碳中和目標(biāo)下中國燃煤電廠退出路徑

為實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》氣候目標(biāo)，未來30年中國需要在燃煤發(fā)電行業(yè)實(shí)現(xiàn)深度減排，并達(dá)到凈零排放。近期發(fā)表于《自然-通訊》上的研究對(duì)中國實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)和減排途徑的可行性展開了分析，研究者們首先依據(jù)技術(shù)屬性、盈利能力、環(huán)境影響對(duì)中國1037個(gè)現(xiàn)役燃煤電廠的退役優(yōu)先級(jí)進(jìn)行逐一評(píng)估，并結(jié)合全球升溫1.5°C和2°C目標(biāo)情景，提出了可持續(xù)的中國燃煤電廠退出路徑選擇。研究發(fā)現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)，中國需要在短期內(nèi)停止新建燃煤電廠，優(yōu)先退役落后產(chǎn)能，可以通過降低利用小時(shí)，保障大部分機(jī)組20年(1.5°C目標(biāo))或30年(2°C目標(biāo))的運(yùn)行年限，并在2045年(1.5°C目標(biāo))或2055年(2°C目標(biāo))前實(shí)現(xiàn)全面的煤電退出。

研究背景

中國作為世界上最大煤炭消費(fèi)國，為實(shí)現(xiàn)2060年前碳中和目標(biāo)和全球1.5°C氣候目標(biāo)，需要對(duì)燃煤電廠進(jìn)行迅速的淘汰以達(dá)成深度減排。2020 年中國的煤電裝機(jī)總量達(dá)到10.8 億千瓦，超過所有其他國家總和。并且，大多數(shù)燃煤電廠是在過去十五年中投產(chǎn)運(yùn)行，與歐美等國家的設(shè)施相比剩余更長的使用壽命，這意味著中國燃煤電廠的快速退役會(huì)引發(fā)資產(chǎn)擱淺的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步的煤電擴(kuò)張則會(huì)加劇以此為主的經(jīng)濟(jì)影響。現(xiàn)階段中國實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和清潔能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于能否在接下來的幾十年里在燃煤發(fā)電行業(yè)實(shí)現(xiàn)深度減排，并達(dá)到電力系統(tǒng)的凈零排放。

與全球升溫1.5°C目標(biāo)匹配的煤炭退役路徑

本研究根據(jù)全球綜合評(píng)估模型GCAM-China，得出中國實(shí)現(xiàn)全球升溫1.5°C和2°C目標(biāo)的二氧化碳減排路徑、電力部門的排放趨勢、以及燃煤機(jī)組的發(fā)電情景。為實(shí)現(xiàn)與 2 °C目標(biāo)匹配的退出路徑，中國需要在2050到2055 年之前加速淘汰傳統(tǒng)燃煤電廠，在1.5°C目標(biāo)下，這一時(shí)間需要提前至2040到2045 年，在此期間繼續(xù)建造新的燃煤電廠會(huì)進(jìn)一步縮短所有現(xiàn)役電廠的使用壽命。

燃煤電廠退役優(yōu)先級(jí)評(píng)估

圖1 中國現(xiàn)役燃煤電廠的分布，應(yīng)用領(lǐng)域及裝機(jī)容量

研究者們依據(jù)技術(shù)屬性、盈利能力、環(huán)境影響指標(biāo)對(duì)1037個(gè)現(xiàn)役燃煤電廠(圖1)的退出優(yōu)先級(jí)進(jìn)行逐一評(píng)估，并識(shí)別出那些特征明確應(yīng)該優(yōu)先退出的機(jī)組。結(jié)果顯示18% 現(xiàn)役機(jī)組被識(shí)別為優(yōu)先退役，共計(jì)1.11 億千瓦，目前已運(yùn)行超過10 年，機(jī)組容量小于60 萬千瓦，并且沒有采用效率較高的超臨界或超超臨界技術(shù)。

煤電機(jī)組退出路徑設(shè)計(jì)

圖2煤電機(jī)組退出路徑以及兩種退役情景下對(duì)煤電機(jī)組運(yùn)行年限和利用小時(shí)的影響。在1.5°C和2°C目標(biāo)和兩種電廠退役情景下(a)國家級(jí)及省級(jí)煤電機(jī)組退出路徑圖;(b)煤電機(jī)組運(yùn)行年限直方圖分布;(c)煤電機(jī)組利用小時(shí)數(shù)變化曲線

基于這套系統(tǒng)性的煤電機(jī)組退出策略，以及與1.5°C和2°C目標(biāo)相匹配的煤電機(jī)組退出路徑，研究者們設(shè)計(jì)并分析了兩種電廠退役情景——保持機(jī)組利用小時(shí)和保障機(jī)組運(yùn)行年限(圖2a)。在保持機(jī)組利用小時(shí)的退役情景下，在全國煤電發(fā)電量的約束下，每個(gè)機(jī)組的退役時(shí)間則是根據(jù)其多指標(biāo)退役優(yōu)先級(jí)逐個(gè)關(guān)停，大多數(shù)機(jī)組將在達(dá)到20 或30 年的保障年限之前退役(圖2b)。

在保障機(jī)組運(yùn)行年限的退役情景下，大多數(shù)機(jī)組可以通過逐步降低其利用小時(shí)數(shù)(圖2c)，進(jìn)行電力系統(tǒng)調(diào)峰，來延長其使用壽命以達(dá)到保障年限，這需要強(qiáng)有力的政策支持，才能實(shí)現(xiàn)相同的全國煤電發(fā)電路徑。