碳达峰碳中和目标下内蒙古电力低碳发展研究报告.pdf
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1、碳达峰碳中和目标下内蒙古电力低碳发展研究 2023 年 9 月 碳达峰碳中和目标下内蒙古电力低碳发展研究碳达峰碳中和目标下内蒙古电力 低碳发展研究北京计鹏信息咨询有限公司自然资源保护协会(NRDC)2023年9月ii目录引言iii1.内蒙古自治区电力发展现状12.内蒙古自治区电力低碳转型目标43.内蒙古电力低碳转型机遇和挑战64.内蒙古自治区电力低碳转型路径分析95.建议14参考文献17iii碳达峰碳中和目标下内蒙古电力低碳发展研究引言继国务院印发2030 年前碳达峰行动方案后,国家发展和改革委员会、国家能源局于 2022 年 1 月正式发布“十四五”现代能源体系规划,提出到 2035 年,能
2、源高质量发展取得决定性进展,基本建成现代能源体系。非化石能源消费比重在 2030 年达到 25%的基础上进一步大幅提高,可再生能源发电成为主体电源,新型电力系统建设取得实质性成效,碳排放总量达峰后稳中有降。在“双碳”目标的引领下,作为中国最主要的碳排放来源之一,电力行业必将成为国家节能减排工作的重要抓手。内蒙古自治区作为国家重要能源和战略资源基地,不仅其煤炭开发利用位居全国前列,其风能、太阳能资源也都属于全国最丰富的区域之一,外送电量连续多年居各省前列,在我国电力低碳转型总体工作中占据重要的位置。作为传统煤电和新能源的装机大省,内蒙古电力系统低碳发展研究将有助于回答新型电力系统的结构、形态、技
3、术和体制机制等问题,为全国实现新型电力系统提供重要的转型经验。在自然资源保护协会(NRDC)支持下,北京计鹏信息咨询有限公司在梳理国家和内蒙古电力发展现状及未来发展规划的基础上,进一步研究内蒙古电力发展情况,采用定量和定性相结合的方式,基于能源环境核算原理开展内蒙古碳达峰、碳中和目标下电力转型路径的研究,并提出了推动未来电力低碳发展的政策建议。1 内蒙古自治区电力发展现状2碳达峰碳中和目标下内蒙古电力低碳发展研究2022 年 6 月,内蒙古自治区党委、自治区人民政府印发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实施意见,提出到 2030 年二氧化碳排放量达到峰值,具体到电力行业,20
4、30 年目标为“非化石能源消费比重达到 25%左右,新能源发电总装机容量超过 2 亿千瓦、发电总量超过火电”。2021 年,内蒙古自治区电力装机容量为 1.5 亿千瓦(6000 千瓦及以上发电设备)1,其中可再生能源装机占比为 36.5%,低于全国 44.8%的平均水平;2021 年总发电量为5999 亿千瓦时,可再生能源发电量占比约为 20.6%,低于全国 29.7%的平均水平。1 图 1:2021 年内蒙古自治区电力装机结构 图 2:2015 年-2021 年内蒙古自治区电力装机结构情况 62.5%25.9%8.7%1.5%0.7%0.7%煤电风电太阳能发电水电气电其他7260760981
5、708229871893829829314034363656405642945199557224.5%9.4%6.4%10.9%5.9%21.1%7.2%8.2%3.3%2.8%5.0%2.4%7.5%2.5%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%0200040006000800010000120001400016000180002015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年可再生能源装机规模(万千瓦)火电装机规模(万千瓦)年可再生能源装机增长率%年新增可再生能源装机占全国年新增的比例%图 1-1:2021年内蒙古自治区电力装机结构数据来源:
6、内蒙古自治区电力行业协会统计月报(可再生能源占比36.5%,其中包括:风电 25.9%、太阳能发电 8.7%、水电 1.5%、以及其他中的约0.4%的生物质发电)“十三五”时期以来,由于旺盛的电力需求,内蒙古自治区可再生能源和火电装机都有所增长,但可再生能源装机增速高于火电。2021 年可再生能源电力装机相比 2015年增长 43.6%,与 2021 年火电装机相比,增速高 8 个百分点,详见图 1-2。1 来自内蒙古自治区 2021 年国民经济和社会发展统计公报,装机容量及设备利用小时统计口径为全区 6000 千瓦及以上电厂数据。3 1 图 1:2021 年内蒙古自治区电力装机结构 图 2:
7、2015 年-2021 年内蒙古自治区电力装机结构情况 62.5%25.9%8.7%1.5%0.7%0.7%煤电风电太阳能发电水电气电其他7260760981708229871893829829314034363656405642945199557224.5%9.4%6.4%10.9%5.9%21.1%7.2%8.2%3.3%2.8%5.0%2.4%7.5%2.5%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%0200040006000800010000120001400016000180002015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年可再生能源装
8、机规模(万千瓦)火电装机规模(万千瓦)年可再生能源装机增长率%年新增可再生能源装机占全国年新增的比例%图 1-2:2015年-2021年内蒙古自治区电力装机结构情况数据来源:国家能源局、内蒙古自治区电力行业协会从电力消费结构来看,2021 年内蒙古自治区全社会用电量为 3958 亿千瓦时,第一产业、第二产业、第三产业、居民生活用电结构占比为1:87:8:4,相较于全国的1:68:17:14,第二产业用电占比明显偏高,高出约 19 个百分点。从电力外送来看,内蒙古自治区外送电规模连续多年领跑全国,2021 年外送电量达到 2467 亿千瓦时,占其发电总量的 41.1%,占全国跨省区外送电量的 1
9、5%以上。2 内蒙古自治区电力低碳转型目标52022 年内蒙古自治区先后发布能源、可再生能源、电力发展等“十四五”发展规划,提出率先建立以新能源为主体的新型电力系统、加快绿色电力消费升级、加强技术创新和产业发展、深化电力体制机制改革等电力低碳发展的主要方向,并设定了 2025 年和2030 年的电力发展目标,详见表 2-1。表 2-1:内蒙古自治区“十四五”电力能源相关规划目标整理具体指标2025年2030年全社会用电量(亿千瓦时)5220-负荷侧响应(%)3-电力装机规模(亿千瓦)2.713新能源装机占比(%)50-新能源发电量占比(%)-50平均供电煤耗(克标煤/千瓦时)305-电力外送能
10、力(万千瓦)7800-新增外送通道可再生能源电量占比(%)50-3 内蒙古电力低碳转型 机遇和挑战7在机遇方面:“双碳”承诺要求可再生能源规模化发展。在 2021 年生物多样性公约第十五次缔约方大会领导人峰会上,我国提出将大力发展可再生能源,在沙漠、戈壁、荒漠地区加快规划建设大型风电光伏基地项目。从能源安全保障、生态环境协同和新能源规模快速扩大等角度出发,发展大型风光基地是首选之举。内蒙古自治区不仅风光资源丰富,而且荒漠化未利用土地总面积丰富,积极推进新一轮风光电基地的开发建设,为内蒙古电力低碳转型提供了良好的机遇。能耗双控向碳排放双控转变激励可再生能源高比例发展。我国正逐步从能耗双控向碳排放
11、双控政策转变,到“十四五”时期末,预计可再生能源在全社会用电量增量中的比重将达到三分之二左右,在一次能源消费增量中的比重将超过50%。内蒙古自治区在“十三五”能耗双控工作的基础上,2022 年发布了关于完善能耗强度和总量双控政策保障“稳中求进”高质量发展的通知,积极引导“两高”企业节能降耗、提高可再生能源利用比例和产业转型升级。约束性指标和政策导向将加速内蒙古产业转型,减少对化石能源依赖,进一步提升电气化水平和可再生能源消纳能力。技术创新和体制机制改革促进可再生能源市场化发展。我国不断推动电力技术水平提升和体制机制创新,着力探索新型电力系统技术,加强可再生能源发电并网及主动支撑、柔性直流、直流
12、配电网、煤电机组灵活性改造、虚拟电厂、微电网等技术研发及示范应用;随着电力市场化交易改革不断深入,跨区电力交易机制、辅助服务市场、现货市场、需求侧响应补偿机制等逐步完善,在政策引导、市场运作等手段的推动下,以较小系统成本提升可再生能源消纳量。作为能源大省,内蒙古自治区可以凭借巨大资源潜力和市场优势,推进可再生能源市场化发展。在挑战方面:煤电体量大、能效较低导致二氧化碳排放总量较大。装机总量方面,煤电总量基数较大,2021 年内蒙古自治区煤电装机容量为 9618 万千瓦,占全国煤电装机总量的 8.7%,为我国煤电装机量前五的省份之一。为了匹配风光大基地开发,预计“十四五”和“十五五”时期还需陆续
13、新增 1800 万千瓦煤电作为系统保障和调节性电源。能效方面,内蒙古自治区火电机组能效相对较差,2021 年火电平均供电煤耗为 311.8 克标准煤/千瓦时,比全国平均水平高 10.3 克,单位发电量碳排放约高出 26 克/千瓦时,火电平均利用小时数为 4994 小时,比全国火电机组平均利用小时数高出 550 小时。煤电实际调峰能力受到多重制约。一是采暖期长且必须优先保障供热需求。内蒙古自治区秋冬季气候寒冷,大部分地区采暖期长达 6 个月,部分地区达到 9 个月,火电机组中约有 45.7%的机组兼具供热任务,在采暖期间调峰能力相对受限。二是外送通道与本地电网协调能力薄弱。内蒙古自治区外送电力装
14、机规模较大,且多数以煤电为支撑性电源,多数外送通道与本地电网无物理性连接,难以利用8碳达峰碳中和目标下内蒙古电力低碳发展研究外送电力资源调峰。三是自备电厂全面参与调峰的机制尚未完善。内蒙古自治区大量的化工、钢铁、建材、有色行业均拥有自备电厂,总装机量占全区火电装机容量的 14%,但由于自备电厂全面参与电力系统调峰的机制尚未完善,导致调峰能力相对受限。风电光伏为主的电源供电韧性不足。内蒙古自治区地处中国北部,可再生能源资源以风光资源为主,水资源相对匮乏,冬季部分地区面临暴风雪、严寒等极端天气考验,供电韧性挑战十分严峻。可再生能源本地消纳模式尚未形成。内蒙古自治区可再生能源开发走在全国前列,主要模
15、式是大基地、集中式的开发,依靠远距离输送通道解决消纳问题。近年来,国家要求各地创新开发利用模式,除了大基地的建设,还鼓励新能源开发利用与乡村振兴、工业和建筑应用的融合发展。为了区域能源安全保障和扎实做好碳达峰碳中和目标任务,如何在用能端开发更多风电光伏应用场景,成为内蒙古自治区风电光伏可持续发展的主要挑战之一。外送通道风光电外输比例总体偏低。内蒙古自治区在“十三五”期间已建成 5 条特高压通道,外送能力达 7000 万千瓦,但配套电源中风光电占比不高,且其中两条交流通道主要输送的为火电;2021 年内蒙古自治区外送电量达到 2467 亿千瓦时,位列中国第一,但外送风电光伏电量占比仅为 20.3
16、%,低于我国外送通道可再生能源电量比例不低于 50%的目标2。如何提升外送电中风光电配比是内蒙古自治区提升风光电消纳能力亟待突破的问题。电网的分割与网架结构影响风光电消纳。蒙东、蒙西分属两个电网公司,协调难度较大,各自富裕的电力和调峰资源难以很好的协调。两个区域电网内部也面临诸多制约,蒙东电网 4 盟市相对分散,尚未形成统一网架结构,所属东北电网送端电价也相对偏高,外送竞争性相对较弱;蒙西电网是按照煤电为主体的传统电力系统规划建设的,关键断面送电能力、主要通道能力、新能源汇集能力均不能满足新能源规模化发展需求,且风光资源与蒙西负荷存在一定程度的逆向分布,实现绿电自消纳的网架能力不足,根据国家能
17、源局发布的2021 年度全国可再生能源电力发展监测评价报告,2021 年蒙西地区风电实际利用率 91.1%,光伏实际利用率96.5%,风电实际利用率较全国平均值低5.8个百分点,光伏低1.5个百分点。2 国家能源局,“十四五”现代能源体系规划4 内蒙古自治区电力低碳转型路径分析10碳达峰碳中和目标下内蒙古电力低碳发展研究首先,研究对内蒙古自治区电量需求(表 4-1)以及内外部电力负荷需求(表4-2)进行了综合分析预测。分析表明,到 2025 年和 2030 年,自治区全社会用电量将比 2020 年增加 29%和 64%,内部负荷增加 23%和 42%,外送负荷上升 61%和102%。表 4-1
18、:内蒙古自治区2020年用电量情况,2025、2030年电量需求预测项目2020年2025年2030年全社会用电量(亿千瓦时)390050406390GDP增速(%)4.354.5电力消费弹性系数1.61.41.1第一产业电力消费增速(%)7.65.63第二产业电力消费增速(%)8.554第三产业电力消费增速(%)201512居民用电需求增速(%)3.732.5数据来源:内蒙古自治区电力行业协会、计鹏咨询研究预测数据表 4-2:内蒙古自治区2020年电力负荷情况、2025、2030年电力负荷需求预测项目2020年2025年2030年蒙东内部负荷(万千瓦)672830960蒙西内部负荷(万千瓦)
19、332640704715外送负荷(万千瓦)392063207920数据来源:内蒙古自治区电力行业协会、计鹏咨询研究预测数据其次,研究从电量需求出发,以内蒙古自治区“十四五”电力发展规划的电源装机方案为依托,结合电力电量平衡分析,对内蒙古自治区发电量结构进行了估算。由于“十四五”期间自治区电源方案已经明确并加以实施,且基本满足负荷需求,因此研究仅对 2025-2030 年(“十五五”期间)的电源装机方案进行测算和调整,并对2030-2035 年进行了进一步的预测。11在现有规划的电源方案下,根据内蒙古自治区“十四五”电力发展规划,内蒙古自治区 2030 年规划目标电力装机超过 3 亿千瓦。根据内
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