碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究-NRDC.pdf

2022.04 碳达峰碳中和背景下 山西煤电行业转型发展研究 中国煤炭消费总量控制方案和政策研究 煤控研究项目 中国是世界煤炭生产和消费第一大国。以煤炭为主的能源结构 支撑了中国经济的高速发展，但也对生态环境造成了严重的破 坏。为了应对气候变化、保护环境和减少空气污染，国际环保 组织自然资源保护协会 NRDC 作为课题协调单位，与政府智 库、科研院所和行业协会等 20 多家有影响力的单位合作，于 2013 年 10 月共同启动了“中国煤炭消费总量控制方案和政策研 究”项目（即“煤控研究项目”），为设定全国煤炭消费总量 控制目标、实施路线图和行动计划提供政策建议和可操作措施， 助力中国实现资源节约、环境保护、气候变化与经济可持续发 展的多重目标。请访问网站了解更多详情 http//coalcap.nrdc.cn/ 自然资源保护协会（ NRDC）是一家国际公益环保组织，成立于 1970 年。 NRDC 拥有 600 多名员工，以科学、法律、政策方面 的专家为主力。 NRDC 自上个世纪九十年代中起在中国开展环 保工作，中国项目现有成员 30 多名。 NRDC 主要通过开展政策 研究，介绍和展示最佳实践，以及提供专业支持等方式，促进 中国的绿色发展、循环发展和低碳发展。请访问网站了解更多 详情 http//www.nrdc.cn/ 山西科城能源环境创新研究院于 2017 年 1 月获山西省民政厅批 准成立，是一家独立的非营利绿色发展研究机构和协同创新平 台。自成立以来，研究院围绕低碳及能源清洁化、污染源管理 及治理、废物资源化与无害化、生态环境保护和修复以及公众 环境教育等开展研究，从政策倡导、战略研究、技术建议及能 力建设等角度为政府、企业和公众提供绿色转型解决方案。请 访问网站了解更多详情 http//e-coshare.com/ 煤控研究报告 “十四五”山西省非煤经济发展研究 碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究 碳达峰碳中和背景下山西焦化行业转型发展研究 中国典型省份煤电转型优化潜力研究 碳达峰碳中和目标约束下重点行业的煤炭消费总量控制路线 图研究 中国典型省份煤电转型优化潜力研究执行摘要 碳达峰碳中和目标约束下重点行业的煤炭消费总量控制路线 图研究执行摘要 碳达峰碳中和目标约束下水泥行业的煤炭消费总量控制路线 图研究 碳达峰碳中和目标约束下电力行业的煤炭消费总量控制路线 图研究 碳达峰碳中和目标约束下钢铁行业的煤炭消费总量控制路线 图研究 碳达峰碳中和目标约束下煤化工行业煤炭消费总量控制路线 图研究 山西省“十四五”煤炭消费总量控制政策研究 “十四五”电力行业煤炭消费控制政策研究 新冠疫情后的中国电力战略路径抉择煤电还是电力新基建 中国散煤综合治理研究报告 2020 “十三五”时期重点部门煤控中期评估及后期展望 “十三五”电力煤控中期评估与后期展望 中国煤控项目“十三五”中期评估与后期展望研究报告 中国实现全球 1.5℃目标下的能源排放情景研究 持续推进电力改革 提高可再生能源消纳执行报告 2012 煤炭的真实成本 请访问网站了解更多详情 http//www.nrdc.cn/ 封面图片 Kirill Shavlo from Unsplash 碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究 煤控研究项目系列报告 碳达峰碳中和背景下 山西煤电行业转型发展研究 山西科城能源环境创新研究院 自然资源保护协会（ NRDC） 2022 年 04 月 煤控研究项目 i 目录 执行摘要 1 前言 4 1.山西电力发展现状 5 1.1 需求现状 1.2 供给现状 1.3 能源消费与碳排放情况 1.4 煤电发展存在问题 2.山西煤电碳排放预测 16 2.1 煤电发展趋势分析 2.2 情景设置 2.3 测算结果 2.4 峰值建议 2.5 中和展望 3.山西煤电行业低碳转型路径 23 3.1 严格控制煤电发展规模 3.2 加快煤电节能降碳增效 3.3 逐步提高煤电适应能力 ii 碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究 4.山西煤电行业低碳转型政策建议 29 4.1 严控煤电产能，制定煤电有序退出路线图 4.2 推进综合能源供应试点，探索高质量发展路径 4.3 制定相关标准规范，科学指导灵活性和延寿改造 4.4 完善电力市场顶层设计，纵深推进电力市场化改革 4.5 设立行业转型基金，加大企业转型帮扶力度 结语 32 参考文献 33 附录 34 煤控研究项目 1 执行摘要 山西是全国大型煤电基地之一，其煤电行业是全省煤炭消费和碳排放重点部门。如 何与时俱进、因时而异地促进山西煤电行业低碳绿色转型，对于全省建立清洁低碳高效 安全能源体系，实现双碳目标意义重大。 本研究结合山西实际，基于电力供需平衡，综合考虑需求端和供给端关键影响因素， 探讨山西煤电行业碳排放峰值目标、低碳转型路径及政策建议，主要结论如下 1. 山西煤电行业可争取在 2028-2030 年左右实现碳达峰 基准情景下，山西省煤电将于2031-2032年实现碳达峰，排放峰值约为3亿吨； 低碳情景下，山西省煤电将于2030年实现碳达峰，峰值约为2.8亿吨；强化低碳情 景下，山西煤电行业将于2028年左右实现碳达峰，峰值约为2.7亿吨。不同情景下， 山西 2060 年均将保留部分煤电机组，需通过碳捕获与封存（ Carbon Capture and Storage，CCS ）等去碳技术推动行业实现碳中和。 综合考虑山西经济社会发展需求，报告折中选取低碳情景作为推荐情景。低碳情景 下，根据电力平衡，2025-2035年存在电力装机缺额，需加快储能发展，2025年、 2030 年、 2035 年需配置储能分别为600万千瓦、 1000 万千瓦、2000 万千瓦，以保 障高峰负荷的电力供应。2060 年，山西省煤电行业二氧化碳排放量将削减至0.64亿 吨，较峰值排放量累计削减77，剩余排放需通过CCS和生物能源与碳捕获和储存 （Bio-Energy with Carbon Capture and Storage，BECCS）等技术实现碳中和。 2 碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究 图 1 山西省碳达峰碳中和目标探讨 2. 合理确定山西煤电行业发展定位与规模是核心 山西作为电力外送基地，在保障国家能源供应安全的前提下，需以统筹经济发展和 保供调峰为原则，合理确定煤电外送规模，严控省内自用煤电建设，同时加速淘汰落后 机组，合理延寿现有机组。综合考虑山西煤电机组在建、规划和落后机组情况，建议山 西省煤电机组总装机容量于 2030 年前实现达峰，控制在 8300 万千瓦以内，2030 年后 不再新增煤电装机能力，确保全省煤电在继续发挥电力安全保障托底作用的同时，由传 统提供电力、电量的主体性电源，向基础保障性和系统调节性电源并重转型。 3. 加快推进煤电行业提质增效和强化适应能力是关键 实施在建、拟建和现役机组分类处置，深入推进煤电清洁高效发展开展项目建设 必要性论证，确保必要建设机组达到国家或国际先进水平；审查在建煤电机组工艺装备 水平，寻求节能降碳潜力，进一步提升能源和资源利用水平；以300MW、600MW级 亚临界机组为重点，对存量机组实施综合性、系统性节能提效改造，同步优化燃料和原 辅材料使用，挖掘供热、供汽潜力。 加快 300MW-600MW 煤电机组的灵活性改造，提升煤电机组灵活性能力推广应 用燃煤耦合生物质发电，提升燃料灵活性水平；从燃料供应和锅炉侧入手提高纯凝机组 低负荷运行稳定性，同时保证低负荷运行时脱硫脱硝、除尘系统的正常投运。实施汽轮 机本体改造和增加电锅炉、储热罐等热电解耦设备提高供热机组热电解耦能力。 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 2015 2017 2019 2021 2023 2025 2027 2029 2031 2033 2035 2037 2039 2041 2043 2045 2047 2049 2051 2053 2055 2057 2059 碳排放量（亿吨） 低碳情景 基准情景 强化低碳情景 低碳情景（考虑CCSBECCS ） 基准情景（考虑 CCSBECCS） 强化低碳情景（考虑 CCSBECCS） 煤控研究项目 3 根据未来煤电行业低碳转型路径，提出以下政策建议 1. 严控煤电规模，制定煤电有序退出路线图 有序推动在建煤电产能投产，争取在2030年前，煤电装机控制在8300万千瓦以 内。2030 年后不再新增煤电产能，确有必要建设的煤电项目实施减量或等量产能替代。 科学评估在役机组情况，合理确定煤电机组退出时间、退出路线及退出要求，制定相关 配套政策。 2. 鼓励开展综合能源供应试点，探索高质量发展路径 鼓励开展煤电机组综合能源服务试点，推动煤电企业由主业“发电”向“供热、供 冷、供汽、发电、调峰、调频”等综合能源供应转变，强化企业的能源梯级利用；推动 煤电企业利用现有资源建设光伏等清洁能源发电项目，探索利用退役火电机组既有厂址 和输变电设施建设储能或风光储设施，促进煤电与可再生能源融合发展。 3. 制定相关标准规范，科学指导灵活性和延寿改造 建议相关政府部门牵头研究制定灵活性改造相关标准与规范，确保企业选择适合的 技术路线和工作方式；研究制定延寿机组评价办法，配套延寿运行的改造、评估、监管 等技术规范及标准体系。 4. 完善电力市场顶层设计，纵深推进电力市场化改革 推进中长期市场与现货市场相结合，深化调峰、调频、备用等辅助服务市场建设， 加快容量市场、合约市场等配套市场建设；完善储能设施成本疏导机制，理顺储能设施 运行管理体制和电价形成机制。健全适应新型电力系统构建的市场体系标准规范和政策 机制。加快形成并完善电力现货市场运营体制机制，推动电力市场的不断完善。 5. 设立行业转型基金，加大企业转型帮扶力度 重点支持煤电行业低碳、零碳和负碳技术的研发、示范及推广应用；推进燃煤机组 节能降碳减污综合改造，为提前退役的燃煤机组提供合理关停补偿；引导并协助企业提 升全过程碳排放管理能力，做好下岗职工的再培训再就业，确保平稳过渡。 4 碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究 前言 2020 年，随着“碳达峰、碳中和”概念被反复提及，双碳目标已上升至国家战略目 标并纳入“十四五”规划中，“碳中和”元年也正式开启。2021年10月国家连续 出台 中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见和 2030 年前碳达峰行动方案，明确碳达峰碳中和具体目标与阶段任务，引导碳达峰碳 中和工作的开展，提出“十四五”时期严格合理控制煤炭消费增长，“十五五”时期逐 步减少，严控煤电装机规模。 2021 年 11 月 14 日，COP26 峰会上，全球 197 个国家达成加强气候行动的格拉 斯哥气候公约，提交应对气候变化国家自主贡献目标，其中 84 的国家进一步提高目 标要求，全球应对气候变化行动进一步强化，减少使用煤炭成为全球应对气候变化的共 同认识。 山西是全国大型煤电基地之一， 2020年全省发电装机容量突破1亿千瓦，其中煤 电装机占比约60 。煤电行业二氧化碳排放量约占全省 47，煤炭消费量约占全省的 40，其营业收入、财税贡献、就业贡献均位居全省前列，是全省传统优势能源产业， 也是碳排放和煤炭消费的重点行业。 在国际“去煤化”背景和我国双碳战略要求下，山西煤电在发挥电力安全保障托底 作用的同时，也将加快由传统主体性电源，向基础保障性和系统调节性电源并重转型。 因此课题组于2021年在自然资源保护协会（ NRDC）的支持下启动了“碳达峰、碳中 和背景下山西煤电行业转型发展研究”课题，力求从供需平衡角度，兼顾安全、发展与 减排，探讨山西省煤电行业合理的碳达峰目标及 低碳转型路径。 课题负责人 1 山西电力发展现状 6 碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究 1.1 需求现状 （1）全社会用电量逐年增加 2015-2020年山西省全社会用电量呈逐年增长趋势，由2015年1737.2亿千瓦时 增长至 2020 年 2341.7 亿千瓦时， 五年间平均用电量增速为 6.2。 随着全省经济复 苏，用电量增速自 2015 年探底（-4.7）后稳步回升，2017 年达到峰值 10.8，高出 全国 4.2 个百分点，2018-2020 年逐渐放缓，略高于全国用电增速 [1] 。 图 1-1 2015-2020 年山西省用电情况 数据来源 2015-2020 年山西省全社会用电量来自山西统计年鉴 2021；全国用电增速来自国家能源局官网 （2）人均用电量高于全国平均水平 2015-2020年山西省人均用电量呈逐年增长趋势，五年间平均增速为6.3，比 全国人均用电量年均增速（4.9）高1.4个百分点。2020年，山西省人均用电量为 6708.9 千瓦时 / 人，较全国人均用电量高出 1389.9 千瓦时 / 人 1 。 1 人均用电量为课题组根据统计年鉴中全社会用电量数据与年末人口数据计算所得 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 0 500 1000 1500 2000 2500 2015 2016 2017 2018 2019 2020 年用电增速 全社会用电量（亿千瓦时） 山西全社会用电量 山西用电增速 全国用电增速 煤控研究项目 图 1-2 2015-2020 年山西省与全国人均用电量对比 数据来源人均用电量为课题组根据全社会用电量数据与年末人口数据计算所得，全社会用电量及人口数据来自中国统计年鉴 2016-2021、国家能源局官网、山西省统计年鉴 2016-2021 等 （3）五大行业为用电主体 2020 年，全省全社会用电总量 2341.7 亿千瓦小时，其中工业用电占比为 77.10。2015-2020 年，电力、热力生产和供应业、黑色金属冶炼和压延加工业、煤 炭开采和洗选业、有色金属冶炼和压延加工业、化学原料和化学制品制造业五大行业用 电量占全社会用电总量比重均超过 55.0，其中 电力、热力生产和供应业占比最大。 图 1-3 2015-2020 年山西省主要工业行业用电量占全省全社会用电量的比重 数据来源山西省统计年鉴 2016-2021 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 2015 2016 2017 2018 2019 2020 增长率 山西人均用电量 山西人均用电年增长率 全国人均用电量 全国人均用电年增长率 人均用电量（千瓦时/人） 0 10 20 30 40 50 60 70 2015 2016 2017 2018 2019 2020 电力、热力生产和供应业黑色金属冶炼和压延加工业煤炭开采和洗选业 有色金属冶炼和压延加工业化学原料和化学制品制造业 8 碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究 （4）外送电量保持增长 2020 年，山西电网形成三交一直特高压 12 回 500 千伏外送通道，连接华北、华 东、华中三大区域电网，成为国家“西电东送”“北电南送”和特高压“三交四直”输 电通道重要汇集点，外送输电能力 3830 万千瓦。2015-2020 年，全省 外送电量 逐年增 加，五年间平均增速为 12.9 。2020 年全省外送电量高达 1366.0 亿千瓦小时，占全省 全社会用电量 58.3，占全省发电量 39.0。外送电力以煤电为主。 图 1-4 2015-2020 年山西省外送电量情况 数据来源山西省统计年鉴 2016-2021 1.2 供给现状 （1）总装机容量突破 1 亿千瓦 2015-2020 年，全省发电装机容量呈逐年增加趋势， 年均增长率为 8 .3；全省电 力装机占全国的比重由 2015 年的 4.6 小幅增长至 2020 年 4.7。2020 年，全省发 电装机容量达 10383.1 万千瓦 [2] ，比上年末增长 12.3，较 2015 年增长 49.1。 0 10 20 30 40 50 60 70 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 2015 2016 2017 2018 2019 2020 外送电量占比 外送电量（亿千瓦时） 外送电量 外送电量占全省用电量比重 外送电量占全省发电量比重 煤控研究项目 9 图 1-5 山西省装机容量及增长率 数据来源山西省 2015-2020 年国民经济和社会发展统计公报 （2）发电量逐年增加 2015-2020 年，全省发 电量稳步增加，年均增长率为 7.4。2020 年，全省发电 量为 3 503.5 亿千瓦时，比上年增长 4. 2，比 2015 年增长 42.6。 图 1-6 山西省发电量水平及增长率 数据来源山西省统计年鉴 2016-2021 0 2 4 6 8 10 12 14 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 2015 2016 2017 2018 2019 2020 增长率 装机容量（万千瓦） 装机容量 增长率 -10 -5 0 5 10 15 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 2015 2016 2017 2018 2019 2020 年增长率 发电量（亿千瓦时） 发电量年增长率 10 碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究 （3）火电仍是主体电源 2020 年，全省火电、风电、光伏和水电装机比重分别为 66.2、19.0、12.6 和 2.1 。与2015年相比，全省火电装机比重下降19.0个百分点，约为全国下降幅度 的 2 倍；非水可再生能源增长幅度较大，其中光伏装机比重增加 11.0 个百分点，风电装 机比重增加 9.4 个百分点；水电装机占比略有下降。与全国装机结构相比，2020 年山西 火电装机比重超出全国约 9.6 个百分点。 图 1-7 2015 年、 2020 年山西省和全国装机规模结构对比 数据来源 2015、 2020 年中华人民共和国国民经济和社会发展统计公报； 2015、 2020 年山西省国民经济和社会发展统计公报； 山西统计年鉴 2016、 2021；中国统计年鉴 2021 85.3 9.6 1.6 3.5 66.2 19.0 12.6 2.1 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 火电 风电 光伏 水电 2020年山西省 2015年山西省 65.9 8.6 2.8 20.9 1.8 56.6 12.8 11.5 16.8 2.3 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 火电 风电 光伏 水电 核电及 其他 2020年全国 2015年全国 煤控研究项目 11 2020 年，全省火电、风电、水电、光伏发电量比重分别为 86.5、7.6、1.3 和 4.6。 与 2015 年相比，火电发电量比重下降近 8 个百分点，风电、光伏发电量比重 分别增加 3.5、 4.3 个百分点 ，水电发电量变化幅度不大。全省火电包括煤电、气电等， 其中煤电占比最大，约占火电 90 以上，因此，煤电是山西主体电源。 图 1-8 2015、 2020 年山西省发电量结构 数据来源山西统计年鉴 2016、 2021； 2015 年、 2020 年山西省国民经济统计公报；全国新能源消纳监测预警中心 http// www.solarpwr.cn/bencandy-52-55308.html； 2020 年 1-12 月山西省水力发电量统计数据表 - 国际电力网 in-en.com；国家 能源局山西监管办公室官网 1.3 能源消费与碳排放现状 （1）能源消费总量持续增长 2015-2019 年，全省电力 、热力生产和供应业（以下简称电力热力行业） 2 能源消 费总量逐年增加，占全省能源消费总量的比重由 5.3 增长至 8.4；2020 年有所降 2 此处电力热力行业能源消费量是行业本身的用能量，不包括上网电量所需的能源消耗。 94.4 4.1 0.3 1.3 86.5 7.6 4.6 1.3 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 火电 风电 光伏 水电 2020年2015年 12 碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究 低，为 1357.1 万吨标准煤，同比减少22.6。2015-2018年，能源消费总量上升幅度 较小； 2019 年因清洁取暖 工作的深入推动，全省集中供热面积同比增加 23 [3] ，从而导 致行业能源消费增幅较大。 图 1-9 山西省电力热力生产与供应行业能源消费量及变化趋势 数据来源山西省统计年鉴 2016-2020 中分行业能源消费，电力、热力生产和供应业 （2）碳排放贡献比重增加 经核算，2015-2020年，山西省电力热力行业二氧化碳排放量从1.6亿吨增加 至2.5亿吨，累计增长47.1，占全省能源消费二氧化碳排放总量的比重从2015年的 34.7 增加至 2020 年的 47.4 3 。 3 依据山西统计年鉴“分行业能源消费总量”核算，仅包含化石能源消费产生的直接排放。 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2015 2016 2017 2018 2019 2020 增长率、比重 电力热力行业能源消费量 能源消费量（万吨标准煤） 年增长率占全省能源消费总量比重 煤控研究项目 13 图 1-10 山西省电力热力行业碳排放情况 数据来源课题组测算 （3）煤炭消费碳排放占比最大 山西电力热力行业能源消费主要包括煤炭、油品和天然气（包括煤层气和瓦斯）。 2020 年，煤炭消费产生的二氧化碳排放占比为 98.3，较 2015 年占比减少了 1.7 个百 分点；油品消费产生的碳排放占比为0.03，与2015年相比变化幅度较小；天然气消 费产生的碳排放占比为 1.69，较 2015 年占比增加了 1.69 个百分点 4 。 4 碳排放量为课题组测算所得，由于课题组主要基于山西省统计年鉴中分行业能源消费量作为活动水平数据，鉴于 2015 年、 2016 年统计年鉴缺乏天然气消费量数据，故 2015 年、2016 年中天然气消费的碳排放结果为零，计算结果仅作为研究用，仅 供参考。 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 2015 2016 2017 2018 2019 2020 增长率、占比 二氧化碳排放量（万吨） 电力热力行业二氧化碳排放量年增长率占全省二氧化碳排放比重 14 碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究 图 1-11 山西省电力热力行业能源消费碳排放结构 数据来源课题组测算 1.4 煤电发展存在问题 （1）高效大机组比例小 全省煤电机组集中分布在600MW等级及以下，1000MW超超临界高效机组规划 建设落后于全国水平。据相关报道 [4] ，截至 2020 年底仅有 1 台 1000MW 超超临界高效 机组并网成功。经咨询专家，全省 300MW 及以下机组数量占比约 50，超临界以上机 组不足 30，整体装备水平偏低。 （2）煤耗水平仍然偏高 全省供电煤耗远高于全国平均水平，整体能效水平亟待提高。 2020 年，全省 6000 千瓦及以上电厂煤电机组平均供电煤耗315.7克/千瓦时 [5] ，比 2015 年下降 10.3 克 / 千瓦时，但与全国平均水平 305.5 克 / 千瓦时 [6] 相比仍高 10.2 克 / 千瓦时。且据中央环 保督察反馈，山西省 30 万千瓦以下火电机组中有 60 能耗不达标 [7] 。 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2015 2016 2017 2018 2019 2020 占比（ ） 煤炭占比油品占比天然气占比 煤控研究项目 15 图 1-12 2015-2020 年山西省和全国 6000 千瓦及以上电厂供电煤耗对比 数据来源中国电力企业联合会历年电力工业统计资料汇编； 2020 年全国电力工业统计快报一览表 （3）企业盈利能力偏低 受政策性降电价、燃料价格上涨、负荷压低等因素影响，煤电企业盈利能力下降， 部分企业“十三五”期间主要通过调整运行方式，实现深度调峰，获取部分利润，减少 亏损。盈利不足的前提下，企业资金投入紧张，给未来期间电力系统节能降碳带来一定 的不确定性。 295 300 305 310 315 320 325 330 2015 2016 2017 2018 2019 2020 山西 6000 千瓦及以上电厂供电煤耗 （克/ 千瓦时） 全国 2 山西煤电碳排放预测 煤控研究项目 17 2.1 煤电发展趋势分析 （1）仍将发挥兜底保障作用 在全球应对气候变化的背景下，能源体系正由化石能源为支撑的高碳能源体系向以 新能源和可再生能源为主体的新型低碳能源体系过渡，能源清洁、低碳、高效发展呈现 不可逆转之势，新能源将持续高速增长。为应对新能源电力可信容量不足、现有储能发 展不充分的问题，煤电需继续发挥电力安全保障托底作用，以提高电力安全保障的能力。 （2）功能主体定位正在转变 在国家双碳战略新要求下，全省煤电在继续发挥电力安全保障托底作用的同时，需 由传统提供电力、电量的主体性电源，向基础保障性和系统调节性电源并重转型，积极 参与调峰、调频、调压、备用等辅助服务，为新型电力系统构建提供强有力的支撑保障。 （3）清洁高效仍是发展重点 山西现有煤电机组整体水平偏低，必须在提高发电效率、提升灵活性、减少污染排 放、控制碳排放等方面进行自我革命和技术创新，承担“基荷保供、灵活调节、辅助备 用”的多角色重任的同时实现行业清洁、低碳和高效发展。 2.2 情景设置 基于电力供需平衡，本研究构建了煤电行业碳排放预测模型。需求端重点考虑山西 省经济增长、产业结构、终端用能电气化等驱动因素；供给端重点考虑可再生能源、煤 电发展规模以及煤电发展水平等影响因素。具体测算思路如下 18 碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究 图 2-1 煤电碳排放达峰测算思路 测算方法为 T CO2, 年 C 煤电 H Q EF 10 -6 其中， T CO2, 年 为 CO 2 年排放量，单位为万吨； C 煤电 为煤电装机规模，单位为万千瓦； H 为煤电利用小时数，单位为小时； Q 为发电煤耗，单位为克标准煤 / 千瓦时； EF 为标煤二氧化碳的排放系数，单位为吨 CO 2 / 吨标煤。 在满足经济发展目标，考虑电力需求以及相关约束条件设置基准情景、低碳情景和 强化低碳情景。关键参数设置见下表 经济社会发展 产业结构 终端用能电气化 电力总量消纳权重 现有外送通道 外送通道建设 外送通道利用小时数 外送通道可再生能源 电量比例要求 外送通道配套新能源 建设 省内 省外 全社会 用电量 新能源 用电量 能耗 水平 排放 因子 山西电力 行业碳排放 外送 电量 外送 新能源 化石能源电量 （暂按煤电类型） 需求侧 供给侧 电力 装机 装备水平 减排潜力 可再生能源 发电 火电 在役 在建 退役 煤控研究项目 19 表 2-1 煤电行业碳达峰情景设置 指标 现状 基准情景 低碳情景 强化低碳情景 2020 2025 2030 2035 2025 2030 2035 2025 2030 2035 GDP 增速（ ） 5 同比 3.6 8.00 7.00 6.00 8.00 7.00 6.00 8.00 7.00 6.00 全社会用电量增速（ ） 同比 3.5 5.50 4.50 3.00 5.00 4.00 2.80 5.00 4.00 2.80 总装机规模（万千瓦） 10383.1 15183 19843 24203 15283 19543 23303 15633 21143 24803 煤电 装机规模（万千瓦） 6200 6 8300 9000 9000 7800 8300 8100 7500 8300 8000 利用小时数 4239 4328 4223 4333 4402 4351 4368 4115 4119 气电 装机规模（万千瓦） 150 580 700 800 580 700 800 580 700 800 利用小时数 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 风电 装机规模（万千瓦） 1974.0 3000 4000 5500 3000 4200 5500 3250 4500 6000 利用小时数 1900 1900 1900 1900 1900 1900 1900 1900 1900 光伏 发电 装机规模（万千瓦） 1308.7 3000 5800 8500 3600 6000 8500 4000 7300 9600 利用小时数 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 水电 装机规模（万千瓦） 222.8 223 223 223 223 223 223 223 223 223 利用小时数 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 生物 质发 电 装机规模（万千瓦） 64.0 80 120 180 80 120 180 80 120 180 利用小时数 5000 5000 5000 5000 5000 5000 5000 5000 5000 可再生能源总规模（万千瓦） 3506 6303 10143 14403 6903 10543 14403 7553 12143 16003 可再生能源装机占比 33.76 41.51 51.12 59.51 45.17 53.95 61.81 48.31 57.43 64.52 可再生能源消纳权重（ ） 27.00 37.00 47.00 29.20 40.00 50.00 32.00 46.00 55.00 发电煤耗（克标准煤 / 千瓦 时） 293.7 291 290 290 290 289 289 289 288 288 外送通道能力（万千瓦） 3830 2025 年新增 1170 万千瓦，达到 5000 万千瓦， 2025 年后维持通道能力不再增加 5 情景设置 GDP 增速参考山西省国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要，2021-2025 年 GDP 年均增长大于 8，2035 年与全国同步基 本实现社会主义现代化 ,2050 年与全国同步实现社会主义现代化。若山西 2035 年与全国同步基本实现社会主义现代化，参照目前山西人均 GDP 与全国人均 GDP 的差距 来设置山西省未来的 GDP 增速 6 课题组调研所得数据，仅供参考 20 碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究 2.3 测算结果 基准情景下，山西省煤电行业将于 2031-2032 年实现碳排放达峰，峰值为 3.02 亿 吨。 2025 年、 2030 年、 2035 年煤电装机分别控制在 8300、 9000、 9000 万千瓦，煤 电利用小时数平均为 4235 小时；可再生能源消纳权重分别为 27、 37、 47。 低碳情景下，山西省煤电行业将于 2030 年实现碳排放达峰，峰值为 2.81 亿吨。 2025 年、 2030 年、 2035 年煤电装机分别控制在 7800、 8300、 8100 万千瓦，煤电利 用小时数平均为 4290 小时；可再生能源消纳权重分别为 29、 40、 50。 强化低碳情景下，山西省煤电行业将于 2028 年左右实现碳排放达峰，峰值为 2.65 亿吨。 2025、 2030、 2035 年煤电装机分别控制在 7500、 8300、 8000 万千瓦，煤电 利用小时数平均为 4200 小时；可再生能源消纳权重分别为 32、 46、 55。 图 2-2 不同情景下的煤电行业碳达峰预判（单位亿吨） 数据来源课题组测算 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 碳排放量（亿吨） 低碳情景基准情景强化低碳情景 煤控研究项目 21 2.4 峰值建议 综合考虑山西省经济发展状况，本研究建议折中选取低碳情景，即山西省煤电行业 在 2030 年实现碳排放达峰，峰值约为 2.81 亿吨。 低碳情景下，随着“十四五”后新能源等不稳定电源的快速增长，煤电机组逐渐持 平不再新增，山西现有电源规划规模不足以支撑电力负荷发展，根据电力平衡，2025- 2035 年存在电力装机缺额，2025 年需配置约 600 万千瓦，2030 年需配置约 1000 万千瓦，2035 年储能规模约 2000 万千瓦，以保障高峰负荷的电力供应。 表 2-2 低碳情景下的山西电网装机平衡（单位万千瓦） 年份 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2030 2035 1 需要发电负荷 6387 6595 6815 7049 7296 8462 9742 11023 1.1 本省自用 3643 3862 4094 4340 4600 4876 6223 7571 削峰负荷 3461 3669 3889 4123 4370 4632 5912 7193 1.2 外送电力 2926 2926 2926 2926 2926 3830 3830 3830 2 备用容量 11 381 404 428 454 481 510 650 791 3 系统需要装机容量 6768 6998 7243 7503 7777 8972 10392 11814 4 年末装机容量 10383 11347 12731 13594 14494 15583 20093 22593 其中水电（含抽蓄） 223 223 223 223 223 223 493 813 煤电 6179 6480 7200 7400 7600 7800 8300 8100 生物质、垃圾 64 64 64 64 100 100 120 180 燃气及余热余 压余气 634 634 634 634 634 860 980 1080 风电 1974 2179 2384 2590 2795 3000 4200 5000 光伏 1309 1767 2225 2684 3142 3600 6000 8500 5 受阻容量 7 726 726 726 726 726 750 762 600 6 可参加平衡容量 8 6472 6784 7514 7724 7970 8383 9341 9823 7 电力装机平衡 9 -215 271 222 194 -588 -1051 -1991 数据来源课题组测算 7 受阻容量受阻容量是指由于发电设备存在缺陷不配套，使机组出力达不到额定的容量。在电力平衡中应将受阻容