新型灵活性资源市场机制研究——面向高比例可再生能源系统

高比例新能源电力系统的建设是应对气候变化、完成“双碳”目标的必然选择,能够平抑新能源波动性的灵活性资源将在其中扮演着越来越重要的角色,而目前中国电力市场处于初级阶段,缺少适应新型灵活性资源参与交易的市场机制,难以充分发挥其作用。为此,概述包括需求响应和虚拟电厂在内的新型灵活性资源的特征、分类和目前的发展规模,并以美国、英国、德国和澳大利亚电力市场为例,从参与主体范围、市场准入门槛、定价机制、提供服务类型和结算方式等方面,对需求响应和虚拟电厂参与电力市场的机制进行分析,并进一步分析完善中国新型灵活性资源参与电力市场机制的机遇与挑战。分析表明,中国应在相关标准和规范中明确新型灵活性资源市场主体地位;根据灵活性资源参与市场的成熟程度因地制宜、因时制宜地调整市场准入门槛;推动市场竞价机制,不断完善市场出清模型,从而充分发挥市场整合优化资源配置的作用,促进新型灵活性资源参与电力市场,提高电力系统的灵活性。

基于VIKOR多属性方法的可再生能源技术评价研究

VIKOR多属性方法能有效解决多指标冲突问题。可再生能源规划要综合权衡各类可再生能源技术对能源、经济、社会、环境等各方面跨越时空的影响,而对能源、经济、社会、环境影响的这些指标通常是互相冲突的,为此把VIKOR多属性方法引入到可再生能源规划领域。根据可再生能源技术评价的特点,建构了三层十个不同属性的指标体系,建立了基于VIKOR的可再生能源技术评价模型,指出了其方法和步骤。并利用该方法,对某省的海上风电、陆上风电、小水电、地热能、太阳能热水器、大中型沼气工程、户用沼气、生物质柴油、太阳能光伏发电、生物质发电、潮汐发电十一种可再生能源技术的协同效益进行了评价,从而为该省2020年的可再生能源规划发展战略提出政策参考。

区域可再生能源规划基本框架研究

可再生能源发展规划是保障能源安全和抑制气候变化的重要举措之一。目前区域可再生能源规划在体系上存在国家规划与区域规划之间的不衔接、区域规划的可实施性差、规划编制与国家实际情况不一致等问题。为了解决上述问题,本文提出了一个区域可再生能源规划基本框架模型,给出了规划的原理、内容和基本功能,为区域可再生能源规划提供了基本思路。

能源–水关系研究现状及对我国的启示

基于文献调研的基础上,梳理了目前能源–水关系相关研究的重点关注领域,发现目前能源–水关系的单向研究较为集中,而能源–水关系的协同研究较少,提出需要强化对于能源和水问题的基础性研究,建立国内用能用水的分重点区域和重点行业的数据信息系统,研究能源–水关系的影响途径和适应机制,探索能源–水关系的相互影响极其评价体系与方法,解决我国生态文明建设过程中的能源和水问题。

区域可再生能源规划理论研究

能源规划是对一段时期内能源发展所做的计划、设想和部署。能源规划按照地域可划分为国家能源规划和地区能源规划;按照性质可划分为煤炭、石油、天然气、电力等发展规划,最近还陆续提出了可再生能源与核能发展规划等;专项能源规划介于综合能源与能源行业发展规划之间,它既是对综合能源规划的补充,也与其他专项能源规划有着紧密的联系。与能源规划密切相关的社会发展规划包括经济社会总体规划、环境保护规划、国土规划、城市总体发展规划。可再生能源正受到越来越多的重视,已成为综合能源规划的重要组成部分。区域可再生能源规划与单一能源种类规划的区别在于:规划对象范围不同;规划的工作基础不同;对于促进相关产业发展的目的和作用也有很大不同,这也导致政策措施上的差异。与农村能源规划的区别是,当前所讨论的可再生能源都是具有交易价值的商品能源,而农村能源规划涉及的沼气、薪柴等仅起到当地补充能源的作用,属于非商品化能源产品。我国能源规划主要从确定经济社会发展目标、相关信息收集、能源供需平衡分析、投资和其他财务预算方案编制等几方面来制定。

交通部门CO_2排放、能源消费和交通服务量达峰规律研究

交通部门是快速增长的能源消费和CO_2排放部门,其CO_2排放峰值出现的年份和峰值排放水平已成为影响我国能否实现2030年国家自主决定贡献目标的要素之一。本文将交通部门的CO_2排放进行KAYA公式展开并动态化,推导出交通部门CO_2排放峰值、能源消费量峰值和交通服务周转量峰值出现时的必要条件,以及三个峰值出现顺序的一般规律,即:交通部门CO_2排放量的峰值将最早出现,该峰值出现时交通部门能源消费的碳强度年下降率将大于交通能源消费的年增长率;交通能源消费量峰值将随后出现,届时交通服务量的能源强度年下降率将大于交通服务量的年增长率;交通部门服务量达峰将最后出现,此时单位GDP的交通服务强度的年下降率将大于GDP的年增长率,并最终实现与GDP增长脱钩。在结合我国经济发展新常态的背景下,对我国交通部门的CO_2排放、能源消费和服务量达峰进行情景分析,研究结果表明:只有综合采取燃油税和碳税等财税政策以及进一步加速燃料替代、提升交通工具能效等措施,我国交通部门才有可能在2035年左右实现CO_2排放达峰,峰值时的CO_2排放量约为12.3亿t,在2045年左右实现交通能源消费量达峰,峰值水平约为7.4亿t标准煤,在2050年前交通服务周转量很难出现峰值但其增速将十分缓慢。与美国、日本和欧盟交通部门峰值出现年份的发展阶段相比较,我国交通部门在自身快速发展的同时向绿色低碳转型的发展阶段特征十分明显,三个峰值陆续出现的特点更加显著。为此,我国交通部门要全面加强顶层设计,构建综合的交通政策体系,以发展低碳交通技术为重要抓手,充分利用好市场机制的减排手段,全面提升公众的低碳出行意识,进而加速我国交通部门CO_2排放峰值的早日到来。

促进能源气候协同治理机制与路径跨学科研究

低碳甚至零碳能源系统是气候解决方案的基础。为实现各类供能系统的碳减排,诸多综合性、系统性的技术和政策研究从自然学科、工程学科、经济学科、社会学科的不同角度和层次开展,并应用于工程实践,对中国2019年碳排放强度较2005年降低48.1%做出了重要贡献。2020年,中国提出2030年前碳达峰和2060年前碳中和的新战略目标,主动提高国家自主贡献指标,吹响了能源领域加速减排行动的号角。

可再生能源发展情景设计及评价研究

通过对当前主要的情景设计及评价方法的研究,认为目前我国可再生能源发展迅速,但初期的部分基本工作尚未完成。尤其是可再生能源的供给潜力及其经济可开发性评价。基于此,提出一种基于动态成本曲线的可再生能源发展战略情景仿真模型。动态成本曲线生成的基本原理是在静态成本曲线基础上,考虑技术进步、可再生能源外部价值对静态成本曲线的影响,从而生成不同时期的可再生能源成本曲线,进而构成可再生能源动态成本曲线。考虑不同种类可再生能源技术进步水平、外部环境价值的变化,设计不同的可再生能源发展情景。基于可再生能源动态成本曲线,并对不同的可再生能源发展情景下的投资成本、能源效益、经济效益和社会效益进行了综合评价。最后通过一个案例,分四种情景,即不考虑技术进步,低环境方案情景;不考虑技术进步,高环境方案情景;考虑技术进步,低环境方案情景;考虑技术进步,高环境方案情景;分别给出了四种情景下的装机总量、投资总额、创造就业、污染物和温室气体减排量。

能源系统复杂性管理建模方法研究

提出了一种基于能源系统微观主体行为的仿真建模方法,将微观仿真与中观能源规划、宏观社会经济均衡有机结合,进而发展出由演化模块(E)、综合优化模块(O)及系统动力学模块(D)构成,以智慧(W)为统领的Weod架构,体现了综合集成方法从定性到定量,人机结合实现信息知识和智慧的综合集成思想,旨在为能源系统复杂性预测、评价与优化管理提供一个有力的方法工具。

制造业转型升级与经济高质量发展——基于全要素能源效率的研究

全要素能源效率较高的行业逐步替代全要素能源效率较低的行业是制造业新旧动能转换的表现形式,也是促进经济高质量发展的核心。将非期望产出纳入考虑,本文构建SBM模型研究2009-2016年制造业各行业的全要素能源效率,基于GML指数计算及各项分解值的变动可以看出:(1)考虑了环境非期望产出的全要素能源效率较高的行业是新型制造业,这些新型制造业具备了带动和替代其他传统制造业的新动能;(2)基于GML指数的计算表明,大多数行业的技术进步和技术效率在上升,而与规模有关的技术规模和规模效率在下降;(3)将SBM模型与GML指数结合分析,发现全要素能源效率及其累计变动具有较高的一致性,处在线性趋势线上方的行业主要是新型制造业,其全要素能源效率的累计变动值更大,其有潜力在数年之后进一步提高全要素能源效率。这进一步验证了我国制造业已经实现了部分的新旧动能转换,且后续会有更多的转换发生。

不确定性信息下的可再生能源规划决策路径研究

不确定性是可再生能源规划系统的一个重要特征。不确定性如何发生,如何掌握和运用不确定性,如何在不确定条件下得出结论以及处理不确定性至关重要。因此提出树立"不确定性"可再生能源规划决策思想观念,讨论不确定视角下的可再生能源思想体系,提出不确定视角下的可再生能源规划方法与思路。

我国能源央企和国际能源公司参与碳市场的实践与展望

能源央企是我国国民经济发展的骨干力量,也在全国碳排放中占有重要位置。自国内开展碳市场试点和全国碳市场启动后,以能源央企为代表的企业纷纷参与其中并采取了行动。随着碳达峰碳中和目标相关工作的不断细化,及全国碳市场的不断扩容和完善,能源央企在碳市场研究和实践过程中将发挥更大的作用。能源央企在充分借鉴国际能源公司成功经验的基础上,通过细化中长期策略、加强碳资产管理运营、建立内部碳交易、布局碳抵销项目、参与规则制定、拓展碳金融业务、加快人才培养、加大技术投资研发等方式,发挥了主动性和自身优势,更好地参与到全国碳市场的建设中。

扩大全国碳市场行业覆盖范围研究

全国碳市场是我国实现“双碳”碳排放控制目标的重要抓手,也是节能降碳工作的重要体制机制创新。我国应适时、合理地扩大碳市场的行业覆盖范围,但是这个过程面临诸多难点与挑战,包括地区和行业之间公平性问题、对部分行业产业竞争力的担忧、数据报告核查和质量管理的挑战、企业对碳价的成本影响的担忧等。为此,本研究遵循“成熟一个,批准发布一个”的原则,基于减排责任、管理成本、数据质量、配额分配难易度、国际政策影响5个方面,提出扩大行业覆盖范围优先序评估方法学。研究建议分4个阶段分别纳入7个行业,并针对配套工作和风险提出相关建议。

欧盟及英国能源与气候政策及启示

欧盟为实现2050年“零碳欧洲”的目标制定了详尽的能源与气候相关政策,文章通过对欧盟及英国能源与气候领域实现碳中和相关政策的梳理,总结出其主要特点及对中国的启示。欧盟能源与气候政策特点包括:(1)采用自上而下与自下而上相结合的方式将欧盟整体减排目标按照公平原则分配给各成员国,各成员国制定并调整各自目标确保整体目标的实现;(2)制定详尽的电力、工业、交通和建筑等部门转型规划,重视风光、氢能等新能源技术的应用,设定煤电转型、核能发展、能效提升、碳捕集、电气化、建筑改造等具体发展目标,并突出能源安全在转型规划中的重要性;(3)设立完善与成熟的碳市场制度与公正转型机制支持转型目标的实现,并通过技术对话与气候融资助力发展中国家的减排。中国在构建碳达峰碳中和政策体系中应首先研究制定全国碳达峰与碳中和实现路径,在此基础上统筹制定各省份公平公正的转型方案,并细化各部门的达峰中和方案,加强关键技术的示范与研发。同时,应注重保障制度的建设,发展与完善碳市场制度、绿色金融体系与公正转型机制,兼顾能源系统转型中的社会经济效益。

国外区域可再生能源规划模型研究

区域可再生能源规划是落实国家可再生能源法和中长期发展规划的重要环节。对当前世界各国在能源规划方面的技术工具进行研究,比较各规划模型的优劣,认为应为规划人员提供一个理解容易、操作简单、结果实用的可再生能源规划模型。该模型应结合中国实际,充分利用相关数据,提高软件界面友好性、功能性和综合分析能力,特别是在能源、环境效益对比分析方面。

区域可再生能源规划仿真模型研究

文章通过系统分析,明确要解决的问题,确定系统应具有的功能,明确系统所要实现的具体功能并且对系统的数据库进行详细的设计,包括系统中所有的图表及视图,得到系统的E-R图,并由此建立数据库。通过详细设计,将系统的功能模块进行细分,从而得出目标系统的模块结构图,此外对每个模块进行详细的说明,设计出程序的"蓝图"。

碳中和目标下全球交通能源转型路径

《巴黎协定》提出将21世纪末全球温升控制在2℃以内并努力控制在1.5℃以内。截至2021年11月,超过140个国家已经或考虑提出碳中和目标,覆盖全球90%的排放,充分体现了新气候治理体系下各国深度减排的雄心。交通部门作为重要的终端能源消费部门,在各地区实现碳中和目标的路径中发挥重要作用。本文使用自主构建的全球31区能源系统模型GTIMES 2.0对碳中和目标下交通能源转型路径进行模拟。结果表明:碳中和目标下全球交通能源系统将发生深刻变革,交通碳排放将于2030年达到峰值85亿t,2050年降至27亿t,同时交通用能中超过60%将转换为电力和氢能。道路运输未来仍是交通部门最大的碳排放源,航空运输由于需求增长较快、减排难度较大,未来碳排放占比会明显上升。各国交通减排路径存在差异,全球31个区域中包括欧盟、英国、日本、韩国等11个区域交通碳排放在2018年已经达峰,中国、“一带一路”沿线区域、印度等将于2030年或之后达峰。2050年,23个区域交通碳排放相对2018年下降50%以上,但印度相对2018年仍然明显上升。

全球民航业低碳转型新形势及其对我国的启示

全球民航业提出要努力在2050年实现净零排放来支撑《巴黎协定》所确立的2℃/1.5℃温升控制目标,中国民航业也应积极部署,迎接低碳转型的新挑战。自2015年《巴黎协定》提出要达成2℃/1.5℃温升控制目标以来,全球低碳转型进程日益加速。作为全球跨境移动排放源,民航业是公认的温室气体难减排的部门之一。民航业极高的安全性要求、大量的高碳排放运输装备以及高昂的减排成本等特点,决定了其低碳转型的难度大、耗时长,需要长期规划和近期努力相互迭代共同发力。当前全球民航业的整体规模较大,新兴经济体的快速发展带来的航空服务需求依旧强劲,预计在2050年前还将会保持年均2%~3%的增长规模,这也意味着,按照原有发展模式,民航业难以走上支撑全球实现2℃/1.5℃温升控制目标的低碳发展路径。

关于完善能源消费“双控”制度的思考与建议--基于“十三五”能源消费变化的研究

“十三五”时期,我国能源消费增长显著反弹,完成能耗总量和强度“双控”目标面临一定不确定性。本文运用LMDI分解法研究发现,“十三五”以来,行业自身能效提升显著,产业结构调整放缓、高耗能产业比重下降慢于预期,是能源消费增长反弹的主要原因。高耗能产业增长是工业产成品库存周期、上游原材料库存周期和房地产投资周期三重叠加共振的结果,长期看,不具有持续性。我国产业结构偏重和产品附加值偏低,能源消费强度下降还有很大空间。建议“十四五”应继续严控能源消费强度,将总量控制重点放到化石能源消费上,并逐步向二氧化碳排放总量控制过渡,更多运用市场化手段实现灵活的能耗控制;同时制定宏观调控政策要更多考虑对节能减排的影响,在确定规划目标时,需更多考虑周期性因素影响。

数据中心纳入全国碳排放权交易市场机制研究

当前,我国数据中心产业发展迅速,耗电量同步快速增长,导致了大量的间接温室气体排放。在“碳达峰、碳中和”目标提出的背景下,将数据中心纳入全国碳排放权交易市场(简称全国碳市场)可以引导数据中心提升能效和使用清洁电力。该文参考全国碳市场运行基本原则,从数据中心各组成部分的运行特征出发,提出数据中心纳入全国碳市场后的碳排放配额分配方法、碳排放核算方法、数据质量控制与绿色电力交易等管理机制,并提出纳入全国碳市场的数据中心责任主体与规模边界建议。