每周一书 | 《能源转型加速度-中国风电光伏发电的协同效益》
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能源转型加速度
——中国风电光伏发电的协同效益
绿色和平&风能专委会CWEA联合出品
作者：
张树伟 卓尔德环境研究（北京）中心
高 虎 国家发展改革委员会能源研究所
顾阿伦 清华大学能源环境经济研究所
蔡闻佳 清华大学地球系统科学系
张成强 国家可再生能源中心
刘明亮 中国可再生能源学会风能专业委员会
魏 佳 中国可再生能源学会风能专业委员会
本书从能源、环境、经济和社会四个维度，对中国风电和光伏发展所带来的协同效益进行了定量与定性分析。主要采用文献研究和情景分析两种方法，综合分析了国内外风电和光伏发展形势、技术进展、支持政策等信息，提出从基准年份（2015 年）到目标年份（2030 年）中国宏观经济情景以及不同发电方式的成本变动情景。同时，考虑了中国电力系统现状、减碳国际承诺以及保持电力系统运行成本最低等限制因素，构建了 2030 年中国电力系统发展情景，并对该情景下中国风能、光伏发电所带来的能源、环境、经济和社会协同效益等进行了定量和定性评估。
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执行摘要 | 本书研究背景
研究对象及研究方法简述
本书主要研究结论
本书部分内容摘选
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2016年，中国在“能源转型”的道路上坚定地持续前行。作为“十三五”规划的第一年，2016年已经看到未来五年能源发展路线的蓝图陆续浮出水面：电力规划以低碳为主线，到2020年非化石能源发电装机达到 7.7 亿千瓦左右，占比约39%；取消或推迟煤电建设项目1.5亿千瓦以上，将全国煤电规模力争控制在11亿千瓦以内；能源发展布局转向中东部地区，以分布式开发和就地消纳为主等等。
在大气污染防治和减排承诺的双重约束下，中国能源“十三五”向去煤、低碳的转型已经明确无疑。经历了近十年的高速发展，中国已成为全球最大的可再生能源市场，风电和太阳能光伏新增和累计装机容量均位于世界首位。
据统计，截至2015年底，中国风电累计并网装机容量达到1.2亿千瓦，光伏发电累计装机容量 4318 万千瓦。不考虑化石能源占主导地位的电力系统的根本性变革，一味强调可再生能源的波动性和随之带来的并网成本，却忽略了波动性可再生能源并网并不存在任何技术障碍，并能够推动电网向“更灵活、更智能”的方向发展；不考虑深远和广泛的社会影响，一味强调可再生能源替代煤电的进程中出现的搁浅资产、失业以及地方收入减少，却忽略了可再生能源为地方产业转型和升级带来的潜在机会。
中国正面临着能源转型的关键时刻，此时将十分有必要系统、完整地梳理可再生能源的能源、环境、经济和社会效益，用中立的数据和客观的事实，形成全社会对于可再生能源的共识，从而更坚定、更不遗余力地推动可再生能源的发展，加速能源转型的步伐。
在此背景下，绿色和平北京办公室组织中国可再生能源学会风能专业委员会、发改委能源研究所、清华大学能源环境经济研究所、地学系统科学系以及卓尔德环境研究（北京）中心等机构，历时1年时间，开展了“中国风电和光伏发电的协同效益”研究。整个研究项目分为能源、环境、经济和社会效益四个部分，覆盖了风电和太阳能光伏发展所带来的直接和间接效益。
研究对象：本报告从能源、环境、经济和社会四个维度，对中国风电和光伏发展所带来的协同效益进行了定量与定性分析。各维度包含的评估内容如下图所示▼
研究方法：本报告主要采用了文献研究和情景分析两种方法，综合分析了国内外风电和光伏发展形势、技术进展、支持政策等信息，提出从基准年份（2015 年）到目标年份（2030 年）中国宏观经济情景以及不同发电方式的成本变动情景。同时，考虑了中国电力系统现状、减碳国际承诺以及保持电力系统运行成本最低等限制因素，报告构建了 2030 年中国电力系统发展情景，并对该情景下中国风能、光伏发电所带来的能源、环境、经济和社会协同效益等进行了定量和定性评估。
对能源、环境、经济和社会四个部分的协同效益的分析，因评估维度不同，采用的研究方法也略有差异。对能源替代效益分析的方法学，主要采用了清洁发展机制（Clean Development Mechanism, CDM）项目的计算方法，通过考虑区域电网内电源组合的单位发电量排放因子，结合区域可再生能源发电量和各种燃料的综合排放因子，来计算可再生能源的能源替代量。此外，还通过计算风电、光伏发电设备全生命周期内总能源消耗与年发电量的比值，分析了风电、光伏发电项目的能源回收期。
对环境外部效益分析的方法学，煤电和风光发电环境外部成本间的差额即为风光发电的环境外部收益。对于环境外部成本的分析，本报告主要遵循影响路径分析法（Importance-Performance Analysis, IPA）和生命周期评价法（Life Cycle Assessment, LCA）对煤电和风光发电环境外部成本进行了分析。其中，影响路径分析法的主要步骤为污染物排放分析、污染物扩散分析、污染影响分析和污染成本量化。所涉及的煤电生命周期分析包括对煤炭生产和运输以及燃煤消费等环节；风光发电的生命周期分析包括从设备生产、安装到系统运行等环节。对经济效益研究的方法学，主要采用了投入产出法，考虑了风电和光伏对投资、GDP 和就业的拉动作用。根据与风电和光伏行业的相关度，将各个行业分成直接或间接相关。在此基础上，本报告构建了一套包含风电和光伏产业数据的方法框架和模型工具，模拟计算了风电和光伏行业的经济贡献。
社会效益的研究中，本报告主要基于文献调研。在查阅了大量国内外权威研究和数据的基础上，采取定性和定量相结合的方式。报告提出了风电和光伏发展为无电地区解决用电问题、节约水资源以及促进能源行业主体多元化等三个方面所带来的深刻改变。
1. 为实现 2020年非化石能源在一次能源消费总量中占比不低于15%，2030年不低于 20%的国际承诺，中国风光发电占总发电量的比例应从2015年的4%，分别增长到2020年的8%和2030的 17%。
2. 2015 年，中国风光发电总共替代了将近6000万吨标准煤。到2030年，中国风光发电将减少化石能源消耗量近3亿吨标准煤。
3. 相较于燃煤发电，2015年中国风光发电的外部环境收益约为0.16元/千瓦时，已经高于2016 年河北张家口和承德、湖南、广东对于风电的补贴强度。2030 年，这一收益将达到0.3元/千瓦时。按照报告所预设的情景，2030年风光发电预计带来的外部环境收益合计4560亿元。
4. 2015年，风光发电拉动投资约4000亿元，约为2015年我国全社会固定资产投资额的0.7%；2030 年，这一数额将增长至 4954 亿元。2016-2030年期间，风光发电累计拉动投资约5.4万亿元。2015年，风光发电拉动GDP增长为0.31万亿元，2030年，这一数值达到1.57万亿元，约为当年 GDP的1.1%。2015至2030年，风光发电累计拉动总GDP增长约 14.3 万亿元。
5. 2015年，中国风光发电带动的直接就业人口约为45万人，这一数字将在2030年增长4倍，上升至 240万人。所带动的间接就业人口则由2015年的100万人增加至2030年的530万人。2030 年中国风光发电带来的总体就业人口数接近770万人。
6. 光伏在中国解决“无电人口供电问题”中发挥了重要作用。2013-2015年期间，中国共投资247.8 亿元解决无电人口，其中光伏以16.5%的总投资解决了43.4%的无电人口用电问题，成为偏远地区实现电力供应成本最经济的手段，为全球，尤其是发展中国家解决无电人口用电问题提供了可复制的典范。
7. 2015年，发展风光发电所减少的耗水量约为5.7亿立方米，2030年这一数字将上升至36亿立方米，所节约的水资源相当于2亿人全年的基本用水需求。从地区分布来看，在所节约水资源中，有约 10亿立方米分布在极度缺水的西北地区，风光发电节水效益的分布同中国燃煤发电分布、缺水地区高度重合，其生态效益非常显著。
8. 所有发电形式在生产过程中都会产生一定的能耗。风电和光伏发电的全生命周期度电能耗和能源回收期5几乎可以忽略不计：风电在20年全生命周期内，每生产1千瓦时电，所消耗的能源为0.06千瓦时；光伏在25年全生命周期内，每生产1千瓦时电，所消耗的能源为0.1-0.15千瓦时。如换算成以“年”为单位，风电的能源回收期为0.7年，光伏发电的能源回收期为1.6年，具有很高的能耗投入产出比。
中国风电产业在过去 10 年中取得了长足发展。与丹麦、德国等先行国家相比，中国风电产业发展速度更快，经历了“起步——装机数量增长而单机容量变化不大——单机容量快速扩大——装机数量和单机容量均快速增长”的历程。2015 年，中国风电新增装机达到 3075 万千瓦，占全球新增装机容量的 48.5%，累计装机容量达到 1.45 亿千瓦，占全球累计装机容量的 33.6%，位居全球首位。
相对于 2005 年底的 126 万千瓦，中国风电累计装机容量在 10 年内增长了将近 100 倍。风电发电量达 1863 亿千瓦时，占各类电源总发电量的 3.3%，成为继煤电、水电后的第三大电源。中国所有省份均已有风电项目开发，在内蒙古、甘肃、河北、新疆、宁夏等省（区、市），风电装机占比达到 15% 以上，内蒙古等地区甚至超过20%。风电已成为这些地区重要的电力供应来源。
风光发电全生命周期节水量（2015-2030）▼
（单位：亿立方米）
2030 年风光发电分区域节水量（估算）▼
风光发电不同成本下降情景▼
风光发电能源回收期测算数据▼
／End.
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