2023中國間歇性新能源投資的低碳環(huán)境協(xié)同效益評(píng)估

中國間歇性新能源投資的低碳環(huán)境協(xié)同效益評(píng)估2023目錄執(zhí)行摘要 I1 間歇性新能源發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn) 1中國間歇性新能源發(fā)展困境 4市場(chǎng)化改革、儲(chǔ)能發(fā)展對(duì)間歇性新能源發(fā)展的影響 82 新能源低碳和環(huán)境協(xié)同效益評(píng)估及布局優(yōu)化 11基于新能源碳減排價(jià)值的布局優(yōu)化建模 12中國新能源碳減排效益的異質(zhì)性分析 25碳減排角度風(fēng)光投資分析 36新能源低碳環(huán)境協(xié)同減排效益 41小節(jié)與政策建議 443 基于區(qū)域異質(zhì)性的新能源碳減排不確定性評(píng)估 48間歇性新能源碳減排風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型 49中國間歇性新能源碳減排風(fēng)險(xiǎn)的異質(zhì)性分析 54間歇性新能源碳減排風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域異質(zhì)性 58小節(jié)與政策建議 634 電力市場(chǎng)改革對(duì)新能源協(xié)同低碳環(huán)境效益的影響評(píng)估 67電力市場(chǎng)改革前后電力系統(tǒng)調(diào)度模型 68電改對(duì)新能源低碳環(huán)境協(xié)同減排價(jià)值的影響 77電力市場(chǎng)改革對(duì)新能源減排風(fēng)險(xiǎn)的影響 80電力市場(chǎng)化改革對(duì)新能源投資的影響 81小節(jié)與政策建議 865 基于儲(chǔ)能調(diào)節(jié)的新能源投資的低碳環(huán)境協(xié)同效益評(píng)估 88儲(chǔ)能嵌入電網(wǎng)的新能源碳減排效益評(píng)估模型 89儲(chǔ)能對(duì)新能源碳減排效益的影響 92儲(chǔ)能投資的經(jīng)濟(jì)環(huán)境價(jià)值 97小節(jié)與政策建議 1046 結(jié)論與政策建議 1076.1結(jié)論 1076.2政策建議 1116.3研究展望 114PAGEPAGE10間歇性新能源發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)氣候變化是當(dāng)前世界各國經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展面對(duì)的共同風(fēng)險(xiǎn)，全球能源格局加速重塑，低碳轉(zhuǎn)型任務(wù)艱巨。隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和世界年以來，煤炭等化石能源仍然是全球范圍內(nèi)2020年因疫情原因出現(xiàn)大幅回落外，全球一次能源消費(fèi)總102%（圖20103242020354億噸；中國作為能源消耗大國，能102億噸（圖1-2）。圖1-11971-2020年全球煤炭、能源供需變化（數(shù)據(jù)來源：IEA）圖1-21990-2018年全球化石燃料燃燒的碳排放（數(shù)據(jù)來源：IEA）推動(dòng)以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型是關(guān)鍵的低碳發(fā)展路徑。自上世90投資。一方面264632承諾將逐步淘汰現(xiàn)有燃煤電廠。29個(gè)國家簽署《清潔能源轉(zhuǎn)型國際公共支2022項(xiàng)目的公共支持。另一方面國也積極響應(yīng)巴黎協(xié)定，設(shè)置自主貢獻(xiàn)目標(biāo)。202132021102030向基礎(chǔ)性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源并重轉(zhuǎn)型。以新能源主導(dǎo)的新型電力系統(tǒng)建設(shè)旨在發(fā)揮低碳和環(huán)境協(xié)同減排作1.5℃溫控的目標(biāo)提供技術(shù)支撐。因?yàn)槊弘姾吞烊粴獍l(fā)電技術(shù)在發(fā)電過程圖1-3）。圖1-32000-2020年全球發(fā)電的碳排強(qiáng)度（數(shù)據(jù)來源：IEA）1.5201079.7%202020.3%28.6%2020252040202028.6%44%；205029%48%（圖1-4）。1-42020-2050年全球發(fā)電結(jié)構(gòu)演變（數(shù)據(jù)來源：IEA）中國間歇性新能源發(fā)展困境（圖占據(jù)領(lǐng)先地位。中國需要進(jìn)一步提升新能源發(fā)電量和滲透水平，以實(shí)現(xiàn)新能源有效裝機(jī)。9.02020容量第一。不僅裝機(jī)容量在增加，而且，20211203012205050年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。如何在中國各區(qū)域電網(wǎng)上部署風(fēng)電和光伏發(fā)電機(jī)成為關(guān)鍵問題。圖1-52020全球可再Th能源發(fā)電占比（數(shù)據(jù)來源：UN-Energy）間歇性新能源資源稟賦與電力需求存在地理不均衡矛盾，導(dǎo)致新能源電力消納問題較為突出，需合理布局新能源在各地裝機(jī)規(guī)模。中國的可再年間，內(nèi)蒙古自治區(qū)、河北省、新疆維吾爾自治區(qū)、甘肅省和ft5個(gè)省的風(fēng)力發(fā)電量占全國近一半（49.5%），三北202110.3%、6.4%7%。并且，在國內(nèi)原30多個(gè)獨(dú)立的省級(jí)電力市場(chǎng)，這就在客觀上要求風(fēng)電立足19.8%13.8%足不同地區(qū)的電力需求，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和升級(jí)。省新能源投資環(huán)境價(jià)值和未來新能源資源環(huán)境價(jià)值潛力時(shí)空演變特征的分析，設(shè)計(jì)最優(yōu)的新能源裝機(jī)目標(biāo)。間歇性新能源發(fā)電具有波動(dòng)性和間歇性特征，給電力系統(tǒng)乃至整個(gè)能源部門都帶來了一系列系統(tǒng)性的新型風(fēng)險(xiǎn)。由于風(fēng)電、光伏的發(fā)電出力受電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。中國風(fēng)能區(qū)劃分為豐富、較豐富、可利用、欠缺(B)中國風(fēng)能資源場(chǎng)分為荒原、高山、海濱風(fēng)場(chǎng)(C)全國水平面太陽總輻射最高可達(dá)2100kWh/m2·年（D）全國太陽輻射總量等級(jí)劃分為四個(gè)級(jí)別圖1-6中國風(fēng)電和光伏分布（數(shù)據(jù)來源：中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒）圖1-7間歇性新能源示意圖（數(shù)據(jù)來源：東吳證券研究所）和不確定性。市場(chǎng)化改革、儲(chǔ)能發(fā)展對(duì)間歇性新能源發(fā)展的影響源側(cè)電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、儲(chǔ)能技術(shù)等應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的措施。以儲(chǔ)能為代表的能源時(shí)空轉(zhuǎn)移技術(shù)提高了系統(tǒng)的靈活性和應(yīng)對(duì)不可控、（如圖92022年底，我國59.8G74.5%7%15.8%的國際平均水平。未來，將需要進(jìn)一步探究如何發(fā)揮儲(chǔ)能對(duì)新能源低碳環(huán)境效益的促進(jìn)作用。圖1-8儲(chǔ)能發(fā)展示意圖（圖片來源：NREL）2015（“步從政府命令主導(dǎo)的計(jì)劃電力生產(chǎn)體制轉(zhuǎn)變?yōu)橐允袌?chǎng)機(jī)制為主導(dǎo)的電力經(jīng)濟(jì)體制。遷帶來的影響。1998

2015撤銷電力部成立國家電力公司縱向一體市場(chǎng)化用電：各類售電公司國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)輸配售一體化全產(chǎn)國業(yè)家鏈?zhǔn)袌?chǎng)化用電：各類售電公司國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)輸配售一體化全產(chǎn)國業(yè)家鏈電計(jì)力劃公性司一體化各類資本發(fā)電廠五大發(fā)電集團(tuán)各類資本發(fā)電廠五大發(fā)電集團(tuán)計(jì)劃性用電：鎮(zhèn)街供電所增量配網(wǎng)：社會(huì)資本進(jìn)入存量配網(wǎng)：地市供電局國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、蒙西電網(wǎng)嚴(yán)格監(jiān)管下自然壟斷

“5“廠網(wǎng)分離”單一買方

批發(fā)/零售競(jìng)爭(zhēng)

“9號(hào)文”第二次電改售電側(cè)放開

交易路徑交易中心電網(wǎng)企業(yè)售電公司大用戶交易中心電網(wǎng)企業(yè)售電公司大用戶發(fā)電廠C發(fā)電廠B發(fā)電廠A市場(chǎng)化用戶政府定價(jià) 上網(wǎng)電價(jià)、銷售電政府定價(jià)

計(jì)劃性發(fā)電、輸配電價(jià)、計(jì)劃性用電，由政府定價(jià)市場(chǎng)化發(fā)電、用電價(jià)格，由市場(chǎng)形成圖1-9電力市場(chǎng)改革發(fā)展歷程新能源低碳和環(huán)境協(xié)同效益評(píng)估及布局優(yōu)化新能源的低碳環(huán)境協(xié)同減排機(jī)制不僅取決于新能源本身對(duì)于不同碳排低碳環(huán)境協(xié)同減排效應(yīng)。細(xì)質(zhì)性，以便設(shè)計(jì)新能源裝機(jī)的最優(yōu)比例。本章揭示產(chǎn)進(jìn)行差異化的鼓勵(lì)政策設(shè)計(jì)。基于新能源碳減排價(jià)值的布局優(yōu)化建模本章搭否夏普利值算法構(gòu)建風(fēng)電和光伏減排效（接入電網(wǎng)后碳減排效應(yīng)是否配（省圖2-1所示）。核心既又煤耗的邊2030的裝機(jī)布局。圖2-1碳減排效益評(píng)估框架新能源減排效益評(píng)估方法首先，基于電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型評(píng)估電力系統(tǒng)碳排放量。參年期間，各省新能源總裝機(jī)容量參照文獻(xiàn)[143]的碳中和場(chǎng)景；在2020年至2030按符核核2020年不變。區(qū)域電力系統(tǒng)各類機(jī)組的機(jī)組組合可以歸結(jié)為一個(gè)單目標(biāo)優(yōu)化的數(shù)學(xué)常核契小化目標(biāo)的區(qū)域經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)定義如(2-1)所示id天的開/0,1變量，用ui,d表示id天的啟0,1yi,d表示id0,1zi,d表示。其中，??"#和??"$$代表發(fā)電機(jī)i的啟停成本；copco表示單位火力發(fā)電! !量的運(yùn)行成本，co是單位煤耗，pco是煤價(jià)。min

copco

con

coffz

(2-1)P,ε,u,y,z

k1

i,d,t i i,d i i,di,d束區(qū)域電力負(fù)荷平衡約束以及機(jī)組調(diào)度其他物理約束等幾個(gè)方面：每小tk(2-2)計(jì)算種類發(fā)電量的總和。l,d,t i,d,t l,d,t i,d,t d,td

Pk,l,d,t

(2-2)kk區(qū)域電力系統(tǒng)中各類機(jī)組的總出力水平應(yīng)與需求側(cè)的負(fù)荷需求保持平束(2-3)1小時(shí)為時(shí)間間隔時(shí)內(nèi)的發(fā)電量都需要滿足當(dāng)前小平衡。!,&,'itd天的功率。(,&,'ldt時(shí)Sl,d

表示區(qū)域l的電力流量。Pk1σkPkD S ,l,d,t

(2-3)i,d,t d,td,t l,d,t l,d,ti輸電線路應(yīng)防止過載，總功率輸入/輸出幅度受到限制。于是約束(2-4)為每條傳輸線的功率限制。l,xl,d,tll'd,tl,d,tl,x,l,d,tl'

(2-4)模型中增加公式否d,t即σk0d,t不同情景設(shè)置的參數(shù)。當(dāng)數(shù)值為0時(shí)，表示滿足電力需求時(shí)無新能源出力。σkPk

Pk,d,t,k1

(2-5)d,td,t d,t束(2-6)包含了每個(gè)發(fā)電機(jī)的最大和最小i,axii,mini個(gè)火力機(jī)組的最小發(fā)電量限制。uP Pk u

,i,d,t,k1

(2-6)i,di,min i,d,t i,di,max每一個(gè)機(jī)組在同一時(shí)刻開啟或者關(guān)閉刻畫為公式(2-7)和(2-8)每臺(tái)火電機(jī)組在線做功，如約束(2-9)所示。值得注意的是，決策變量ui,d,yi,d,zi,d均是0,1二元變量，數(shù)學(xué)表達(dá)式為(2-10)。yi,dzi,dui,dui,d1,i,dyi,dzi,d1,i,dui,dj,dijui,d,yi,d,zi,d0,1

(2-7)(2-8)(2-9)(2-10)對(duì)于確定的機(jī)組組合，通過經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型確定滿足用電負(fù)荷的機(jī)組運(yùn)行方案。

nopo

(2-11)P k

i,d,t束區(qū)域電力負(fù)荷平衡約束以及機(jī)組調(diào)度其他物理約束等幾個(gè)方面：區(qū)域電力系統(tǒng)中各類機(jī)組的總出力水平應(yīng)與需求側(cè)的負(fù)荷需求保持平1小時(shí)為時(shí)間間隔每小需要滿足當(dāng)前小!,&,'是發(fā)itd天的功率。(,&,'ldtSl,d,t表示區(qū)域l的電力流量。Pk1σkPkD S ,l,d,t

(2-12)i,d,t d,td,t l,d,t l,d,ti每小tk每小電量的總和為總供電功率。l,d,t i,d,t l,d,t i,d,t d,td

Pk,l,d,t

(2-13)kk功小發(fā)電功率約束。u*P Pk u*

,i,d,t,k1

(2-14)i,di,min i,d,t i,di,max輸電線路應(yīng)防止過載，總功率輸入/輸出幅度受到限制。于是設(shè)定每條傳輸線的功率限制。l,xl,d,tll'd,tl,d,tl,x,l,d,tl'

(2-15)其次，基于夏普利值分解理論計(jì)算風(fēng)電和光伏發(fā)電的碳減排效益。注新能束42-1所示。表2-1情景設(shè)置年份 情景描述情景1：無風(fēng)電情景2020年-2030年

2：無光伏發(fā)電情景3：新能源出力情景情4考慮系統(tǒng)運(yùn)行成本最小述算煤消耗和碳排放，ca是單位燃煤的碳排放，C是火力發(fā)電廠的總碳排放。PCcacoPd,t,k

ki,d,t

(2-16)義（C位碳減排能力（Mi）表示為單位新能源發(fā)電的減排量。Mi

CPPd,t,k,k

kd,t

(2-17)PPd,t,k,k

kd,t

表示目前的太陽能（風(fēng)能）發(fā)電量。Shapley值分解算權(quán)求和的方式測(cè)算技術(shù)之間互相影響之后各自的碳減排能力（圖2-2）。圖2-2碳減排能力分解框架由公式(2-18)計(jì)算l的邊際碳減排能力εl)：εlCSCS\{l}

(2-18)其中，CS代表聯(lián)盟情景??下的碳排放（所進(jìn)行的可再生能源聯(lián)盟由{風(fēng)能}{}和{太陽能}組成S\{l}l的碳排放。最后，基于公式(2-19)，計(jì)算每種新能源的碳減排能力。其中，能源l的權(quán)重是(??(??))，計(jì)算公式為(2-15)。|S|1!2|S|!θlωl,ωl=

εl2!|S|1!2|S|!2!

(2-19)(2-20)新能源布局優(yōu)化模型區(qū)域電力系統(tǒng)新能源裝機(jī)布局問題可以刻畫排效益異質(zhì)性，并揭示了風(fēng)電、光伏的最優(yōu)裝機(jī)比例。在模型中，考慮區(qū)域電力系統(tǒng)包含多種類型能源機(jī)組，包括常規(guī)火電、核id天的開/0,1變量，用ui,d表示id天的啟0,1變量，用yi,d表示id0,1zi,d表示機(jī)容量，用IW和IPV表示。t t新能源布局優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為最小化火電機(jī)組組合的運(yùn)行總成本，包括火力機(jī)組的啟停成本和運(yùn)行成本。minP,ε,u,y,z,I

cupdown

(2-21)c cony

coffz

(2-22)updown i i,d i i,di,dc opoPk

(2-23)i,d,tk1束區(qū)域電力負(fù)荷平衡約束以及機(jī)組調(diào)度其他物理約束等幾個(gè)方面：每小tk束(2-2)計(jì)算種類發(fā)電量的總和。l,d,t i,d,t l,d,t i,d,t d,td

Pk,l,d,t

(2-24)kk對(duì)于風(fēng)電和光伏發(fā)電，輸出功率共同受到現(xiàn)有容量和新建容量以及不斷變化的容量因素的限制。其中，PW和PPV表示風(fēng)電、太陽能輸出功率;??)*，d,t

d,t !??+*和??,-*IG是風(fēng)力發(fā)電和太陽能機(jī)組總?cè)萘浚琁WIPV是t t累計(jì)風(fēng)、光裝機(jī)容量；W和PV是風(fēng)電、太陽能容量系數(shù)。t tP PPP PP P D S ,l,d,ti,d,t d,t d,t d,t l,d,t l,d,tid,t t Id,t t d,t t PPV=αPVId,t t t t IPVIWIGt t d,t 0WIWd,t d,t 0PPVPVIPVd,t

(2-25)(2-26)(2-27)(2-28)(2-29)(2-30)輸電線路應(yīng)防止過載，總功率輸入/輸出幅度受到限制。約束(2-31)表示每條傳輸線的功率限制。l,xl,d,tll'd,tl,d,tl,x,l,d,tl'

(2-31)每臺(tái)發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量都受到其技術(shù)極限的限制，因此使用約束(2-32)限制每個(gè)發(fā)電機(jī)的最大和最小發(fā)電功i,ax

是第i個(gè)火力機(jī)組的最大發(fā)電量限制，Pi,min是第i個(gè)火力機(jī)組的最小發(fā)電量限制,P Pk uP

,i,d,t,k1

(2-32)i,di,min i,d,t i,di,max每一個(gè)機(jī)組在同一時(shí)刻開啟或者關(guān)閉刻畫為公式(2-33)和(2-34)每一臺(tái)火電機(jī)組在線做功，如約束(2-35)所示。值得注意的是，決策變量ui,d,yi,d,zi,d均是0,1二元變量，數(shù)學(xué)表達(dá)式為(2-36)。yi,dzi,dui,dui,d,i,dyi,dzi,d1,i,dui,dj,dijui,d,yi,d,zi,d0,1

(2-33)(2-34)(2-35)(2-36)數(shù)據(jù)來源與描述本章力統(tǒng)計(jì)年鑒》、《環(huán)境統(tǒng)計(jì)》、已發(fā)表文獻(xiàn)[158]-[163]。算電和光伏發(fā)電的小2030按4.6%擴(kuò)大各省電力需求，獲2030年前每省份未來風(fēng)光發(fā)電和凈負(fù)荷曲線如圖2-3所示核2020年，2021年我國投入在運(yùn)核3.8%2030年，按此比例擴(kuò)大遼寧、江蘇、浙江、福南的核4.51.452020年水電基礎(chǔ)上，以1%的增長率擴(kuò)大各省水電裝機(jī)量。305.5克/千瓦時(shí)，2030276.1克/每個(gè)區(qū)域電網(wǎng)中選1繪耗強(qiáng)度和大氣污染物排放強(qiáng)度箱線圖，見圖2-4。此外，12.4990.74元/公斤。圖2-32030年典型周負(fù)荷、風(fēng)光出力曲線圖2-42020年機(jī)組煤耗和大氣污染排放強(qiáng)度中國新能源碳減排效益的異質(zhì)性分析全國新能源碳減排效益逐年變化趨勢(shì)如圖2-5所示，橙色柱狀圖表示黑色狀圖表示灰色柱狀圖表示2020203020205203019.23億噸。20259.4萬億千瓦時(shí)用電負(fù)荷時(shí)，36.671.813.6127%。20301143.622.819.4430%。說明新能源的發(fā)展圖2-6所示，每單位新增新能源發(fā)電的減排能力從2020年的733克/千瓦時(shí)減少至2030526克/千瓦時(shí)。新能源碳減排量隨著新能源的投資擴(kuò)容而逐年上升，圖2-7所示2021年美國電力系統(tǒng)的排放因（635克/千瓦時(shí)發(fā)現(xiàn)我國傳統(tǒng)火電機(jī)組的清潔程知圖2-52020-2030年電力系統(tǒng)碳排放及其新能源減排量圖2-62020-2030年單位新能源減排能力圖2-72020-2030年火電逐年的碳排放強(qiáng)度與單位減排能力的關(guān)系IEA2050年凈203035%2030200565%善IEA2050年凈203035%。如圖2-8所示藍(lán)色柱狀圖表示橙色柱表示黑色柱狀圖表示灰色柱狀圖表示效提升和新能源替代情景后電力系統(tǒng)總碳排量。能效提升政策使得2021-2030年火電機(jī)組煤耗強(qiáng)度逐年降低，減少了電力產(chǎn)出所需的煤炭消耗量，20252.335.71提升政策的影響，新能源的總減排量略微降低。新能源減排量從2020年的5203017.56202523%。203017.5628%注挖掘排的長效機(jī)制，提高新能源減排潛力，將有助于加快碳中和速度。圖2-82020-2030年考慮能效提升的電力系統(tǒng)碳排放及其新能源減排量（圖2020481百63%27（303百178百萬噸1756百63%27%（1189百667百萬噸）。風(fēng)電減排能力略高于光伏發(fā)電。然而，二者的單位減排能力趨于相似，這也可以從圖2-10認(rèn)為這種差異化的結(jié)果是由于風(fēng)能發(fā)電時(shí)偏借助風(fēng)電的長發(fā)電時(shí)長和光伏的高效替代能力這些屬圖2-9風(fēng)電光伏減排能力對(duì)比圖2-102020-2030年風(fēng)電、光伏單位減排能力（單位：gCO2/KWh）新能源碳減排效益的省際異質(zhì)性圖2-11所示黃色折線表示2020新能源的減排量，藍(lán)色折線表示2030ft慶圖2-12和圖2-13示吉林江蘇浙江ft份，投資新能源能夠降低的碳排放量更多。圖2-112020-2030年各省新能源減排量圖2-122020年各省新能源減排量及其占比圖2-132030年各省新能源減排量及其占比此外，新能源單位減排能力在各省存在差異。如圖2-14所示，顏深表示云ft的減排能力較高，2020年分別是830gCO2/KWh，807gCO2/KWh和gCO2/KWh，預(yù)計(jì)至2030年，三地新能源的單位碳減排能力分別為400gCO2/KWh，631gCO2/KWh734福匹配示電力需求和新能源電力供應(yīng)之間存在著巨大的時(shí)間差異造成供需不匹配以至于單位減排能力無法得到提升。圖2-142020-2030年各省新能源單位減排能力隨著新能源比例的提高而碳減排單位減排能力逐漸降低在各省的表現(xiàn)說（如圖2-15所示）。最后，各省傳統(tǒng)火力機(jī)組發(fā)電占比不同，隨著新能源裝機(jī)量的增加，新能源在各省的減排速度不同。研究發(fā)現(xiàn)，火力發(fā)電占比越高的省份，新能源單位碳減排能力越高（如圖2-16所示）。圖2-152020-2030年現(xiàn)役火電機(jī)組碳排強(qiáng)度圖2-162030年火力發(fā)電占比各省風(fēng)電光伏減排效益有所差異。風(fēng)電單位減排能力的下降速率大于寧夏和新疆等省在單位風(fēng)力發(fā)電的碳減貴州ft陜凈負(fù)荷與新能源出力的小時(shí)匹配度是導(dǎo)致新能源單位減排能力省份有差異的直接原因。從能源種類來看，對(duì)于重慶、貴州等地來說，小避免煤炭燃燒產(chǎn)生的碳ft說遠(yuǎn)減排能力的區(qū)域間差異在很大程度上取決于邊邊減排值的差異在很大程度上依賴于各地區(qū)能源結(jié)構(gòu)和能源密（每千瓦時(shí)煤耗以及小時(shí)負(fù)荷匹配機(jī)速率和規(guī)模，以便實(shí)現(xiàn)各區(qū)電力系統(tǒng)快速的低碳轉(zhuǎn)型。圖2-172020-2030年各省新能源減排能力（單位：MtCO2）圖2-182030年各省新能源單位減排能力（單位：gCO2/KWh）風(fēng)光互補(bǔ)與新能源碳減排效益提升告[143]2030否和風(fēng)光互補(bǔ)對(duì)新能源減排能力的提升程度有所差異。2030年，內(nèi)蒙古風(fēng)電的減排量在風(fēng)光共同出力情景下更高。通過小時(shí)匹配度分析，發(fā)現(xiàn)內(nèi)蒙古地區(qū)風(fēng)能與太陽能發(fā)電分布幾乎完全相反，此時(shí)風(fēng)電與太陽能發(fā)電具有明顯協(xié)同效益。與內(nèi)蒙古類似的情況出現(xiàn)了：四川云45個(gè)省份的風(fēng)光圖2-192030年各省風(fēng)光互補(bǔ)程度（如果數(shù)值大于1，表示風(fēng)光互補(bǔ)的減排增效）碳減排角度風(fēng)光投資分析中國新能源的碳減排最優(yōu)空間布局大量研究表明，為了實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，采用新能源替代技術(shù)是可行的。這也意味著在未來40年中，會(huì)新增很多風(fēng)電、光伏裝機(jī)。因此，項(xiàng)目以中31個(gè)省份為例，通過新能源布局優(yōu)化模型，測(cè)算實(shí)現(xiàn)更平穩(wěn)、更高效的能源轉(zhuǎn)型。本研究分析了給定新能源總的裝機(jī)容量和國網(wǎng)能源研究院關(guān)于風(fēng)光規(guī)劃報(bào)告[143]中一致的情景下，以碳減排能力最大化為目標(biāo)各省風(fēng)、光裝機(jī)比圖2-20203067%33%究所可再生能源發(fā)展中心按照總用電需求和風(fēng)光利用小時(shí)評(píng)估的風(fēng)光累計(jì)測(cè)算細(xì)2030推進(jìn)電力系統(tǒng)高效、經(jīng)濟(jì)低碳轉(zhuǎn)型。圖2-202030年風(fēng)光累計(jì)裝機(jī)比例（累計(jì)柱狀圖表示優(yōu)化后的風(fēng)光裝機(jī)比例，藍(lán)點(diǎn)表示國網(wǎng)能源研究院關(guān)于風(fēng)光裝機(jī)比例）ft17個(gè)省份屬黑龍江13匹配似徽ft江蘇能源行業(yè)的綠色發(fā)展和能源安全。碳減排最優(yōu)的新能源空間和電源結(jié)構(gòu)比例與現(xiàn)有規(guī)劃比較黑龍江云擔(dān)充圖2-21和圖2-22。最后，在表2-2中，對(duì)比了各省風(fēng)光裝機(jī)比例優(yōu)化后各省17.820.3億噸。通過調(diào)整各省內(nèi)11.9%此外，黨的二十大報(bào)告提出，立足我國能源資源稟賦，堅(jiān)持先立后破，有計(jì)劃分步驟（電站在中國各省的開發(fā)建設(shè)秩序，如圖2-23所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化新能源在中國各省的空19.572.0131.6%2-212030年風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)規(guī)模2-222030年光伏累計(jì)裝機(jī)規(guī)模表2-2裝機(jī)比例優(yōu)化后的碳減排效益優(yōu)化后優(yōu)化前改善比例風(fēng)電1330MtCO21189MtCO211.9%光伏452MtCO2567MtCO2-27.4%新能源1782MtCO21756MtCO21.5%圖2-232030年新能源空間優(yōu)化布局表2-3空間布局優(yōu)化后的碳減排效益優(yōu)化后 優(yōu)化前改善比例風(fēng)電1211MtCO2 1189MtCO21.9%光伏746MtCO2 567MtCO231.6%新能源1957MtCO2 1756MtCO211.4%新能源低碳環(huán)境協(xié)同減排效益2020512.4%5.8SO2、3.8NOx1.8PM2.5，減排比12.1%11.76%9.6%203017.630.9%（折算煤）7.120.8SO213.7NOxPM2.527.5%、28.1%23.1%。將全國分為不同地區(qū)，測(cè)算各省大氣污染和溫室氣體減排差異。如圖2-24所示圓SO2NOxPM2.5CO2分別為百百圓環(huán)中不同顏色表示ft江蘇湖SO2江蘇PM2.5寧夏慶減排更高；內(nèi)蒙古、遼寧、上海、寧夏、ftCO2CO2SO2NOx這三種減排量來看，內(nèi)蒙古、ftCO2PM2.5顆粒物這兩種減排量來看，內(nèi)蒙古和江蘇效果更好。然而，西藏、青海和海南等地新能源的低碳環(huán)境減排量較低。留部分備圖2-242030年中國各省新能源低碳環(huán)境減排量如2-25和所示20305百SO2百NOx4CO24百SO2NOx2.6CO2350SO2減排，240NOx3.3CO2述是煤耗高且空氣污染程度高的機(jī)組，使得新能源減污降碳能力相對(duì)較高。 圖2-252030年中國各大電網(wǎng)新能源低碳環(huán)境協(xié)同減排量小節(jié)與政策建議本章主要結(jié)論由于忽視新能源巨大的異質(zhì)性，導(dǎo)致目前的風(fēng)光規(guī)劃存在兩種錯(cuò)配，即空間和結(jié)構(gòu)層面的錯(cuò)配。風(fēng)電投資空間錯(cuò)配福在現(xiàn)有規(guī)劃[143]中增加內(nèi)蒙古和河北的新能源裝機(jī)，減少福建、廣東和甘肅配嚴(yán)重的省份包括云東等，即在現(xiàn)有規(guī)劃[143]中增加云南、新疆等地的光伏發(fā)電機(jī)組，減少內(nèi)蒙川配的較嚴(yán)重的省份包括四川南、內(nèi)蒙古、黑龍江，其中風(fēng)電錯(cuò)配67%，60%，37%、31%余下十分之一的省份的電源結(jié)構(gòu)錯(cuò)配比例超過20%福慶和江西，應(yīng)增加這些地區(qū)的光伏發(fā)電機(jī)組投資力度?？臻g和電源結(jié)構(gòu)的錯(cuò)配削弱了新能源的低碳環(huán)境協(xié)同減排能力。2030配2.320305%。結(jié)構(gòu)錯(cuò)配億噸，空間錯(cuò)配2億噸。另外，錯(cuò)配的緩解仍能通過省際間輸電網(wǎng)換一步的研究方向。低碳環(huán)境協(xié)同減排異質(zhì)性視角下重新審視現(xiàn)有低碳能源轉(zhuǎn)型政策對(duì)新能源碳減排和協(xié)同減排異質(zhì)性的分析，揭示了現(xiàn)有低碳能源轉(zhuǎn)型政策和規(guī)劃的盲區(qū)：風(fēng)、光發(fā)展的鼓勵(lì)政策趨向同質(zhì)化，沒有因時(shí)、因地、因技術(shù)地根據(jù)實(shí)際單位減排能力和實(shí)際減排貢獻(xiàn)進(jìn)行差異化的鼓勵(lì)機(jī)制設(shè)計(jì)。證2021年62021年新能源上網(wǎng)電價(jià)政策有關(guān)事項(xiàng)的通知》指競(jìng)爭(zhēng)直接執(zhí)行‘同質(zhì)執(zhí)行燃煤發(fā)電基準(zhǔn)價(jià)，本質(zhì)上仍考慮了電價(jià)補(bǔ)貼誘因是煤執(zhí)桿（基準(zhǔn)價(jià)并不能準(zhǔn)確反味按照當(dāng)?shù)厝济簶?biāo)桿此外，2023年國家能源局關(guān)于印發(fā)的《2023出，1個(gè)綠證1000度可再生能源電量，每一張綠證意味1000即統(tǒng)一的綠證定價(jià)不同真去補(bǔ)貼避免政策同質(zhì)化造成的不公平等鎖反應(yīng)。新能源低碳環(huán)境協(xié)同的價(jià)值性存在差異，然而目前的政策并未針對(duì)不同污染物制定具有經(jīng)濟(jì)激證制度來解決。在完善可再生能源綠色電力證1個(gè)綠證1000度可再生能源電量，每兆瓦時(shí)的綠證7元左右。然證交易價(jià)格不能充證力證書的買賣彌補(bǔ)經(jīng)濟(jì)激充分考慮包含色電力價(jià)值后的風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)與當(dāng)?shù)厝济簶?biāo)桿宏地綠證交易價(jià)格?，F(xiàn)有規(guī)劃中只考慮風(fēng)光資源稟賦量，沒有考慮其減排能力，特別是非風(fēng)光發(fā)展基地省。越是資源條件條件傾向于在責(zé)任權(quán)則傾向于更多地外購沙漠戈荒漠地區(qū)為重點(diǎn)的大型風(fēng)電光伏基地規(guī)劃布局方案》鼓勵(lì)按充現(xiàn)有規(guī)劃中沒有考慮新能源裝機(jī)比例問題，只有針對(duì)裝機(jī)量規(guī)劃目標(biāo)的政策建議。此前，為貫徹落實(shí)國家發(fā)展改革委、國家能源局等9部門聯(lián)合印發(fā)的福29省/752.284GW即某換詳細(xì)減排最優(yōu)的各省電源結(jié)構(gòu)能夠加速電力系統(tǒng)快速、低碳轉(zhuǎn)型。基于區(qū)域異質(zhì)性的新能源碳減排不確定性評(píng)估屬證電網(wǎng)安全運(yùn)旋轉(zhuǎn)備含間歇性新能源發(fā)電的電力系統(tǒng)的不確定性問題成厘清含間歇性新能源的電力系統(tǒng)的碳減排能力和減排風(fēng)險(xiǎn)成為電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型的重要問題。頻確定性的異質(zhì)性，以便更好地設(shè)計(jì)新能源投資計(jì)劃。兼顧章風(fēng)險(xiǎn)控制方案。間歇性新能源碳減排風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型本章三個(gè)模塊，見3-1。屬算源發(fā)電的不確定性和波動(dòng)性轉(zhuǎn)換個(gè)抽樣情景下電網(wǎng)二氧化碳排放的分布，進(jìn)一步評(píng)估新能源碳減排風(fēng)險(xiǎn)。圖3-1碳減排風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架新能源預(yù)測(cè)出力的不確定建模通過蒙特卡洛模擬不同情景，我們可以更好地捕捉風(fēng)力發(fā)電的隨機(jī)性，卡洛方法是能夠有效地捕捉每個(gè)抽每小時(shí)函某味著每個(gè)蒙特卡洛方案都考慮了風(fēng)力波動(dòng)對(duì)年度碳排放的影響。章假設(shè)每個(gè)地區(qū)的小時(shí)風(fēng)力發(fā)電符鄰風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能既不獨(dú)立也不完全分布。然而，由于市場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)量很大，基于中心假那么假小與前一小函數(shù)式如下：1 W

W

/

22h1(12h1(12)

W)

exp

h1

h1

h122

h h h h1h

h1

h

12) (3-1)h和h分別表示前一小時(shí)邊和h1分別表示后一小時(shí)邊表示兩個(gè)相連時(shí)刻h小式計(jì)算下一時(shí)刻條件分布的期望值?h1和標(biāo)準(zhǔn)差?h1：?h1h1h1hh)/h

(3-2)?h1

12

5

(3-3)h1每小時(shí)的風(fēng)能按時(shí)間順序進(jìn)行抽邊抽取第一小時(shí)的風(fēng)電功率表示W(wǎng)1；一旦第一小時(shí)的實(shí)際風(fēng)功率采樣完畢，就根據(jù)公式(3-2)和(3-3)校準(zhǔn)第二小時(shí)的風(fēng)力發(fā)電的條件2和條件標(biāo)準(zhǔn)差σ2之后，對(duì)第二小時(shí)的風(fēng)電功W2進(jìn)行隨機(jī)抽樣，重復(fù)這一過程以獲得第三小時(shí)的風(fēng)力發(fā)電功連續(xù)抽功率數(shù)據(jù)值小h1則需要將其修0。整個(gè)年度的小時(shí)風(fēng)功率用W

表示。利用電力市場(chǎng)hh15年歷史值（2016-2020年）[159]擬合出每t小時(shí)風(fēng)電的期望0.95-1.00之間。由于光伏電站出力受到光照等氣候因素的影響，具有較強(qiáng)的不確定性，因此要對(duì)其不確定性進(jìn)行描述照輻射強(qiáng)度在一定時(shí)間內(nèi)（一小時(shí)或幾小時(shí)內(nèi)）Beta分布，而光伏出力與光照輻射強(qiáng)度線性相關(guān)，光照輻射Beta分布，所以光伏出力也在一定時(shí)間內(nèi)服從Beta202128個(gè)省全年逐時(shí)光伏出力標(biāo)幺值數(shù)據(jù)[159]以及各輻照輻照強(qiáng)度標(biāo)幺擬輻照強(qiáng)度的Beta分布，利用式(3-8)得到光伏出力場(chǎng)景。2021年全年每小時(shí)的光照輻射Beta概布參數(shù)，建立光伏出力的概Beta分布中隨機(jī)1000個(gè)場(chǎng)景來表征光伏出力不確定性，每布中取樣的各小假設(shè)各地區(qū)每小時(shí)的光照輻射強(qiáng)度都Beta分布，其概率密度函數(shù)如下：γ=γtγmax

(3-4)(3-5)為光照輻射為光照輻射為該時(shí)刻光照強(qiáng)輻射強(qiáng)度的標(biāo)幺值；γtt時(shí)的光照輻射光伏輻射強(qiáng)度。光伏輻射強(qiáng)度Beta分布的參數(shù)可由實(shí)際輻照強(qiáng)度數(shù)據(jù)擬合得到，參數(shù)計(jì)算公式為：(3-6)其中，??為當(dāng)?shù)毓庹蛰椛鋸?qiáng)度的期望值；??為當(dāng)?shù)毓庹蛰椛鋸?qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差，可由實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算得到。可通過輻射強(qiáng)度概率分布得到光伏出力的概率分布，二者關(guān)系如下：t Ppv=γt

(3-7)Ppv=

f(γ)Sη

(3-8)其中，Ppv為光伏電站出力；hpv為光電轉(zhuǎn)換效率；S為太陽能輻射有效面積。碳排放量不確定性評(píng)估模型新能源的不確定性和波動(dòng)性通過干擾電力系統(tǒng)中機(jī)組組合而影響電力每小假N個(gè)常h小時(shí)的凈（即求減去其他零碳電力供應(yīng)）Lh表示qih，即ih小時(shí)內(nèi)的發(fā)電量。在得到風(fēng)力發(fā)電情景W

后，通過成本最小化的電力調(diào)度模型來求hh1解發(fā)電計(jì)劃ih，數(shù)學(xué)模型如下：ii1mins.t.

Nqihiq

NNi1

(3-9)N0qihTih,i,NqihLhWhi1是由熱率和燃料價(jià)格決定的邊代表火電i1iihih小h小時(shí)的二氧化碳排放量為Neqi1iiheii的二氧化碳排放率。因此，所有火電機(jī)組碳排放表示為i1iihHNi1iih

W

影響。在所有蒙特卡洛情景中應(yīng)用成本hh1最小化的電力調(diào)度模型評(píng)估hh1Ppv小化的電力調(diào)度模型來安排發(fā)電計(jì)劃

i1mins.t.

Nqihiq

NNii1

(3-10)0qihN

i,qL

Ppvi1

ih h h在風(fēng)電、光伏出力均存在不確定的情況下，基于風(fēng)電、光伏發(fā)電數(shù)據(jù)WH和Ppv小化的電力調(diào)度模型來安排發(fā)電計(jì)劃qNhh1 h ihi1調(diào)度模型如下：mins.t.

Nqihiq

NNii1

(3-11)0qihTih,i,NqLPpvWih h h hi1新能源碳減排風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型本章在計(jì)算間歇性新能源碳減排風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，采用了99%的置信區(qū)間來排δ-風(fēng)險(xiǎn)定義這樣做的好處是可以更加準(zhǔn)確地計(jì)算行性。具體來說，我們通過將99%置信區(qū)間的寬度除以二氧化碳排放分布均值來計(jì)算算所示εxx-的不確定性，并為能源轉(zhuǎn)型的風(fēng)險(xiǎn)管理提供科學(xué)依據(jù)。R99%

(99.5%0.5%E[

(3-12)中國間歇性新能源碳減排風(fēng)險(xiǎn)的異質(zhì)性分析全國間歇性新能源的碳減排風(fēng)險(xiǎn)演變趨勢(shì)隨著間歇性新能源在電源結(jié)構(gòu)中比例的增加，新能源碳減排風(fēng)險(xiǎn)由20202030如3-2所示備小到2030年，風(fēng)電和光伏發(fā)電的不確定性，使得風(fēng)電、光伏發(fā)電的碳減16.4317.56能源結(jié)構(gòu)邁注影響，基于此設(shè)計(jì)差異化的風(fēng)險(xiǎn)控制策略，以實(shí)現(xiàn)更大的碳減排效益。圖3-2新能源碳減排風(fēng)險(xiǎn)雖然全國間歇性新能源的碳減排風(fēng)險(xiǎn)逐年增加，但風(fēng)險(xiǎn)水平處于低位。小的地區(qū)的碳減排量所抵層換句話說小的地區(qū)穩(wěn)健某些地區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)風(fēng)力減弱機(jī)組煤耗差異大會(huì)轉(zhuǎn)換為長期減排風(fēng)險(xiǎn)，而高火電發(fā)電結(jié)構(gòu)會(huì)抵消部分短期風(fēng)險(xiǎn)。碳密集度差異大的發(fā)電結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致風(fēng)力波動(dòng)轉(zhuǎn)化為更高的碳漸增加的負(fù)荷將加劇邊際煤耗差異大浙江江蘇ft川等地燃煤發(fā)電量相似，而四川說小時(shí)里小浙江徽卻高于這些地區(qū)。風(fēng)電、光伏碳減排風(fēng)險(xiǎn)演變趨勢(shì)2020示1%20303%。這意味202034.911%35.25（3.06%的碳減排風(fēng)險(xiǎn)（3-4）億噸之間。這意味著我們需要更多的研究和投資來進(jìn)一步提高風(fēng)力發(fā)電的可靠性和效率，以實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的碳減排目標(biāo)。在全國范圍內(nèi)，雖4%，但隨著可再生能源的滲透率不斷提高，新能源的碳減排風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)相應(yīng)升高。特別是在惡劣天氣條件下，如雨雪霧圖3-3風(fēng)電發(fā)電量與電力系統(tǒng)碳排放量圖3-4風(fēng)電的碳減排風(fēng)險(xiǎn)20201%，這意味著在最樂34.9135.3490020303.88%味著，203043.41億噸。但是，由于光伏發(fā)電的不確定性，碳排放量有可能增加到45.10億噸，比風(fēng)電的碳排不確定性高3700萬噸。隨著可再生能源在能源市場(chǎng)中的不斷普照和太陽輻射靠備用電力，從而減少對(duì)火電機(jī)組的依賴，降低碳排放。圖3-5光伏碳減排不確定性分析間歇性新能源碳減排風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域異質(zhì)性全國范圍內(nèi)的間歇性新能源碳減排碳風(fēng)險(xiǎn)分布呈現(xiàn)出U對(duì)于全國風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估不能簡(jiǎn)關(guān)注省級(jí)層層風(fēng)險(xiǎn)值相比具有更高的參考價(jià)值。例如，一些低清潔能源比例、火電大省，如安徽浙江小。注重省級(jí)層距逐漸增大。20201%-28%區(qū)間內(nèi)，20303-44%區(qū)間內(nèi)（3-6和3-7）28%10%98%31%吉林40%吉林17%13%。圖3-62020年減排風(fēng)險(xiǎn)分布圖3-72030年減排風(fēng)險(xiǎn)分布此外，光伏發(fā)電在減排方面存在著U形曲線的關(guān)系（見圖3-8和3-9）。目前，中國各省的光伏減排風(fēng)險(xiǎn)仍處于U形曲線的頂點(diǎn)左側(cè)，說偏小當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)碳排放量的影響較小小偏述排風(fēng)險(xiǎn)存在差異，需要因地制宜地制定政策和措施。匹配小即目標(biāo)。最后，全國范圍內(nèi)的間歇性新能源碳減排碳風(fēng)險(xiǎn)分布呈現(xiàn)出U型的簡(jiǎn)需要關(guān)注省級(jí)層層面的碳徽浙江注重省級(jí)層圖3-82030年光伏的減排風(fēng)險(xiǎn)與新能源滲透率的分布圖3-92030年光伏的減排風(fēng)險(xiǎn)與新能源滲透率的分布小節(jié)與政策建議本章主要結(jié)論碳減排不確定性作為體現(xiàn)異質(zhì)性的一個(gè)重要指標(biāo)，區(qū)域特征非常突出。由于新能源發(fā)電的間歇性和波動(dòng)性存在區(qū)域差異，新能源發(fā)電量的不確定性導(dǎo)致碳減排風(fēng)險(xiǎn)也具有巨大的整體和局部的異質(zhì)性以及空間異質(zhì)性。新能源碳減排整體風(fēng)險(xiǎn)水平低，但逐年增長。隨著間歇性新能源在電源結(jié)構(gòu)中比例的增加，新能源碳減排風(fēng)險(xiǎn)由20202%20307%2030年，風(fēng)電和光伏發(fā)電的波動(dòng)16.4317.56203043.4146.45等化石燃料發(fā)電設(shè)備小輻射一步擴(kuò)大個(gè)全國層風(fēng)險(xiǎn)的相似（同步性厘量的不確定性導(dǎo)致碳減排風(fēng)險(xiǎn)整體與局部的關(guān)系。由于中國各省的新能源碳減排不確定性存在差異。省際間風(fēng)電碳減排風(fēng)險(xiǎn)與新能源發(fā)電量之間呈現(xiàn)U距逐漸20201%-28%3-44%伏發(fā)電滲透率的提升，省際間減排風(fēng)險(xiǎn)的差距也逐漸增大。2020年各省風(fēng)1%-32%2%-94%匹配素。碳達(dá)峰后的整體下降趨勢(shì)并不會(huì)是平滑的、反而有可能經(jīng)歷上升下降的起伏階段。刻畫（碳減排小源波動(dòng)引發(fā)的減排風(fēng)險(xiǎn)逐漸晰省新能源滲透逐漸增加背景下碳減排量起伏的下界。碳減排不確定風(fēng)險(xiǎn)的省間差異巨大，體現(xiàn)了各省碳減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有差異化的不確定風(fēng)險(xiǎn)。這些省份新能源碳減排風(fēng)險(xiǎn)逐漸其碳減排指標(biāo)的不確定風(fēng)險(xiǎn)也較高。在極端情況下，就容易出現(xiàn)拉閘限電、限產(chǎn)停產(chǎn)等不合理現(xiàn)象。不確定異質(zhì)性視角審視低節(jié)能減排相關(guān)政策減排指標(biāo)分解和年度考核模式不適用于具有區(qū)域差異的中國電力系統(tǒng)平穩(wěn)推進(jìn)碳減排目標(biāo)。擔(dān)核算健全激勵(lì)約束責(zé)任分配忽視了間歇性新能源徽浙江和廣小制定的各省減排指標(biāo)分遼闊刀真正做到因地制宜。盡管中央目前已采取了考核周期延長等完善指標(biāo)考核季度甚至月度的考核把導(dǎo)至轄遵循規(guī)律（經(jīng)常拉閘停的政策機(jī)制存在的關(guān)鍵問題是層層分解的計(jì)劃考核指標(biāo)與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求背道而馳層善各基層政府年度考核機(jī)制，給與各基層政府差異化的考核指標(biāo)和激勵(lì)方案。現(xiàn)有規(guī)劃針對(duì)風(fēng)光大基地建設(shè)的方案沒有考慮間歇性新能源發(fā)電不確定性的風(fēng)險(xiǎn)分散。目前風(fēng)光大基地建設(shè)快馬加鞭一批和第二批以沙漠戈荒漠清單的通知寧夏低碳轉(zhuǎn)型的速度。缺乏用于風(fēng)險(xiǎn)分散的省際能源交互和配套的風(fēng)險(xiǎn)市場(chǎng)設(shè)計(jì)。目前風(fēng)光大基地項(xiàng)目外送綠電的關(guān)鍵邊界條件是落地電價(jià)不能超過受端的燃煤基準(zhǔn)價(jià)，即要求送端風(fēng)光電力低價(jià)上網(wǎng)，同時(shí)還要承擔(dān)調(diào)峰煤電、競(jìng)爭(zhēng)照小獲那配否電力市場(chǎng)改革對(duì)新能源協(xié)同低碳環(huán)境效益的影響評(píng)估2015年起，中國啟競(jìng)爭(zhēng)屬于配額計(jì)劃和平均主義證運(yùn)行中的發(fā)電廠具有平等獲束味將全面重新定義決定電廠如何獲發(fā)電的碳強(qiáng)度，同時(shí)也影響新能源減排的有效性。國部分區(qū)域仍維持的平均主義計(jì)劃體制的仿真模擬真影響，提出差異性的新能源鼓勵(lì)政策設(shè)計(jì)方法。電力市場(chǎng)改革前后電力系統(tǒng)調(diào)度模型計(jì)劃調(diào)度模型每每個(gè)發(fā)電廠的年度配額會(huì)根據(jù)每月系統(tǒng)需求的預(yù)測(cè)按例分配到每每月配行旨在以最佳方式實(shí)施火電機(jī)組配額并遵確定每個(gè)發(fā)電機(jī)的每功每每際出力與每月配額的差值以及發(fā)電機(jī)開關(guān)頻率降至最低。計(jì)劃調(diào)度模型的目標(biāo)是最小化機(jī)組組合變化的機(jī)會(huì)成本。目標(biāo)函數(shù)中的配額差的系數(shù)是政府設(shè)定的每兆瓦時(shí)發(fā)電量電價(jià)，火電機(jī)組開關(guān)的系數(shù)是發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)成本，這些系數(shù)反映了改變機(jī)組組合計(jì)劃對(duì)發(fā)電廠的機(jī)會(huì)成本。min

cu

p

P,ε,u,y,z

ij

i,d j

i,d,t

i,d,t i,d,tui,d,yi,d,zi,d0,1

(4-1)P ,,

R\Ri,d,t i,d,t i,d,t電網(wǎng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)每小時(shí)需要維持供需平衡，因此增加供需平衡約束(4-2)：i,d,td,t,d,ti

(4-2)利用約束(4-3)表示每小時(shí)旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)備備旋轉(zhuǎn)備用約束旋備用以常規(guī)機(jī)組為源，按負(fù)荷百分比配置。其中，旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)備r。i,di,x1sdt,d,ti

(4-3)每條輸電線路的功率限制如約束(4-4)所示：F G

D

,k,d,tk,max

kii

i,d,t d,t

k

(4-4)每臺(tái)發(fā)電機(jī)存在最大最小發(fā)電量限制，如約束(4-5)所示：ui,d,tui,d,i,d,t

(4-5)發(fā)電機(jī)每個(gè)時(shí)刻只能有啟動(dòng)或關(guān)閉其中一種狀態(tài)，因而增加約束(4-6)-(4-7)：yi,dzi,dui,dui,d1,i,dyi,dzi,d1,i,d

(4-6)(4-7)在傳統(tǒng)計(jì)劃調(diào)度體制下，每臺(tái)發(fā)電機(jī)開啟后具有最少開機(jī)時(shí)間限制，關(guān)閉后也存在最少關(guān)閉時(shí)間限制，于是增加最低開/關(guān)日限制約束(4-8)-(4-9)：idToni u

Tonu

,i,

(4-8)i,d'd'd

i,min i,d i,didTid'd

11ui,d

i,min

i,d

ui,d

,i,

(4-9)需要保證每個(gè)發(fā)電廠至少一臺(tái)發(fā)電機(jī)滿足在線要求，因此增加約束(4-10)：ui,dj,ij

(4-10)在計(jì)劃調(diào)度體制下，實(shí)行配額制調(diào)度模型，如約束(4-11)所示：Q P T

,

(4-11)i,min i,d,t i,d,t i,d,t i,maxd,t其中，p是超出配額的處罰系數(shù)，這里使用電價(jià)；??!,&id天開/id天啟是發(fā)電機(jī)i在d天關(guān)閉??.是正配??/!,&,' !,&,'是負(fù)配!,&,'是發(fā)電機(jī)i在d天時(shí)段t的功!,&,'是節(jié)點(diǎn)i在d天時(shí)段t處的負(fù)載??0123d??"$$0123& &是一天d的關(guān)閉時(shí)間；是旋轉(zhuǎn)備用率；??!,567是發(fā)電機(jī)i的最大功率；??!,589是i的最小功率；??3,567是聯(lián)絡(luò)k的傳輸能力；??3/!k線到總線i的發(fā)電轉(zhuǎn)移分布因子；??"#是發(fā)電機(jī)i的最小天數(shù)；??"$$是發(fā)電機(jī)!,589 !,589i的最短關(guān)閉j是發(fā)電機(jī)i的最大月配額；??!,589是發(fā)電機(jī)i的最小月配額；???是小時(shí)間隔。經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型根據(jù)2015年中國共產(chǎn)黨中央委員會(huì)第九號(hào)文件，其中規(guī)定了中國能源部門改革的原則，電力批發(fā)市場(chǎng)的發(fā)展允許市場(chǎng)機(jī)制取代政府的命令來統(tǒng)治電力系統(tǒng)。根據(jù)這些原則，中國國家發(fā)展和改革委員會(huì)頒布了一系列文件，對(duì)電力市場(chǎng)改革的細(xì)節(jié)進(jìn)行了界定，這些文件計(jì)劃依次廢除配額制度以及所有相關(guān)的配額執(zhí)行和尋求平等的條例。確定每臺(tái)發(fā)電機(jī)的每每每證每最小化為目標(biāo)，優(yōu)化機(jī)組組合方案。min

cGP

+con

coffz P,u,y,z

i i,d,t i i,d i i,di,d,t i,dui,d,yi,d,zi,d0,1

(4-12)Pi,d,t

R\R其中，??)是發(fā)電機(jī)i的發(fā)電成本；??"#是發(fā)電機(jī)i的開機(jī)成本；??"$$是! ! !發(fā)電機(jī)i的關(guān)機(jī)成本。電網(wǎng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)每小時(shí)需要維持供需平衡，因此增加供需平衡約束(4-13)：i,d,td,t,d,ti

(4-13)每條輸電線路的功率限制如約束(4-14)所示：k,xkii,d,ti,dtk,x,k,d,ti

(4-14)每臺(tái)發(fā)電機(jī)存在最大最小發(fā)電量限制，如約束(4-15)所示：ui,d,tui,d,i,d,t

(4-15)發(fā)電機(jī)每個(gè)時(shí)刻只能有啟動(dòng)或關(guān)閉其中一種狀態(tài)，因而增加約束(4-16)-(4-17)：yi,dzi,dui,dui,d1,i,dyi,dzi,d1,i,d

(4-16)(4-17)綜上，表4-1總結(jié)計(jì)劃調(diào)度模型和經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的差異。表4-1計(jì)劃調(diào)度與經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型對(duì)比模型 計(jì)劃經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)配額配額偏差P?運(yùn)行機(jī)組啟停和燃料成本?P每小時(shí)容量系數(shù)同質(zhì)化目標(biāo)P?環(huán)境碳稅成本PP約束物理機(jī)組出力約束PP功率平衡約束火電機(jī)組爬坡約束火電機(jī)組最小開關(guān)機(jī)時(shí)間約束輸電網(wǎng)絡(luò)物理約束公平性火電機(jī)組出力配額約束P?機(jī)組間啟停次數(shù)無差異約束P?機(jī)組啟停頻率平等化約束P?自用機(jī)組開啟約束P?政策可再生能源配額約束PP72PAGEPAGE100電改前后電力系統(tǒng)投資-調(diào)度兩階段優(yōu)化模型配額分配小邊電網(wǎng)企業(yè)關(guān)注的一類問題。因此，本章投資-調(diào)度兩階段優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)是經(jīng)濟(jì)成本最?。▎⑼３杀竞吞级悾C(jī)組調(diào)度階段則為了確定每個(gè)發(fā)電機(jī)開/關(guān)狀態(tài)以及每個(gè)發(fā)電機(jī)的每小時(shí)發(fā)電量。CwCF

(4-18))w365

7(1a)y

(4-19)CInv

ci,genNi,gen+windcwindIwind+pvcpvIpv

(4-20)

a(1a)y(1a)y11NdNG

Tcoal GNCFNd

c ,i,td1i1t1

(4-21)C 1

NdNGT

U DNUDNd

d1i1t1

d,i,td,i,t

(4-22)1NdNG

TtaxcGNCTaxNd

ceiPd,i,td1i1t1

(4-23)1NdNGT NCQNd

Fd,i,td,i,td1i1t1

(4-24)??;#<表示火電機(jī)組的投資成本，??=+??>?+??*@A+??B表示單位機(jī)組典型周運(yùn)行成本，w是凈現(xiàn)值換算系數(shù)，??C01和y分別表示設(shè)備的貼現(xiàn)率和使用壽命。??D1#表示不同容量的火電機(jī)組，??!,D1#是風(fēng)能和太陽能的裝機(jī)容量，??E!#&和??0<分別表示第??年度投資當(dāng)量系數(shù)。每小時(shí)的功率輸出受特定技術(shù)可用總?cè)萘康南拗啤?duì)于火電機(jī)組，功率輸出不應(yīng)超過總裝機(jī)容量，也受到機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的限制。對(duì)于風(fēng)能和太陽能發(fā)電，輸出功率共同受到現(xiàn)有容量和新建容量以及不斷變化的容量因素的限制：0P 0P I Id,i,t i i i,0d,t t 00WIWT=WIWd,t t 0

(4-25)(4-26)d,t t 00PPVIId,t t 0

(4-27)??+??,-表示風(fēng)電、太陽能輸出功率??)*，??+*和??,-*表示火&,' &,' !!電機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電和太陽能機(jī)組總?cè)萘浚??)，??+和??,-是新建機(jī)組容量；!??)，??+，??,-是火電機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組和太陽能發(fā)電機(jī)組的現(xiàn)有容量??+和!,F F F ''??,-風(fēng)電、太陽能容量系數(shù)。'可再生能源的配額作為約束條件源配額約束條件證發(fā)電計(jì)劃在滿足電量平衡等條件下能夠滿足配說配按年分配，在調(diào)度時(shí)需要將配額指標(biāo)分解，在投資-間歇性可再生能源的配額約束（4-28）。NdT NdTPW+PPV PL+PlineQ

(4-28)d,t d,t ren d,t d,t dt1 dt1是可再生能源組合標(biāo)準(zhǔn)要求的百??G1#表示未達(dá)到新能源滲透目標(biāo)的懲罰。其中，??G1#是未滿足可再生能源組合標(biāo)準(zhǔn)的懲罰系數(shù)。功率平衡和系統(tǒng)可靠性約束如公式（4-29）所示，其中，??H和??(!#1表示省份的需求和凈功率交換量。

&,'

&,'GNGPG

+PPV=PL

(4-29)i1

d,i,t d,t d,t d,t d,t每小時(shí)功率平衡通過應(yīng)用全套配額約束和靈活性約（最小開/關(guān)時(shí)間，斜坡，最小和最大輸出水平，儲(chǔ)備約束）來實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組調(diào)度優(yōu)化。因此，在模型中設(shè)置靈活性約束(4-30)。v PG PGv PG

(4-30)d,i,ti,min d,i,t d,i,ti,max其中，&,!,'idt時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的二元變量，??) ??) 表示第i類火電機(jī)組的最小和最大輸出，分別為裝機(jī)容量的!,589!,56750%和100%。爬坡約束見公式(4-31)-(4-32)。其中，??I0和??&"E#是第i類火! !電機(jī)組向上/向下爬坡功率，M表示無限大的數(shù)。PG PG

Mv

(4-31)d,i,t1

d,i,t i i,gen d,i,tPGPG

Rdown

Mv

(4-32)d,i,t d,i,t

i i,gen d,i,t利用二元變量表示機(jī)組開/關(guān)時(shí)間約束公式如下：vd,i,t1vd,i,td,i,t0

(4-33)v v 0d,i,td,i,t d,i,t(v

v )(v

)1i,t,[1,Ton1]d,i,t+1

d,i,t d,i,t d,i,t

i (4-34)(v v

)

v )1i,t,offd,i,t d,i,t

d,i,t

d,i,tiGenerationportfoliomodelGenerationportfoliomodelResultsanddiscussionFirststage planningmodelMinAmortizedinvestmentcostsandannualoperationalcostsSubjectto:InvestmentConstraintsPowerlimitforgeneratorsProvincialIntermittentRenewablePortfolioUnitsizing Operationaldecisions decisionsSecondstage unitcommitmentmodelMinProvincialThermalGenerationPortfolioCPOSubjectto:CompareCWM4)MonthlyquotaforgeneratorsPowerbalanceMinimumon/offtimelimitIRPSrequirementquotadeviationSystem-wideoperationalcostHistoricaldataofwind,solar,coal,hydroandnuclearenergyin2020ofAnhui,Guangdong,Liaoning,Shandong,XinjiangandYunnanNinetypesofthermalunits,investmentcostsofthermal,windandsolargeneratorandforecastedloaddemandin2030Theimpactofreducedsolarandwindinvestmentcosts圖4-1投資-調(diào)度模型示意圖與電改后電力系統(tǒng)投資-調(diào)度兩階段優(yōu)化模型相比，電改前中國每每個(gè)發(fā)電廠的年度配額根據(jù)每中用電需求的預(yù)測(cè)按比例分配到每組組合優(yōu)化問題（圖4-1）。基于計(jì)劃調(diào)度的兩階段優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)是最小化電力系統(tǒng)的總成本，包括投資成本和運(yùn)營成本。minCCInvwCOpe,

(4-35)w365

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(4-36)CInv

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(4-40)1NdNGT NCQNd

Fd,i,td,i,td1i1t1

(4-41)??;#<表示火電機(jī)組的投資成本，??C01表示單位機(jī)組周運(yùn)行成本，w是運(yùn)行層的凈現(xiàn)值換算示y分別表示設(shè)備的貼現(xiàn)率和使用壽命。??D1#表示不同容量的火電機(jī)組，??!,D1#是風(fēng)能和太陽能的裝機(jī)容量，??E!#&和??0<分別是??年度投資當(dāng)量系數(shù)。除了電改后投資-調(diào)度兩階段優(yōu)化模型中提到的約束條件需要考慮配額約束旦每每月配每每配額將按比例進(jìn)行調(diào)整。Q PG

,

(4-42)i,min

dt

d,i,t d,i,t d,i,t i,max!是發(fā)電機(jī)每月配??.和??/表示單位實(shí)際輸出和配額之間&,!,' &,!,'的正負(fù)偏差。只有當(dāng)一臺(tái)機(jī)組的實(shí)際功率輸出與定額量之差小時(shí)，該機(jī)組的定額實(shí)施才算合格。因此，最小月發(fā)電量為??!,589=0.98??!，最大月發(fā)電量為??!,567=1.02??!。電改對(duì)新能源低碳環(huán)境協(xié)同減排價(jià)值的影響說源碳減排能力每圖4-2味513百493百20301839百1766百持續(xù)發(fā)展。此外，如圖4-3所示203023.42SO215.08NOx6.51PM2.54%。市場(chǎng)化改革降低了單位新能源發(fā)電的減排量。如圖4-4所示，2021每兆瓦時(shí)可再生能源的碳減排能力從電改前的0.705噸下降到電改后的0.677力從電改前的0.677噸/兆瓦時(shí)下降到0.601噸/兆瓦時(shí)。電改前是根據(jù)發(fā)電小時(shí)數(shù)分配按比例失去部分此時(shí)新能源減排價(jià)值可以用平均煤強(qiáng)度表示?；诂F(xiàn)有機(jī)組煤耗數(shù)據(jù)分析，全國平均煤耗低于邊際煤耗，因此電改后新能源減排價(jià)值較低。圖4-2電改前后對(duì)新能源碳減排能力的影響（CWM：經(jīng)濟(jì)調(diào)度；CPO：計(jì)劃調(diào)度）圖4-3電改前后對(duì)新能源環(huán)境協(xié)同減排能力的影響（CWM：經(jīng)濟(jì)調(diào)度；CPO：計(jì)劃調(diào)度）圖4-4電改前后對(duì)新能源單位減排能力的影響（CWM：經(jīng)濟(jì)調(diào)度；CPO：計(jì)劃調(diào)度）江蘇省在高需求時(shí)段會(huì)啟邊際煤邊732g/KWh752k/KWh江蘇似江寧夏ft云改革后，市場(chǎng)化機(jī)制比政府計(jì)劃指令的系統(tǒng)性更強(qiáng)，造成“發(fā)電-碳排放”響了新能源的碳減排價(jià)值。電力市場(chǎng)改革對(duì)新能源減排風(fēng)險(xiǎn)的影響雖碳減排風(fēng)險(xiǎn)（圖4-5）2030機(jī)組選擇的不確定性，因此，新能源的碳減排風(fēng)險(xiǎn)更高。圖4-52020年和2030年間歇性新能源碳減排風(fēng)險(xiǎn)（CWM：經(jīng)濟(jì)調(diào)度；CPO：計(jì)劃調(diào)度）雖江蘇（圖高需求小源出力不足導(dǎo)致的碳減排風(fēng)險(xiǎn)變大的風(fēng)險(xiǎn)。圖4-62020-2030年間歇性新能源碳減排風(fēng)險(xiǎn)電力市場(chǎng)化改革對(duì)新能源投資的影響電力市場(chǎng)改革使得電力系統(tǒng)裝機(jī)結(jié)構(gòu)更清潔小機(jī)組說系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。如圖4-7所示，電力市場(chǎng)化改革使新增火電裝機(jī)比例降低了0.81%-27.48%。在電力改革之前，雖然小型火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)營成本更高，但在應(yīng)對(duì)可再生能源的可變性、間歇性特征方面比大型火電機(jī)組更加靈活，小小火電力市場(chǎng)改革的影響因省份而，而異省際差異性在很大程度上取決于本章63（安徽和新疆），投資組合變化型（遼寧和云南）和輕量減少型（廣東和ft東）?；帐『托陆⌒略龌痣娧b機(jī)容29.36%43.57%雖然在市場(chǎng)化前后風(fēng)能和太陽能資源都會(huì)被投資，但仍達(dá)不到可再生能源消納權(quán)重目標(biāo)（IRPS20%），這表明安徽IRPS要求。在這種情況下，增加的用電負(fù)荷只能通過火功說IPRS束ThermalpowerunitsCPOCWM23.43ThermalpowerunitsCPOCWM23.4316.253.811.7 0.250.012Newlyinstalledthermalcapacities(GW)40200XinjiangAnhuiYunnanLiaoningGuangdongShandongAnhui XinjiangGuangdongShandongLiaoningYunnanXinjiangAnhuiYunnanLiaoningGuangdongShandong圖4-7電力市場(chǎng)改革對(duì)投資結(jié)構(gòu)的影響章比較了變化最大的安徽和新疆兩省在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下典型一天的電力調(diào)圖4-8所示,左圖和右圖分別表示和電改后經(jīng)濟(jì)調(diào)度（CWM）4類，用不同顏色顯示小右上角的數(shù)值表示圖4-8左圖和右圖的小時(shí)平衡曲線，發(fā)現(xiàn)電改后區(qū)域新增火電裝機(jī)減少了。在安徽小型機(jī)組被充充分調(diào)動(dòng)中小660兆瓦的火電機(jī)組因?yàn)槿剂铣杀镜统蔀殡姼暮髨?chǎng)景下調(diào)用的主要發(fā)電機(jī)雖660兆660兆徽38.49%46.86%，新56.28%63.03%(GW)er(GW)erAnhui(GW)er(GW)erAnhui120100806040200CPO115.6GW120100806040200CWM93.41GW4 812Time(hours)16 20 244 812Time(hours)16 20 24Power(GWh)Power(GWh)660MW600-100MW30-12MWXinjiangCPO168.54GWXinjiangCPO168.54GW160120160CWM120139.94GW80 8040 400 04 812Time(hours)16 20 244 812Time(hours)16 20 24(GW)er(GW)er(GW)er(GW)erPower(GWh)Power(GWh)圖4-8安徽和新疆典型日的發(fā)電對(duì)比電改背景下低碳政策促進(jìn)新能源投資能和間歇性可再生能源配圖4-920202030左邊右邊色柱狀表示代表省際可再生能源傳輸，為了滿足20%配IRPS-解，我們發(fā)現(xiàn)電改后對(duì)風(fēng)能和太陽能的投資僅略微1%表明市場(chǎng)化改革前后對(duì)于風(fēng)電和太陽能發(fā)電裝機(jī)容量影響不大。RenewableenergyfortransmissionlineNewlyinstalledcapacitiesRenewableenergyfortransmissionlineNewlyinstalledcapacities(GW)0

Solar

Wind

RenewablefromtielineAnhuiGuangdongLiaoningShandongXinjiang Yunnan圖4-9電改前后間歇性新能源裝機(jī)變化IRPS標(biāo)準(zhǔn)的首選0.43元/元/千瓦時(shí)55%（0.237元/千瓦時(shí)）介于現(xiàn)有火電和新裝火電之間。電力改革對(duì)風(fēng)能和太陽能發(fā)電的能源的平準(zhǔn)化度電成本降低能夠有效推動(dòng)新能源投資。電改前后，一旦IRPS要求（可再生能源市場(chǎng)化前后的20%的政策約束就不會(huì)再投資多余的風(fēng)電和光伏發(fā)電機(jī)203090%的負(fù)荷需求。而且，由于可再生能源配是法律某或是從其他主體處購買富余配否則將受到來自上級(jí)政府的經(jīng)濟(jì)或行政懲罰。本章進(jìn)一步研究政府的低碳政策，如（如圖4-10所示顏色表示不同的省份。虛CPOCWM下的變化趨勢(shì)。同一省份的虛線和實(shí)線幾乎直到達(dá)到其資源極限。結(jié)果說明，控制命令型低碳政策能夠促進(jìn)新能源裝機(jī)。150Xinjiang100150Xinjiang100Shandong500YunnanAnhuiGuangdongLiaoning600Guangdong400LiaoningYunnan2000ShandongAnhuiWindGenerationCapacity(GW)SolarGenerationCapacity(GW)0.0 0.1 0.2 0.3WindGenerationCapacity(GW)SolarGenerationCapacity(GW)Intermittentrenewablepenetrationratio

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7IntermittentrenewableportfoliostandardCPO

Anhui Guangdong Liaoning Shandong Xinjiang YunnanCWM Anhui Guangdong Liaoning Shandong Xinjiang Yunnan圖4-10電改前后風(fēng)光投資變化小節(jié)與政策建議本章主要結(jié)論電力市場(chǎng)改革對(duì)于新能源減排價(jià)值的直接影響小，而對(duì)于各類電源長期投資的間接影響大。電力市場(chǎng)化改革在全國層機(jī)的效果。電力部門的體制改革影響了區(qū)域新能源碳減排異質(zhì)性的大小，在經(jīng)濟(jì)調(diào)度區(qū)域新能源的碳減排異質(zhì)性增大。電改前是根據(jù)發(fā)電小時(shí)數(shù)分配按比例失去部分此時(shí)新能源減排價(jià)值可以用平均煤強(qiáng)度表示凈負(fù)荷與碳電力市場(chǎng)化改革效果的異質(zhì)性視角審視低碳能源政策現(xiàn)有政策規(guī)劃針對(duì)新能源布局的方案沒有考慮電力市場(chǎng)改革對(duì)新能源單位減排能力帶來的變化，也沒有考慮這種體制變化帶來影響的時(shí)空、新能源技術(shù)異質(zhì)性。20221系的指導(dǎo)意見》，提出“推進(jìn)適應(yīng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的電力市場(chǎng)機(jī)制建設(shè)”，件的區(qū)域異質(zhì)性逐漸拉大，使得新能源投資建設(shè)不當(dāng)帶來的環(huán)境損失更大。電每國各省對(duì)新能源累計(jì)裝機(jī)總量的需求增大。新能源布局相關(guān)政策沒有考慮電改影響的作用機(jī)制。202110善電力等能源品條可避免的產(chǎn)生新能源投資扭曲和平價(jià)上網(wǎng)機(jī)制失效現(xiàn)象。電力市場(chǎng)改革在各模發(fā)展，不利于適應(yīng)繼續(xù)全面推進(jìn)的電力市場(chǎng)化改革。基于儲(chǔ)能調(diào)節(jié)的新能源投資的低碳環(huán)境協(xié)同效益評(píng)估擔(dān)調(diào)峰任務(wù)逐漸成為常配啟供調(diào)峰服務(wù)而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境損失。2020年8月，《關(guān)于開展“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》發(fā)布，提出積極探索“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”、2020年中國各省市出臺(tái)多項(xiàng)新能源配置儲(chǔ)能政策，旨在推動(dòng)電儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)配配置問題進(jìn)行深入研究。儲(chǔ)能可應(yīng)用于發(fā)電端，例如新能源+儲(chǔ)能可以平滑注章章者提供有價(jià)值的參考。儲(chǔ)能嵌入電網(wǎng)的新能源碳減排效益評(píng)估模型針對(duì)考慮新能源資源稟賦與當(dāng)?shù)刎?fù)荷不匹配的含儲(chǔ)能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問章章還定義述章價(jià)值的時(shí)空異質(zhì)性。20252030206030GW100GW300GW[164]充放電速率是按照1/4計(jì)算，4小時(shí)充滿[165]章0-2000元/CO2波動(dòng)。如圖5-1所示假設(shè)電力系統(tǒng)中有??每個(gè)發(fā)電機(jī)??，??!,'表示在??小是碳排放和分別表示??小和表示??小時(shí)水力和核假設(shè)儲(chǔ)能設(shè)備??小時(shí)與電網(wǎng)的能量交換為??'設(shè)備正在充電。圖5-1儲(chǔ)能嵌入電力系統(tǒng)建?？蚣芤噪娏ο到y(tǒng)運(yùn)行總成本最小作為目標(biāo)函數(shù)計(jì)算最優(yōu)儲(chǔ)能容量配置。運(yùn)行總成本由燃料成本和碳排放成本兩部分組成。NNCflttingitivigiti1

(5-1)每臺(tái)發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力范圍，如約束(5-2)所示：0gi,tgi,i

(5-2)其中，gi是發(fā)電機(jī)??的發(fā)電能力上限?？紤]儲(chǔ)能嵌入電網(wǎng)后，t小時(shí)內(nèi)功率平衡方程如下：nngiNtyt,i1

(5-3)??'，??'，?'代表電網(wǎng)中可利用的能源風(fēng)電、光伏發(fā)電和水電核電，均有最大發(fā)電功率限制，如(5-4)所示：0Xt,Xt

(5-4)此外，實(shí)時(shí)電價(jià)是火電發(fā)電機(jī)的邊際總成本：??(??)=max+??<??! (5-5)D!,#JF儲(chǔ)能嵌入系統(tǒng)包含充電、儲(chǔ)存和放電三個(gè)工藝過程。在單位時(shí)間??中，用??'表示儲(chǔ)存的電量。儲(chǔ)能模型描述如下：'?'/K=??' (5-6)??'=??

??'/K,??'≥0=??'??L,??'=

(5-7)0≤≤(5-8)???K≤??'≤??L (5-9)??'為單位小時(shí)??儲(chǔ)存能量的變化量，??K和??L分別為充電效率和放電效率。??'是儲(chǔ)能裝置和電網(wǎng)之間實(shí)際交換的能量。??M2N表示儲(chǔ)能存儲(chǔ)的容量。!,'根據(jù)上述調(diào)度模型，求解得到滿足每一時(shí)刻電力需求的火電發(fā)電量???，即第??臺(tái)火電機(jī)組在第??小時(shí)的發(fā)電量。那么，??時(shí)刻的總的碳排放量和燃料成本分別為：!,'!RKP2GQ"#,'')=∑#!RK

??!,'??

(5-10)!RK$I1(,'(')=#!RK

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(5-11),-'{??K??L??S??*}是儲(chǔ)能系統(tǒng)的充值決定。,-',-',-'!"#$%&',),..,+$=∑+,-',-'

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12.3,,(0)?

12.3,,??,$ (5-13)儲(chǔ)能對(duì)新能源碳減排效益的影響儲(chǔ)能投資增加了新能源碳減排效益如圖5-2所示300GWh1000GWh31001.55頻劇頻配合新能源場(chǎng)站參與調(diào)峰和調(diào)頻頻300GWh1270319福1000GWh時(shí)，ft61991898福入，新能源碳減排效益的區(qū)域異質(zhì)性增大。凈需求波動(dòng)較小福小云充分考慮能方案。圖5-2儲(chǔ)能容量對(duì)新能源的減排效益影響圖5-3儲(chǔ)能容量對(duì)新能源的環(huán)境協(xié)同減排效益的影響基于第二章測(cè)算得到的新能源大氣污染物和二氧化碳排放協(xié)同減排關(guān)系，通過等比例轉(zhuǎn)換分析儲(chǔ)能的加入對(duì)新能源環(huán)境協(xié)同減排效益的影響。300GWh的儲(chǔ)能的加入使得新能源的環(huán)境減排效益增加，分別增加SO2、NOxPM2.5401211151000GWh的儲(chǔ)能的SO2、NOxPM2.5的減19762噸，127245494噸。儲(chǔ)能投資對(duì)于各省的低碳環(huán)境協(xié)同300GWh1617SO2、407SO2；1041NOx、262噸NOx；450PM2.5、113PM2.5。基于供需匹配性的儲(chǔ)能需求量化100%新能源供應(yīng)情景下，基于新能源供電與需求最小不匹配度時(shí)風(fēng)光裝機(jī)組合方案，研究每個(gè)省對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備的需求，進(jìn)一步探究不同儲(chǔ)能類型對(duì)新能源發(fā)電消納的影響。如圖5-4所示軸表示儲(chǔ)能裝置的充放電功軸表示條曲線封閉的區(qū)域表示顏色深淺表100%供電背景下電力供給與需求不匹配顏色越綠表示電力供給與需求越配味江蘇ft善小述到實(shí)現(xiàn)零碳目標(biāo)的難易程度。此外，各省對(duì)儲(chǔ)能種類和儲(chǔ)能屬性的要求存在差異。比較吉林和福建，發(fā)現(xiàn)：吉林雖然更難達(dá)到平衡（紅色面積大），X軸要求更福Y軸要求最小軸表示儲(chǔ)能裝置的充放電功軸表示說吉林需要容量更大的福建需要充吉林福建利用壓縮空氣等儲(chǔ)能設(shè)施。根據(jù)我們定義地圖的形式表現(xiàn)為圖5-51江蘇備來消除新能源和負(fù)荷之間的不匹配~云南和黑龍江配置能夠存儲(chǔ)更長時(shí)間電力的儲(chǔ)能裝置，以便在需要時(shí)釋放電力，即圖5-5NorthChinaNortheastChina EastChina SouthChina

SouthwestChina

NorthwestChina圖5-4100%新能源供需不匹配度的影響圖5-5最佳的儲(chǔ)能容量和時(shí)長分布（顏色表示所需的最大能量?jī)?chǔ)存時(shí)間。氣泡的大小代表最佳的能量?jī)?chǔ)存能力。）儲(chǔ)能投資的經(jīng)濟(jì)環(huán)境價(jià)值已建儲(chǔ)能容量的雙紅利效益如圖5-6所示89.4GWh863481.08系統(tǒng)具有雙重紅利效應(yīng)。3500

(a)2016年儲(chǔ)能的環(huán)境價(jià)值對(duì)比34761396934761396961431295Carbonemission(milliontones)100508.63ChinaKazakhstanCanadaBrazilItalyBelgiumHungaryNewZ