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满足建设美丽中国的电力中长期 可持续发展研究 专题报告 中国电力圆桌项目课题组 2019 年 9 月 项目研究报告系列 中国电力圆桌项目 (Power Sector Roundtable,PSR） 中国电力可持续发展圆桌 （简称电力圆桌） 项目于 2015 年 9 月启动， 旨在紧扣应对气候变化、 调整能源结构的国家战略，邀请业内专家和各利益方参与，共同探讨中国电力部门低碳转型 的路径和策略。通过建立一个广泛听取各方意见的平台机制，电力圆桌将各方关心的、有争 议的、目前决策困难的关键问题提交到平台讨论，选出核心问题委托智库开展高质量研究， 并将研究成果和政策建议提交到平台征求意见，从而支持相关政策的制定和落地，推动中国 电力行业的改革和可持续发展，提高电力行业节能减排、应对气候变化的能力。 电力圆桌瞄准电力改革和可持续发展前沿，紧密跟踪电力改革实践动向，为地方政府和国家 相关部门决策提供理论参考和经验示范，推动和加强电力体制改革的宣传和研究成果转化， 为中国电力改革及其可持续发展做出贡献。 项目课题组 自然资源保护协会（NRDC) 是一家国际公 益环保组织。自然资源保护协会拥有近 500 名员工，以科学、法律、政策方面的专家 为主力，以及约 200 万会员及支持者。自 1970 年成立以来，自然资源保护协会一直 在为保护自然资源、生态环境及公众健康而 进行不懈努力。自然资源保护协会在美国、 中国、印度、加拿大、墨西哥、智利、哥斯 达黎加、欧盟等国家及地区开展工作，并在 中国的北京、 美国的纽约、 华盛顿、 芝加哥、 洛杉矶、旧金山以及蒙大拿州的波兹曼等地 有常设办公室。 自然资源保护协会 NATURAL RESOURCES DEFENSE COUNCIL 推动中国竞争性电力市场建设的整体性研究 中国宏观经济研究院市场与价格研究所，2018 年 10 月 西北区域电力现货市场及监管机制研究 西安交通大学，2019 年 4 月 满足建设美丽中国的电力中长期可持续发展研究 中国能源研究会，2019 年 5 月 基于园区增量配电网的综合能源服务业态研究 电力规划设计总院，2019 年 7 月 中国能源研究会成立于 1981 年 1 月，是由中国能源科技 与管理工作者和能源领域的知名企事业单位组成的学术团 体，是中国科学技术协会的组成部分。 中国能源研究会以国家战略思想和战略方针为主线，坚持 “研究、咨询、服务、交流”的定位，团结能源领域的科 技工作者，发挥能源科技智库的作用，积极开展能源领域 重大政策和课题研究， 服务能源科技进步和体制机制创新， 推动国内外的学术交流与合作，成为国家能源管理部门与 企业联系的桥梁和纽带，是中国能源领域最具影响力的学 术团体之一。2014 年，研究会成为国家能源局第一批 16 家研究咨询基地之一，也是唯一一家入选的学术团体，为 政府决策、部署能源工作发挥了积极作用。满足建设美丽中国的电力中长期 可持续发展研究 Research on the Sustainable Development of the Power Sector for a “Beautiful China” 报告撰写单位 中国能源研究会 2019 年 9 月目 录 摘要 .iii 1. 电力需求预测 .11.1 经济社会发展情景分析 .11.1.1 人口展望 . 11.1.2 城镇化率 . 31.1.3 经济增长 . 61.1.4 人均 GDP . 81.1.5 产业结构 . 91.1.6 环境影响因素 . 101.1.7 小结 . 111.2 电力消费预测 .111.2.1 电力消费总量预测 . 121.2.2 人均电力消费量预测 . 141.2.3 小结 . 16 2. 电力发展战略定位 .172.1 电源结构持续优化，增量清洁替代趋势明显 .182.1.1 煤电装机容量在稳定后逐步下降 . 192.1.2 水电装机增速下行 , 水电发展驶入慢车道 . 202.1.3 气电发展迎来新机遇，装机规模持续增长 . 21| i | 满足建设美丽中国的电力中长期可持续发展研究 2.1.4 可再生能源发电规模持续扩大，风电、光伏发电发展速度快 . 222.1.5 需求侧资源发挥移峰填谷、保障有序供电的重要作用 . 242.1.6 小结 . 252.2 全社会发电量将持续增长，清洁发电比重不断上升 .262.2.1 煤电将逐步支撑电力系统运行，辅助系统调峰调频 . 272.2.2 非化石能源发电发展迅速，占比由 2017 年的 30%上升至 2050 年的 75%，与煤电完成角色互换 . 282.2.3 小结 . 32 3. 电力发展战略部署 .333.1 进一步完善可再生能源发展机制，促进风电光伏等可再生能源规模化持续健康发展 .333.1.1 当前可再生能源发展存在的问题 . 333.1.2 健全和完善可再生能源发展的建议 . 343.2 建立市场机制，促进资源高效配置 .393.2.1 电力市场机制发展存在的问题 . 393.2.2 完善电力市场发展机制的建议 . 403.3 深化输配电体制改革，调整电网企业功能定位 .443.3.1 我国输配电电力体制发展历程和现状分析 . 443.3.2 我国输配电体制改革存在的问题 . 453.3.3 深化输配电体制改革的建议 . 463. 4 小结 .49 4. 总结及建议 .50 参考文献 .52| ii | 满足建设美丽中国的电力中长期可持续发展研究 | iii | 满足建设美丽中国的电力中长期可持续发展研究 摘要 本研究基于对未来经济社会发展的展望，对满足建设美丽中国的关键节点的用电需 求进行了分析预测，确定了各电力品种在能源供应体系中的定位及相互关系，提出了推 动电力可持续发展的战略部署及建议。 1. 满足新时代“三步走”的电力需求预测 在多种因素的共同影响下，预计我国电力需求将呈增长趋势、增速有所放缓。本研 究预测我国电力消费将于 2050 年，即建成现代化强国之时达峰：以当前的价格水平和汇 率测算，到 2020 年我国全面建成小康社会时，全社会用电量为 7.1-7.8 万亿千瓦时，人 均用电量将达到 5000-5500 千瓦时；到 2035 年我国基本实现社会主义现代化时，全社 会用电量为 10.3-11 万亿千瓦时，人均用电量将达到 7500-8000 千瓦时；到 2050 年我国 建成社会主义现代化强国时，全社会用电量为 10.6-11.3 万亿千瓦时，人均用电量将达到 8500-9000 千瓦时。 2. 满足建设美丽中国需要的电力供应体系 “十一五”之前，我国发电基本依靠火电和水电。近年来，新能源及可再生能源装 机规模快速增长，尤其是核电、风电和太阳能发电装机呈现出成倍增长的态势。电源结 构优化将成为我国中长期能源及电力工业发展的核心任务之一。 (1) 电源结构持续优化，增量清洁替代趋势明显。预计到 2020 年发电装机容量达 21.2 亿 千瓦，较 2017 年新增 3.4 亿千瓦，新增非化石能源装机 1.8 亿千瓦，非化石能源和天然 | iv | 满足建设美丽中国的电力中长期可持续发展研究 气发电等清洁能源发电装机增量将是煤炭增量的 1.8 倍，约占能源新增装机容量的 64% 以上，新增装机以清洁能源发电为主；到 2035 年，清洁能源装机容量达到 20.2 亿千瓦， 较 2017 年新增 12.5 亿千瓦，占总新增装机容量的 78%；到 2050 年，清洁能源装机达 到 33.9 亿千瓦，较 2017 年新增 26.2 亿千瓦，占总新增装机容量的 91%。煤电装机容量在稳定后逐步下降水电装机增速下行 , 水电发展平稳增长气电发展迎来新机遇，装机规模持续增长可再生能源发电规模持续扩大，风电、光伏发电发展速度快需求侧资源发挥移峰填谷、保障有序供电的重要作用 (2) 全社会发电量将持续增长，清洁发电比重不断上升。至 2020 年我国发电量将达到 7.5 万亿千瓦时 ； 预计 2020-2035 年年均增速为 5.7%， 2035 年发电量将达到 10.5 万亿千瓦时 ； 预计 2035-2050 年发电量的年均增速将明显放缓至 0.3% 左右，2050 年全国发电量将达 到 11 万亿千瓦时，为目前水平的 1.7 倍。非化石能源将迎来新一轮发展，预计到 2050 年非化石能源发电占比将由目前的 30% 左右上升到 75%，煤电由 64% 下降至 15%，非 化石能源发电与煤电完成角色互换。煤电将逐步支撑电力系统运行，辅助系统调峰调频风电贡献未来新增电量的 41.3%，成为非化石能源发电的重要组成部分太阳能发电发展迅速，贡献未来新增电量的 51.7%核电贡献未来新增电量的 27.2%，到 2035 年、2050 年分别占总发电量的 11.4% 和 13.6%水电小幅平稳增长，到 2050 年贡献未来新增电量的 13.04% 3. 促进电力可持续发展的战略部署 (1) 进一步完善可再生能源发展机制，促进风电光伏等可再生能源规模化持续健康发展进一步完善和落实可再生能源全额保障性收购制度强化落实可再生能源电力配额制及绿证制度进一步探索激励性管制手段，促进电网企业提高可再生能源消纳能力进一步完善支持可再生能源持续健康发展的财税机制 | v | 满足建设美丽中国的电力中长期可持续发展研究创新可再生能源发展模式，发挥可再生能源发电竞争优势调节电力系统供需稳定，促进可再生能源发展 (2) 建立市场机制，促进资源高效配置建立市场化交易机制，完善峰谷电价形成机制完善辅助服务市场建设完善电力现货市场建设 (3) 深化输配电体制改革，调整电网企业功能定位转变电网企业盈利模式，回归电网企业公共事业属性转变电网企业业务模式，提供高质量增值服务引入多元化投资主体，促进电力市场供需调节 | vi | 满足建设美丽中国的电力中长期可持续发展研究 Summary Based on social and economic prospects, this study analyzes and predicts the electricity demand of key nodes; determines the roles and relationships of different energy types in the power supply system; and proposes a strategy for the sustainable development of the power sector. 1. Meeting the “three-step” power demand forecast in the new era Through the influence of various factors, the growth pace of Chinas power demand is expected to slow. This study predicts that Chinas power consumption will peak in 2050, when the country becomes a modern and powerful socialist nation. By 2020, when China has established a “well-off society, ” national electricity consumption is predicted to reach 7100-7800TWh, with per capita electricity consumption reaching 5000-5500 kWh (based on current prices and exchange rates). By 2035, when China basically achieves modern- ization, national electricity consumption is predicted to reach 10300-11000TWh, with per capita electricity consumption reaching 7500-8000 kWh; By 2050, when China become a modern and powerful socialist nation, national total electricity consumption is predicted to reach 10600-11300TWh, with per capita electricity consumption reaching 8500-9000 kWh. 2. Building the power supply system needed for a “Beautiful China” Before the 11th Five-Year Plan, power generation in China relied primarily on thermal power and hydropower. In recent years, the installed capacity of new and renewable en- | vii | 满足建设美丽中国的电力中长期可持续发展研究 ergy has increased rapidly; in particular, the installed capacities of nuclear, wind, and solar power will increase several-fold. Optimizing the power supply structure will be a priority in the medium- and long-term development of Chinas energy industry. a. The power supply undergoes continuous optimization, with a clear trend of substitution by clean energy. By 2020, total installed capacity for power generation is predicted to reach 2.12 billion kW, an increase of 340 million kW from 2017. The installed capacity of non-fossil fuels will reach 180 million kW. Newly installed generation capacity for clean power will overtake coal by 80%, and account for a majority (more than 64%) of newly installed capacity. By 2035, installed capacity for clean power will reach 2.02 billion kW, accounting for 78% of total installed capacity, and representing an increase of 1.25 billion kW from 2017. By 2050, installed capacity for clean power will reach 3.39 billion kW, ac- counting for 91% of total installed capacity, and representing an increase of 2.62 billion kW from 2017.The growth in installed capacity for coal power will stabilize, then gradually decreaseThe growth in installed capacity for hydropower will slow, but continue to increase steadilyNew opportunities in the development of natural gas will enable installed capacity to continue to increaseThe scale of renewable power generation continues to expand, with wind and solar power generation developing rapidlyDemand side resources play an important role in shifting peaks, filling valleys, and co- ordinating the power supply b. National power generation will continue to grow, and the proportion of clean power gen- eration will continue to rise. By 2020, Chinas power generation will reach 7500TWh, and grow at an average rate of 5.7% from 2020-2035. By 2035, Chinas power generation will reach 10500TWh. From 2035-2050, the average annual growth rate will decrease signifi- cantly, settling around 0.3%. By 2050, national power generation will reach 11000TWh, which is 70% higher than present levels. Non-fossil power will usher in a new stage of development. Between now and 2050, the proportion of power generation by non-fossil fuels is estimated to increase from 30% to 75%, while that of coal power will fall from 64% | viii | 满足建设美丽中国的电力中长期可持续发展研究 to 15%. Thus, the role swap between non-fossil and coal power generation will have fully occurred.Coal power will gradually adopt a supporting role in ensuring a stable power supply and shifting peak load in the auxiliary power systemWind power will comprise 41.3% of new generation capacity, becoming an important part of non-fossil power generationSolar power will develop rapidly, and comprise 51.7% of new power generation Nuclear power will comprise 27.2% of new power generation, and account for 11.4% and 13.6% of total power generation by 2035 and 2050, respectivelyHydropower has developed steadily and will comprise 13.04% of new power genera- tion by 2050 3. Advancing the Strategic Deployment for the Power Sector a. Improve the development mechanism for renewable energy, and promote the sustainable development of renewables, such as wind and solar power. Improve and implement the guaranteed purchase agreement system for renewable en- ergyStrengthen the implementation of the renewable energy quota and green certificate systemsExplore incentive options to encourage renewable energy uptake by grid companiesImprove the finance and taxation mechanisms to support renewable energy develop- mentInnovate the development model for renewable energy, and capitalize on the advan- tages of renewables in power generationRegulate power supply and demand to ensure stability, and promote the development of renewable energy b. Establish market mechanisms to promote efficient resource allocationEstablish a market-based mechanism to improve peak-valley pricing Construct the ancillary services marketConstruct the electricity spot market | ix | 满足建设美丽中国的电力中长期可持续发展研究 c. Continue reforming the transmission and distribution systems, and adjust the role of grid enterprisesTransform the profit model of grid enterprises, and return to the utilities business model Transform the power grid business model, and provide high-quality value-added ser- vicesIntroduce diversified investment entities to regulate supply and demand in the electrici- ty market | 1 | 满足建设美丽中国的电力中长期可持续发展研究电力需求预测 1.1 经济社会发展情景分析 1.1.1 人口展望 2006 年以来，中国每年的人口增量逐步降至 700 万人左右，老年抚养比开始呈现上 升趋势，长期的计划生育政策对于中国人口总量和结构的影响开始显现，中国人口总量 的峰值即将到来。 2013 年 11 月，中国政府正式宣布“单独二孩”政策，官方预计每年将新增新生人 口 200 万左右， 但 2014 年实际新增不足 100 万， 政策效果远低于官方预期。 2015 年 10 月， 中共十八届五中全会公报正式提出中国将全面实施一对夫妇可生育两个孩子政策。 然而， 根据新加坡、韩国、中国台湾、伊朗等地的经验，从“允许二胎”到“停止计划生育” 并不会出现“额外”的补偿性出生高峰。2018 年 1 月 18 日，国家统计局发布数据显示， 根据全国人口变动抽样调查数据推算：2017 年全年共出生人口 1723 万人，比 2016 年减 少 63 万人；人口出生率从 2016 年的 12.95% 下降到 2017 年的 12.43%；同时老龄化程 度继续加大，60 岁以上及 65 岁以上老人占总人口的比重都有明显上升。 由于怀孕周期的原因，出生高峰大致会延迟 1 年，因此全面二孩的出生高峰是在 2017 年，生育率在 1.3 左右，远低于国家卫计委所预测的 2.1。根据官方预测数据，我 国人口将在 2030 年达到峰值，为 14.5 亿。 1 | 2 | 满足建设美丽中国的电力中长期可持续发展研究 联合国和学术界对人口的预测则认为人口峰值会提前来到，且峰值时人口总量会显 著低于官方预测结果。 表 1-1 人口展望 单位：亿人 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 联合国 14.03 14.15 14.4 14.08 13.95 13.75 13.44 官方 14.2 14.5 13.8 易富贤 13.93 13.86 13.6 12.87 11.91 本文在联合国、官方、民间的预测数据的基础上进行了人口预测。预测结果显示， 中国未来的人口峰值可能会出现在 2030 年之前，预计将在“十四五”期间达到峰值。到 2035 年，人口总量将回落到 13.7 亿，到 2050 年人口总量为 12.5 亿（如图 1-1 所示）， 与官方的预测结果 13.8 亿有较大差距。图 1-1 中国人口展望 这主要是受总和生育率的指标值选取偏低的影响。总和生育率是反映人口发展趋势 的最重要指标，根据第六次人口普查数据推算 , 我国总和生育率为 1.18。官方预测人口 采用的总和生育率值为 1.5-1.6，与实际情况相比差距较大。 | 3 | 满足建设美丽中国的电力中长期可持续发展研究 表 1-2 中国人口总和生育率 1990 1990-1995 1995-2000 2000 2000-2005 2005-2010 2010 联合国 2.01 1.8 1.7 1.64 “六普” 1.4 1.18 官方 2.31 1.8/1.64 抽样、小普 查“五普” 2.04 1.46 （1995） 1.22 1.33 （2005）根据 2015 年全国百分之一人口普查结果，2015 年中国育龄妇女的总和生育率仅为 1.05%，远低于官方预测人口时所采用的总和生育率数据。由此推断，2020 年、2030 年 和 2050 年总和生育率和人口总数的预测是高估的。 1.1.2 城镇化率 自 1995 年开始，中国的城镇化进程进入快速发展阶段。常住人口城镇化率二十年 间提高了近 30%，由 1996 年的 30.5% 上升至 2017 年的 58.5%。迅速增长的城镇人口 主要来源于两个方面：城镇人口自身的自然增长以及大量农业人口涌入城镇。近年来， 城镇化增长速度逐渐放缓，预计城市新增住房需求也将从高位缓慢下降，全国商品住宅 销售面积或将自高位逐步回落。从东、中、西部地区的城镇化进程看，东部地区城镇化 水平较高，目前全国的城镇化率约为东部地区 2006 年的城镇化水平，中部和西部地区城 镇化进程发展较为滞后，城市发育明显不足，2014 年中部和西部的城镇化率分别约为全 国 2010 年和 2008 年的水平。| 4 | 满足建设美丽中国的电力中长期可持续发展研究 图 1-2 1995-2030 年全国城镇化水平 数据来源：1995 至 2017 年数据来自国家统计局，2018 年及以后数据为项目组预测数据。 2016 年末，我国城市数量已达到 657 个。其中，直辖市 4 个，副省级城市 15 个， 地级市 278 个，县级市 360 个。与此同时，我国市辖区户籍人口超过 100 万的城市已经 到了 147 个，城镇常住人口比重达到了 57.35%。 从全球范围看，世界主要发达国家的城镇化水平在过去近半个世纪都达到并保持在 70%-80% 左右，日本的城镇化率在 2010 年已超过 90%，中国的城镇化进程远远滞后于 世界主要发达国家。根据联合国对于城市化发展规律的理论和实证研究，城市化水平曲 线表现为一条由 0 到 1 向右上倾斜的“S”形曲线，30%-70% 的城市化率是城市化的快 速发展区间，达到 70% 后进入城市化稳定发展期（如图 1-3 所示）。目前中国仍处于这 一区间，城镇化进程还有较大发展空间。