新形势下的电力行业改革：促进系统稳定性、降低风险、加速碳达峰-RAP.pdf

初稿： 2022年 7月 修改稿： 2023年 3月 新形势下的电力行业改革 促进系统稳定性 、降低风险、加速碳达峰 睿博能源智库 (RAP) REGULATORY ASSISTANCE PROJECT (RAP)® 睿博能源智库 新形势下的电力行业改革：促进系统稳定性、降低风险、加速碳达峰 | 1 第一章 综述和讨论 1 背景介绍 中国做出具有历史性意义的双碳目标承诺后，中共中央、国务院、国家发改委和国 家能源局发布了 “1+N”政策体系中的首要两个政策文件 2，为电力部门制定了顶层设计方 案，提出了 “加快建设新型电力系统 ”及 “优化清洁能源发电 ”等要求。 2021年以来，各行各 业分领域的政策文件陆续出台，初步构成了 “1+N”政策体系。本系列文章旨在聚焦电力行 业改革，为细化政策指令提出建议，以望在近期（即 “十四五规划 ”）内对该政策体系提供 支持。 我们的一切建议都是基于 “1+N”和相关政策的指导原则下提出的，比如： • 坚持 “循序渐进 ”，坚持符合中国国情和改革道路的务实做法。 • 确保系统可靠性、能源安全、以及 “防范风险 ”。 遵循这些原则，我们提供了一些切实可行的方法，在中国领先世界的可再生能源投 资之上，进一步控制成本并加快实现双碳目标的进程。这些建议既基于我们全球团队对世 界其他地区电力行业中许多措施可行性的分析，也综合了我们对中国政策和制度的理解， 包括与政府相关部门和合作伙伴数十年的讨论与合作。 中国最近发布的一些政策声明似乎暗示着，在优化以清洁能源为主导的新型电力系 统和其他目标（如电力可靠性和能源安全）之间存在权衡取舍。但根据其他国家以及中国 各种改革试点的经验，电力行业改革可以在提高能源安全和电力可靠性的同时，将中国碳 达峰的 日期提前。 本文为此系列第一篇，概述了我们对电力部门改革的各方面建议，涵盖以下领域（我 们将在接下来的章节中对每个议题进行详细阐述）： • 实施 “全国统一电力市场体系 ”的下一步工作； • 实施透明的电力部门规划，支持转型期间系统可靠性； • 解锁低成本方案以支持系统灵活性和可再生能源并网； • 在电力行业改革工作中落实 “节约优先 ”的承诺。 1 本报告于 2022年 8月以讨论稿的形式发布，并于 2023年 3月进行了更新和修订。 Max Dupuy 为主要负责人，并与王轩合作完成此报告的 撰写工作。感谢 Rick Weston对撰写第五章提供的支持；高驰对此版本作出的修订；何枭对报告编译的指导。由衷感谢 Rich Sedano，以及 来自 Ea Energy Analyses和 国内专家对初稿提出的意见。 2 中共中央 国务院 .(2021).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 . http://www.gov.cn/zhengce/2021-10/24/content_5644613.htm; 国务院 . (2021). 国务院关于印发 2030年前碳达峰行动方案的通知 . http://www.gov.cn/zhengce/content/2021-10/26/content_5644984.htm 2 | 新形势下的电力行业改革：促进系统稳定性、降低风险、加速碳达峰 睿博能源智库 REGULATORY ASSISTANCE PROJECT (RAP)® 国际视野：电力行业改革和清洁能源机遇 在世界各地，政策制定者都在应对电力系统脱碳带来的挑战。脱碳曾被视为是昂贵 的负担，现在却越发被视为一个机遇。太阳能和风能发电成本在过去十年中大幅下降，为 电力供应商及其客户创造了新的利益。如今在许多地方，光伏和风电的平准化成本已接近 甚至低于燃煤和燃气发电厂的燃料成本，这意味着建造新的太阳能和风力发电厂，可能比 运营现有的火电厂更经济 3。同时，电池储能成本的下降以及对需求侧资源价值的日益认 可，意味着新的清洁能源可以发挥灵活性、调峰和可靠容量的作用。 为了充分利用清洁能源并实现脱碳目标，美国、欧盟、中国和其他地方的电力部门 政策制定者都在应对一系列相似的问题，其重点是确保高比例风光电网的安全稳定。幸运 的是，这一挑战越来越被人们所理解 4。 凭借精心设计的政策、市场 和监管框架，即便在 高风光渗透率的情况下，电力系统依旧可以十分可靠。 越来越多的国际经验 ——包括中国 本身的经验 ——证明了这一点 5。然而，还需要谨慎关注电改的具体细节。 在本系列文章中， 我们讨论了这些问题在不同国家的演变方式，并为中国的下一步行动提供了建议。 中国当前进行的第二轮电改工作于 2015 年启动并取得了重要进展，包括开展试点、 制定新的电力行业市场机制、全面改革电网公司监管模式、持续开展需求侧管理工作、制 定新的可再生能源补偿方法以及完善电力行业规划 6。同时新的碳排放交易机制和严格的 空气质量管理措施也对电改进行了有力的补充。 中国取得了令人瞩目的成功，包括大力投资风能和太阳能发电，以及提高燃煤发电 的平均效率。然而，电改尚未完成，有关下一步措施的讨论也逐渐复杂。好消息是，有一 些方法可以加快电力行业改革，同时避免部分复杂性。关键是采用相对简单、后期可以细 化的改革内容。在这方面各国并没有一套 “拿来 即用 ”的解决方案，必须考虑适合中国社 会和制度沿革的可行措施。 因此，本文提出的电力行业改革建议，是基于我们对中国国情 的了解，以及本着 “系统观念 ”和 “稳中求进 ”的原则 7。 3 欲了解相关发电成本在美国的情况 , 可见 Gimon, E. et al. (2021). The Coal Cost Crossover 2.0. https://energyinnovation.org/publication/the-coal-cost-crossover-2021/. Runyon, J. (2021). New solar is cheaper to build than to run existing coal plants in China, India and most of Europe. Renewable Energy World. https://www.renewableenergyworld.com/solar/report- its-now-cheaper-to-build-new-solar-than-to-run-existing-coal-plants-in-china-india-and-most-of-europe/#gref 4 越来越多的详细分析得出中国在高比例可再生能源并网的情况下应该如何保持系统稳定性 , 比如 , Chinese Energy Research Institute (2021). China Energy Transformation Outlook 2021. https://ens.dk/sites/ens.dk/files/Globalcooperation/2021-11- 04_ceto21_summary_en-final_0.pdf 以及 Abhyankar, N. et al. (Forthcoming). “Achieving an 80% Carbon Free Electricity System in China by 2035.“ 5 国际案例研究 , 可见 Lew, D. et al. Getting to 100% renewables: operating experiences with very high penetrations of variable energy resources. https://www.esig.energy/wp-content/uploads/2021/03/Getting-to-100-Renewables-Operating-Experiences-with-Very-High- Penetrations-of-Variage-Energy-Resources.pdf 6 中共中央 国务院 . (2015). 关于进一步深化电力体制改革的若干意见 (即 “9号文 ”） . https://www.ne21.com/news/show-64821.html 7 新华社 . (2022). 习近平参加内蒙古代表团审议 . http://www.gov.cn/xinwen/2022-03/05/content_5677371.htm REGULATORY ASSISTANCE PROJECT (RAP)® 睿博能源智库 新形势下的电力行业改革：促进系统稳定性、降低风险、加速碳达峰 | 3 对中国电力行业改革的建议 接下来，我们将分别从以下几个方面简要概括主要建议，关于每个领域的具体内容 将在后续的章节中做出探讨： 实施 “全国统一电力市场体系 ”的下一步工作 （第二章） 精心设计的电力市场可以帮助在较大范围的区域内实时优化电网的需求和供应，这 些市场以低成本有效地支持了风能和太阳能发电并网，且提高了系统可靠性。中国的政策 制定者一直在朝着这个方向前进。国家发改委和国家能源局最近发布的《关于加快建设全 国统一电力市场体系的指导意见》（以下简称 118 号文件），是向前迈出的非常重要的一 步。然而，根据我们的理解，文件中有些地方还有待斟酌完善，并且须避免具体实施过程 中可能存在的缺陷。就此我们的讨论如下： • 我们建议将重点放在加快建设和协调统一的区域 现货 市场上，也就是说，打破以省为 边界，建 立地理范畴比单个省更广泛的、统一的现货市场 8。同时，我们建议中长期合 同应转变为金融化的差价合同，并与现货市场价格挂钩。 • 这些统一的区域（或者全国）现货市场不需要像目前在省内开展的现货市场试点这么 复杂。刚开始可以委任调度中心和交易中心做两方面工作：第一，在每个区域市场实 施一套统一的经济调度方法；第二，基于预估的系统边际成本，为现货市场制定 “参考 成本 ”水平 (类似于现货市场随时间变动的价格），加强对现货市场的监管。在确保系 统稳定性的同时，随着各区域市场运行逐渐成熟，形成更具竞争力的系统。 • 基本现货市场机制建成后 ，没有理由再将基于行政指导的标杆上网电价作为火电厂的 补偿机制。扩大标杆上网电价的价格波动范围是朝着正确方向迈出的重要一步，但我 们建议取消煤电上网电价机制，改为采用现货市场。与其他有现货市场的国家一样， 市场参与者将被鼓励通过金融差价合约来对冲现货市场的价格波动。 • 关于所有区域需建立 “发电容量成本回收机制 ”以 “保障电源固定成本回收 ”的表述，可 能有待进一步审查和澄清。容量电价或者补偿机制应满足多重政策目标。在双碳要求 下，鉴于淘汰低效和碳排放密集型资源的迫切需要，不应保证这些资源的固定成本回 收。只有满足系统可靠性 要求的（由科学规划确定），在关键时刻可以被调用的，且 符合政策标准（如空气质量标准）的资源，才应被允许回收固定成本。 8 我们在这里使用 “统一的区域现货市场 ”一词，是因为由多省组成的区域市场可能是一个更实际的近期目标，当然，统一的全国现货市场将 是一个更好的结果。 4 | 新形势下的电力行业改革：促进系统稳定性、降低风险、加速碳达峰 睿博能源智库 REGULATORY ASSISTANCE PROJECT (RAP)® 实施透明的电力行业规划，支撑转型期间系统稳定性 （第三章） 采用 “科学 ”透明的滚动电力规划流程可以确保在转型期内，系统可靠性仍然可以保 持在理想的水平。中国电力行业的许多机构，包括电网公司和研究机构，已经建立了详细 的规划流程。我们对此想要补充两点，同时强调提高透明度，以支持逐渐市场化的电力行 业。 因为，一个完善的规划流程可以帮助有效地实现： • 监测电力行业转型期间的可靠性问题 9； • 避免或应对电力危机，例如 2021 年的用电短缺情况； • 发现电力部门政策、市场规则和市场设计的问题； • 提高公众对市场机会的认识，增加社会资本的投入。 我们建议更新 2016年能源局发布的《电力规划管理办法》，明确涵盖以下三种互为 关联的规划流程，并且建议每种规划流程都定期发布报告及相关数据： 1. 季度规划流程，用以评估和管理一年之内的近期风险，每年发布 2 次报告。 2. 中期最低成本资源规划流程，用以确定达成政策目标所需的最低成本新资源组合，同 时检验市场是否发出合理的投资信号。此流程展望未来 5至 10年内的电力系统情况， 每年发布 1 次报告。 3. 长期输电系统规划流程，用以检验实现清洁能源转型的不同长期途径。这一流程展望 未来至少 20 年内的电力系统情况，每 2 年报告 1 次。 理想情况下，以上各流程应按 区域组织规划，与上述现货市场区域相匹配。 解锁低成本方案以支持系统灵活性和可再生能源并网 （第四章） 世界各国都在面临大量可再生能源并网的挑战。保持可靠性需要管理在不同时间跨 度上增加的可变性，这包括供需从短期（秒、分钟和小时）到长期（例如，几周）的波动。 管理这种可变性需要识别、构建并协调具有合适特性的、成本有效的资源组合，以支持清 洁能源为主导的电力系统。这需要一套精心设计的政策，以及相关的市场机制、规划流程 和监管措施。 我们在之前的章节中探讨了规划和市场的相关方面，本篇建立在此讨论基 础上，为支持可变可再生能源发电并网提供了额外的建议。 “1+N” 政策体系发布的首要两个文件强调了发展灵活性资源的重要性。如何 确定灵 活性资源的最低成本组合并确保以低成本、可靠的方式协调运行？在此，我们强调两点： 9 理想的资源充足性规划应该考虑到建筑供暖。热电联产（尤其是在中国东北地区）一直是影响系统灵活性的一个长期问题。 REGULATORY ASSISTANCE PROJECT (RAP)® 睿博能源智库 新形势下的电力行业改革：促进系统稳定性、降低风险、加速碳达峰 | 5 • 中国最近在扩大分时电价的实施范围。我们为省级层面如何细化执行这一政策提供了 一些建议，比如，确保所有系统成本，包括输电和配电成本，都应体现在分时电价的 设计中。 • “1+N”系列文件中提到支持 “虚拟电厂 ”，将分布式资源和需求侧资源整合起来并协调 优化。我们建议为虚拟电厂建立市场参与模式，直接参与新的现货电力市场，市场机 制应该认清这些资源为系统提供各种服务的全部价值并对其进行合理补偿。 在电力行业改革工作中落实 “节约优先 ”的承诺 （第五章） “1+N”中的 “1”强调要 “把节约能源资源放在首位 ”，这是一个非常重要的承诺，并为 其他几个关键的政策目标起到了有力的支撑作用：它可以通过管理用电需求增长来提高 可靠性，通过减少能源进口来改善能源安全，同时减少系统成本和排放。为更好地在电力 行业改革工作中落实 “把节约能源资源放在首位 ”的承诺，我们提出以下几点建议 : • 基于国家发改委发布的《电力需求侧管理办法》，适当提高电网公司年度节能目标； • 制定详细的规则，要求电网公司评估并投资能效和其他需求侧资源，在美国称为 “电网 替代方案 ”； • 逐步淘汰建筑用煤，强调煤改电、气改电，终止煤改气。这可将有限的天然气用于更 有价值的用途 ，比如用于灵活的燃气发电厂； • 创建一个框架，将能效作为虚拟电厂的组成部分。 • 由国家相关部门（如，国家能源局）主导，在区域范围对能源强度和碳强度目标进行 强制性审查并发布报告，评估是否达到目标，以及是否可以进行调整等。这点应与第 三章中建议的中期规划流程相协调。 与电力行业改革相关的更多政策议题 对于电力部门的清洁能源转型，还有几个额外的重要主题，我们想在这里简要地讨 论一下。尽管这些议题并未包含在中国电改范畴内 ——在 2015年电改指导文件中并没有详 细提及 ——但我们建议应该与电改讨论结合起来。 电厂排放标准： 2015年，生态环境部发布了一项标准，要求到 2020年，所有燃煤机 组排放的二氧化硫 (SO2)、氮氧化物 (NOX)和颗粒物达到 “超低 ”排放标准 10。随后，燃煤发 电企业在污染控制设备上投入了大量资金，但一些分析指出，可能存在排放报告结果弄虚 10 根据生态环境部政策，具备改造条件的机组应满足排放颗粒物、 SO2和 NOX的排放标准分别为每立方米 10、 35和 50毫克。生态环境部 (2015).全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案 . http://www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bwj/201512/t20151215_319170.htm. 然而，要 达到这些与天然气发电装置水 平相当的标准，就需要比美国等世界其他地区可提供的商业化除污设备效率高得多。 6 | 新形势下的电力行业改革：促进系统稳定性、降低风险、加速碳达峰 睿博能源智库 REGULATORY ASSISTANCE PROJECT (RAP)® 作假的问题 11。 碳排放交易： 中国电力行业已经建立了新的碳排放交易机制，这是向前迈出的重要 一步。接下来的措施可能包括转向基于总量的碳排放上限，以及转向拍卖碳排放额 12。 可再生能源弃电目标和可再生能源配额制： 从上个十年后期开始，中国的风能、太 阳能和水力发电的弃电率大幅下降，部分原因是国家政策为电网公司设定了可再生能源 消纳指标，要求他们帮助减少弃电 13。考虑到可再生能源发电并网带来的持续挑战，继续 为电网公司制定这样的绩效目标，以及强化可再生能源配额制相关的指标将是有益的 14。 11 Karplus, V., Zhang, S., • 基于联邦和州的能源、气候和电气化目标等因素，对多个规划情景进行评估 ; • 跨区域统筹协调； • 提高规划过程的透明性，比如关于建模方法，假设和数据等额外信息的公布 62。 此外，美国能源部最近宣布，将制定和监管一项 “国家输电规划研究 ” 63。最后，由 RTO 开展的现有的区域输电规划流程，尤其是在方法学的细节方面，也可以提供有益的参考 64。 我们建议可以修订 2016年发布的《办法》，对统一的全国输电规划流程提出新的要 求，规划时间跨度可以为 20年或更长，并包含为检验实现清洁能源转型的不同长期路径 而设置的情景，包括高比例电气化情景等；我们建议每隔一年更新一次详细的报告及情 景，并附上详细的数据，类似于 ENTSO-E的做法。这一透明的过程将显著改善中国目前 的电网规划，以实现双碳目标，支持 电力系统进一步消纳可再生能源， 并 保持系统可靠性。 60 详见 . (2022). https://tyndp.entsoe.eu/maps-data . 61 有关在美国建立全国输电规划必要性的讨论，详见 ESIG. (2021). Transmission Planning for 100% Clean Electricity. https://www.esig.energy/wp-content/uploads/2021/02/Transmission-Planning-White-Paper.pdf For 有关 U.S. RTO 输电规划 , 见 ISO New England (n.d.) Regional system plan. https://www.iso-ne.com/system-planning/system-plans-studies/rsp/. 62 FERC. (2022). Building for the Future Through Electric Regional Transmission Planning and Cost Allocation and Generator Interconnection. Notice of Proposed Rulemaking. April 21. https://www.federalregister.gov/documents/2022/05/04/2022-08973/building- for-the-future-through-electric-regional-transmission-planning-and-cost-allocation-and 63 详见 https://www.energy.gov/oe/national-transmission-planning-study 以及 https://www.northerngrid.net/private- media/documents/NTP-Intro-Letter_12-06-21_DOE.pdf. 有关在美国建立全国输电规划流程必要性的讨论，详见 ESIG. (2021). Transmission Planning for 100% Clean Electricity. https://www.esig.energy/wp-content/uploads/2021/02/Transmission-Planning-White- Paper.pdf 64 FERC. (2022). 提供了现有 RTO规划流程的例 子和讨论 ，此外，可见 Pfeifenberger, J. et al. (2021). Transmission Planning for the 21st Century: Proven Practices that Increase Value and Reduce Costs. https://www.brattle.com/wp-content/uploads/2021/10/2021-10-12- Brattle-GridStrategies-Transmission-Planning-Report_v2.pdf. 22 | 新形势下的电力行业改革：促进系统稳定性、降低风险、加速碳达峰 睿博能源智库 REGULATORY ASSISTANCE PROJECT (RAP)® 结论 本文提出了几条不成熟的建议，希望可以为来日修订《办法》起到抛砖引玉的作用。 这些建议有助于明确各种规划流程设定的性质和要求。鉴于定期更新规划报告执行起来 十分复杂，我们建议政府部门（如，国家能源局）可以将各项规划研究的细节工作委派出 去，但需保留批准规划方法和审查全国和区域定期报告的职责。如果没有达到规划流程中 设定的标准，或者基本的模型假设和数据输入没有得到合理的解释，政府部门可拒绝报告 并要求修订，且最好是在公开声明中对报告做出详细的回应。 REGULATORY ASSISTANCE PROJECT (RAP)® 睿博能源智库 新形势下的电力行业改革：促进系统稳定性、降低风险、加速碳达峰 | 23 第四章 解锁低成本方案以支持电力系统灵活性 和可再生能源并网 介绍 高比例可再生能源并网是世界各地都持续面临的挑战。保持电力系统可靠性，需要 管理在不同时间跨度上增加的可变性，这包括供需从短期（如秒、分钟和小时）到长期（如 周、季节或更长）的波动。管理这种可变性需要识别、构建和协调具有合适特性的、成本 有效的资源组合，以支持清洁能源为主的电力系统。这需要一套精心设计的政策 ——以及 相关的市场机制、规划流程和监管措施。我们在之前的章节中探讨了规划和市场的相关方 面，本章更详细地考虑这些图块如何互相作用以支持大规模可变可再生能源 发电并网。 到目前为止，中国的电力系统已经在消纳快速增长的风能和太阳能方面取得了世界 领先的进展。然而，正如其他国家一样，中国在电力系统脱碳的道路上还有很长的路要走。 “1+N”系列文件意识到这些问题的重要性。在首先发布的两个 “1+N ” 文件中号召 “建立和 运行新型电力系统， 并提升电力系统综合调节能力 ”。这些文件简要地提出了在以下领域 开展工作的必要性 65： • 加强新型电力系统的顶层设计； • 完善适应可再生能源局域深度利用和广域输送的电网体系； • 健全适应新型电力系统的市场机制； • 完善灵活性电源建设和运行机制； • 完善电力需求响应机制； • 探索区域电力交易，建立区域综合能源服务机制。 正如其他国家一样，中国在细化这些工作内容以及做出实施决策方面还有许多工作 要做。建立于其他章节讨论的基础上，结合对中国现有政策的理解和对国际经验的总结分 析，本章旨在为支持可变的可再生能源发电给出额外的建议。 背景：以系统性和友好的方式考虑灵活性资源 在保证电力系统可靠性的前提下，消纳大规模、高比例风能和太阳能发电，需要创 新型的电力系统结构和政策。然而，这些结构和政策不应该单独设计，最好能够在 “系统 65 国家发展和改革委员会 、国家能源局 .(2022年 ).关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见 . https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202202/t20220210_1314511.html?code=&state=123 24 | 新形势下的电力行业改革：促进系统稳定性、降低风险、加速碳达峰 睿博能源智库 REGULATORY ASSISTANCE PROJECT (RAP)® 的思维 ”下进行统筹规划，协调统一。系统运 行需要保证供需的实时平衡，而波动性和间 歇性的可再生能源的增加，使得电力系统对系统灵活性的需求相应增加。这需要从短期 （秒，分钟，小时）到长期（周，季节，或更长）的各个时间跨度上提升多种灵活性，以 应对电力系统发生的变化和不确定性。为了更好地协调灵活性资源，以最低成本消纳可再 生能源，同时保证系统可靠性，需要对整个电力系统进行统筹考虑。 在第二章中，我们讨论了完善电力市场发展，将重点放在可行的区域现货市场设计 上，这对可再生能源并网来说非常重要。跨多个省份的区域现货市场能够促进可再生能源 在更大范围内的消纳。另外，现货 市场形成的随时间和地理位置变动的实时现货价格，也 为电力系统的可用资源提供了稀缺性价格信号，为资源的灵活运行给予了经济激励。 中国在计划经济体制的影响下，长期以政府制定的固定标杆上网电价为基础，补偿 发电资源，这种机制使得发电企业努力扩大运行小时数，而不是在系统供需紧张的关键时 候运行。在可再生能源为主导的新型电力系统中，设计良好的、统一的现货市场能够在更 大的地理范围内优化统筹多种灵活性资源，为包括储能和需求响应在内的灵活性资源提 供充足激励，从而减少传统化石能源发电资源的使用、增加可再生能源并网并为系统提供 可靠性。 在第三章中，我们讨论了对改善电力系统规划的建议，特别是需要开展周期性的资 源充足性分析，最低成本资源规划，以及更完善的输电 规划。我们强调了发表详细的规划 报告的重要性，以增加电力规划的透明度和公众对能源转型的信心。尽早对灵活性进行合 理的规划会避免系统出现紧急情况，或者避免选择成本高昂、低效污染的方式来提供灵活 性（见以下方框）。关键步骤在于 1）评估在目前系统结构和运行模式下，能够支撑可再 生能源并网的现有灵活性和消纳更高比例可再生能源所需灵活性的差距。 2）确定在未来 一段时间，以最低成本解锁灵活性的方案，以及在必要的情况下，获取新的灵活性资源 66。 接下来，我们会在之前讨论的基础上，提出为支持高比例可再生能源并网的补充建 议。 66 IRENA. (Nov 2018). Power system flexibility for the energy transition. Flexibility in the planning process page 35-41. https://www.irena.org/- /media/Files/IRENA/Agency/Publication/2018/Nov/IRENA_Power_system_flexibility_1_2018.pdf?la=en&hash=72EC26336F127C7D51D F798CE19F477557CE9A82 REGULATORY ASSISTANCE PROJECT (RAP)® 睿博能源智库 新形势下的电力行业改革：促进系统稳定性、降低风险、加速碳达峰 | 25 需要 新建燃煤发电支持可再生能源并网发电吗？ 国际上，市场和规划机制不再选择新建煤电来满足电力系统的需要，有以下几点 原因： 1. 太阳能和风力发电的成本大幅下降，现在接近或低于燃煤和燃气发电厂的 燃料 成本 ，这意味着建造新的太阳能和风力发电机组比运行现有的火电厂更便宜 67。一旦建 成，使用风能和太阳能发电可以降低因运行现有火电厂而产生的燃料、排放和其他运营 成本。 2. 即使是最灵活的燃煤电厂，由于最低出力水平、爬坡率以及启停程序的限制， 对于提供短期（例如，按分钟或小时）灵活性的能力也有限。需求响应、储能资源和燃 气发电通常能够以更低的成本更好地提供这些服务。如果适当的激励机制到位，需求响 应可能具有很高的成本效益。 3. 现有资源正在转变角色以支持可再生能源。在许多国家，现有的燃气发电正在 为提供灵活性发挥支持作用。这种商业模式可以在天然气价格高的情况下继续下去，因 为燃气发电机起到了支撑作用，每年只在需要时运行几个小时。在美国的一些脱碳情景 中，燃气发电在未来几十年以这种方式继续 发挥作用，但预计将增加很少的产能。在这 些情景中，现有的燃气发电厂稳步减少每年的天然气使用量，非常节省地消耗燃料来支 持以可再生能源为主导的电力系统 68。 4. 在可再生能源渗透率非常高的电力系统中，最终将需要适量的 “清洁可靠 ”的资 源，以在天气不利于可再生能源发电的期间支持系统可靠性。关于发挥这一作用的最具 成本效益的资源仍然存在争议。配备碳捕获和封存设备的火电或利用绿氢发电的资源 可能发挥一部分的作用。无论如何，很明显没有必要立即建设大规模火电资源来满足这 一需求 69。 5. 与气候变化和空气污染相关的外部成本越 来越多地被相关机制内部化，从排放 市场到监管措施，各国根据各自情况有不同程度的差别。 67 有关美国相关发电成本的信息 , 见 Gimon, E. et al. (2021). The Coal Cost Crossover 2.0. https://energyinnovation.org/publication/the- coal-cost-crossover-2021/ and Bolinger et al. (2021). Utility-Scale Solar, 2021 Edition. https://emp.lbl.gov/sites/default/files/utility_scale_solar_2021_edition_slides.pdf. 国际上关于成本的预计，见 Runyon, J. (2021). New solar is cheaper to build than to run existing coal plants in China, India and most of Europe. Renewable Energy World. https://www.renewableenergyworld.com/solar/report-its-now-cheaper-to-build-new-solar-than-to-run-existing-coal-plants-in-china-india- and-most-of-europe/#gref 68 例如，在美国的一组备受瞩目的 2050 年净零路 径情景中，大多数净零情景认为燃气容量保持大致不变，但燃料使用量下降，因为该容 量用于支持风能和太阳能。在其中一种情景中，预计到 2050 年燃气发电量将增加约 580 吉瓦，这些发电厂的天然气消耗量将稳步下降。 在所有净零情景中， 2050 年电力行业使用的剩余气体燃料要么是氢气，要么是伴随着碳捕获和封存设备。见 Pillar 2: Clean electricity on p.87-88, Clean firm resources and thermal plant retirements on p. 150-152, 以及有关氢能使用的讨论， Larson, E. et al. (2021). Net-Zero America: Potential Pathways, Infrastructure, and Impacts, on p. 178， Final report, Princeton University, 29 October 2021. https://netzeroamerica.princeton.edu. 69 Long, J. et al. (2021). California needs clean firm power, and so does the rest of the world. https://www.edf.org/sites/default/files/documents/SB100%20clean%20firm%20power%20report%20plus%20SI.pdf 26 | 新形势下的电力行业改革：促进系统稳定性、降低风险、加速碳达峰 睿博能源智库 REGULATORY ASSISTANCE PROJECT (RAP)® 就中国而言，这些因素中有许多（可能是全部）也是相关的。因此，本报告讨论的电 力行业改革可能会找到比新建煤电更好的解决方案，以支持可再生能源不断增加的电网。 也就是说，通过第二章、第三章中所建议的市场和规划机制判断，新煤炭发电的投资相对 昂贵 ——相对于其他资源组合，包括可变可再生能源、储能资源、需求响应和有针对性的 节能措施 ——即使在不考虑全部排放成本的情况下依然相对昂贵 70。这些机制也可能会拒 绝新建更高效的燃煤电厂对老旧燃煤电厂 “减量替代 ”的提议。国内外一些研究发现，新建 燃煤发电不太可能是满足中国电力系统需求的最佳 解决方案 71。检验这些发现的一个好方 法是在功能齐全的、统一的区域（或全国）现货市场假设下，开展并公布最低成本的资源 规划研究（ “规划流程 2”）。 实施和改进分时零售电价 良好设计的分时电价机制能够激励用户通过调节负荷为电力系统提供灵活性并降低 用电成本。 2021年 7月，国家发改委发布了一项重要的通知，将中国推到了实施分时电价 的前沿。《关于进一步完善分时电价的通知》扩大了分时电价的实施范围，要求几乎所有 的用户都严格执行分时电价 72。截止本文撰稿时，已经有 30个省出台了新的分时电价政策， 但仍有必要重新审查和不断完 善这些省级分时电价政策。 基于对这些政策的理解，我们建议相关政府部门进一步明确分时电价的设计和实施 细节 73： • 确保所有电力系统成本，包括边际发电、输配电和排放成本，都应该反映在分时电价 设计中。理想的情况下，电价应该反映多个成本组成，这些成本会根据供需和其他条 件发生明显的变化。 2021 年 7 月的文件并没有明确解决这一问题 74。 • 说明在放开零售市场的背景下实施分时电价的途径。各省零售竞争发展的程度和特性 各不相同，这就对如何促进分时电价提出了具有挑战性的问题。国家相关部门应该在 这一方面给出更多的指导。例如，规定所有零售公司都需要满足一定比例的用户来实 施分时电价套餐，并由省级相关部门对电价套餐的质量和设计进行监管。欧盟的一些 70 支持这一观点的量化分析 , 见 Abhyankar, N. et al. (forthcoming). Achieving an 80% Carbon Free Electricity System in China by 2035. 71 See Lin, J. et al. (2022). “Large balancing areas and dispersed renewable inve