□唐葆君 李 茹

一、引言

2020 年9 月22 日，我國在聯(lián)合國大會上明確表示將加大國家自主減排貢獻(xiàn)力度，采取更強(qiáng)有力的政策措施，力爭2030 年前達(dá)到碳排放峰值，并爭取2060 年前實現(xiàn)碳中和。作為溫室氣體的主要來源，化石能源的燃燒對低碳可持續(xù)發(fā)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，逐步擺脫對化石能源的依賴是人類發(fā)展進(jìn)程中不可逆轉(zhuǎn)的前進(jìn)方向。為此，加快能源轉(zhuǎn)型已成為各國能源發(fā)展新趨勢。2018 年，我國發(fā)電產(chǎn)生的CO2排放量占全國碳排放總量的40%以上[1]，作為能源系統(tǒng)的核心，電力行業(yè)可將風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等清潔能源轉(zhuǎn)換成二次電力。由此可見，電力行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型是帶動其他能源密集型行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的重要載體。因此，推動電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型，對實現(xiàn)我國碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)具有重要意義。

降低可再生能源發(fā)電技術(shù)投資成本是推動電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的重要因素[2]。我國是全球最大的水能、風(fēng)能和太陽能利用國[3]。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2020 年，我國水電、風(fēng)電和太陽能發(fā)電裝機(jī)容量已分別達(dá)到3.70 億千瓦、2.82 億千瓦和2.53 億千瓦[4]。若未來投資成本繼續(xù)維持穩(wěn)定的下降趨勢，可再生能源發(fā)電技術(shù)就將比傳統(tǒng)燃煤技術(shù)更具成本優(yōu)勢[5]。由此可見，可再生能源發(fā)電技術(shù)成本的變化將會影響發(fā)電企業(yè)投資決策，進(jìn)而影響電力行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的進(jìn)程和布局，這也是影響電力行業(yè)碳達(dá)峰與碳中和的重要不確定因素。本文以我國六大電網(wǎng)區(qū)域為例，建立含區(qū)域間清潔電力調(diào)度的技術(shù)選擇模型，綜合考慮區(qū)域資源稟賦及可再生能源投資成本下降潛力的不確定性，動態(tài)分析可再生能源成本變化對電力行業(yè)CO2減排潛力的影響，提出具有區(qū)域特色的綜合資源戰(zhàn)略規(guī)劃方案，為我國實現(xiàn)能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)多樣化、促進(jìn)中長期各類發(fā)電資源有效利用提供決策參考。

二、文獻(xiàn)綜述

在可再生能源規(guī)劃方面，大多數(shù)研究都比較關(guān)注可再生能源的發(fā)展時間、地點以及裝機(jī)容量規(guī)模。以最小化建造成本和電力損耗為目標(biāo)，Zhao 等（2020）[6]建立了優(yōu)化模型，規(guī)劃了摩洛哥、埃及和突尼斯的風(fēng)電、太陽能光伏、集中式光熱技術(shù)的發(fā)展路徑，并認(rèn)為可再生電力的跨國傳輸可實現(xiàn)互惠互利。而Bagdadee 和Zhang（2020）[7]以投資成本、運(yùn)行維護(hù)成本、燃料成本、生態(tài)成本等總成本最小為目標(biāo)，在考慮可再生能源發(fā)展?jié)摿Φ那疤嵯拢接懥嗣霞永瓏L(fēng)電、水電、太陽能光伏等發(fā)電技術(shù)和傳統(tǒng)電源的競爭協(xié)調(diào)發(fā)展路徑。在允許可再生能源發(fā)展到最大潛力并限制燃煤技術(shù)產(chǎn)能情況下，Lenzen 等（2016）[8]同樣以成本最小化為目標(biāo)，模擬了滿足澳大利亞小時級電力需求的低碳電力技術(shù)時空分布情況，并分析了碳價波動對生物質(zhì)燃料發(fā)電的影響。Lei 等（2020）[9]基于自下而上的TIMES 模型分析了我國各?。ㄊ小^(qū)）不可再生能源和可再生能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展路徑，但研究并未考慮電力傳輸以及各省（市、區(qū)）可再生能源技術(shù)開發(fā)潛力，也未細(xì)分燃煤發(fā)電技術(shù)類型。

在社會經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型低碳背景下，電力行業(yè)不同轉(zhuǎn)型路徑對實現(xiàn)碳減排目標(biāo)的影響不同。Chen 等（2011）[10]研究了我國電力行業(yè)低碳技術(shù)發(fā)展路線發(fā)現(xiàn)，不同情景下電力行業(yè)均可在2030 年前達(dá)到碳排放峰值，達(dá)峰量位于33.1 億-42.8 億噸之間。基于我國的終端能源使用模型，Khanna 等（2016）[11]量化了電力行業(yè)煤炭消費與二氧化碳排放的關(guān)系，認(rèn)為在沒有可再生能源目標(biāo)和清潔電力調(diào)度的情況下，電力行業(yè)碳排放難以在2030 年以前達(dá)峰。從整個電力系統(tǒng)角度出發(fā)，基于“源-網(wǎng)-荷”優(yōu)化模型，Zhang 等（2017）[12]認(rèn)為我國電力行業(yè)碳排放將于2027 年達(dá)峰，峰值約為66.5 億噸?？梢钥闯觯捎诳紤]的因素（如電力負(fù)荷、發(fā)電技術(shù)、碳排放限制等）、使用的方法和設(shè)置的情景各不相同，不同研究得到的碳排放達(dá)峰年份和相應(yīng)的排放水平差異巨大。

綜上所述可知，首先，現(xiàn)有研究大多從全國層面出發(fā)，忽略了地區(qū)資源特點以及電力跨區(qū)輸送等實際問題。其次，就技術(shù)層面，現(xiàn)有研究很少細(xì)分燃煤發(fā)電技術(shù)類型及容量級別，也就無法詳細(xì)指導(dǎo)電力行業(yè)技術(shù)布局。再者，各類發(fā)電技術(shù)的投資成本、發(fā)電效率和所用燃料的能源效率等會隨著社會、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展而變化，而現(xiàn)有研究采用的固定參數(shù)會影響運(yùn)算結(jié)果的精確程度。因此，若不考慮未來成本的變化，將會嚴(yán)重低估可再生能源對化石能源的替代潛力。最后，就政策層面，多數(shù)研究忽略了淘汰落后產(chǎn)能、改造現(xiàn)有技術(shù)等政策要求，使得模擬結(jié)果脫離實際發(fā)展需求。為彌補(bǔ)已有研究不足，本文結(jié)合當(dāng)前政策目標(biāo)、發(fā)電技術(shù)特點、資源環(huán)境容量、成本變化趨勢等多重因素，將電源規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃結(jié)合起來，探討可再生能源成本變化對電力行業(yè)實現(xiàn)碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)的影響，并提出符合低碳發(fā)展需要且具有實際可操作性的技術(shù)路徑布局方案。

三、模型構(gòu)建

本文運(yùn)用NET-Power 模型[13-14]研究可再生能源投資成本的變化對電力行業(yè)碳排放的影響。NET-Power模型集電源、電網(wǎng)、環(huán)境、政策為一體，可以動態(tài)模擬多能源共存的復(fù)雜電力系統(tǒng)運(yùn)行路徑，其最大的優(yōu)勢在于自下向上地從發(fā)電技術(shù)角度出發(fā)，對各區(qū)域發(fā)電技術(shù)布局、區(qū)域間不同品種電力調(diào)度以及不同技術(shù)所需要的能源和產(chǎn)生的排放量進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，使模擬過程和結(jié)果更加可信。

（一）目標(biāo)函數(shù)

NET-Power 模型以規(guī)劃期內(nèi)各年的年度總成本最小為目標(biāo)函數(shù)，包括各項發(fā)電技術(shù)年度初始投資成本、運(yùn)營和維護(hù)成本、燃料成本和電力傳輸成本?？偝杀炯案黜棾杀居嬎愎揭姳?。

（二）約束條件

NET-Power 模型的約束條件主要包括5 類（表1）：

表1 目標(biāo)函數(shù)及約束條件

1.電力需求約束。各區(qū)域的總發(fā)電量與凈輸入電力之和應(yīng)大于該地區(qū)的電力需求量。

2.運(yùn)行裝機(jī)容量約束。各區(qū)域電力技術(shù)每年實際運(yùn)行的裝機(jī)容量不得超過該技術(shù)當(dāng)年的庫存量。庫存量指前一年折舊后的裝機(jī)容量加上新建成的容量再除去政策強(qiáng)制淘汰后的裝機(jī)容量。

3.總裝機(jī)容量約束?？紤]到政策和環(huán)境物理容量約束，各區(qū)域的相關(guān)發(fā)電技術(shù)裝機(jī)容量存在上下限。例如，對于需要淘汰的落后產(chǎn)能，未來裝機(jī)容量不應(yīng)超過基準(zhǔn)年的裝機(jī)容量，則基準(zhǔn)年的裝機(jī)容量為其容量上限；對于政策大力推廣的先進(jìn)技術(shù)、清潔技術(shù)，基準(zhǔn)年的裝機(jī)容量則為其容量下限；對于受物理資源容量限制的水電、風(fēng)電及太陽能等可再生能源發(fā)電技術(shù)，其裝機(jī)容量不應(yīng)超過該資源在當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)可開發(fā)量。

4.發(fā)電比例約束。根據(jù)技術(shù)發(fā)展趨勢或政策規(guī)劃目標(biāo)，設(shè)置部分技術(shù)發(fā)電比例約束。例如，對于即將淘汰的落后產(chǎn)能，其發(fā)電占比最低為0，最高不得超過基準(zhǔn)年的發(fā)電比重；對于清潔低碳技術(shù)，其發(fā)電占比不得低于基準(zhǔn)年發(fā)電比重，最高不得超過100%。

5.電力調(diào)度約束。智能電網(wǎng)的建設(shè)將加大區(qū)域互聯(lián)程度，區(qū)域間電力調(diào)度能力也將逐漸增加。故本文假設(shè)區(qū)域調(diào)入電量占該區(qū)域當(dāng)年用電量的比重不低于基準(zhǔn)年該地區(qū)調(diào)入電力占比。同時，為響應(yīng)國家發(fā)改委下發(fā)的《可再生能源發(fā)電全額保障性收購管理辦法》中提到的優(yōu)先調(diào)度風(fēng)電、太陽能等可再生電力，以充分發(fā)揮區(qū)域間資源優(yōu)化配置的作用，本文假設(shè)調(diào)度電力種類為電力輸出地區(qū)資源豐富的電力類型。

四、數(shù)據(jù)來源及情景設(shè)置

（一）數(shù)據(jù)來源

本文考慮了煤、氣、核、風(fēng)、水、太陽能、生物質(zhì)能共7 種能源發(fā)電的18 種發(fā)電技術(shù)，為滿足終端用電需求，在NET-Power 模型中這些發(fā)電技術(shù)存在3 種競爭關(guān)系：一是可再生能源大類與不可再生能源大類發(fā)電技術(shù)之間的競爭；二是同種能源大類里不同技術(shù)之間的競爭，如氣電、核電、各類燃煤發(fā)電等不可再生能源發(fā)電技術(shù)之間的競爭，風(fēng)電、太陽能、水電、生物質(zhì)能等可再生能源發(fā)電技術(shù)之間的競爭；三是同一類發(fā)電技術(shù)但不同容量級別技術(shù)之間的競爭，如300MW 級超超臨界、600MW 級超超臨界和1000MW 級超超臨界這3種不同容量等級技術(shù)之間的競爭。

電力需求受社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、技術(shù)等多方面的影響，本文根據(jù)《中國電力年鑒2019》整理了2018 年六大區(qū)域用電量，并參考已有研究預(yù)測未來六大區(qū)域的用電需求[15-16]（見表2）。根據(jù)2015 年各區(qū)域風(fēng)能和太陽能發(fā)電技術(shù)的投資成本[17-18]，以及2018 年風(fēng)能和太陽能投資成本分別比2015 年下降3.4%和8.9%等[19-20]信息，本文折算出2018 年各區(qū)域風(fēng)電和太陽能發(fā)電技術(shù)投資成本（見表3）。

表2 六大區(qū)域用電需求 單位：億千瓦時

表3 風(fēng)電和太陽能技術(shù)的初始投資成本 單位：元/千瓦

受發(fā)電技術(shù)自身性能以及發(fā)電廠的用電率和環(huán)境溫度影響，不同發(fā)電技術(shù)之間的燃料消費率存在差異。表4 展示了在技術(shù)和區(qū)域2 個維度上發(fā)電技術(shù)燃料消費率存在的差異。

表4 2018 年各發(fā)電技術(shù)在六大區(qū)域的燃料消費率

受各地區(qū)經(jīng)濟(jì)增速、用電需求、資源稟賦等差異的影響，各技術(shù)發(fā)電小時數(shù)也存在地區(qū)差異。表5 展示了各區(qū)域發(fā)電技術(shù)運(yùn)行小時數(shù)、可再生能源最大開發(fā)潛力、棄風(fēng)棄光率、輸電線損、燃料價格等關(guān)鍵參數(shù)。其中，各發(fā)電技術(shù)年度運(yùn)行小時數(shù)、棄風(fēng)率和輸電線損為區(qū)域所含省市的平均值，數(shù)據(jù)分別來自《中國電力年鑒2019》[21]、Tang 等（2019）[14]和國家能源局《2018 年風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行情況》；各地區(qū)風(fēng)電、水電和太陽能可開發(fā)潛力來自國家可再生能源中心和Cheng 等（2015）[22]；棄光率來自中國光伏行業(yè)協(xié)會《2018-2019 年中國光伏產(chǎn)業(yè)年度報告》；各地區(qū)燃料價格來自中國煤炭市場網(wǎng)（https://www.cctd.com.cn/）、CEIC 數(shù)據(jù)庫及作者整理。

表5 發(fā)電技術(shù)運(yùn)行小時數(shù)及其他關(guān)鍵參數(shù)

（二）情景設(shè)置

近年來，受原材料成本下降、技術(shù)工藝升級等因素影響，風(fēng)電和太陽能發(fā)電技術(shù)投資成本顯著降低，且在未來仍具有大幅下降空間[23]，是最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵓夹g(shù)。如圖1 所示，國際能源署（IEA）、國際可再生能源署（IRENA）、國家發(fā)展改革委能源研究所（ERI）、美國國家可再生能源實驗室（NERL）、歐洲經(jīng)濟(jì)與環(huán)境研究所（EIEE）、德國經(jīng)濟(jì)研究所（DIW）、歐洲風(fēng)能協(xié)會（EWEA）、德國Potsdam 氣候影響研究所（PIK）、歐盟聯(lián)合研究中心（EC JRC）、國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所（IIASA）、PBL 荷蘭環(huán)境評估署（PBL NEAA）等機(jī)構(gòu)組織對未來風(fēng)電和太陽能發(fā)電技術(shù)投資成本進(jìn)行了預(yù)測。由預(yù)測結(jié)果可知，由于掌握的信息和出發(fā)的立場不同，各機(jī)構(gòu)組織對于未來可再生能源發(fā)電技術(shù)投資成本的判斷也存在明顯差異。為了避免單一判斷帶來的局限，本文結(jié)合不同研究機(jī)構(gòu)給出的信息，設(shè)置4 種未來可再生能源（主要指風(fēng)能和太陽能）投資成本可能的變化情景，即基準(zhǔn)情景、低速下降情景、中速下降情景和高速下降情景，各情景設(shè)置見表6?；鶞?zhǔn)情景作為參照情景，即假定各發(fā)電技術(shù)的投資成本不發(fā)生改變，低速、中速、高速下降情景是在基準(zhǔn)情景基礎(chǔ)之上，假定風(fēng)能和太陽能投資成本分別以各機(jī)構(gòu)組織預(yù)測的最低速度、平均速度、最高速度下降。需要注意的是，低速和高速下降的成本數(shù)據(jù)直接采用機(jī)構(gòu)預(yù)測的實際值，中速下降情景的成本變化數(shù)據(jù)選擇各機(jī)構(gòu)組織預(yù)測的平均值。

表6 可再生能源投資成本相對2015 年變化情景

圖1 太陽能和風(fēng)能發(fā)電技術(shù)投資成本相對2015 年下降情況

五、結(jié)果分析與討論

（一）各區(qū)域不同發(fā)電資源配置情況分析

可再生能源發(fā)電技術(shù)的興起對各區(qū)域傳統(tǒng)燃煤發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生了不同程度的替代：風(fēng)電和太陽能技術(shù)在華北、西北和東北地區(qū)有較大發(fā)展；南方和華中地區(qū)的水電較多；受到廠址資源的限制，核電主要在華東、南方和東北地區(qū)發(fā)展。發(fā)電裝機(jī)結(jié)構(gòu)差異大，具體而言：華北地區(qū)因電力需求最多，其裝機(jī)容量明顯高于其他地區(qū)，所以當(dāng)可再生能源投資成本高速下降時，2030 年該地區(qū)風(fēng)電技術(shù)裝機(jī)容量將增至9.3 億千瓦，2060 年將增至23.0 億千瓦；對華東地區(qū)，由于可再生資源稀缺，預(yù)計在未來直到2060 年，華東地區(qū)將一直以燃煤發(fā)電為主；對華中地區(qū)，該地區(qū)水資源豐富，在高速下降情景下，其水電裝機(jī)將保持年均1.1%的速度增長，且風(fēng)電和太陽能技術(shù)的大力發(fā)展會替代部分燃煤發(fā)電技術(shù)，使得2060 年風(fēng)電和太陽能技術(shù)將分別占該地區(qū)總裝機(jī)容量的15.2%和44.0%；南方地區(qū)的可再生能源發(fā)電技術(shù)發(fā)展較快，在高速下降情景下，預(yù)計2030 年該地區(qū)燃煤技術(shù)裝機(jī)容量占該地區(qū)總裝機(jī)容量的16.2%，2060 年將降至3.8%，屆時，該地區(qū)電力主要來自清潔能源；對西北地區(qū)，盡管太陽能發(fā)電技術(shù)投資成本下降速度比風(fēng)電快，但風(fēng)電技術(shù)利用小時數(shù)高于太陽能技術(shù)，所以風(fēng)電在西北地區(qū)得到大力發(fā)展。預(yù)計到2030 年，當(dāng)風(fēng)電技術(shù)投資成本下降22.0%時，西北地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到8.9 億千瓦，約占該地區(qū)總裝機(jī)容量的59.4%，到2060 年，西北地區(qū)發(fā)電裝機(jī)容量基本為可再生能源，在可再生能源成本高速下降情景下，該地區(qū)風(fēng)能和太陽能技術(shù)裝機(jī)容量分別占66.1%和32.7%；對東北地區(qū)，若風(fēng)電技術(shù)投資成本下降34.5%，2060 年該地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到9.6 萬億千瓦，且由于風(fēng)能和太陽能技術(shù)的增加，2060 年東北地區(qū)將不再使用燃煤發(fā)電。

（二）區(qū)域間可再生電力調(diào)度情況分析

跨區(qū)電力傳輸有利于統(tǒng)籌協(xié)調(diào)全國和區(qū)域間能源資源使用。可再生能源投資成本下降可促進(jìn)清潔電力跨區(qū)域傳輸。由前文分析可知，在可再生能源成本低速、中速和高速下降情景下，2060 年，區(qū)域間電力傳輸總量將分別達(dá)到1.51 萬億千瓦時、1.60 萬億千瓦時和1.78 萬億千瓦時，占當(dāng)年總發(fā)電量的11.4%，12.0%和13.4%。其中，西北地區(qū)對外輸電方向最多，分別向華中、華東和南方地區(qū)輸出風(fēng)電和太陽能電。在可再生能源成本高速下降情景下，西北地區(qū)2060 年輸出電量將達(dá)到1.03 萬億千瓦時，占全國跨區(qū)清潔電力輸出總量的57.6%。華東地區(qū)是主要的電力調(diào)入?yún)^(qū)域，到2060 年，其輸入電量將達(dá)到0.78 萬億千瓦時，占該地區(qū)用電總量的26.5%。華中地區(qū)的跨區(qū)輸入、輸出電量均較大，但輸入電量高于輸出電量，到2060 年，若風(fēng)能和太陽能投資成本分別下降34.5%和66.8%，則華中地區(qū)將凈輸入電量863.3 億千瓦時。南方、東北地區(qū)則分別是凈輸入、凈輸出電量區(qū)域。

從發(fā)電情況來看，不同時間及情景下我國各區(qū)域發(fā)電構(gòu)成呈不同狀態(tài)。總體而言，隨著可再生能源成本不同程度下降，2060 年全國可再生能源發(fā)電比例介于65.6%-77.6%范圍之間。在可再生能源成本高速下降情景下，2060 年華北地區(qū)可再生能源發(fā)電占比達(dá)到60.0%；由于可再生能源資源稀缺，華東地區(qū)燃煤發(fā)電仍然較多。在可再生能源成本低速下降情景下，2060 年華東地區(qū)燃煤發(fā)電量約占該地區(qū)用電量的47.8%；華中地區(qū)擁有豐富的水資源，2060 年水電占該地區(qū)總發(fā)電量的50.7%；隨著風(fēng)電成本優(yōu)勢凸顯，2060 年南方地區(qū)風(fēng)電將達(dá)到1.0 萬億千瓦時，占該地區(qū)總發(fā)電量的33.5%，風(fēng)電快速發(fā)展取代了該地區(qū)的部分燃煤發(fā)電；由于西北地區(qū)擁有豐富的風(fēng)電和太陽能資源，在高速下降情景下，2060 年該地區(qū)風(fēng)電和太陽能發(fā)電占比分別達(dá)到67.7%和27.8%；在低速和中速下降情景下，東北地區(qū)以風(fēng)電為主，但在高速下降情景下，隨著太陽能投資成本降幅增大，2060 年該地區(qū)太陽能發(fā)電占比將達(dá)到34.2%。

（三）電力行業(yè)二氧化碳減排潛力分析

圖2 展示了不同情景下電力行業(yè)CO2排放及減排情況。從左圖可以看出，可再生能源投資成本下降可以推動電力行業(yè)碳排放盡早達(dá)峰。若可再生能源投資成本保持不變，則電力行業(yè)最早可在2042 年達(dá)到56.6億噸的排放峰值；在可再生能源投資成本低速和中速下降情景下，電力行業(yè)碳排放可分別于2035 和2029 年達(dá)峰，峰值分別為49.7 億噸和43.9 億噸；若可再生能源投資成本高速下降，電力行業(yè)就有望于2023 年達(dá)到碳排放峰值，排放量為41.5 億噸，而后逐步減少?？梢钥闯?，僅降低可再生能源投資成本難以在2060 年實現(xiàn)電力行業(yè)層面的碳中和。右圖陰影部分表示由可再生能源成本變化帶來的減排潛力，由于在2025 年之前可再生能源成本優(yōu)勢還未明顯凸顯，故不同情景下減排潛力差異不大。而2025 年后，可再生能源成本優(yōu)勢在西北、華北、東北等部分地區(qū)逐步顯現(xiàn)，所以電力行業(yè)減排量在2025 年后隨著可再生能源發(fā)電份額的增加而增加。若可再生能源投資成本維持高速下降，規(guī)劃期內(nèi)電力行業(yè)年均減排19.3億噸，至2060 年，電力行業(yè)累計減排潛力在291.8 億-831.0 億噸范圍內(nèi)，可見減排程度與可再生能源成本下降幅度密切相關(guān)。

圖2 電力行業(yè)碳排放及減排潛力

（四）電力行業(yè)技術(shù)發(fā)展路徑分析

表7 展示了不同情景下全國電力行業(yè)技術(shù)發(fā)展路徑。由表中數(shù)據(jù)可知，若提升火電技術(shù)效率的同時大力發(fā)展可再生能源發(fā)電技術(shù)、降低可再生能源投資成本，在由低到高下降情景下，全國發(fā)電裝機(jī)容量在2030年、2050 年和2060 年將分別介于36.4 億-41.8 億千瓦、62.4 億-65.7 億千瓦和68.1 億-80.8 億千瓦之間。從裝機(jī)結(jié)構(gòu)來看，2060 年煤電裝機(jī)份額將降至6.3%-9.5%。受投資成本下降的影響，風(fēng)電技術(shù)裝機(jī)容量在2030 年和2060 年分別位于8.5 億-17.6 億千瓦、34.2 億-44.5 億千瓦范圍內(nèi)，太陽能技術(shù)裝機(jī)容量在2030 年和2060 年分別位于9.0 億-13.4 億千瓦、19.6 億-22.9 億千瓦范圍內(nèi)，風(fēng)電技術(shù)發(fā)展時間將早于太陽能技術(shù)，開放容量也多于太陽能技術(shù)。在可再生能源高速下降情景下，2030 年全國裝機(jī)容量有望突破40 億千瓦，比當(dāng)前翻一番。至2060年，全國累計裝機(jī)容量有望突破80 億千瓦，其中風(fēng)、光、水等可再生能源發(fā)電裝機(jī)約72.8 億千瓦，且新增裝機(jī)基本來自可再生能源發(fā)電技術(shù)，2060 年可再生能源裝機(jī)份額約90.8%。總體而言，可再生能源成本下降越多，煤電裝機(jī)份額越低，可再生能源對傳統(tǒng)化石能源的替代就越顯著，也越有利于電力系統(tǒng)綠色轉(zhuǎn)型。

表7 不同情景下電力行業(yè)技術(shù)發(fā)展路徑

六、研究結(jié)論與政策建議

（一）研究結(jié)論

1.可再生能源成本下降越快，對傳統(tǒng)燃煤發(fā)電技術(shù)的替代就越顯著

可再生能源資源相對豐富的地區(qū)，如西北、南方、東北地區(qū)，當(dāng)可再生能源投資成本大幅下降時，其傳統(tǒng)燃煤發(fā)電技術(shù)將大量被風(fēng)電、太陽能等可再生能源發(fā)電技術(shù)替代。具體而言，若2060 年風(fēng)能和太陽能投資成本分別相對2015 年下降34.5%和66.8%，西北和東北地區(qū)就將不再使用燃煤技術(shù)發(fā)電；若2060 年風(fēng)能和太陽能投資成本分別相對2015 年下降19.5%和42.9%，那么西北和東北地區(qū)燃煤技術(shù)分別為0.1 億千瓦和0.2 億千瓦。

2.受資源條件和可再生能源成本變化影響，未來各區(qū)域發(fā)電裝機(jī)結(jié)構(gòu)差異較大

風(fēng)電和太陽能技術(shù)在華北、西北地區(qū)有較大發(fā)展；南方和華中地區(qū)的水電居多；受到廠址資源限制，核電主要在華東、東北和南方地區(qū)發(fā)展。2060 年，所有地區(qū)可再生能源發(fā)電裝機(jī)將超過50%。若可再生能源投資成本高速下降，那么2060 年華北地區(qū)風(fēng)電技術(shù)裝機(jī)占比為58.4%，西北地區(qū)風(fēng)電技術(shù)裝機(jī)占比為66.1%。在高速下降情景下，2060 年，東北地區(qū)的核電裝機(jī)最多，占全國核電裝機(jī)總量的63.2%，華中地區(qū)的水電最多，占全國水電裝機(jī)的44.0%。

3.可再生能源投資成本下降程度會影響清潔電力跨區(qū)域傳輸規(guī)模成本下降越多，電力跨區(qū)域傳輸規(guī)模也越大。2060 年，在可再生能源成本低速、中速和高速下降情景下，區(qū)域間電力傳輸總量分別為1.51 萬億千瓦時、1.60 萬億千瓦時和1.78 萬億千瓦時，各占當(dāng)年總發(fā)電量的11.4%，12.0%和13.4%。西北地區(qū)是主要的電力輸出地區(qū)，在可再生能源成本高速下降情景下，將對外輸出清潔電力1.03 萬億千瓦時。華北地區(qū)主要向華中和華東兩個地區(qū)送電。在高速下降情景下，2060 年華北地區(qū)對外送電比低速下降情景多22.1%，比中速下降情景多12.7%。東北和華中地區(qū)對外送電也將隨著可再生能源投資成本的下降而增加。

4.可再生能源投資成本下降將推動電力行業(yè)碳減排若可再生能源投資成本保持不變，那么在現(xiàn)有政策趨勢下，電力行業(yè)減排壓力較大，最早可在2042 年達(dá)到56.6 億噸的排放峰值。但若可再生能源成本高速下降，則可再生能源技術(shù)有望憑借成本優(yōu)勢得到大力發(fā)展，可推動電力行業(yè)在2023 年達(dá)到41.5 億噸的碳排放峰值。此外，隨著可再生能源投資成本不同程度的下降，規(guī)劃期即2018-2060 年內(nèi)電力行業(yè)累計碳減排量位于291.8 億-831.0 億噸范圍內(nèi)。全國發(fā)電裝機(jī)容量有望于2060 年突破80 億千瓦，其中風(fēng)電和太陽能發(fā)電技術(shù)裝機(jī)容量占比約83.4%。若可再生能源投資成本維持低速下降，則2040 年前以發(fā)展太陽能技術(shù)為主，2040 年太陽能和風(fēng)電技術(shù)裝機(jī)容量分別為19.9 億千瓦和18.8 億千瓦，占總裝機(jī)容量的37.8%和35.6%。若可再生能源成本保持中高速下降，則風(fēng)電技術(shù)先于太陽能技術(shù)發(fā)展。在高速下降情景下，2045 年風(fēng)電技術(shù)裝機(jī)容量占比超過50%，太陽能技術(shù)裝機(jī)容量占比為27.5%，而后緩慢增至2060 年的28.4%。

（二）政策建議

1.降低可再生能源投資成本，提高競爭優(yōu)勢投資成本大幅下降將推動可再生能源大力發(fā)展，提升電力行業(yè)減排潛力。若2060 年風(fēng)電和太陽能投資成本分別下降34.5%和66.8%，全國可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量占90.8%。因此，為保證電力充分供應(yīng)的同時能夠?qū)崿F(xiàn)煤電技術(shù)與可再生能源發(fā)電技術(shù)競爭協(xié)調(diào)發(fā)展，建議通過市場化手段，使我國發(fā)電技術(shù)裝機(jī)容量至2030 年、2050 年和2060年分別增加到41.8 億千瓦、65.7 億千瓦和80.8 億千瓦。

2.轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)，推廣清潔能源發(fā)電技術(shù)華北、東北、西北地區(qū)應(yīng)大力推廣風(fēng)電和太陽能發(fā)電技術(shù)，以期至2060 年這三個地區(qū)風(fēng)電和太陽能技術(shù)裝機(jī)容量分別占全國風(fēng)電和太陽能技術(shù)裝機(jī)容量的83.1%和71.0%；而南方和華中地區(qū)則應(yīng)增加水電技術(shù)，保證到2060 年這兩個地區(qū)水電技術(shù)裝機(jī)容量為4.7 億千瓦，占全國水電裝機(jī)的85.9%。東部沿海地區(qū)可以利用地理位置優(yōu)勢，安全推廣核電技術(shù)。

3.加大支持力度，促進(jìn)區(qū)域間清潔電力傳輸規(guī)模為促進(jìn)區(qū)域間清潔電力調(diào)度，建議政府部門通過鼓勵企業(yè)加大可再生能源發(fā)電技術(shù)的研發(fā)力度或完善專項補(bǔ)貼等手段降低企業(yè)成本。2060 年，當(dāng)風(fēng)電和太陽能技術(shù)投資成本分別比2015 年下降19.5%和42.9%時，跨區(qū)域清潔電力傳輸量將達(dá)到1.51 萬億千瓦時；若分別比2015 年下降34.5%和66.8%時，跨區(qū)域清潔電力傳輸量將增加18.2%。因此，降低可再生能源投資成本可促進(jìn)區(qū)域間清潔電力調(diào)度，西北、華中和華北地區(qū)是可再生資源較為豐富的地區(qū)，在大規(guī)模建設(shè)可再生能源發(fā)電技術(shù)的同時，也要注意電網(wǎng)的建設(shè)、清潔電力的接入和充分利用。