2028年達(dá)峰; 而加速減排情景煤電發(fā)電量在三個場景中最早于2025年達(dá)峰。圖表 15 陜西省發(fā)電結(jié)構(gòu)煤電風(fēng)電、光伏水電9%23%68%7%29%64%7%34%59%6%37%57%現(xiàn)狀（2021）基礎(chǔ)情景（2030）穩(wěn)步減排情景（2030）加速減排情景（2030）數(shù)據(jù)來源：

51、落基山研究所，西安交通大學(xué)各類機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)從全體煤電機(jī)組的平均水平而言，三個情景中煤電利用小時數(shù)基本都維持在3,500-5,000小時。加速減排情景中，由于可再生搭配儲能的方式在2025年之后相比煤電更具經(jīng)濟(jì)性，因此模型選擇新建可再生和儲能來取代煤電，從而壓低煤電利用小時數(shù)。具體到各類煤電機(jī)組，雖然在目前的現(xiàn)狀中，機(jī)組實(shí)際小時數(shù)與其機(jī)組大小并無顯著關(guān)系，總體而言仍然一定程度上受到計劃發(fā)電政策慣性的影響。但展望未來，隨著電力市場改革的推進(jìn)，高煤耗的小機(jī)組獲得更少小時數(shù)的趨勢會愈發(fā)明顯（詳見4.1）。從煤電機(jī)組的啟停頻率來看，由于小規(guī)模機(jī)組及非供熱機(jī)組有著較低的啟停成本，而且沒有供暖季的必開任務(wù)，

52、因此這類機(jī)組也有著較高的啟停頻率。圖表 16左-陜西煤電年等效發(fā)電小時數(shù)（小時/年）右-單位機(jī)組年啟停頻率（次/年）供熱 600-1000MW供熱 300-600MW 非供熱 600-1000MW非供熱 300-600MW16a基礎(chǔ)情景 8,0007,0006,0005,000 4,0003,0002,0001,000供熱 小于300MW 非供熱 小于300MW30252015105煤電平均小時數(shù)0 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030016b穩(wěn)步減排情景 258,000307,000206,0005,000 104,000153,

53、00052,0001,0000 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030016c加速減排情景 8,00030257,000206,0005,000 4,00015103,00052,0001,0000 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 20300數(shù)據(jù)來源：落基山研究所，西安交通大學(xué)2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 20302021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 20302021

54、 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030可再生電源的利用率在三個情景中也有顯著差異。對比基礎(chǔ)與穩(wěn)步減排情景的可再生棄電率，可以看到配置化學(xué)儲能的作用比較明顯，大幅提升的化學(xué)儲能裝機(jī)顯著改善了棄風(fēng)率與棄光率。但在可再生及化學(xué)儲能裝機(jī)都大幅提高的加速減排情景中，可再生棄電率有了大幅提高，主要原因是從總體系統(tǒng)成本角度而言，與其進(jìn)一步增加化學(xué)儲能投資來減少棄電，或者提高火電的利用率來減少新建可再生電源，所帶來的系統(tǒng)成本都高于建設(shè)更多廉價可再生電源但降低利用率。因此，在高比例可再生的電力系統(tǒng)中，一方面應(yīng)該盡量提供系統(tǒng)靈活性和消納能力（詳見4.3），另一方

55、面也應(yīng)將高棄電率視為電力系統(tǒng)的特點(diǎn)而非缺點(diǎn)。在三個情景中，可再生棄電都基本以棄光為主，主要原因是光伏裝機(jī)體量大，而且光伏出力曲線與陜西負(fù)荷曲線重合度不高。此外，量化模型中只考慮了火電靈活性改造、儲能、抽水蓄能、省內(nèi)聯(lián)絡(luò)線，并沒有考慮需求側(cè)靈活性與省間互濟(jì)等因素。在實(shí)際的電網(wǎng)運(yùn)行中，以上未量化模擬的因素也將促進(jìn)可再生的消納，顯著減少棄風(fēng)棄光的比例。圖表 17 可再生棄電率 棄風(fēng)率（左）與棄光率（右）可再生棄電率-陜西省可再生棄電率-陜北17%7a 基礎(chǔ)情景6% 5% 4%3% 2% 1% 可再生棄電率-關(guān)中25%20%15%10%5%0%可再生棄電率-陜南0% 2021 2022 2023 20

56、24 2025 2026 2027 2028 2029 20302021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 17b 穩(wěn)步減排情景 7%6%5%4%3%2%1%0% 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 203025%20%15%10%5%0%2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 17c 加速減排情景 7%6%5%4%3%2%1%0%2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 203

57、025%20%15%10%5%0%2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030數(shù)據(jù)來源：落基山研究所，西安交通大學(xué)西北地區(qū)電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型探索 / 20電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)我們分析了加速減排情景中在三個不同年份（2021,2025,2030）的夏季以及冬季的典型日運(yùn)行曲線（圖表18）。圖表中可以明顯看出在光伏日間發(fā)電高峰時段，煤電需要進(jìn)行出力下調(diào)。這個趨勢在冬季更加明顯，因?yàn)槎菊绲男枨笙陆蹈鼮轱@著。而且由于供暖的需求，冬季煤電的平均出力也更高。不同的是，夏季的煤電在2030年已經(jīng)基本維持在最低出力運(yùn)行，因此日間時段出力下調(diào)的趨勢反而不如冬季

58、明顯。同時，這個趨勢隨著光伏滲透率的提高也更為顯著。隨著時間的推移，儲能（含電池與抽蓄）的出力不斷增加，在中午光伏大發(fā)的時段儲能更多的進(jìn)行充電，與棄風(fēng)棄光的時段重合，并在晚高峰大約19-22點(diǎn)進(jìn)行放電。由于三個情景的典型日運(yùn)行特點(diǎn)較為相似，因此圖表18僅展示了趨勢更為明顯的加速減排情景作為例子。圖表 18 加速減排情景典型日運(yùn)行特點(diǎn)(GW) 夏季（左）與冬季（右）煤電-供熱煤電-非供熱水電電化學(xué)儲能風(fēng)電光伏抽水蓄能等效負(fù)荷1780 a 2021年夏季70冬季60605050404030302020101000-101 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1

59、7 18 19 20 21 22 23 24-101 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2418b 2025年 706050403020100-101 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 241780 c 2030年1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 246050403020100-10數(shù)據(jù)來源：落基山研究所，西安交通大學(xué)706050403020100

60、-101 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24701 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 246050403020100-10電力系統(tǒng)潛在投資規(guī)模對比三個情景，可再生電源以及儲能的投資總額在加速減排情景最高，十年投資總額達(dá)到5,281億元?；A(chǔ)情景和穩(wěn)步減排情景的十年投資總額分別約為1,880億元和2,356億元（圖表19）。盡管每年新增裝機(jī)量持續(xù)增加，但因?yàn)橥顿Y成本下降，因此基礎(chǔ)情景中的投資額總體有下降趨勢。在三個場景中，可再生電