“双碳”目标下北京市分布式能源发展探讨

实现碳达峰、碳中和是推动高质量发展的内在要求。北京市作为我国的政治、文化中心,需要大力推动能源低碳发展,为尽早实现“双碳”目标做出积极贡献。分布式能源是一种节能减排、低碳环保的能源发展方式,北京市分布式能源、具有广阔的发展前景和巨大的发展潜力,但其供给效率亟待提升。聚焦北京市分布式能源发展历史基础、未来潜力及供给效率问题,提出发展对策,为实现“双碳”目标、推动北京分布式能源协同发展提供参考。

基于能源承载力的区域发展路径模拟——以北京市为例

从能源资源、经济发展、社会发展和生态环境四个子系统建立了区域能源承载系统结构模型,应用系统动力学—超效率SBM耦合模型科学评价北京市2005—2017年能源承载力,并设置现状延续、政策规划和目标发展情景,进行北京市2018—2035年的能源承载力多情景模拟,为能源承载力约束下的区域发展路径制定提供参考。研究发现:2005—2017年,北京市能源承载力水平逐步提升;2018—2035年,按照政策规划情景,北京市预计在2035年达到目标发展情景(发达地区)2032年的能源承载力水平,缩小与发达地区的差距;现状延续、政策规划、目标发展三个不同情景下所实现目标的差异性效果显著,建议北京市基于政策规划情景,以目标发展情景为方向,综合运用两种情景中的指标参数设定区域发展规划目标。

分布式光伏项目空间匹配特征及影响因素研究——以北京市为例

发展分布式能源是我国在2030年实现碳达峰、2060年碳中和目标的重要方面。为推动北京市能源转型发展、加快城市生态文明建设,构建了匹配分析模型,并结合探索性空间数据分析法研究了北京市分布式光伏项目“资源条件—项目布局—用户需求(R-P-D)”链匹配程度空间特征、失配原因;应用空间自回归模型分析了分布式光伏项目并网规模的影响因素。研究结果表明,北京市分布式光伏项目“R-P-D”链总体为中低匹配,呈“周边高、中心低”的空间差异特征,较高匹配度区主要在东南部;提高分布式光伏规模有利于提升链路匹配度;太阳能年均辐射总量、全社会用电量、电耗强度、城镇村及工矿用地是影响分布式光伏并网规模空间布局的主要因素。

适应能源转型发展的输配电价动态激励机制研究

在能源转型的背景下,“重约束,轻激励”的输配电定价方式已不适应输配电网络低碳、安全、高效转型的发展需求。因此,该文设计了一种激励与约束相容的输配电价动态激励机制,研究表明:转型阶段下,需要进一步通过优化电网投资结构,减少投资冗余来提高输配电网络运营效率,电网仍是成本超支风险的主要承担者;省级电网的低碳、安全、高效之间的耦合协调程度整体呈现为逐年提升;所提激励机制兼顾差异性和公平性,有利于各省输配电网的清洁、低碳、可持续发展。

北京市太阳能资源与分布式光伏发电项目的时空耦合适宜度研究

分布式光伏发电项目有助于实现"能源-经济-环境"的协调可持续发展。针对区域太阳能资源与分布式光伏发电项目的时空耦合关系开展了研究,以北京地区为研究对象,提出运用多种空间分析方法,从空间地理的新视角探索太阳能资源与分布式光伏发电项目之间的关系,针对区域太阳能资源与分布式光伏发电项目开发区域的时空耦合适宜度进行了科学评估。研究成果可为优化光伏发电区域开发的时序提供建议和决策支持,也可为京津冀及其他地区光伏发电项目的规划布局优化提供参考。

北京市可再生能源资源丰度评价与空间相关性分析

北京市正积极挖掘本地可再生能源资源开发利用潜力,以加快能源结构调整,实施清洁能源替代,构建首都现代绿色能源体系。在此背景下,亟待对北京市可再生能源资源状况和特征进行系统分析。文章以北京市为研究区域,分别选取太阳能、风能和生物质资源的丰度指标进行测算,建立了可再生能源丰度评价模型。挖掘北京市可再生能源资源的空间分布特征,对可再生能源资源进行了空间相关性检验。结果表明北京市可再生能源资源总体呈现“北丰富、南贫乏”“四周丰富、中心贫乏”特征;其中,太阳能资源相对丰富,风能资源匮乏呈随机分布特征,生物质资源有逐年减少趋势。研究成果可为北京市不同区域因地制宜开发利用可再生能源资源提供重要参考。

中国四大城市群碳排放驱动因素时空分解研究

城市群是中国经济发展和能源消耗的集聚区域,也是碳排放的主要来源。研究中国典型城市群碳排放的时空演变特征及其影响因素对实现“双碳”目标具有重要意义。文中应用ST-IDA模型(时空指数分解分析法)和LMDI(对数平均迪氏指数法)分解法,分析2000—2019年京津冀、长三角、珠三角和成渝城市群的碳排放驱动因素(人口规模、经济水平、产业结构、能源强度和能源结构)。研究发现:2000—2019年间,四大城市群能源活动碳排放总体趋势均由高速增长阶段步入平稳增长阶段,其中成渝城市群已基本实现碳达峰;能源强度效应是影响碳排放空间差异的主要因素;人口规模扩张、经济发展水平提高和能源强度上升是促进碳排放增长的主要因素,产业结构和能源消费结构优化起到抑制作用;四大城市群碳排放的时空演变主要取决于工业部门。鉴于四大城市群呈现出不同的碳排放特征,未来应探索差异化、多元化的城市群减排路径,促进城市群碳减排。

面向新型电力系统的可再生能源绿色电力证书差异化配置模型

实现我国“30·60”双碳目标,能源绿色低碳转型是基础支撑,构建以新能源为主体的新型电力系统是关键举措,绿色电力证书(简称绿证)则是体现可再生能源绿色价值的重要凭证.当前我国绿证分配机制单一,无法有效衡量不同可再生能源发电类型可获得绿色价值的差异性,并发挥其平衡可再生能源协调发展的杠杆作用.为此,从可再生能源发电类型电量兑换绿证的差异化入手,建立考虑可再生能源综合价值的绿证差异化评价指标体系,应用CRITIC法、熵权法和TOPSIS法构建可再生能源电力绿证差异化评价模型.以2030年碳达峰目标为发展场景,分析模型对集中式光伏发电、分布式光伏发电、陆上风力发电和海上风力发电绿色收益的影响,进而修正其发展规划,并提出绿证相关政策建议.所构建的绿证差异化分配模型可为我国绿证市场机制的建设和完善提供相应的辅助决策支持.

气候变化约束下中国电力系统低碳转型路径及策略

为理清应对气候变化约束下推动电力系统转型中面临的挑战和潜力,形成有效精准抓手,研究从气候变化约束对电力需求的影响出发,系统梳理温升目标下电力系统转型路径相关研究,并通过综述在低碳转型过程中与电力系统密切相关的煤电退出问题、可再生能源并网问题以及电网优化问题提出相应政策建议。研究发现,温升约束下煤电规模需快速下降,可再生能源发电大规模并网及远距离输送将成为最显著的特征,气电将承担比现在更重大的责任,核电需抛开争议加速发展。加快完善市场化机制、严控煤电规模、着力提升能效、统筹加强灵活性资源管理以及优化跨区负荷管理应成为监管部门重点推进的方向。

碳市场和电力市场耦合研究

低碳化、清洁化是我国电力行业未来发展的方向。碳市场启动,电力作为试点行业,碳市场和电力市场面临着协调和融合问题。为研究碳市场和电力市场的耦合关系,本文首先分析了碳市场机制的成本节约效应以及与电力市场改革的互动效应;然后给出考虑碳排放价格的电力市场发电电能成本模型--LCOEe;最后以广东省为例,对广东碳市场碳价传导至电价设定情景并进行模拟分析。结果显示,碳市场和电力市场存在相互制约的关系,碳排放外部成本内部化影响电力市场出清电价,而电力市场能够缓解碳市场的减排压力,抑制碳市场的活跃度。两市场的耦合研究对于优化电源结构、促进新能源市场的发展,以及启发政策制定者重视两大市场的协同发展具有非常重要的现实意义。

考虑电动汽车碳配额及需求响应的电力系统调度研究

为深化电动汽车在降低交通系统碳排放、促进清洁能源高比例消纳的良好作用,该文构建了以电动汽车充电成本最小和电力系统发电成本最低为目标的优化调度模型。模型以电动汽车无序充电场景为基础,并进一步探究碳配额和需求响应协同作用对电动汽车用能成本和系统发电调度的影响。仿真算例结果表明,赋予电动汽车碳配额有利于加强用户的充电响应程度。协同调度在减少电动汽车充电成本、提升清洁能源消纳水平、平抑负荷波动等方面具有更显著的优化效果。

考虑新能源发电出力特征的电煤储备决策模型

随着新能源占比不断升高,电力保供安全受到新能源发电出力不确定性的影响,强化电煤储备能力成为确保新型电力系统安全稳定运行的关键任务。基于k-均值聚类原理对多时间尺度的新能源发电出力数据进行特征提取,以解决新能源发电出力的计量与电煤储备决策时间尺度不匹配的难题。在此基础上,兼顾经济性和安全性要求,设计综合响应日常电力生产需求和应对极端天气影响的电煤二元储备结构,将所提取的新能源发电出力特征纳入考虑,构建电煤储备动态规划模型并给出相应的求解思路。最后,以我国N省实际数据为例开展算例分析,结果显示电煤储备中心这种二元储备结构能够以较低的代价实现大多数应急情景下的供电安全,为应对极端天气等异常事件所额外支付的储备成本仅占未发生中断的总成本的3%。研究结果能够为煤炭储备中心的运营提供管理启示与决策参考。

低碳目标下燃煤机组主辅市场联合优化研究

现有技术条件下,存量燃煤机组的合理运行不仅是新型电力系统的安全保障,也可为高比例可再生能源接入电力系统提供足够的系统灵活性。从系统角度出发,以整体经济性最优为目标,构建燃煤机组参与电能市场和调峰辅助服务市场的两阶段优化模型。考虑不同燃煤机组的技术特性,设计了多种方案对不同深度调峰方案下系统的经济效益与环境效益进行了比较分析。算例结果表明:燃煤机组深度调峰能够促进可再生能源消纳并减少发电侧的碳排放,但不同调峰深度下燃煤机组总收益差异显著,部分机组适合深度调峰且存在最优调峰区间。基于此,电力市场的机制设计应该考虑机组的技术特性,有利于优化燃煤机组运行效率并支撑高比例可再生能源电力接入电力系统。

基于改进三阶段松弛测量-数据包络模型的火电上市公司碳排放效率评估研究

【目的】计算火电上市公司的碳排放效率,对比分析效率排名居后的原因及排名前列的驱动因素,根据差异性条件对火电公司进行分组,探讨造成效率差异的影响因素。【方法】基于非期望产出的改进三阶段松弛值测量(slackbasedmeasure, SBM)-数据包络分析(data envelopment analysis,DEA)模型评估中国火电上市公司2016—2022年全要素碳排放效率。【结果】火电上市公司的碳排放效率逐年递增,并在剔除外部环境影响后整体下降。增加政府环保补贴可能会引发火电公司资本、人员和煤炭过度投入;增加地区研发投入对公司资产、人员和煤耗量具有积极作用;区域经济水平的提高会促进企业资产优化配置和人员有效管理,但会导致发电煤耗量的浪费。【结论】中央实控、低煤耗率和有碳排放交易的火电上市公司技术差距率更高,整体碳排放效率水平更优。

基于智能体建模的新型电力系统下火电企业市场交易策略

高比例新能源渗透情景下火电企业竞价策略研究对保障火电企业运营和推进新型电力系统建设具有重要意义。基于智能体建模框架,建立电力现货市场仿真模型和机组自学习决策模型。其中,环境模块建立了考虑源荷双侧不确定性的风光火储多方参与的电力现货市场出清模型;智能体模块将火电机组投标决策过程刻画为部分观测马尔科夫决策过程,采用深度确定性策略梯度算法求解。以HRP-38节点系统为例进行仿真分析,明晰高比例新能源下火电企业市场交易策略。结果表明:在不考虑火电机组提供辅助服务的前提下,随着新能源渗透率的提高,仍有部分位置独特且具有成本优势的火电机组拥有竞争力;预测误差增大将使大容量火电机组投标策略趋于保守,而小容量机组投标策略相反;火电机组在各类场景下均具有隐性共谋倾向,即彼此隐藏信息时仍同时提高报价。

可再生能源配额制与中国能源低碳转型

本文基于诺斯的制度经济学思想,尝试以制度变迁和经济增长的内在逻辑诠释可再生能源配额制(简称“配额制”)的制度安排对中国能源低碳转型的促进作用。由上网电价向配额制转变的这一制度变迁中,其经济绩效取决于强制性制度变迁与诱致性制度变迁的方向是否协调一致。结果表明,采取基于配额制的绿色证书交易这一既非激进式又非渐进式的综合变迁方式,能有效契合中国能源低碳转型的短期发展特征,并有望实现我国能源低碳转型的最终目标。

能源低碳转型的顶层制度设计:可再生能源配额制

将于2018年正式实施的可再生能源配额制（简称配额制）,有效契合了我国能源低碳转型顶层制度设计的战略需求。在总结分析配额制国际实践的基础上,采用微观经济学和制度经济学的相关理论,为配额制提供了一个科学的经济学解释。一方面,从政府和配额供需角度,解构了绿色证书市场的价格形成机制;另一方面,从制度的构建性和发电厂商行为策略的演化角度,论证了配额制的合理性和有效性,并揭示了配额制成功施行的关键。最后,针对我国配额制建设问题,从制度顶层设计、部门协同、配额目标设定和实施计划制定4个层面,并结合我国具体国情,给出了对策和建议。所研究的内容和成果对我国实现能源低碳转型的配额制建设极具实践和指导意义。

双碳目标下京津冀区域间电力行业水足迹研究

为探讨双碳目标下京津冀地区电力行业的生产贸易及相应水足迹是否能满足地区长期发展需求的问题,构建了一个动态多区域可计算一般平衡模型模拟减碳政策给京津冀地区电力行业生产贸易及其水足迹带来的变化,模型中设计了4种碳减排方案,以研究碳税、投资和可再生能源补贴等政策的影响。结果表明,碳税政策发电节水效果最显著;减碳政策会大幅增加电力贸易虚拟水的区域间流动;各种情景下电力行业完全水足迹变化不大(低于15%),其中北京市电力行业水足迹对减碳政策的敏感度最高。因此,双碳目标下电力行业的节水重点应着眼于贸易环节,优化贸易结构,减少区域间虚拟水流动。

新能源城市评价指标体系的构建与研究

新能源城市试点项目的建成可以推动当地新能源产业的发展,完备新能源产业链,对各地新能源发展起到示范和辐射作用,科学、综合、权威、系统的指标体系有利于定量衡量城市的新能源发展现状,分析其发展特点,有助于有针对性地提出新能源城市发展的模式与实现途径。为此,从新能源开发情况、新能源利用情况及新能源发展环境三方面建立一套新能源城市指标体系,共选择16个指标,以分析城市新能源发展的现状,并在该体系的基础上基于粗糙集理论进行关键指标筛选,选择影响因子较大的8个关键指标,对德令哈市和敦煌市进实例分析。

ESG表现、财务状况与系统性风险相关性研究——以沪深A股电力上市公司为例

环境、社会及公司治理(ESG)数据有助于认识我国企业的环保行为,同时也有助于深化对近年来企业经济行为的理解。本文立足于坚持绿色发展的现实背景,实证研究了财务状况、系统性风险对我国电力上市公司ESG表现的影响。研究发现:由于投资者与企业管理者对社会责任的忽视,电力企业系统性风险无法影响其ESG表现。研究还发现,较好的偿债能力、盈利能力和合理的资本结构可以促进公司ESG表现,但良好的营运能力会使公司忽视可持续发展的重要性。本文将系统性风险与电力行业ESG研究相结合,为未来的扩展研究提供了新的角度,并就加强信息披露监督、继续深化绿色市场发展提出了建议。