中国的未来发电：2050年中国可再生能源发电的最大潜力评估.pdf

我们致力于遏止地球自然环境的恶化，创造人类与自然和谐相处的美好未来。panda/climate 2014 WWF. 世界自然基金会版权所有, Inc. 2-14/250中国的未来发电2050年中国可再生能源发电的最大潜力评估William CHANDLER   陈世平   Holly GWIN   林若思达   王彦佳中国的未来发电：2050年中国可再生能源发电的最大潜力评估PANDA/CLIMATE2050年，中国可再生能源发电占比的最大潜力可以高达80%以上。中国可以在2020年后不再新建煤电，并且到2040年时勇于实现电力体系“去煤”。2011至2050年，以可再生能源电力为主的电力体系，其总成本低于以煤电为主的情景。高比例可再生能源情景中电力部门的碳排放在2050年能够减少90%。80%90%去煤总成本低 中国的      未来发电WWF作序并致报告前言Entri开展分析并撰写报告关于 entriEntri是 2010年创立于美国的一家非盈利（501(c)(3)）公司，其创建有赖于其缔造者数十年来在研究、体制建设和技术应用领域的经验。该机构也是一些来自关键国家的能源和气候专家共同参与开展国际合作的产物。关于报告的作者们William Chandler是 Entri（ Energy Transition Research Institute）的研究总监，他还共同创建了能源转型（Transition Energy）这一在中国开展能效投资的公司。此前，他是美国西北太平洋国家实验室（Pacific Northwest National Laboratory）的资深科学家，并且牵头开展了田纳西河流域管理局（ Tennessee Valley Authority）的未来电力发展研究，以及在中国、印度、韩国、南非和土耳其的类似研究。  陈世平是Entri的工作人员，也是能源转型公司的驻北京代表。之前，他在全球环境研究所（ Global Environmental Institute）开展过碳排放市场相关的研究。他分别在中国科技大学和美国加州大学河滨分校获得学位。Holly Gwin是 Entri的首席运营官，并且也是能源转型公司的共同创办者。她曾在美国白宫科技政策办公室担任总顾问和主任，并且还担任过美国国会技术评估办公室的总顾问。林若思达是Entri的访问研究工程师。她毕业于清华大学，并预计于2013年 12月在密歇根大学获得工业工程硕士学位。她还于近期在加州劳伦斯伯克利国家实验室完成了一项实习研究计划。王彦佳是清华大学的一名能源系统工程教授，研究兴趣涉及能源和环境，担任了全球环境研究所、原中国国家电力监管委员会（国家电监会，State Electricity Regulatory Commission）、中国国家发展和改革委员会（国家发改委，National Development and Reform Commission）、国际能源署（ International Energy Agency）、世界银行（World Bank）以及其他众多机构的顾问。作者致谢本研究得到世界自然基金会（World Wildlife Fund）的资金支持。作者们对Keya Chatterjee和 Brad Schallert提供的支持表示感谢。本研究运用了Entri在过去三年内开发的中国8760电网模型（China 8760 Grid Model），该模型研究得到布莱蒙基金会（the blue moon fund： bluemoonfund）的捐赠，并且国家电监会在2011至 2012年也提供了进一步的支持。Entri对 Diane Miller和张冀强表示感谢，他们的支持使得这一切工作成为可能。作者们同时感谢Entri董事会成员Jeffrey Logan和 Barbara Finamore给出的意见和建议，并且还感谢外部专家周大地、郁聪、姜克隽、高虎、Joanna Lewis，金嘉满和Gerry Stokes。本报告作为系列出版物之一，给出了中国电力部门各项政策措施在成本效益方面的信息。其他的报告和数据参见：etransition/chinasmartgrid.Annapolis，马里兰州2013年 12月 6日Entri 2014 Energy Transition Research Institute, 安纳波利斯，马里兰州版权所有。若无发布单位的书面允许，不得对本报告进行重新制作、在检索系统中保存、或是以电子或其他任何方式进行传递。关于 WWF世界自然基金会（WWF）是全球领先的环境保护组织。WWF在 100多个国家开展工作，并在全球拥有将近500万名资助者。WWF以其独特的工作方式，将科学紧密联系到其涉足的全球领域、参与从地方到全球的各个层面的环保行动、并且确保提供创新性的解决方案，从而满足人与自然的需要。WWF的贡献人员Brad Schallert邓梁春Stephan SingerRhys GerholdtRafael Senga卢 思骋卢伦燕高  辉Lindsay Bass朱  力胡  涛Jian hua Meng李利锋Bryn BakerDonna ChoiKeya ChatterjeeNick SundtLynn EnglumEntri 中国的未来发电 |  1序中国拥有全球五分之一的人口，是新兴经济体中最大且增长最快的国家，中国对全球的生态影响也呈现这一趋势。中国能否转型，走上公平且环境可持续的发展道路，不仅决定了中国的未来，而且决定着整个人类星球的未来。由此，中国政府重申，将会致力于建设“ 生态文明”1，使得经济发展道路与环境约束相协调，这也就显得至关重要了。然而，转型的机会已经不多了。因循守旧，故步自封，无动于衷，皆是死胡同。每座新建的煤电厂，锁定最少三十年的碳排放和空气污染，每棵砍掉的大树，削弱森林生态系统的活力，威胁老虎、大熊猫等物种的生存。所有人都必须勇于采取行动，做出必要改变，拯救我们的未来。减少局地空气污染、遏制全球气候变化，是中国面临的两大最为重要的挑战。这两大问题与中国电力消费引发的排放密切相关，需要中国的电力部门迅速进行颠覆性的革命，这其中就包括使得100%的电力来源于可再生能源。这一努力需要政府决策者、私人部门、非政府组织和科研机构开展合作，众志成城方能实现。纳尔逊曼德拉曾经说过：“ 貌似遥不可及，原来唾手可得” 。世界自然基金会正在中国开展活动，推动打造可再生能源发展的宏伟愿景，并且致力于推动构建恰当的政策法规支持体系，促进可再生能源的大规模应用。当前，虽然由可再生能源驱动的绿色中国尚显遥远；但是，本报告帮助我们认识到，这是可能的，并且成本要低于由化石燃料主导的未来。我们已经谋定了前路，迈开了步伐，正当勇往向前，停顿和后退是没有出路的。世界自然基金会（中国）总干事卢思骋1“生态文明”的概念最早成形于 2007年，由时任中国共产党中央委员会总书记的胡锦涛提出。所有人都必须勇于采取行动，做出必要改变，拯救我们的未来。 卢思骋 中国的未来发电 |  3世界自然基金会前言尽管中国的人均碳足迹已经接近欧盟国家的水平，但是仍远低于美国、加拿大、澳大利亚、以及海湾地区石油输出国组织（OPEC）的部分成员国。然而，中国作为世界上最大的温室气体排放国，我们不能低估中国在当前和未来对于气候变化以及其他国际环境问题的贡献。中国在过去二十多年，经济发展突飞猛进，但是发展并不总是均衡的，也并非不存在环境代价。在这个近乎 14亿的人口大国，其主要的城市中心持续增长，诚然已是“ 发达国家” ；但其由农业主导的乡村仍然是贫穷的发展中国家。由此，中国将会继续追求经济增长，以使得穷苦人口脱离贫困。然而，延续当下以化石燃料为主的发展路径，只会加深全球气候危机，并且造成水、土壤或者局地空气污染等。城市灰霾笼罩，空气污染深重，这几乎成为2013年中国人挥之不去的记忆。重度污染天的红色警报、众多航班取消、学校大量关闭，这都清晰地凸显出中国的环境危机。城市居民将空气净化器和口罩抢购一空，公众逐渐意识到当前的能源决策得不偿失，已经开始呼吁采取重大行动。煤炭消耗是中国空气污染的罪魁祸首，影响中国居民的预期寿命，也是导致气候变化的最大碳排放源。问题很明确：中国的居民、企业、和政府官员都意识到，这一切必须改变。从某种意义而言，重大转变正在萌发。2012年，在可再生能源发电总装机、以及风电装机容量和太阳能热水器安装量方面，中国引领世界，独占鳌头。2012 年，中国在新增可再生能源装机容量的投资上，也是众多国家里的领头羊 。尽管已是可再生能源发展的领导者，中国的电力生产仍然大量依赖燃煤火电。中国的煤炭消费连续13年保持增长，当前几乎消耗着全球一半的用煤量。中国几乎有80%的电力都来自燃煤发电。传统观念认为，随着中国大量的能源需求在未来数年继续增长，中国不可能戒除煤炭之瘾。众多专家也指出，能源经济朝着可再生能源（而不是煤炭）主导的模式转型，这在可预见的未来都不可能实现。本报告则表明，传统观念是错误的。即便保守地假定可再生能源的未来成2参见 Renewables Global Status Report 2013, REN21.公众逐渐意识到当前的能源决策得不偿失，已经开始呼吁采取重大行动。4  | 中国的未来发电本与创新潜能，可再生能源发电的未来也是可以实现的。即便预期能源需求显著增长，2050 年中国的能源格局有可能以可再生能源为主导，而煤炭则可以被完全淘汰出国家的电力体系。实现上述愿景，付出的花费其实比由化石能源主导的能源未来要更低。世界自然基金会（WWF）委托Entri（ Energy Transition Research Institute）组织了一个包括中美专家的团队，研究中国能够有多接近2050年实现100%可再生能源发电的远景。分析表明：若采用 “成熟技术 ”3，如果中国立即实施雄心勃勃的措施改善能效，降低能源密集型产业在整体经济中的比重并增加服务业，以此作为经济可持续发展的基础，那么到2050年，中国约有80%的电力都可以由可再生能源发电满足。Entri 发现，如果采取恰当的法律法规、或者实施明显的碳定价措施，煤炭可以在2040 年就被淘汰出中国的电力体系。同样鼓舞人心的是，报告还表明，比起那些并不优先发展可再生能源或者改善能源效率的情景，高比例可再生能源情景更具有成本有效性。上述结论甚至还没有计算社会和环境层面相应的外部成本，否则结论很可能更加有利于可再生能源。电力部门要实现可再生能源发电有效且持续地增长，一大关键前提是需要制定强有力的节能和能效法规，通过对各种用电设备制定强制性的能效标准。清洁能源革命势在必行作为世界上人口最多且经济快速增长的国家，中国当前的煤炭消费量大约是美国的两倍，印度的四倍。在未来数年内实现煤炭消费总量控制并确保在之后逐步减少，是中国迈向可持续增长路径的唯一办法。延续当前路径，对生态系统和公众健康的影响实在是过于沉重。中国东部城市近期以细颗粒物为主的空气污染，将这一影响体现得明白无误。在某些情况下，污染水平甚至超过世界卫生组织划定“ 安全值” 的多达三四十倍4。尽管城市居民的严正抗议目前集中于空气污染，但是如果中国的碳排放不能很快得到遏制，公众也将会更多关注气候变化的影响。科学界指出，海平面上升以及强台风增多，都可能使得中国东部城市付出高昂的代价，而气温平均上升2 可能影响到中国依靠雨水滋养的水稻，使其产量减少5%至 12%5。3 能源转型研究所将 “成熟技术 ”定义为合理运行维护能够产生高效的普遍运用的技术。中国 8760电网模型不采用任何不成熟的技术，不假定出现任何重大的技术突破（比如，储能技术等），也不假定碳捕集与封存得以应用。                                                                                                                                                                                                           4 参见： usa.chinadaily/epaper/2013-10/22/content_17050715.htm，获 取 更 多 信 息 。                                                              5 参见： IPCC Working Group II  Fourth Assessment Report (2007) at ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg2/en/ch10.html。WWF 前言在未来数年内实现煤炭消费总量控制并确保在之后逐步减少，是中国迈向可持续增长路径的唯一办法。 中国的未来发电 |  7中国可再生能源发电的（可能的）未来根据Entri的模型，本报告专门考察了中国复杂的电力部门，并提出问题：中国作为全球人口最多且耗能很高的国家，到2050年到底能够有多接近实现100%可再生能源发电的愿景。在仅仅纳入了技术适度进步的假设之后，本报告发现： 如果采取恰当的政策措施，包括并且取决于是否大力改善了能源效率，中国约有80%的电力可以由可再生能源来满足。 2040年可以将煤炭淘汰出中国的电力组成，但这需要相当大的政治勇气，也需要实施促成性的政策措施，合理地管控电力部门的碳排放量或为碳排放制定合理的价格。尽管碳定价存在包括国家碳排放交易体系或者碳税等各种方法，Entri的研究指出，碳排放绩效标准（每度电的二氧化碳排放量）有可能最有效地解决中国电力部门碳排放的全成本问题。 余下17%的电力将来自燃气电站，在不稳定的可再生能源电力增加之后，这些电站主要作为备用电源。 2011年至2050 年间，以可再生能源为主导的电力体系相比煤炭主导的体系而言，其总成本会更低。在简述了中国当前的电力体系之后，Entri利用中国8760电网模型设计了未来的几大情景，报告中呈现了其中四种：基准情景除了现有政策之外，中国并未采取特定的清洁能源或改善能效的政策，并且经济结构也未经历重大变化，中国没有转向更高比例的服务业。  高能效情景中国成功地实施了改善能效的强有力的政策法规，并且经济显著转型，不再依靠能源密集型制造业作为其经济增长的基础。要实现相对较低的电力需求，只能充分实施改善能效的措施，这也是打造负担得起的低碳电力体系的先决条件。本情景中对于用电需求的预测同时也是高比例可再生能源情景和低碳混合情景的基本假设。高比例可再生能源情景以高能效情景为基础，在存在可利用资源的情况下，均以可再生能源来满足电力需求。低碳混合情景以高能效情景为基础，中国的电力需求由多种可利用的低碳能源来满足，包括可再生能源发电、核电和燃气发电。2011年至2050年间，以可再生能源为主导的电力体系相比煤炭主导的体系而言，其总成本会更低。8  | 中国的未来发电世界自然基金会关于高比例可再生能源情景的见解  高比例可再生能源情景（见下图）是WWF最期望的情景，这是由于该情景实现了最低的碳排放量，在各个情景中成本也最低。可再生能源有时会因为“ 过于昂贵” 而被弃置，但是Entri 发现：在趋势照旧的基准情景中，电力体系的成本要大于高比例可再生能源情景，后者在2050年有约80%的电力都来自可再生能源。淘汰掉煤炭也还具有气候和地区环境方面的重大效益，这在情景中并未计算。然而，各种发电电源的建设和运行都必须小心避免其对环境潜在的负面影响，这其中也包括可再生能源。能源效率与节约能源若要到2050年实现100%可再生能源电力的愿景，中国必须推出前所未有的政策措施，促成提高能源效率和节约能源。中国还需要制定更广泛的经济政策，使得经济能够转向用能效率更高的服务业。经过这样的转型，2050 年中国的用电需求相比预期水平可能会降低49%，才有可能使得可再生能源满足中国未来的电力需求。5,00010,00015,00020,00025,000205020452040203520302025202020152011Electricity Generation, High Renewables Scenario18265673 82a*6$d+o4,X!_GasOther RenewablesNuclearHydroCoalWindSolar*H+bX6$d)4#"4XE_5FS!,X+G高比例可再生能源情景下的发电部门高比例可再生能源情景是WWF最期望的情景，这是由于该情景实现了最低的碳排放量，在各个情景中成本也最低。'!+Ja*6$d+"+'8+N+L6WWF 前言 中国的未来发电 |  11风能、太阳能、以及其他（非水能）可再生能源高比例可再生能源情景假定，非水能可再生能源发电技术的成本会有降低。该情景中，中国8760 电网模型所定义的具有经济性的陆上和海上风能均被利用，而由于广袤的屋顶面积和西部干旱地区都能安装光伏电板，太阳能利用的唯一局限在于其成本。到2050年，预计所有电力产出中约有三分之二都来自太阳能发电和风力发电。在所有情景中，由于地热资源仅仅限于像四川省这样的地区，因此地热发电在中国扮演的角色也很小。高比例可再生能源情景并未纳入较多的生物质能，这是由于中国禁止以农业用地生产生物燃油， Entri也并未分析放松这一管制所可能产生的风险与收益。水能为了替代煤炭、燃气、或者核能发出的电力，高比例可再生能源情景假定，水电扩张到用掉所有经济上可行的水能资源。然而，如果中国的水电扩张并未按照环境和社会友好的方式进行，那么受到水电项目影响的淡水生态系统有可能会崩溃，以此为生的人民也可能受到负面影响。由于大坝可能对人和生物的长期可持续性产生重大影响，建设水电项目之前的先决条件，是必须采用重大的环境社会防护措施和评估工具（比如水电可持续性评价规范6，以及全流域水电可持续性快速评估工具7）。大坝选址必须考虑大坝自身产生的影响；受到影响的大坝上下游地区；以及梯级水坝的任何潜在的和切实的累积性影响。在应用最佳实践的标准之后，中国方可确保建坝存在正确的理由，并且仅仅将正确的大坝修建在正确的地方。煤炭高比例可再生能源情景存在最引人注目的特点，也即煤炭在 2040年被完全淘汰掉了。为了实现这一目标，中国8760电网模型假定，2020年后不再新建燃煤电厂，并且2040 年后禁止燃煤发电。考虑到燃煤存在显著的负面影响、并且转向可再生能源存在众多效益，逐渐淘汰煤炭是中国的最佳选择，从而开创一个真正可持续的经济，确保其民众和整个地球的健康。燃气高比例可再生能源情景假定中国政府扩大燃气的目标未能完全实现，并且在燃气显著增长之前，其价格在一段时间内仍然相对昂贵。该情景下，2050 年燃气在中国电力组成中被限制在 17%，且仅被用以满足高峰时期的电力需求。如果6 参见： hydrosustainability for more information。7 参见： awsassets.panda/downloads/rsat_summary_2013_edition_may_.pdf，获 取 更 多 信 息 。 中国的未来发电 |  1312  | 中国的未来发电该情景中所有的燃气都来自中国国内，那么这也意味着中国需要依靠非常规燃气资源（比如页岩气以及/ 或者煤层气）。必须承认，该情景纳入燃气应当引发关注。燃气发电的碳排放在燃烧终端要比燃煤更低，然而，甲烷逸散排放的不确定性、以及尤其与之相关的开采和输送阶段的排放，这些因素对燃气的（尤其是短期的）气候效益提出了众多疑问。考虑到联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）最近修改了甲烷的增温潜力水平（在100年的时期内比二氧化碳高34倍）8，对逸散排放的关注更是有增无减。如果逸散性排放得不到有力控制，则其气候效应就完全消失，燃气可能就跟煤炭一样会破坏气候，甚至更为有害。核能高比例可再生能源情景与政府的官方目标9不同，避免了新建任何核电。中国的电力需求快速增长，虽然会吸引中国重新评估核电扩张，但是核电不应该成为长期可持续能源体系的一部分。这是由于核电内生的各种风险、高毒性的核废料的处置问题、较高的整体经济成本。同时，在不稳定的可再生能源电力逐渐增多以及“ 智能 ”电网解决方案和提高能源效率的大背景下，核电负荷缺乏灵活性，难以进行平稳调节。高比例可再生能源情景表明，中国不必将自身置于核电带来的风险之中，就能够迎接一个更低碳的未来。政策建议  Entri提出以下几点，建议中国领导者加快变革步伐，充分应对全球气候变化和中国的地区污染问题。1  将能源效率翻倍 适时制定以强制技术推广为主的工业生产过程的能效标准 要求中国的电网企业在用户层面实现较高的能源效率 从奥林匹克半岛项目中学习经验 为电网企业明确规则，补偿其实施需求侧管理的成本2  优先开展低碳供电的有关投资 采取诸如碳排放标准等政策，大规模减少燃煤发电8 在 20年的时间范围内，甲烷的升温潜力要高 86倍 。参见 ： Intergovernmental Panel on Climate Change (2013) at climatechange2013/images/uploads/WGIAR5_WGI-12Doc2b_FinalDraft_All.pdf。                                                                                                                                 9 包括能源发展十二五规划（ 2015年装机容量达 4000万 千 瓦 ） 、 大 气 污 染 防 治 行 动 计 划 （ 2017年达5000万千瓦）、以及最近修改的核电中长期发展规划  （ 2020年达到 7000至 8000万 千 瓦 ）。   鼓励利用尽到以负责任方式开采的燃气，而不是煤炭 使得电力体系具有灵活性，并且有助于促进可再生能源上网 调整针对可再生能源发电的补贴政策，使输送可再生能源电力服务更加有效3  允许价格反映服务的成本 考虑对商业和居民用户征收容量电费 重新设计电力质量示范项目4  搜集、出版和分析有用的数据 提高机构能力，使得可再生能源电力项目能得以运行并且监测其绩效 搜集和共享可再生能源项目环境影响方面的合理数据 以电力服务实际输送量（千瓦时）而不是电力装机容量（千瓦）来测算成功与否结论：中国迈向100%可再生能源电力  在推进可再生能源开发并且成为太阳能和风能的全球主要制造商的过程中，中国政府非常重要。中国政府采取的各项措施，既有助于降低能源强度，同时又将中国民众的健康排在更加优先的地位。但是，政府当前的政策还不能促进中国实现迫切需要的能源转型。在一些情况下，发展可再生能源、控制空气污染、以及应对气候变化的政策还缺乏必要的雄心，或者存在其他的设计缺陷，解决一个问题的同时制造了另一个更麻烦的问题10。正如本报告的详细分析所示，一个由可再生能源驱动的资源高效的新产业经济在中国并不虚幻，而是能够实现的一大契机。抓住这一机遇可能并不会立马实现。中国是全球当前最大的温室气体排放国，而温室气体推高着气候危机。世界自然基金会认为，中国已经具有众多受过良好教育的工程师和其他具有各种专业技能的专家，目前正面临着前所未有的机遇，解决当下的环境和公共健康的危机，推动世界迈向气候更为安全的未来，并且在未来数十年引领世界打造更为可持续的经济。随着2015 年达成全球气候协议的期限迅速临近，中国迫切需要采取诸如控制煤炭消费总量在内的新的国内行动。本报告表明，这一行动是可行的，并且也符合中国的利益。10比 如 ， 大 气 污 染 防 治 行 动 计 划 （ 2013年 9月出台）虽然限制在中国东部大部分地区新建电厂，中国西部和北部仍然允许。燃煤电站大量耗水，将进一步加剧本已稀缺的水资源矛盾。WWF 前言 Entri 2014 Energy Transition Research Institute, 安纳波利斯，马里兰州版权所有。若无发布单位的书面允许，不得对本报告进行重新制作、在检索系统中保存、或是以电子或其他任何方式进行传递。中国的未来发电2050年中国可再生能源发电的最大潜力评估William CHANDLER   陈世平   Holly GWIN   林若思达   王彦佳 中国的未来发电 |  17本研究的目的在于评估中国可再生能源发电的最大潜力1。我们采用中国8760电网模型2，分析了在满足2050年中国电力需求的情况下，低碳电力、尤其是可再生能源发电的潜力。我们发现，采用并实施强有力的节能政策和法规、并且积极应用提高能源效率和需求侧管理的技术，就有可能以可再生能源发电满足中国大部分的电力需求。对高效率的能源体系进行投资，才使得众多低碳电力的情景具有成本有效性。我们作出结论认为，中国有可能打造一个电力体系，到2050年可再生能源电力供应满足约80%的电力需求。同时，相应的成本较为合理。尽管大部分可再生能源具有不稳定性，但有理由相信发电装机和用电需求有可能实现平衡3。这一结果也能通过对比丹麦、爱尔兰、葡萄牙和西班牙等国而得到印证，目前这些国家风电占年发电总量的比重达到15-30%4。众多机构对未来可再生能源发电的潜力做出过预测，包括国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory）的研究探索高比例可再生能源电力的未来。这些预测也使我们更好地了解了庞大的电力系统要实现迅速和根本的转变所面临的各种挑战5。在我们对中国电力体系的评估中，比起成本或者资源可用程度而言，电网的可靠性更加制约着可再生能源发电的潜力。（要了解Entri如何整合气候数据、概率分析、以及对未来技术特征和表现的假设等，请参考附件四。）而考虑到这一制约，我们也探讨了多种途径以实现较低二氧化碳排放（高比例可再生能源电力系统的主要效益之一），并且对电网运行和可靠性等因素扰动较少。本报告主要展现了经济成本和减少碳排放方面的模型评估结果，而全面比较高比例可再生能源系统和其他低碳体系的环境成本和效益尚缺乏数据。这将是数据收集和未来分析的一大重要议题。本报告还总结了我们使用的方法，包括对中国经济未来数十年的增长、以及模型如何处理数据可得性等各个问题的关键假设。报告描述了三大技术情景的经济成本和对碳排放的影响，以及随着煤炭的主力电源地位被取代后所可能产生的环境问题。最后，报告还对如何促进未来低碳发展给出建议，包括与可再生能源发电相关的政策。 中国的未来发电 |  1918  | 中国的未来发电模型介绍中国8760电网模型是计量经济和工程学相结合的模型。Entri开发了这一模型，用于评估一年中 8760个小时的电力供需。模型能够分析成本、碳排放、土地利用影响、以及与满足电力需求相关的输电线路要求，包括由于每天及四季可再生能源发电的多变性而对系统提出的要求。模型还加入了人的行为（比如对涨价的响应）、成熟技术的成本降低预期 、以及对资源可利用水平的已知上限。模型用户可以通过改变各项假设（比如各项技术的预计成本）或者施加各种限制（比如要求加入一定类型的发电电源），从而得到未来电力供需的不同情景7。本模型的各项假设得益于各种历史数据，包括对新兴经济体用电需求增长的历史趋势，以及对中国过去几十年用电需求增长的观测数据。用电需求很好地反应出其对于收入、经济结构以及电力价格的变化，我们对于用电需求的预测就基于这些最基本的关系。我们相信，中国有可能有别于历史趋势，并且我们纳入了各终端能效改善潜力的详细评估。然而，实现上述能效改进所需要的政治意愿将可谓史无前例。过去十年，中国的用电需求增速比其国内生产总值（ GDP）增速大约高15%。如果这一趋势在未来40年持续下去，那么随着中国的生活水平向欧洲和北美靠拢，用电需求以及发电相关的成本和污染将增长五倍或者更多（见图1 ）。模型适用于依靠不稳定的多种资源的电力系统来平衡用电需求的挑战。模型可以估算用电负荷（千瓦）和用电量（千瓦时）每天的和季节性的需求涨落，并且采用气象数据和概率模拟方法来测试太阳能、风能和水能的各种组合是否足以满足未来四十年每天每一小时的用电供需，模型还确定了多项补充性的备用技术8。今日中国模型以2011年作为初始年，并且各项数据都采用2011-2012年可获得的实际数据。对于诸如人口数据、汇率、贴现率等各类假设，我们采用了标准的各项参照值。这些细节以及模型如何运作等更多信息，可从Entri附件四“ 中国8760电网模型：方法与概述” 获得（也可参见附件一至附件三，以及下面文本框1 ）9。中国目前的发电装机容量达11.48亿千瓦，其中各常规电源包括8.37亿千瓦的煤电、2.23亿千瓦的水电、以及1500万千瓦的核电。陆上风电装机容量为5000万千瓦，是非常规电源中最大的。电力价格并非由市场来决定，而是受到管制。中国居民支付的电价水平相当低，而工业用户却要支付比其美国同行稍高的费率。与世界上大多数地方一样，价格体系都不是采用发电的边际成本定价的，电价也不对用电需求做出反馈，成本最高发电方的电价与其实际成本也相差颇多。同样地，中国也补贴着整个经济的化石燃料消费10，这毫无疑问会扭曲电力价格。中国的年人均GDP达 8000美元11，人均用电量为3100千瓦时。工业用电占到中国电力消费的75%，并创造了47%的 GDP。服务业对于GDP 的贡献达45%，与之相关的建筑用电是电力消费增长最快的部分。制定电力发展情景从中国当前电力体系的要求出发，我们采用中国8760电网模型制定出未来的各种情景。在本报告中，我们展示出四大情景：基准情景：未来中国不采取除已有政策外的特别的清洁能源或能效政策，并且其经济体系也不发生根本性的改变。高能效情景：未来中国成功实施能源效率显著提高的措施，并且实现了显著的经济转型，不再以能源密集型制造业作为其经济增长的基础。只有通过全面承诺改善效率，才可能实现相对较低的用电需求，同时这也是打造一个负担得起的低碳电力体系的必要条件。该情景所展现的电力需求也是后面两个情景所依托的基准。高比例可再生能源情景：该情景基于高能效情景所展现的用电需求，并且要求模型以可获得的可再生能源加以满足。低碳混合情景：该情景基于高能效情景所展现的用电需求，并且要求模型以各种低碳电力来源加以满足，如可再生能源发电、燃气发电和核电。我们对于各个情景所做出的假设，包括中国的经济增长、以及需求和供给的各种技术，在以下进行讨论。对经济增长的假设中国经济发展的步伐和道路将会影响中国未来的用电需求。随着中国经济逐渐从开发资源获取收益转向提供服务获取收益，从能源密集型工业生产实现转型，这一结构性转变将会改变用电模式。自2005年起，中国的经济规划者就制定了每 5年服务业占经济比重提高 4个百分点的目标，但实际的变动幅度仅有约一半 12。结构转型会提高经济的电力使用效率，这是通过提升高附加值和能源强度更低的服务业在经济中的比重而实现的。同时，更高附加值和更低能源强度的制造业相对于高物料投入的工业而言，其产出的比例也会增加。Entri的分析与报告 中国的未来发电 |  2120  | 中国的未来发电另一方面，结构转型还有可能推动更高的长期经济增长，并且也会抵消一部分结构调整所带来的减排效应。此外，服务业在经济中比重的提升也会影响到电网，这是由于服务业与居民部门比较相似，对于电力体系将带来更高的峰值用电需求和更低的低谷用电需求。表 1给出了我们构造各个情景时所采用的两组 GDP的假设。对于基准情景（下文详述），我们认为服务业对于新增GDP的贡献不到30%，由此我们给出了低服务业比重和低GDP增长率。而对于高能效情景、高比例可再生能源情景和低碳混合情景（下文详述），我们认为服务业增长占到新增GDP的 50%，并且对应高服务业比重和高GDP增长率13。表2 和表3 中给出了2011年的实际数值，同时展示了其他的一些关键的假设。用电技术我们基准情景所展示出的电力需求，是不采取有力的新措施减少用电量或碳排放的情形下的未来电力需求。该情景将已确定的能源强度目标和能源发展比例目标推行实施至2020年，同时假定成本最低的供电措施会主导未来的电力供应。该情景还展示出，用电需求会从当前人均每年 4000千瓦时增加到 2050年超过17000千瓦时。类似地，发电部门产生的二氧化碳排放将从每年 30亿吨，到 2050年增至140亿吨或者更高 。表 1：经济增长速度（每年）注 ： 经济中服务业的比重将会从 2012年占 GDP不倒 45% ，到 2050年在基准情景中增加到 60%，在 其 他 技 术 情 景 中 增 加      到 75%来源 ： Entri基准情景： 7% 7% 4% 3% 2%低服务业比重，低增长速度7% 6% 4% 4% 3%  高服务业比重，高增长速度2040205020302040202020302015202020102015中国8760电网模型中的GDP假设表 2：高能效情景、高比例可再生能源情景和低碳混合情景的重要假设来源： Entri人口14（亿）    1,347 1,300城市化率 1550% 79%人均GDP（2013年美元不变价16)    5,725 28,040服务业在经济中的比重    43% 75%电力需求对GDP的弹性系数171.23 1.23电力需求的价格弹性系数18-0.21 -0.212050 2011表 3：各个情景的核心内容基准情景高能效情景高比例可再生能源情景低碳混合情景强制改善能效情景 改革经济结构强制发展可再生能源扩张核电 管制碳排放用电需求照此增长，各种低碳能源都将难以满足，同时还会持续威胁中国人的健康和全球的大气环境。因此，我们在高能效情景中调整了需求的各个假设。我们认为结构调整的幅度会更大（如上所述），并且更重要的是，对于居民用电的空调、照明、热水，以及服务业部门的空调和照明、各个工业领域以及发电部门的能源转化等等，我们假设都采用了最先进的高能效技术。我们同时还考虑到，随着未来需求增加和资源约束加大，供电成本会被推高，由此电力消费也会对价格做出反应。中国在2050年能否以可再生能源来生产其大部分的电力，最为关键的是推动应用这些技术的相关政策能够有多成功。如果不全面推行能效改善，可再生能源供应（基于当前测算的经济上可开采的资源）将跟不上用电需求的增长20。即便加上用电需求收入弹性的假设，我们测算高能效情景的人均用电需求到2050年将达大约9000千瓦时。图 1和图2 中，我们把对中国的测算与当前其他国家的经济增长和能源消费水平进行了对比。高效率情景是本报告中最重要的技术情景。如果用电需求不在能效措施的有力保障下得到控制，煤炭仍然会成为未来电力开发中不可或缺的组成。我们建议应当强调减少需求的政策措施，才能实现高比例可再生能源的未来或者其他低碳的未来。高能效情景、高比例可再生能源情景和低碳混合情景：Entri的分析与报告 2011 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 205020,00018,00016,00014,00012,00010,0008,0006,0004,0002,0000人均千瓦时/每年韩国 2010日本 2010美国 20102011 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2