電力是能源轉(zhuǎn)型的中心環(huán)節(jié)、碳減排的關(guān)鍵領(lǐng)域，電力低碳轉(zhuǎn)型對實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)具有全局性意義。當(dāng)前，我國推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)碳中和愿景，需要加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。 本@文$內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om

 

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近日，中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》優(yōu)先出版了來自中國工程院舒印彪院士科研團(tuán)隊(duì)的《我國電力碳達(dá)峰、碳中和路徑研究》一文。文章在電力碳預(yù)算評估的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了深度低碳、零碳、負(fù)碳三類電力轉(zhuǎn)型情景，研判電力需求等關(guān)鍵邊界條件，構(gòu)建路徑規(guī)劃優(yōu)化模型；確定了不同情景下包含電源結(jié)構(gòu)、電力碳排放、電力供應(yīng)成本在內(nèi)的電力低碳轉(zhuǎn)型路徑；探討并剖析了煤電發(fā)展定位、新能源發(fā)展利用、清潔能源多元化供應(yīng)、電力平衡等實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型亟待解決的重大問題。文章建議，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，穩(wěn)妥規(guī)劃轉(zhuǎn)型節(jié)奏，保障電力供應(yīng)安全；加強(qiáng)綠色低碳重大科技攻關(guān)，統(tǒng)籌電力全鏈條技術(shù)與產(chǎn)業(yè)布局；優(yōu)化完善利益平衡統(tǒng)籌兼顧的市場機(jī)制，加快建設(shè)綠色金融政策保障體系。通過政策、技術(shù)、機(jī)制協(xié)同，推動中長期我國電力低碳轉(zhuǎn)型的高質(zhì)量發(fā)展。

 

一、前言

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進(jìn)入21 世紀(jì)以來，與全球氣候變化密切相關(guān)的極端天氣、自然災(zāi)害頻發(fā)，世界各國紛紛制定碳中性、碳中和氣候目標(biāo)，加速能源清潔低碳轉(zhuǎn)型、積極應(yīng)對氣候變化成為全球共同性議題。我國積極宣示并推動碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)施，既是踐行人類命運(yùn)共同體的重大實(shí)踐，也體現(xiàn)了推動世界綠色低碳轉(zhuǎn)型的決心與擔(dān)當(dāng)。在我國，能源活動是CO2 的主要排放源，相應(yīng)排放量約占全社會CO2 排放量的87%、全部溫室氣體排放量的73%；其中電力部門是重要的碳排放部門（約占能源碳排放的40%），相應(yīng)排放量約為4×109 t。未來，通過電能替代煤炭、石油、天然氣等化石能源的直接使用，提高終端能源消費(fèi)的電氣化水平，可顯著減少終端用能部門的直接碳排放。電力是能源轉(zhuǎn)型的中心環(huán)節(jié)、碳減排的關(guān)鍵領(lǐng)域，電力部門將承擔(dān)更大的減排責(zé)任，應(yīng)加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，推動能源電力低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)我國碳中和目標(biāo)作出重要貢獻(xiàn)。 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com

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能源電力低碳轉(zhuǎn)型對于實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)至關(guān)重要。目前國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)在世界能源低碳轉(zhuǎn)型路徑研究方面取得了豐富成果，如國際能源署（IEA）、國際可再生能源署（IRENA）等機(jī)構(gòu)按年度發(fā)布世界能源發(fā)展展望報(bào)告，開發(fā)了一批綜合能源經(jīng)濟(jì)模型（ 代表性的有MARKEL-MACRO 模型、TIMES 模型、C-REM 模型），為碳中和目標(biāo)下全社會、各行業(yè)脫碳轉(zhuǎn)型路徑研究提供了方向引導(dǎo)與工具支撐；國內(nèi)高校、科研院所通過設(shè)置政策情景、強(qiáng)化減排情景、2 ℃和1.5 ℃情景等假設(shè)，對碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下我國能源電力轉(zhuǎn)型路徑開展了多情景分析并獲得諸多研究成果。

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需要注意到，相較主要發(fā)達(dá)國家在自然達(dá)峰后的漫長減排路徑，我國的碳排放峰值、平臺期、轉(zhuǎn)型路徑將完全不同，電力低碳轉(zhuǎn)型必然面臨包括規(guī)劃、政策、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)性在內(nèi)的全方位挑戰(zhàn)。統(tǒng)籌協(xié)調(diào)電力行業(yè)與全社會其他行業(yè)的減排責(zé)任和進(jìn)程，考慮新型儲能、CCUS（碳捕集、利用與封存）、氫能等關(guān)鍵新技術(shù)對電力低碳轉(zhuǎn)型路徑的影響，合理確定煤電發(fā)展定位、科學(xué)發(fā)展利用新能源、破解電力平衡挑戰(zhàn)等重大問題，都可歸納為在多重不確定的內(nèi)外部環(huán)境下多目標(biāo)權(quán)衡與統(tǒng)籌優(yōu)化事件，需要兼顧安全、經(jīng)濟(jì)、清潔等多個方向開展系統(tǒng)深入的研究。 本@文$內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om

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針對于此，本文以我國電力行業(yè)未來承擔(dān)的碳減排實(shí)物量為主約束，根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源電力需求、資源環(huán)境等關(guān)鍵邊界條件，合理計(jì)及約束差異，構(gòu)建深度低碳、零碳、負(fù)碳3類電力低碳轉(zhuǎn)型情景；對比分析不同情景下電源結(jié)構(gòu)布局、電力碳減排、電力供應(yīng)成本等優(yōu)化結(jié)果，辨識路徑實(shí)施亟待解決的關(guān)鍵問題，以期為碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下電力轉(zhuǎn)型及中長期發(fā)展研究提供基礎(chǔ)參考。 本@文$內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om

 

二、碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下電力轉(zhuǎn)型路徑的多情景分析方法

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（一）研究模型與方法 本+文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

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本文采用定量和定性相結(jié)合的方式開展具體研究。 內(nèi).容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com

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①評估電力系統(tǒng)碳預(yù)算。以碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)為約束，從經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的全局出發(fā)，綜合考慮國際碳減排現(xiàn)狀、不同行業(yè)發(fā)展趨勢和碳減排難度，研判2020—2060 年我國電力碳排放總預(yù)算。 本+文+內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

 

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②設(shè)置轉(zhuǎn)型情景和關(guān)鍵邊界條件。考慮電力系統(tǒng)碳減排責(zé)任、關(guān)鍵舉措實(shí)施力度的差異性，結(jié)合國民經(jīng)濟(jì)增長、能源電力需求、宏觀政策目標(biāo)、能源資源潛力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等關(guān)鍵邊界條件及其參數(shù)，設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)深度低碳、零碳、負(fù)碳3 類轉(zhuǎn)型發(fā)展情景。

 

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③電力碳減排轉(zhuǎn)型路徑優(yōu)化（見圖1）。針對設(shè)計(jì)的3 類發(fā)展情景，采用碳達(dá)峰、碳中和電力規(guī)劃軟件包GESP-V 來優(yōu)化獲得電源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型路徑、電力系統(tǒng)碳減排路徑、電力供應(yīng)成本等。GESP-V 由國網(wǎng)能源研究院有限公司自主開發(fā)，以包含新能源在內(nèi)的多區(qū)域電力規(guī)劃模型為核心，可反映電力電量平衡、碳排放約束、碳捕集改造、電制氫等減碳與新能源利用等關(guān)鍵技術(shù)的影響；集成電源規(guī)劃、生產(chǎn)模擬、政策分析等系統(tǒng)工具，可針對各類情景下的能源電力發(fā)展路徑、電源發(fā)展規(guī)模布局、電力流向規(guī)模、傳統(tǒng)電源CCUS 改造后的捕集規(guī)模、電力碳減排路徑等開展優(yōu)化分析。 本`文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com

 

④關(guān)鍵問題分析與應(yīng)對策略建議（見圖2）?；诟靼l(fā)展情景下路徑優(yōu)化結(jié)果的對比，探討煤電發(fā)展定位、新能源發(fā)展利用、清潔能源多元化供應(yīng)、電力平衡等關(guān)鍵問題，研究提出低碳轉(zhuǎn)型所需的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)、政策等建議。 內(nèi)-容-來-自；中_國_碳_0排放￥交-易=網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

 

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圖1 碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下電力發(fā)展路徑優(yōu)化模型 夲呅內(nèi)傛萊源亍：ф啯碳*排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

 注：UHVDC 表示特高壓直流輸電；UHVAC 表示特高壓交流輸電。 本+文`內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

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圖2 碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下電力低碳轉(zhuǎn)型研究思路 本+文`內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

 

（二）電力碳預(yù)算

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碳預(yù)算指在特定時(shí)期中將全球地表溫度控制在給定范圍內(nèi)所對應(yīng)的累積CO2 排放量上限。研究表明，全球最大溫升與累積CO2 排放量約為線性比例關(guān)系，CCR 指數(shù)可以衡量這種近似線性關(guān)系。 本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

 

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式中，ΔT 是一段時(shí)間內(nèi)的全球溫升，ET 為這段時(shí)間內(nèi)累積的CO2 排放量。CCR 指數(shù)值通常為1.0~2.1℃ /（1012 t CO2）。 本`文@內(nèi)-容-來-自；中_國_碳排0放_交-易=網(wǎng) t an pa ifa ng . c om

 

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聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）測算，全球溫升控制在2 ℃以內(nèi)的剩余碳預(yù)算為1.2×1012 ~1.5×1012 t CO2，全球溫升控制在1.5℃以內(nèi)的剩余碳預(yù)算為4.2×1011~5.8×1011 t CO2。為了實(shí)現(xiàn)國際間全球碳預(yù)算的合理分配，各國研究機(jī)構(gòu)積極探索碳排放限額分配方法，雖然尚未形成統(tǒng)一的碳排放權(quán)分配方案，但基本形成以人均碳排放、累計(jì)人均碳排放為基礎(chǔ)的兩類典型分配思路。在我國，為了將全國碳預(yù)算分解至各行業(yè)，還需考慮全社會各行業(yè)的碳排放現(xiàn)狀、碳減排難度、碳減排潛力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性差異。本研究基于全球剩余碳預(yù)算，綜合考慮國際間碳排放方案、國內(nèi)行業(yè)間碳排放現(xiàn)狀及減排能力差異，預(yù)測2020—2060 年我國電力系統(tǒng)碳排放預(yù)算為7.8×1010~1.3×1011 t CO2。

 

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（三）發(fā)展情景與關(guān)鍵邊界條件 本`文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com

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以2060年為目標(biāo)年，考慮電力系統(tǒng)不同的碳減排責(zé)任、減排關(guān)鍵舉措的不同實(shí)施力度，設(shè)計(jì)了電力系統(tǒng)深度低碳、零碳、負(fù)碳3類轉(zhuǎn)型發(fā)展情景（見表1），剖析實(shí)現(xiàn)碳中和不同路徑下存在的重要問題，推演各種發(fā)展路徑的可行性及面臨挑戰(zhàn)。

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表1 電力低碳轉(zhuǎn)型的主要情景 

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1. 電力需求預(yù)測結(jié)果 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

 

綜合考慮經(jīng)濟(jì)增長、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能節(jié)電、電能替代、電制氫等影響因素，未來我國電力需求的增長空間還很大（見圖3）：2030 年全社會用電量約為1.18×1013 kW·h，2040—2045 年電力需求增長趨于飽和（年均增速低于1%），2060 年全社會用電量約為1.57×1013 kW·h；遠(yuǎn)期可再生能源制氫電量占比持續(xù)提升，2060 年約為1.7×1012 kW·h。 本%文$內(nèi)-容-來-自；中_國_碳|排 放_交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om

 

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 圖3 2020—2060 年全社會用電量預(yù)測結(jié)果 本+文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

 

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2. 其他關(guān)鍵邊界條件

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電力低碳轉(zhuǎn)型路徑優(yōu)化除了受電力需求影響以外，還受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)、能源需求、非化石能源結(jié)構(gòu)占比、非化石能源開發(fā)潛力及目標(biāo)、碳減排關(guān)鍵目標(biāo)、電力碳預(yù)算等關(guān)鍵邊界條件約束（見表2）。 本文+內(nèi)-容-來-自；中^國_碳+排.放_交^易=網(wǎng) t a n pa ifa ng .c om

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表2 電力低碳轉(zhuǎn)型優(yōu)化的其他關(guān)鍵邊界條件  內(nèi).容.來.自：中`國`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com

 

三、電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型路徑

 

針對碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型的路徑優(yōu)化問題，本研究以2020—2060 年電力供應(yīng)成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，以各類電源裝機(jī)、發(fā)電量、CCUS 改造規(guī)模等為優(yōu)化變量，兼顧電力電量平衡、碳預(yù)算、可再生能源發(fā)電資源等約束條件，建立了電力系統(tǒng)多情景優(yōu)化規(guī)劃模型，優(yōu)化得到不同情景下電力系統(tǒng)碳減排路徑、電力供應(yīng)成本變化情況。 本+文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

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（一）電源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型路徑

 

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電源轉(zhuǎn)型路徑整體呈現(xiàn)出了電源結(jié)構(gòu)不斷清潔化發(fā)展的態(tài)勢，非化石能源裝機(jī)和發(fā)電量占比穩(wěn)步提升，逐步演變?yōu)橐孕履茉礊橹黧w的新型電力系統(tǒng)。 本`文@內(nèi)-容-來-自；中_國_碳排0放_交-易=網(wǎng) t an pa ifa ng . c om

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對于零碳情景，①在電源裝機(jī)結(jié)構(gòu)方面（見圖4），2030 年電力系統(tǒng)總裝機(jī)達(dá)到4×109 kW，非化石能源裝機(jī)占比從2020 年的46% 提高至64%；2060 年總裝機(jī)達(dá)到7.1×109 kW，非化石能源裝機(jī)占比提升至89%； 本`文@內(nèi)-容-來-自；中_國_碳排0放_交-易=網(wǎng) t an pa ifa ng . c om

 

②在發(fā)電量結(jié)構(gòu)方面（見圖5），2030 年電力系統(tǒng)總發(fā)電量達(dá)到1.18×1013 kW·h，非化石能源發(fā)電量占比從2020 年的36% 提升至51%；2060 年電力系統(tǒng)總發(fā)電量達(dá)到1.57×1013 kW·h，非化石能源發(fā)電量占比提升至92%，煤電電量占比降至4%。對于深度低碳、負(fù)碳情景，2060 年非化石能源裝機(jī)占比分別為85%、92%，2060 年非化石能源發(fā)電量占比分別為88%、94%。 本`文@內(nèi)-容-來-自；中^國_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m

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圖4 零碳情景下2020—2060 年電源裝機(jī)結(jié)構(gòu)

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圖5 零碳情景下2020—2060 年發(fā)電量結(jié)構(gòu)

 

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（二）電力系統(tǒng)碳減排路徑

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電力碳減排路徑主要分為碳達(dá)峰、深度低碳、碳中和3 個階段，各階段的電力碳減排演化路徑特征表述如下。

 

在碳達(dá)峰階段，對于零碳情景，2028 年前后電力系統(tǒng)碳排放達(dá)峰，峰值約為4.4×109 t CO2（不含供熱碳排放），約占能源燃燒CO2 峰值的49%，其中煤電排放約4×109 t CO2、氣電排放約4×108 t CO2。電力行業(yè)要承擔(dān)其他行業(yè)電氣化帶來的碳排放轉(zhuǎn)移，同時(shí)碳達(dá)峰階段的新增電力需求難以完全由非化石能源發(fā)電滿足，兩方面因素共同導(dǎo)致電力碳排放達(dá)峰可能滯后于其他行業(yè)，但整體上有利于全社會碳排放的提前達(dá)峰。對于負(fù)碳情景，電力系統(tǒng)將承擔(dān)更多的碳減排責(zé)任，預(yù)計(jì)2025 年前后碳排放達(dá)峰，較零碳低峰值情景提前2~3 a；相應(yīng)碳排放峰值降低至4.1×109 t CO2。對于深度低碳情景，預(yù)計(jì)“十五五”時(shí)期末段電力碳排放達(dá)峰，相應(yīng)峰值約提高至4.7×109 t CO2。

 

在深度低碳階段，電力排放達(dá)峰后進(jìn)入短暫平臺期（2~3 a），之后碳減排速度整體呈先慢后快的下降趨勢。隨著新能源、儲能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步提高、新一代CCUS 技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)大，電力系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)深度低碳。在零碳情景下，2050 年電力碳排放降低到1×109 t CO2 以下。 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

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在碳中和階段，2060 年電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零碳（見圖6）。在零碳情景下，煤電、氣電碳排放分別為5.3×108 t CO2、2.5×108 t CO2（不計(jì)CCUS 碳捕集量），煤電、氣電、生物質(zhì)發(fā)電的CCUS 碳捕集量分別為3.2×108 t CO2、1.2×108 t CO2、3.4×108 t CO2。

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圖6 零碳情景下2020—2060 年電力碳排放和吸收圖 本*文@內(nèi)-容-來-自；中_國_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

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（三）電力供應(yīng)成本分析

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根據(jù)不同情景下電源裝機(jī)結(jié)構(gòu)、發(fā)電量結(jié)構(gòu)、火電機(jī)組CCUS 改造情況，統(tǒng)計(jì)得到電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型路徑下、規(guī)劃周期內(nèi)的投資成本、運(yùn)行成本、碳排放環(huán)境成本結(jié)構(gòu)（見圖7）。不同碳減排路徑對低碳技術(shù)、非化石能源需求存在差異，電力轉(zhuǎn)型成本與承擔(dān)的減排量、實(shí)施的減排力度呈明顯的正相關(guān)關(guān)系。在零碳情景下，按4% 貼現(xiàn)率考慮，2020—2060 年全規(guī)劃周期電力供應(yīng)成本貼現(xiàn)到2020 年約為60 萬億元，其中新增投資在電力系統(tǒng)規(guī)劃費(fèi)用組成中的占比最大（約為42%）。相對于零碳情景，負(fù)碳情景下的新能源并網(wǎng)比例迅速提高，對靈活資源、輸配電網(wǎng)、碳捕捉利用設(shè)備的投入也將大幅增加，電力供應(yīng)成本提高約17%。深度低碳情景下的電力供應(yīng)成本最低，較零碳情景降低約12%。

 

圖7 不同情景下的電力供應(yīng)成本及構(gòu)成

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零碳情景下的不同碳減排路徑對比表明（見圖8）：在相同電力碳預(yù)算的情景下，先慢后快的“上凸曲線”減排路徑，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)相對更好；若電力碳減排路徑保持勻速的“下斜直線”或先快后慢的“下凹曲線”趨勢，將對新能源規(guī)模、脫碳技術(shù)應(yīng)用提出更高要求，預(yù)計(jì)2020—2060 年電力成本需提高4%~8%。因此，碳達(dá)峰、碳中和路徑的制定，應(yīng)統(tǒng)籌考慮經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展規(guī)律、關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展成熟度等客觀因素，合理分配不同歷史時(shí)期的碳減排責(zé)任，避免“搶跑式”“運(yùn)動式”減碳，力求符合實(shí)際、切實(shí)可行。 本+文`內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

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圖8 零碳情景下不同碳減排路徑對比圖 內(nèi)-容-來-自；中_國_碳_0排放￥交-易=網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

 

測算數(shù)據(jù)表明，電力供應(yīng)成本近中期波動上升，中遠(yuǎn)期先進(jìn)入平臺期然后逐步下降。在零碳情景下，為滿足新增的用電需求， 實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，各類電源尤其是新能源需高速發(fā)展，相應(yīng)電力投資將保持在較高水平。新能源電量滲透率超過15% 后，系統(tǒng)成本到達(dá)快速增長的臨界點(diǎn)，測算的2025 年、2030 年系統(tǒng)成本分別是2020 年的2.3 倍、3 倍；上述因素將推動供電成本波動上升，預(yù)計(jì)2020—2025 年、2025—2030 年、2030—2040 年電力供應(yīng)成本投入分別約14.5 萬億元、16.1 萬億元、33.0 萬億元（不考慮折現(xiàn)）；2045 年前后電力供應(yīng)成本投入進(jìn)入平臺期，電力需求轉(zhuǎn)入低速增長階段，電力基礎(chǔ)設(shè)施新增投資較少，電力需求主要由上網(wǎng)邊際成本很低的新能源發(fā)電提供，系統(tǒng)運(yùn)行成本進(jìn)入平臺期。

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四、實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型亟待解決的重大問題 本+文+內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

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在電力低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑下，以風(fēng)能、光伏為代表的新能源將成為電力供應(yīng)主體，給現(xiàn)有電力系統(tǒng)帶來戰(zhàn)略性、全局性變革。在供給側(cè)，新能源逐步成為裝機(jī)和電量的主體；在用戶側(cè)，分布式電源、多元負(fù)荷、儲能等發(fā)/ 用電一體的“產(chǎn)消者”大量涌現(xiàn)；在電網(wǎng)側(cè)，以大電網(wǎng)為主導(dǎo)、多種電網(wǎng)形態(tài)相融并存的格局逐步形成。電力系統(tǒng)整體運(yùn)行的機(jī)理必然出現(xiàn)深刻變化，為了推動我國電力碳達(dá)峰、碳中和發(fā)展目標(biāo)的實(shí)施落地，還需要重點(diǎn)關(guān)注以下四方面問題。 夲呅內(nèi)傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

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（一）科學(xué)確定煤電發(fā)展定位

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煤電與非化石能源并非簡單的此消彼長，而應(yīng)是協(xié)調(diào)互補(bǔ)的發(fā)展關(guān)系，解決好煤電發(fā)展問題是我國穩(wěn)妥實(shí)現(xiàn)電力低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。煤電由電量主體轉(zhuǎn)變?yōu)槿萘恐黧w，在為新能源發(fā)展騰出電量空間的同時(shí)，提供靈活調(diào)節(jié)能力以確保能源供給安全。目前，我國煤電裝機(jī)容量約1.08×109 kW，其中約9×108 kW 的是高參數(shù)、大容量煤電機(jī)組；應(yīng)合理利用這些優(yōu)質(zhì)存量資產(chǎn)，科學(xué)謀劃煤電退出路徑，協(xié)調(diào)好煤電與可再生能源的發(fā)展節(jié)奏，防止煤電大規(guī)模過快退出而影響電力安全穩(wěn)定供應(yīng)。 本*文@內(nèi)-容-來-自；中_國_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

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綜合考慮，按照“增容控量”“控容減量”“減容減量”3 個階段來謀劃煤電發(fā)展路徑（ 見圖 9~11）。

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①“增容控量”階段。“十四五”時(shí)期煤電發(fā)展難以“急剎車”，裝機(jī)容量仍需有一定的增長，在此基礎(chǔ)上要嚴(yán)控發(fā)電量增長；裝機(jī)容量峰值約為1.25×109 kW，發(fā)電量先于裝機(jī)2~3 a 達(dá)峰，峰值約為5.1×1012 kW·h；新增煤電主要發(fā)揮高峰電力平衡和應(yīng)急保障作用并提供轉(zhuǎn)動慣量，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。 內(nèi)-容-來-自；中_國_碳_0排放￥交-易=網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

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②“控容減量”階段。“十五五”時(shí)期煤電進(jìn)入裝機(jī)峰值的平臺期，發(fā)電量、耗煤量穩(wěn)步下降，更多承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)節(jié)、高峰電力平衡的功能；預(yù)計(jì)2030 年煤電發(fā)電量達(dá)到5×1012 kW·h，較峰值降低1×109 kW·h，煤電發(fā)電利用小時(shí)數(shù)降低到4000 h以下；“十五五”時(shí)期煤電CCUS 改造進(jìn)入示范應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)化培育的初期階段，2025 年、2030 年累計(jì)改造規(guī)模為2×106 kW、1×107 kW，碳捕集規(guī)模為8×106 t/a、3.7×107 t/a。 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m

 

③“減容減量”階段。2030 年以后，煤電裝機(jī)和發(fā)電量穩(wěn)步下降，一部分逐步退出常規(guī)運(yùn)行而作為應(yīng)急備用；遠(yuǎn)期加裝CCUS 設(shè)備，逐步增加“近零脫碳機(jī)組”并形成碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新模式；2060 年煤電裝機(jī)降至4×108 kW，相應(yīng)占比下降為5.6%。 本`文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com

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圖9 零碳情景下2020—2060 年各類型煤電裝機(jī)結(jié)構(gòu)

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 圖10 零碳情景下2020—2060 年煤電發(fā)電量及利用小時(shí)數(shù) 內(nèi)-容-來-自；中_國_碳_0排放￥交-易=網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

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圖11 零碳情景下煤電CCUS 改造規(guī)模及碳捕集量 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

 

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（二）拓展新能源發(fā)展模式和多元化利用 本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com

 

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新能源將逐步演變?yōu)橹黧w電源，宜堅(jiān)持集中式與分布式開發(fā)并舉，分階段優(yōu)化布局。我國新能源發(fā)電資源豐富，風(fēng)能、光伏發(fā)電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量分別達(dá)到3.5×109 kW、5×109 kW，相關(guān)成本也因快速的技術(shù)進(jìn)步、合理的市場競爭而處于快速下降通道。我國新能源產(chǎn)業(yè)鏈相對完整，光伏組件、風(fēng)力機(jī)整機(jī)的年產(chǎn)能分別達(dá)到1.5×108 kW、6×107 kW，為大規(guī)模、高強(qiáng)度、可持續(xù)開發(fā)利用提供了堅(jiān)實(shí)保障（見圖12,13）。 本文`內(nèi)-容-來-自；中_國_碳_交^易=網(wǎng) tan pa i fa ng . c om

 

圖12 零碳情景下2020—2060 年風(fēng)電發(fā)電裝機(jī)結(jié)構(gòu) 本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com

 

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圖13 零碳情景下2020—2060 年太陽能發(fā)電裝機(jī)結(jié)構(gòu) 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com

 

在風(fēng)電方面，近期應(yīng)因地制宜發(fā)展東部、中部地區(qū)的分散式風(fēng)電和海上風(fēng)電，優(yōu)先就地消納，同時(shí)穩(wěn)步推進(jìn)西部、北部地區(qū)的風(fēng)電基地集約化開發(fā)；遠(yuǎn)期隨著東部、中部地區(qū)的分散式風(fēng)電資源基本開發(fā)完畢，風(fēng)電開發(fā)重心重回西部、北部地區(qū)，同時(shí)海上風(fēng)電逐步向遠(yuǎn)海拓展，預(yù)計(jì)2060 年風(fēng)電裝機(jī)容量為2×109 kW（含海上風(fēng)電的5×108 kW）。在太陽能方面，近期仍以光伏發(fā)電為主導(dǎo)，優(yōu)先發(fā)展東部、中部地區(qū)的分布式光伏，西部、北部地區(qū)則推動建設(shè)集中式太陽能發(fā)電基地；中遠(yuǎn)期，包括光熱發(fā)電在內(nèi)的太陽能發(fā)電基地建設(shè)將在西北地區(qū)及其他有條件的區(qū)域持續(xù)擴(kuò)大規(guī)模，預(yù)計(jì)2060 年太陽能裝機(jī)容量為2.6×109 kW（ 含光熱發(fā)電的2.5×108 kW）。

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著眼中遠(yuǎn)期發(fā)展，單純依靠電力系統(tǒng)難以充分實(shí)現(xiàn)新能源利用，因而跨系統(tǒng)發(fā)展循環(huán)碳經(jīng)濟(jì)是新能源多元化利用的重要方式。宜積極運(yùn)用綠電制氫、氣、熱等電力多元化轉(zhuǎn)換（Power-to-X）和跨能源系統(tǒng)利用方式，與火電CCUS 捕獲的CO2 結(jié)合來制取甲醇、甲烷等（應(yīng)用于工業(yè)原料領(lǐng)域），全面擴(kuò)大碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)規(guī)模。 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com

 

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（三）構(gòu)建多元化清潔能源供應(yīng)體系

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未來各類型清潔電源的發(fā)展定位是電力低碳轉(zhuǎn)型的焦點(diǎn)問題。單純依賴新能源增長并不科學(xué)，需要在統(tǒng)籌平衡、功能互補(bǔ)的前提下，明確各類型電源發(fā)展定位，注重能源綠色低碳轉(zhuǎn)型與靈活性調(diào)節(jié)資源補(bǔ)短板并重，實(shí)現(xiàn)“水核風(fēng)光儲”等各類電源協(xié)同發(fā)展。 本文`內(nèi)-容-來-自；中_國_碳_交^易=網(wǎng) tan pa i fa ng . c om

 

一是積極推進(jìn)水電開發(fā)，安全有序發(fā)展核電。2030 年以前加快開發(fā)西南地區(qū)的優(yōu)質(zhì)水電站址資源，而2030 年后重點(diǎn)推進(jìn)西藏自治區(qū)的水電開發(fā)；2030 年水電總裝機(jī)容量為4×108 kW 以上，年發(fā)電量約為1.6×1012 kW·h，開發(fā)率（不含西藏水電）超過80%；2040 年水電基本開發(fā)完畢，2060 年裝機(jī)容量保持在5×108 kW 以上。在確保安全的前提下有序發(fā)展核電，2030 年前年均開工6~8 臺機(jī)組，2030 年核電裝機(jī)容量約為1.2×108 kW；隨沿海站址資源開發(fā)完畢，2030 年后適時(shí)啟動內(nèi)陸核電建設(shè)，2060 年裝機(jī)容量增長至在4×108 kW 左右。

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二是適度發(fā)展氣電，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的靈活性并實(shí)現(xiàn)電力多元化供應(yīng)。氣電的度電排放約為煤電的50% 且靈活調(diào)節(jié)性能優(yōu)異，適度發(fā)展是保障電力安全穩(wěn)定供應(yīng)的現(xiàn)實(shí)選擇；氣電定位以調(diào)峰為主，預(yù)計(jì)2030 年、2060 年裝機(jī)容量分別為2.2×108 kW、4×108 kW。未來仍需重視天然氣對外依存度、發(fā)電成本、技術(shù)類型等問題，積極探索天然氣摻氫、氫氣和CO2 制取天然氣等碳循環(huán)模式作為補(bǔ)充氣源。

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三是合理統(tǒng)籌抽水蓄能和新型儲能發(fā)展。近中期，在站址資源滿足要求的條件下，應(yīng)優(yōu)先開發(fā)抽水蓄能以保證電力平衡并提供系統(tǒng)慣量；中遠(yuǎn)期需進(jìn)一步挖掘優(yōu)質(zhì)站址資源，預(yù)計(jì)2060 年抽水蓄能裝機(jī)容量達(dá)到4×108 kW。為滿足電力平衡、新能源消納等需求，中遠(yuǎn)期新型儲能將取得快速發(fā)展，預(yù)計(jì)2060 年裝機(jī)容量達(dá)到2×108 kW。 本`文@內(nèi)-容-來-自；中^國_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m

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（四）務(wù)實(shí)解決電力平衡與供應(yīng)保障問題

 

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電力平衡是電力低碳轉(zhuǎn)型亟需面對的重大難題和挑戰(zhàn)，如近期受電煤供應(yīng)緊張、煤炭價(jià)格漲幅明顯等因素的影響，多地出現(xiàn)了限產(chǎn)限電現(xiàn)象，引發(fā)各方高度關(guān)注。值得指出的是，一定時(shí)期內(nèi)煤炭仍是我國重要的“兜底”保障能源，應(yīng)在妥善解決電煤市場供需、秩序、價(jià)格等問題的基礎(chǔ)上，著力構(gòu)建多元化的清潔能源供應(yīng)體系，以此充分保障電力供應(yīng)的充裕性。

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近期，煤電仍是保障電力平衡的主力電源。新能源具有有效出力不穩(wěn)定且偏小的特點(diǎn)（見圖14），預(yù)計(jì)2025 年、2030 年在電力平衡中的貢獻(xiàn)度占比分別為6%、7%，而煤電的相應(yīng)占比高達(dá)57%、48%。充分挖掘需求側(cè)資源也是保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、促進(jìn)新能源消納的重要方式，預(yù)計(jì)2030 年、2060 年可利用規(guī)模超過最大負(fù)荷的6%、15%。為此，未來應(yīng)從規(guī)劃設(shè)計(jì)、市場培育、機(jī)制完善、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面著手，建立健全需求側(cè)資源利用體系。 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m

 

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圖14 2020—2060 年我國各類電源電力平衡貢獻(xiàn)圖 本+文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

 

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遠(yuǎn)期，保障電力平衡依賴多元化的清潔能源。預(yù)計(jì)2060 年全國電力平衡容量需求為2.8×109~3.2×109 kW；風(fēng)能、光伏的裝機(jī)規(guī)模約為4.6×109 kW，但參與電力平衡的有效容量僅約4×108~5×109 kW，僅能滿足約15% 的電力平衡容量需求；水電、核電、氣電、生物質(zhì)等清潔能源對電力平衡容量的貢獻(xiàn)度達(dá)到40%，抽水蓄能與新型儲能的貢獻(xiàn)度為17%，CCUS 改造、調(diào)峰、應(yīng)急備用煤電電力的貢獻(xiàn)度分別為5%、5%、3%。 內(nèi).容.來.自：中`國`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com

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著眼長遠(yuǎn)，我國電源發(fā)展存在多種路徑，具有高度的不確定性；為了化解各種不確定性伴生的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)建立更加穩(wěn)定的電力供應(yīng)體系，提升極端情形下電力安全供應(yīng)保障水平。基于碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)約束，設(shè)置了煤電裝機(jī)的平穩(wěn)削減、加速削減兩種情景，據(jù)此模擬電力供應(yīng)的保障情況（見圖 15）。 本`文@內(nèi)-容-來-自；中^國_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m

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①平穩(wěn)削減情景。2060 年全國煤電裝機(jī)容量保留8×108 kW，其中近零脫碳機(jī)組裝機(jī)容量為3.8×108 kW，靈活調(diào)節(jié)機(jī)組裝機(jī)容量為2.2×108 kW，應(yīng)急備用機(jī)組裝機(jī)容量為2×108 kW。2030 年后，通過延壽、新建機(jī)組替換退役機(jī)組，保持煤電裝機(jī)容量平緩下降，同時(shí)提高“退而不拆”的應(yīng)急備用煤電規(guī)模；需配置的新能源裝機(jī)規(guī)模為3.9×109 kW。

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②加速削減情景。2060 年全國煤電裝機(jī)容量保留4×108 kW，其中近零脫碳機(jī)組裝機(jī)容量為1.5×108 kW，靈活調(diào)節(jié)機(jī)組裝機(jī)容量為1.5×108 kW，應(yīng)急備用機(jī)組裝機(jī)容量為1×108 kW。2030 年后，煤電裝機(jī)的自然退役規(guī)?？焖僭黾?，有較小規(guī)模的延壽和退役替換機(jī)組；需配置的新能源裝機(jī)規(guī)模為4.6×109 kW。

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圖15 2020—2060 年全國煤電裝機(jī)情景對比

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相較加速削減情景，平穩(wěn)削減情景對無風(fēng)無光、陰雨冰凍等極端天氣的電力供應(yīng)保障能力顯著提升；但系統(tǒng)冗余備用成本有著較大增加， CCUS 改造需求時(shí)間提前且數(shù)量上升（如2060 年的碳捕集量需達(dá)到1.4×109 t），整個規(guī)劃期的電力供應(yīng)成本提高約4%。 內(nèi).容.來.自：中`國`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com

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五、對策建議

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（一）優(yōu)化電力行業(yè)頂層設(shè)計(jì)，穩(wěn)妥規(guī)劃電力轉(zhuǎn)型節(jié)奏

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統(tǒng)籌確定各省份、各行業(yè)的碳減排預(yù)算，特別是進(jìn)一步明確電力行業(yè)碳預(yù)算，科學(xué)制定并實(shí)施相應(yīng)的碳排放達(dá)峰時(shí)間與主要指標(biāo)。在加快發(fā)展新能源、水電、核電等非化石能源的基礎(chǔ)上，綜合考慮電力供應(yīng)保障、系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)資源等需求，協(xié)調(diào)煤電退出規(guī)模、節(jié)奏以及可再生能源發(fā)展；積極采取煤電延壽、退役煤電轉(zhuǎn)為應(yīng)急備用機(jī)組等措施，預(yù)防因火電大規(guī)?？焖偻顺龆绊戨娏Π踩€(wěn)定供應(yīng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。密切關(guān)注碳預(yù)算、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)、政策等內(nèi)外部環(huán)境的變化，滾動優(yōu)化電力低碳轉(zhuǎn)型路徑，動態(tài)調(diào)整電力低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展節(jié)奏。 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

 

（二）實(shí)施綠色低碳核心科技攻關(guān)，統(tǒng)籌電力全鏈條的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)布局 內(nèi).容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com

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加強(qiáng)國家科技戰(zhàn)略引領(lǐng)，論證并制定新型電力系統(tǒng)科技發(fā)展規(guī)劃，編制電力行業(yè)碳中和技術(shù)發(fā)展路線圖，針對性部署領(lǐng)域重大專項(xiàng)攻關(guān)計(jì)劃。建議圍繞新型電力系統(tǒng)構(gòu)建，培育國家實(shí)驗(yàn)室及創(chuàng)新平臺，在國家級科技計(jì)劃中支持一批重大技術(shù)項(xiàng)目，盡快在新型清潔能源發(fā)電，新型電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行、安全穩(wěn)定控制，新型先進(jìn)輸電，新型儲能與電氫碳協(xié)同利用等技術(shù)方向取得突破；加快先進(jìn)適用技術(shù)研發(fā)、示范、規(guī)?；瘧?yīng)用，構(gòu)建與新型電力系統(tǒng)建設(shè)深度融合的“政產(chǎn)學(xué)研用”技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系；持續(xù)加強(qiáng)碳中和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和示范工程支持力度，完善配套的科技政策體系，促進(jìn)電力行業(yè)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。 本`文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com

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（三）完善利益平衡、統(tǒng)籌兼顧的市場機(jī)制，建立綠色金融政策保障體系

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發(fā)揮市場在資源配置方面的決定性作用，以市場化手段解決新能源系統(tǒng)利用成本顯著提高的問題。積極探索容量補(bǔ)償機(jī)制，挖掘電力系統(tǒng)“源網(wǎng)荷儲”靈活性資源配置潛力，保障新能源的高效利用及用戶供電的可靠性。完善電力等能源品種價(jià)格的市場化形成機(jī)制，優(yōu)化差別化電價(jià)、分時(shí)電價(jià)、居民階梯電價(jià)政策，發(fā)揮促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、緩解電力供應(yīng)緊張矛盾的積極作用?？茖W(xué)設(shè)置碳排放總量控制目標(biāo)、配額分配方式，建立碳價(jià)與電價(jià)的聯(lián)動機(jī)制，實(shí)現(xiàn)碳交易與其他綠色交易品種的協(xié)調(diào)。發(fā)揮政府投資的引導(dǎo)作用，構(gòu)建與碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)相匹配的投融資政策體系。有序推進(jìn)綠色低碳金融產(chǎn)品和服務(wù)開發(fā)，設(shè)立碳減排貨幣政策工具；建立綠色信貸評估機(jī)制，完善綠色金融政策框架。 本*文@內(nèi)-容-來-自；中_國_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

作者：舒印彪、張麗英、張運(yùn)洲、王耀華、魯剛、元博、夏鵬

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