“双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告-生态环境部环境规划院.pdf

2022.09 “双碳”背景下河南省电力行业 中长期控煤路径研究报告 CAEP 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 700 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 40 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。 NRDC 在北京市公安 局注册并设立北京代表处，业务主管部门为国家林业和草原局。 请访问网站了解更多详情 http://www.nrdc.cn/ 生态环境部环境规划院（ CAEP）成立于 2001 年，主要开展国家 生态文明、绿色发展、环境经济等发展战略研究，承担国家和 地方中长期环境战略规划与年度计划、污染防治和生态保护规 划、流域区域和城市环境保护规划等理论方法研究、模拟预测 分析、规划研究编制、实施评估考核等技术工作；承担中央财 政专项资金项目技术咨询、技术服务和绩效评估等工作。规划 院面向“双碳”的重大决策服务有扎实的研究基础与丰富的实 践经验。依托于国家环境规划与政策模拟重点实验室与碳达峰 碳中和研究中心，建有中国生态环境大数据共享平台，研发有 中国高空间分辨率（ 1km）排放网格数据库（ CHRED），中国城 市二氧化碳排放数据集（长时间序列），碳排放 - 能源集成模 型（ iCEM）等成果，长期参与 IPCC 各类指南撰写工作，在国家 和地方“双碳”决策中发挥重要作用。 煤控研究报告 《“双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径 研究》 《“双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告》 《碳达峰与碳中和背景下山东电力行业低碳转型路径研》执行 摘要 《内蒙古煤炭生产和消费绿色转型研究》摘要报告 《霍林郭勒产业园绿色低碳发展研究》（简本） 《内蒙古典型城市煤炭消费与大气质量的关联分析及政策建议》 《内蒙古采煤沉陷区生态修复与可再生能源利用研究》 《“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/ CAEP 封面图片： Image from Pixabay i “双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告 煤控研究项目系列报告 “双碳”背景下河南省电力行业 中长期控煤路径研究报告 报告编写人员 项目负责人： 张 伟 副研究员 生态环境部环境规划院 课题负责人： 张 静 副研究员 生态环境部环境规划院 课题研究人员： 杨 萌 高级工程师 国网河南省电力公司经济技术研究院 曹 东 研究员 生态环境部环境规划院 钟灵佳 实习研究员 生态环境部环境规划院 赵 静 助理研究员 生态环境部环境规划院 薛英岚 助理研究员 生态环境部环境规划院 生态环境部环境规划院 国网河南省电力公司经济技术研究院 自然资源保护协会 2022 年 9 月 煤控研究项目 ii 目录 执行摘要 vi 1.河南电力发展现状 1 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 河南电力行业控煤降碳面临的形势 2.河南省电力行业煤炭消费和碳排放预测 10 2.1 经济发展对电力行业的需求分析 2.2 情景设定电力供应与控煤措施情景设定 2.3 未来十五年电力行业煤炭消费量与碳排放预测 2.4 碳中和展望 2.5 不确定性分析 3.河南省电力行业控煤成本效益综合分析 23 3.1 控煤降碳措施投资成本 3.2 大气污染物协同减排 3.3 社会经济影响分析 iii “双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告 4.河南省电力行业控煤目标及路径 28 4.1 推荐路径及目标 4.2 路径及关键措施 5.政策建议 35 5.1 科学利用煤电的调节和支撑作用，完善煤电退出和调峰的市场机制 5.2 加强统一规划，推动可再生能源超常规发展保障政策 5.3 超前规划外调电，加快外引清洁能源保障 5.4 增加系统灵活性，促进可再生能源消纳 5.5 统筹规划建设跨省跨区输电通道 5.6 开展河南落地内陆核电研究，安全有序发展核能 参考文献 39 煤控研究项目 iv 图目录 图 1‑1 2000‑2020年河南省全社会用电量情况 2 图 1‑2 2020年全国各省人均用电量情况 3 图 1‑3 2000‑2020年河南省全社会用电结构调整 图 4 图 1‑4 2010‑2020年河南省煤电装机及发电量情况 5 图 1‑5 河南与全国电源装机结构对比 5 图 1‑6 2010‑2020年河南省各等级煤电机组占比情况 6 图 1‑7 2010‑2020年河南省电力、热力生产和供应行业原煤消费总量 7 图 1‑8 河南省2005‑2020年电力行业发电部分碳排放 8 图 2‑1 河南省全社会用电量预测 图 12 图 2‑2 不同情景下煤炭消费量预测 17 图 2‑3 控煤情景较常规情景的控煤量 18 图 2‑4 强化情景较常规情景的控煤量 18 图 2‑5 不同情景下含外调电的河南省电力碳排放预测 19 图 2‑6 需求侧节能增效对煤炭消费量的影响 20 图 2‑7 不同情景下的含外调电的河南省电力行业碳中和预判 21 v “双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告 表目录 表 2‑1 情景设置 13 表 2‑2 各类电源装机容量预测 15 表 4‑1 三种情景的各项指标对比 29 表 4‑2 碳达峰碳中和约束下河南省电力行业控煤目标 31 图 3‑1 不同情景2021‑2035年电力行业投资对比 24 图 3‑2 控煤情景电力行业分措施投资占比 25 图 3‑3 不同情景电力行业控煤年均协同减排效应 26 图 3‑4 强化情景电力行业控煤分措施协同减排效应 27 图 4‑1 碳达峰碳中和约束下河南省电力行业煤炭消费情况 31 图 4‑2 碳达峰碳中和约束下河南省电力行业控煤路线 图 34 煤控研究项目 vi 执行摘要 河南是我国重工业较为集中的中部省份，也是我国煤炭生产和消费的重要省份，在 国家 “ 双碳 ” 战略中处于十分重要的位置。2022 年 2 月发布的《河南省 “ 十四五 ” 现代 能源体系和碳达峰碳中和规划》提出能源行业是河南省碳排放的关键领域。随着未来全 省经济持续发展，人民生活水平不断提高，河南发电规模与电力消费预计也将持续增长。 2020 年电力装机容量达 10169 万千瓦，发电量达 2791 亿千瓦时。同时，电源结构以煤 电为主，2020 年煤电装机容量和发电量分别占全行业比重的 64% 和 68%，电力行业煤 炭消费和二氧化碳排放量分别占全省的 48% 和 40%，在保障电力安全可靠与电力清洁 化转型的战略前提下，开展谋划面向碳中和的河南电力行业中长期控煤降碳路线图、实 施路径等重大战略研究十分重要。 本报告基于生态环境部环境规划院自主开发的碳排放 - 能源集成模型（Integrated Carbon and Energy Model，iCEM），在综合考虑 “ 双碳 ” 目标约束前提下，设置常规、 控煤、强化三个情景，对 2021-2060 年河南省电力行业煤炭消费控制和碳排放情况进行 模拟分析，并对河南省电力行业控煤的环境、经济、社会影响进行综合评估，最后提出 “ 双 碳 ” 目标下的河南省电力行业煤炭消费总量控制路线图。主要结论如下： 1、三种情景下河南省电力行业煤炭消费量在“十四五”期间均呈持续增长趋势， 达峰区间为 2027‑2031 年。 综合考虑电源结构优化和技术进步等措施，常规、控煤、 强化三种情景下“十四五”河南省电力行业煤炭消费量将持续增长，并分别于 2031、 2029、 2027 年达到煤炭消费峰值，峰值较 2020 年分别增加 1881、 1592、 1148 万吨 标煤。加上外调电碳排放之后，河南省电力行业碳排放将于 2033 年、 2030 年、 2028 年实现碳达峰。 vii “双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告 9302 9013 8569 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 煤炭消费量/万吨标煤 常规情景 控煤情景 强化情景 图 1 不同情景下煤炭消费量预测 2、大力发展以风电和太阳能为主的清洁能源，采用更多低碳零碳热源、提高外调电 比例、加大煤电节能改造是碳达峰目标约束下河南省控煤主要措施。 相比常规情景，控 煤情景下通过发展新能源、节能改造各种措施，在 2021-2035 年累计实现控煤 3350 吨 （占常规情景的 2.5%），其中风电和太阳能发电量增长贡献占比达到 55%；强化情景 下各项措施力度增大， 2021-2035年累计减少煤炭消费 9765吨（占常规情景的 7.2%）， 其中风电和太阳能发电量增长贡献占比达到 34%，供热低碳转型、提高外调电能力贡献 较大，分别达到 30% 和 25%。 3、布局内陆核电是缓解河南省控煤压力与实现“双碳”目标的重要路径之一，需要 提前开展论证研究。 在布局 2000 万千瓦核电的情况下，河南在 2060 年风光装机至少要 达到 3.6 亿千瓦，剩余煤电、气电全部配备碳捕获、利用与封存（ CCUS）的情况下才 能满足碳中和目标。若未来无法或不考虑增加核电，则需要进一步加强可再生能源发展 或加大力度引进清洁外调电，同时还应大力度发展生物质能结合碳捕集与封存（ CCUS/ BECCS），捕集电力碳排放。 4、电力行业控煤降碳将每年新增节能低碳投资 500 亿元，有利于拉动清洁能源相 关行业经济增长、促进本地就业、减少大气污染。 根据模拟测算，在三种情景下， 2021- 2035 年电力行业累计带动新能源发电及配套设施、节能设备制造、电网升级等领域新增 投资 7133~8147 亿元（年均 476~543 亿元），每年带动 GDP 增长 260~378 亿元， 增加就业岗位 16~23 万个。从污染协同控制来看，强化情景污染物协同减排量比控煤情 景高约 16%，控煤情景比常规情景高约 6%。分措施看，新增风电、太阳能发电协同减 排贡献约 1/3，外调电减排贡献 1/4，供热低碳转型贡献约 1/3。 煤控研究项目 viii 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 常规情景 控煤情景 强化情景 投入成本/亿元 电源结构优化 灵活性提升 节能改造 电网升级 图 2 不同情景 2021-2035 年电力行业投资对比 1222 1356 245 3594 4010 719 0 1000 2000 3000 4000 5000 SO2 NOx PM 减排/吨 控煤情景 强化情景 图 3 不同情景电力行业控煤年均协同减排效应 ix “双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告 5、综合对比三种情景，选取控煤情景作为推荐情景。 若更多地考虑能源安全保障且 不考虑增加核电的情况下，可选择按照现有规划的情景即常规情景；强化情景更多地考 虑碳达峰、碳中和提前实现，未来减排压力相对较小，若河南省制定了较有雄心的目标， 可采用此情景，但此情景面临措施力度大、成本代价大的问题；综合考虑国家要求、河 南省要求、措施可行性、成本及社会经济影响，选取控煤情景作为推荐情景，并提炼出 电力行业控煤降碳的不同阶段的发展路径： 达峰判断及路径 含外调电的CO 2 排放 本地CO 2 排放 河南省控煤降碳 路线图 发电煤炭消耗量 煤炭消耗量（含供热） 2029年煤达峰2029年发电碳达峰 煤达峰 快速减煤降碳深度脱碳 碳达峰稳中有降 2060碳中和2030年含外调电碳达峰2030年本地碳达峰 2040新增核电 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 0 2000 4000 6000 8000 10000 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 2060 二氧化碳 / 万吨 煤炭消耗量 / 万吨标煤 含外调电CO 2 排放峰值2.96亿吨 煤炭消耗量峰值9012万吨标煤 本地CO 2 排放峰值 2.42亿吨 图 4 河南省电力行业中长期煤炭消费量与碳排放量 “十四五”阶段（ 2021-2025 年）： 加速推进落后机组淘汰，合理延寿现有机组， 实现清洁高效煤电机组替代老旧落后煤电机组累计 300 万干瓦以上。推进应急备用电源 建设，提升托底保障能力。持续降低发电煤耗是控煤的有效措施 ， 供电煤耗降低至 297 克标煤 /千瓦时。风光装机占比提升至 37%，水电、生物质发电对新增发电量的贡献 7.9%， 加快推进陕电入豫工程建设，其中可再生能源电量比例不低于 50%。加快抽水蓄能电站 建设，推动新型储能规模化发展。 “十五五”阶段（2026‑2030 年）： 煤电向低能耗、低排放的高效机组优化升级。 2030 年前对存量煤电机组大力实施灵活性改造，适度发展气电作为调峰电源。非化石能 源加速替代，水电、生物质发电对发电量的贡献约 8.3%，风光装机占比提升至 45%。 积极推进与金沙江和雅砻江流域“风光水储一体化”清洁能源基地的对接，建成投产入 豫第四直流。提前谋划核电布局和时序安排，把供热低碳转型纳入构建以新能源为主体 的新型能源系统统筹考虑。 煤控研究项目 x “十六五”阶段（2031‑2035年）： 煤电定位由基本负荷为主向调峰负荷为主转变、 实现风光储的跨越式发展，煤电装机仍保持不变，加大对现有煤电企业发电量约束，同 时建立存量煤电有序退出机制。 2035 年前后开始，煤电 CCUS 改造规模不断扩大。风 光装机占比提升至 53%，水电、生物质发电对发电量的贡献 7.7%。推动扩大外电入豫 规模，新增第五直流，受入电量 1790 亿千瓦时，外调电清洁比例达到 100%。推动电力 系统适应高比例新能源并网运行。 2060 年碳中和目标展望： 煤电将从 2035 年开始有序退出，更多承担系统调节和高 峰电力平衡作用，但基于系统安全可靠要求，仍将保留 1000 万千瓦具有灵活性的、配备 CCUS技术的煤电。2040年河南可开始部署核电，核电将安全有序发展，2060年达 2000 万千瓦，风电光伏装机将达到 3.6 亿千瓦，受入电量 3690 亿千瓦时。 6、针对河南省“双碳”战略面临的挑战与压力，提出以下建议： 一、科学利用煤电的调节和支撑作用，完善煤电退出和调峰的市场机制。统筹煤电 发展和能源保供，提高电力平衡支撑能力，推进煤电布局优化；合理配置调峰机组，确 保高参数机组高效运行；建立完善电力容量市场、辅助服务市场等电力市场机制，建立 煤电容量回收机制。 二、加强统一规划，推动可再生能源超常规发展保障政策实施。统筹推进新能源推 广应用与生态环境保护、国土等部门的协调发展；大幅度加强财税金融支持，设立省级 新能源发展专项基金；积极创新可再生能源开发模式和路径，充分利用河南省农村能源 发展优势与试点建设经验。 三、增加系统灵活性，促进可再生能源消纳机制。以新的电力规划理念引导 “ 源-网- 荷-储 ” 灵活性资源发展的协调统一；建立公平的灵活性补偿机制并增加灵活性调节产 品来完善电力市场机制，激励灵活性资源发展。 四、超前规划外调电，加快外引清洁能源保障。积极挖掘现有外电入豫通道送电能力， 加快构建广泛互联的大电网平台，加强城网、农网改造力度，鼓励微电网、智能电网建设， 提高电网末端地区的供电能力以及电网安全运行水平。 五、开展河南落地内陆核电研究，安全有序发展核能。尽快对河南省核电发展必要性、 可行性、安全性做出科学研判，做好国家规划衔接。 xi “双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告 图 5 碳达峰碳中和约束下河南省电力行业控煤路线 图 煤电灵活性提升节能改造政策保障 •煤电发展难以做到“急刹车” •煤电装机增长到7217万千瓦 •煤电占比降低至55% •淘汰20万千瓦及以下且设计 寿命期满的纯凝煤电机组 •严格控制新增燃煤发电机组 •提升现有大型热电联产机组 供热能力，推进清洁取暖 可再生能源 •加大推进现役机 组节能升级改造 •供电煤耗降低至 297gce/kwh •对30万千瓦及以 上煤电机组实施 综合性提效改造 外调电 •加快推动陕电 送豫直流工程 等新增直流建 设 •提前谋划区外 电力送豫工程 •全面推进实施火电机组 调峰灵活性改造 •有序发展天然气调峰电 站和热电冷多联供 •抽水蓄能达352万千瓦 •新型储能达220万千瓦 •电力需求侧响应能力达 到最高用电负荷的5% •非化石能源发电加速发展 •坚持集中式和分布式并举 •推进沿黄绿色能源廊道建设 •拓展农村能源革命试点示范 •风光装机年均新增445万千瓦 •新能源装机占比提升至37% •生物质装机年均增长50万千瓦 •煤电淘汰落后 产能支持政策 •开发布局政策 •新能源消纳 •加快构建循环 工业体系 •强化节能降低 用电需求 2025年 2030年 2035年 2060年 展望 •煤电仍将发挥兜底保障作用 •煤电装机不变，煤耗达峰 •淘汰20万千瓦及以下且设计 寿命期满的纯凝煤电机组 •严格控制新增燃煤发电机组 •加强供热低碳转型，发展太 阳能、风能、地热能、热泵 及工业余热等清洁热源 •持续降低供电煤 耗至295克标煤/ 千瓦时 •向低能耗、低排 放的高效机组优 化升级 •积极推进与金 沙江和雅砻江 流域“风光水 储一体化”清 洁能源基地的 对接 •建成投产入豫 第四直流 •对存量煤电机组大力 实施灵活性改造 •适度发展气电作为调 峰电源 •抽水蓄能达752万千瓦 •新型储能达670万千瓦 •非化石能源加速替代 •生物质年均开工达20万千瓦 •若2030年前第四直流投产，风 光装机年均新增450万千瓦， 2030年达7160万千瓦 •若第四直流不能投产，则需确 保新能源发电装机年均增加 650万干瓦以上 •加大灵活高效 燃煤发电技术、 新型储能、氢 能开发利用、 CCUS技术、核 能供热等战略 技术的研发和 应用 •煤电定位由基本负荷向调峰 负荷转变 •煤电装机不变，发电小时数 开始缓慢下降 •加大对煤电企业发电量约束 •持续降低供电煤 耗至293克标煤/ 千瓦时 •新增第五直流， 受入电量1790 亿千瓦时 •外调电清洁比 例达100% •抽水蓄能1252万千瓦 •新型储能1150万千瓦 •电力需求侧响应能力达 到最高用电负荷的7% •实现风光储的跨越式发展 •风光年均新增485万千瓦，总 装机应达到9580万千瓦以上 •新能源装机占比提升至53% •建立存量煤电 有序退出机制 •电力系统适应 高比例新能源 并网运行 •煤电有序退出 •保留少量具有灵活性的、配 备CCUS技术的煤电，大规模 燃煤生物质耦合混烧发电 •发电煤耗不变 •受入电量3690 亿千瓦时 •能源系统灵活 •电力需求侧管理变革 •满足新能源高比例大 规模发展需求 •核电将安全有序发展，2060年达 2000万千瓦 •风电光伏装机将达到3.6亿千瓦 •智能调度系统 •完善的调峰辅 助服务市场 •氢能规模使用 1 河南电力发展现状 2 “双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告 1.1 需求现状 1.1.1 河南省用电量保持稳定增长，增速低于全国 2020 年，河南全社会用电量达到 3392 亿千瓦时，同比增长 0.8%。 “ 十三五 ” 期 间，受产业结构优化调整、省内电解铝行业转移迁出、新冠肺炎疫情等因素影响，全省 全社会用电量增速明显放缓，年均增长 3.3%，较全国年均 6.2% 增速低近 3 个百分点。 2020 年全社会最大负荷 6545 万千瓦。随着第三产业和居民生活用电比重上升，全省用 电负荷特性发生明显变化，负荷增速高于电量增速。 -5% 0% 5% 10% 15% 20% 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 全社会用电量增速 全社会用电量/ 亿千瓦时 全社会用电量 全社会用电量增速 图 1-1 2000-2020 年河南省全社会用电量情况 1.1.2 河南人均用电量在全国处于较低水平，增长空间巨大 2020 年，河南人均用电量 3413 千瓦时，仅为全国平均水平 5317 千瓦时的 64%， 为广东、江苏水平的59%、45%，在全国31个省份中排名第25位。从历史发展情况来看， 河南人均用电量与全国水平的差距在 2010 年之前逐步缩小，在 2010 年之后逐步拉大， 主要是由于在进入新常态后河南产业结构调整力度加大，旧动能持续退出。 煤控研究项目 3 0 5000 10000 15000 20000 西 藏 黑龙江 湖 南 吉 林 四 川 江 西 河 南 湖 北 重 庆 安 徽 海 南 广 西 云 南 贵 州 陕 西 河 北 甘 肃 北 京 全 国 辽 宁 天 津 广 东 福 建 山 西 上 海 山 东 江 苏 浙 江 新 疆 青 海 宁 夏 内蒙古 人均用电量，千瓦 时 /人 图 1-2 2020 年全国各省人均用电量情况 1.1.3 第二产业用电所占比例缓慢下降，但仍占据重要地位 随着河南省经济结构的不断调整，全省用电结构也随之变化。 2000 年第一、二、 三产业、居民生活用电比例为 9.0： 73.5： 6.9： 10.6， 2020 年为 1.4： 62.5： 17.0： 19.1。其中第三产业、居民生活用电的比重分别上升了 6.4、 8.5 个百分点；第二产业用 电量比重所占比例整体呈波浪式缓慢下降趋势，但仍在全省用电量构成中占据着最重要 的地位。 4 “双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 6 2 0 0 7 2 0 0 8 2 0 0 9 2 0 1 0 2 0 1 1 2 0 1 2 2 0 1 3 2 0 1 4 2 0 1 5 2 0 1 6 2 0 1 7 2 0 1 8 2 0 1 9 2 0 2 0 一产 二产 三产 居民 图 1-3 2000-2020 年河南省全社会用电结构调整图 1.1.4 区外调电呈增长趋势，对外依存度高 河南能源资源禀赋决定了仅依靠河南自身难以保障能源供应。从 2005 年起，河南 就成为能源净调入省份，2020 年达 600 亿千瓦时，占全社会用电量比重超 17%。2021 年达715亿千瓦时，占比超过全省用电量的1/5。目前，外调电主要来自三峡、灵宝直流、 天中直流、青豫直流。 1.2 供给现状 1.2.1 煤电装机、发电量仍占据省内电源主体地位 河南省资源禀赋重煤，长期以来煤电是河南省电力供应的主力电源。随着新能源发电、 吸纳区外电量的迅速增长，省内电源总体结构不断优化，煤电装机占比、发电量占比逐 年下降，2020 年，煤电装机 6482 万千瓦，占比 63.7%，煤电发电量占比 68%，但煤 电仍保持了省内电源主体地位，30 万千瓦以下煤电机组装机占煤电装机比重为 10%。 煤控研究项目 5 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100% 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 占 比 装机/ 万千瓦，发电量/亿千 万时 煤电装机 煤电发电量 煤电装机占比 煤电发电量占用电量占比 图 1-4 2010-2020 年河南省煤电装机及发电量情况 1.2.2 电力供应加速清洁转型，可再生能源装机占比超过 30% 2020年全省发电总装机10169万千瓦，水电、燃气、生物质、风电、光伏装机分 别占比4.0%、3.4%、1.5%、14.9%、11.6%。可再生能源发电充分消纳，保持了零弃风、 零弃光、零弃水，2020年可再生能源发电量391亿千瓦时，占全社会用电量比重突破 11.5%。从清洁能源装机构成看，河南水电（含抽蓄）装机占比低于全国平均水平 12.8 个百分点，核电目前仍无发展，风电、太阳能发电装机规模均低于沿海的山东、江苏省份。 风电 15% 水电 4% 火电 69% 核电 0% 河南 火电 57% 太阳能发电 11% 风电 13% 水电 17% 核电 2% 全国 太阳能发电 12% 图 1-5 河南与全国电源装机结构对比 数据来源： 2021 年中国电力统计年鉴 6 “双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告 1.2.3 清洁高效大型煤电机组占比大幅上升，供电煤耗优于 全国 自2014年以来，河南持续开展煤电节能减排升级与改造行动计划，改造后机组煤 耗达到同类机组先进水平，且提前两年在全国率先实现在运机组超低排放。2020 年煤电 机组平均供电标煤耗 300 克标煤 / 千瓦时，优于全国平均水平。清洁高效大型煤电机组 占比大幅上升， 2020 年火电机组 100 万、60 万、30 万、20 万千瓦等级装机占比分别 为 14%、45%、36%、4%。 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 100万千瓦等级 60万千瓦等级 30万千瓦等级 20万千瓦及以下等级 不同等级占比 图 1-6 2010-2020 年河南省各等级煤电机组占比情况 1.3 能源消费与碳排放情况 1.3.1 电力、热力生产和供应生产消费工业用煤的一半以上 2010 年至 2020 年间，河南省电力、热力生产和供应行业原煤消费在 9000-11000 万吨之间波动。其中 2011 年原煤消费总量最高，为 1.1 亿吨。自 2013 年电力行业煤炭 消费总量呈总体下降趋势；受省内电解铝产能关停、外迁等因素影响，电力需求增长放缓， 煤控研究项目 7 2018 年后河南省电力行业煤炭消费总量呈现下降趋势。2020 年，电力、热力生产和供 应生产消费工业用煤的一半以上。 原煤消费总量/万吨 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 图 1-7 2010-2020 年河南省电力、热力生产和供应行业原煤消费总量 数据来源： 2010-2020 年河南省统计年鉴 1.3.2 碳排放在 1.8‑2.2 亿吨间波动 近十年河南省电力行业发电部分二氧化碳排放总量在 1.8-2.2 亿吨间波动。2020 年 河南省电力行业发电部分碳排放1.79亿吨，其中煤电排放1.78亿吨，气电排放131万吨。 若加上热电联产的供热部分，2020年河南省电厂供热量16613万吉焦，供热二氧化碳 排放量 1929 万吨，2020 年河南省电力行业碳排放量 1.99 亿吨。 8 “双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告 40 5040 10040 15040 20040 25040 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 二氧化碳排放量/万吨 图 1-8 河南省 2005-2020 年电力行业发电部分碳排放 1.4 河南电力行业控煤降碳面临的 形势 一、电源供应以煤电为主，结构调整压力大。 河南省煤炭占一次能源消费总量比重 高出全国平均水平 10 个百分点以上。煤炭在能源消费结构中居主导地位，能效水平与先 进地区仍有一定差距，能源资源利用效率偏低，碳排放总量大。受资源禀赋和经济开发 条件限制，可再生能源短期内难以发挥电力发展主力军的作用 1 。 二、电力缺口较大，外调电需求高 。河南目前正处于工业化中期向后期转变阶段， “十四五”期间全省电力需求将保持较快增长态势。随着郑州主城区煤电清零、洛阳主 城区煤电基本清零 , 省内都市核心区将呈现电源“空心化” 特征，电力保障压力持续增 大 2 。未来新增电力需求将主要依靠引入省外电力来解决，但外调电供应保障不确定因素 较多。 1 李娴，于开坤，苏东奇 . “河南省煤电结构调整及布局优化研究”—— 《河南能源发展报告（2021）》 2 杨萌，赵文杰 . “河南省“十四五”电力供需形势分析与展望”—— 《河南能源发展报告（2021）》 煤控研究项目 9 三、新能源的开发与利用条件一般。 河南油气、水、风、太阳能等赋存偏少，全省 目前没有核电，大型水电资源基本开发殆尽，气电受气源、气价影响可增空间不足，风 光项目在地理条件、粮食安全、产业发展等因素的制约下可开发土地资源较为有限 3 。 四、能源科技支撑能力薄弱。 河南省能源技术、装备创新能力不强，灵活高效燃煤 发电等技术研究亟需突破，新型储能、氢能开发利用、CCUS（碳捕集利用与封存）等 前沿技术和相关产业亟待发展，“源网荷储”一体化、多能互补等新模式新业态对新技 术的要求越来越迫切。 3 河南省人民政府 关于印发河南省“十四五”现代能源体系和碳达峰碳中和规划的通知 , 2022 2 河南省电力行业煤炭 消费和碳排放预测 煤控研究项目 11 为系统开展电力行业达峰研究，本文基于规划院开发的 iCEM 模型构建了以全社会 用电需求、政策措施分析、电源结构优化、煤炭消费和二氧化碳排放、经济效益分析为 主要内容的研究框架，对不同阶段电力行业发展情景和煤炭消费、碳排放变化趋势进行 预测分析。根据河南省总体达峰要求，系统研判电力行业碳排放达峰时间、峰值，确定 达峰约束下的煤炭消费目标以及路径，分析经济社会效益，并在此基础上提出煤炭控制 的主要措施和配套政策机制。 研究范围包括河南省本地煤电、气电、水电、核电、生物质、风电、光伏发电等各 种电源结构，以及热电联产的供热部分，还包括外调电。煤炭消费核算范围包括发电煤 耗和供热煤耗，碳排放核算范围包括燃煤、燃气等火电厂（含企业自备电厂）化石燃料 燃烧产生的二氧化碳排放，含供热碳排放、外调电碳排放。 研究的基准年为 2020 年，时间跨度从 2021 至 2035 年，展望到 2060 年。 2.1 经济发展对电力行业的需求 分析 河南作为我国经济大省、人口大省、新兴工业大省，在碳达峰、碳中和目标指引下， 全省经济社会发展电能替代步伐将进一步加快，终端电气化水平将持续提升，全省电力 需求将保持平稳增长。 2.1.1 电力需求预测综合分析 2030 年前，河南省将持续加大产业结构优化升级，推动能源电力清洁低碳发展，尽 早实现碳达峰。高耗能行业实施更加严格的节能改造，行业用电将呈现稳中有降态势， 新兴行业为代表的新动能将成为拉动用电量增长的主要动力，预计 “ 十四五 ” 期间全省 用电量将保持平稳增长， “ 十五五 ” 之后，全省用电量增速将趋缓。综合经济发展阶段、 重点行业发展预测法、趋势预测法、人均用电量等多种预测方法，预计 2025、2030、 2035 年、2060 年，河南省全社会用电量将分别达到 4406-4696、5100-5582、 5600-6612、8308-11226 亿千瓦时。 12 “双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告 3392 4406 5100 5600 8308 4670 5400 6000 9000 4550 5200 5880 8745 4696 5582 6612 11226 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 2020 2025 2030 2035 2060 单 位 / 亿 千瓦时 重点行业分析法 -低方案 重点行业分析法 -高方案 趋势预测法 人均用电量法 图 2-1 河南省全社会用电量预测图 2.1.2 全社会最大负荷预测 预计到2025年，全社会最大负荷将在9246-9853万千瓦之间，“十四五”年均 增速在 7.2%-8.5% 之间。2025 年后，河南将逐步由工业化后期向后工业化阶段迈进， 新兴工业负荷大量涌现，二产负荷占比继续下降，三产和居民用电负荷比重将进一步上 升，考虑到分布式发电的普及、需求侧管理的实施和电动汽车及储能技术的大范围应 用，预计 2035 年河南省全社会用电负荷将达到 11947-14106 万千瓦，2060 年将达到 15673-21180 万千瓦。 煤控研究项目 13 2.2 情景设定电力供应与控煤措 施情景设定 选取中间值2025、2030、2035年全社会用电量（重点行业分析法-高方案）作 为不同情景的需求，考虑控煤降碳措施力度不同，依次设置常规、控煤、强化三个情景。 常规情景按现有规划发展的情景，不考虑核电的情景。控煤情景以落实国家碳达峰刚性 目标为导向，基本实现碳中和，燃气、生物质发展、风光更快的发展，供电煤耗有小幅 下降。强化情景是争取的更高追求，提前实现碳达峰、碳中和情景。 表 2-1 情景设置 情景 设置 常规 情景 控煤 情景 强化 情景 情景 描述 按现有规划发展的情 景，不考虑核电的情 景，供电煤耗 不变 以落实国家碳达峰刚 性目标为导向，基本实 现碳 中和 提出推动低碳转型工 作要争取的更高追求， 提前实现碳达峰、碳中 和 情景 电力 需求 中 需求 中 需求 中 需求 电源 结构 风光按规划速度发展 （常规发 展） 风光加快 发展 风光超常规 发展 煤电峰值维持到 2035 年后开始下降， 2060 年保留 2000