模型分析: 2030年中国可再生能源装机可能增几倍?
2024年1月31日

绿色创新发展研究院iGDP

国际可再生能源署IRENA在《2023世界能源转型展望》中提出,要实现1.5度温控目标,全球可再生能源装机量(包含风、光、水、生物质、地热等)需在2030年超过11000吉瓦,是2022年水平的三倍。新增可再生装机中,风电和光伏将占90%左右[1]。

2030年全球可再生能源装机增至三倍这一目标,在G20峰会、COP28气候大会上持续积累共识。2023年11月,中国在与美国发表的《关于加强合作应对气候危机的阳光之乡声明》中,明确“两国支持二十国集团领导人宣言所述努力争取到2030年全球可再生能源装机增至三倍,并计划从现在到2030年在2020年水平上充分加快两国可再生能源部署”[2]。

中国的可再生能源装机规模大、增速快,将对全球三倍目标的达成起到关键作用。截止到2023年底,中国可再生装机已超过全球可再生总装机的三分之一。2023全年中国新增风光约2.9亿千瓦[3],新增可再生占全球总新增装机的50%以上[4],约为美国的4倍[5,6]。

放眼2030年,中国的可再生能源装机将有怎样的进展、又将遇到什么挑战?本文应用能源政策模型(Energy Policy Simulator, EPS),对中国能源转型的可能路径进行了展望。

中国现有可再生能源政策目标如何?

中国于2021年10月提交了《中国落实国家自主贡献成效和新目标新举措》,对2015 国家自主贡献(NDC)进行了更新,提出“双碳”目标,并明确了到2030 年,非化石能源占一次能源消费比重将达到 25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达到 12 亿千瓦以上。

根据公开数据估算,截止到2023年底,中国可再生能源装机达到约15亿千瓦,其中风电和光伏装机约为10.5亿千瓦[3]。2023年底的能源工作会议提出中国2024年计划新增约2亿千瓦左右风光装机的目标[7],达到约12.5亿千瓦总装机,这也意味着中国很可能提前5到6年完成12亿千瓦风光装机的国际承诺。

至2030年,中国可再生能源装机可能增几倍?
   
按照中美《阳光之乡声明》中提出的努力方向,中国2030年的可再生能源装机达到2020年的三倍,即28吉瓦左右,意味着风电、光伏装机在2030年需达到21至23亿千瓦左右(按照水电到2030年达到4至5亿千瓦左右,生物质达到0.9至1.5亿千瓦左右计算[8,9])。
   
iGDP团队应用能源政策模型(Energy Policy Simulator, EPS),设定参考情景、政策情景和中和情景三个情景,对中国能源转型可能路径进行了分析。参考情景模拟自然发展情景,政策情景反映中国已出台各部门行业的1+N政策,中和情景是以碳中和为约束的倒逼情景。政策情景下主要政策目标和假设如下表所示:

在不同情境下,全国全部温室气体排放趋势如下图所示。我们设置了一个2024年更新的政策情景,其中增加了2024年能源工作会议的风光及核电装机目标,以及2021年以来的可再生加速发展情况。相对于2022年的政策情景预测,可再生的加速累计减排约25亿吨二氧化碳当量。

EPS模型显示,政策情景下,终端部门电气化将推动电力需求快速增长,2035年后增长放缓,2060年电力需求为2020年的两倍左右。2028年前后,可再生发电量占比将超过煤电,达到46%左右。2030年风光装机达到21.42亿千瓦(2142 吉瓦),为2020年的2.8倍左右。随着现有煤电的退役,2030年后煤电装机在装机总量中的占比下降至29%,可再生能源占比升至66%,如下图所示。

由于研究方法及模型不同,以及对经济、人口、节能发展、成本等假设和约束条件的差异,不同的模型研究会产生不尽相同的结论。为了更全面的了解各大模型的结果,我们对基于其他模型的研究成果进行了整理。

注:**IEA数据为2028年预测,预测数据来源于公开报告和研究[10,6,11,9,8,12,13]

这些研究均认为中国可再生装机将持续快速增长,2030年装机可达2020年的1.7 到3.5倍。其中最高的预测来自IEA的2024年最新预测,认为2030年左右我国可再生装机相对2020年可能达到约3.5倍,国网能源研究院的深度脱碳情景认为可再生装机可能达到2020年的2.9倍左右。

作为三倍目标的共同提出者,国际能源署IEA也于2024年更新了对世界各国家和地区的装机增长预测。IEA预计,2028年中国可再生装机有望达到32亿千瓦[6],这得益于碳中和目标的引领、国内完整的供应链和充足的政策激励。IEA的分析显示,在2023-2028年间,中国的可再生增长速度将比欧盟快近4倍,比美国快近5倍。IEA同时指出,全球需要更强激励以加速可再生发展,才能实现三倍目标。

实现三倍目标,还需克服哪些挑战?

可再生能源的加速发展也为中国现有电力系统带来了新的挑战。现有许多电力规划仍以12亿千瓦风光作为参考,然而该目标很可能提前5年得以实现。随着可再生的加速发展和负荷的快速增长,新型电力系统建设也需要加速,通过抽水蓄能、新型储能、需求响应等发展,保证可再生发展同时电网的安全、稳定与灵活。

更大比例的可再生能源发电将对消纳带来更大挑战,除了科学规划和发展风电、光伏外,加强需求侧管理,包括利用地区分时电价等方式激励需求侧进行削峰填谷,随着终端电气化率的不断提高,对于风光消纳将有更大积极作用。

通过更完善的电力市场设计与市场化工具,适应新能源低边际成本,同时完善为调节性和支撑性资源提供成本疏导的机制,以保障新能源与传统火电厂转型后的收益。加快跨省电力市场的建设也将进一步优化跨省供需的平衡,有利于系统成本的降低。

参考文献

[1] World Energy Transitions Outlook 2023: 1.5°C Pathway[EB/OL]. [2024-01-25]. https://www.irena.org/Publications/2023/Jun/World-Energy-Transitions-Outlook-2023.

[2] 关于加强合作应对气候危机的阳光之乡声明_中华人民共和国生态环境部[EB/OL]. [2024-01-25]. https://www.mee.gov.cn/ywdt/hjywnews/202311/t20231115_1056452.shtml.

[3] 杨鹤. 国家能源局发布2023年全国电力工业统计数据_部门动态_中国政府网[EB/OL]. [2024-01-30]. https://www.gov.cn/lianbo/bumen/202401/content_6928723.htm.

[4] 国家能源局2024年一季度新闻发布会文字实录—国家能源局[EB/OL]. [2024-01-30]. https://www.nea.gov.cn/2024-01/25/c_1310762019.htm.

[5] IRENA. Record Growth in Renewables Achieved Despite Energy Crisis[EB/OL]. https://www.irena.org/News/pressreleases/2023/Mar/Record-9-point-6-Percentage-Growth-in-Renewables-Achieved-Despite-Energy-Crisis.

[6] Electricity – Renewables 2023 – Analysis[EB/OL]//IEA. (2024-01)[2024-01-24]. https://www.iea.org/reports/renewables-2023/electricity.

[7] 一图读懂:2024年全国能源工作会议—国家能源局[EB/OL]. [2024-01-25]. https://www.nea.gov.cn/2023-12/21/c_1310756635.htm.

[8] 国网能源研究院. 中国能源电力发展展望2022[R]. 2022.

[9] 全球能源互联网发展合作组织. 中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望[EB/OL]. (2021)[2024-01-24]. https://www.gei-journal.com/cn/wonderfulReportCn/20211209/1468969880752623616.html.

[10] 清华大学碳中和学院. 中国碳中和目标下的风光技术展望[R]. 2024.

[11] LBNL. Achieving An 80% Carbon Free Electricity System in China By 2035[R].

[12] 清华大学气候变化与可持续发展研究院. 中国长期低碳发展战略与转型路径研究[R]. 2020.

[13] An energy sector roadmap to carbon neutrality in China – Analysis – IEA[EB/OL]. (2021-09)[2024-01-24]. https://www.iea.org/reports/an-energy-sector-roadmap-to-carbon-neutrality-in-china.

李鑫迪,iGDP分析师。她关注的研究领域包括:能源系统分析、地区低碳发展规划与分析、电力市场等。参与的项目包括:能源政策模拟工具(EPS)支持地区长期低碳转型研究、“一带一路”国家电力行业绿色低碳转型与投资研究、煤炭地区公正转型研究、国家与地方碳排放与能源活动水平核算与数据分析、零碳录等。

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