文献阅读 | 中国淘汰煤电的逐厂战略

题目

A plant-by-plant strategy for high-ambition coal power phaseout in China

作者

Ryna Yiyun Cui; Nathan Hultman; Diyang Cui; Haewon McJeon; Sha Yu; Morgan Edwards; Arijit Sen; Kaihui Song; Christina Bowman; Leon Clarke; Junjie Kang; Jiehong Lou; Fuqiang Yang; Jiahai Yuan; Weirong Zhang; Mengye Zhu

期刊

Nature Communications

时间

2021年3月

一作

单位

Center for Global Sustainability, School of Public Policy, University of Maryland, College Park, MD, USA

链接

https://www.nature.com/articles/s41467-021-21786-0

研究背景

应对全球气候变化的一项重要近期战略是在全球能源系统中加速淘汰煤炭。这包括加快现有燃煤发电厂退役速度，且如果继续建设规划阶段的新项目，这意味着退役速度将进一步加快。中国最近宣布了在2060年前实现碳中和的气候目标。中国拥有世界上最大且仍在增长的煤电基础设施，要在未来几十年内实现煤炭的快速淘汰和净零排放目标，无疑面临着巨大的挑战。

本研究根据全面的技术、经济和环境标准，对中国1037家目前运营的燃煤电厂进行了评估，并制定了电厂提前退役的优先顺序指标。在这项研究中，研究者通过一个最先进的全球综合评估模型，结合工厂级数据、多重退役标准和长期情景分析，详细阐述了如何构建一个雄心勃勃的中国煤炭淘汰计划。具体来说，本研究回答的问题是：在权衡多项技术、经济和环境标准时，哪些工厂可以先退役，哪些可以晚退役？各燃煤电厂的退役计划与1.5℃和2℃气候目标相一致，对运行寿命和利用率有何影响？

研究方法

本研究首先使用以中国为中心的全球变化分析模型（GCAM-China）模拟全球1.5℃和2℃目标的减排途径。为实现与 2 ℃目标匹配的退出路径，中国需要在2050到2055年之前加速淘汰传统燃煤电厂；在1.5℃目标下，这一时间需要提前至2040到2045年，在此期间继续建造新的燃煤电厂会进一步缩短所有现役电厂的使用寿命。随后，本研究根据八个不同的技术、经济和环境标准对中国目前运行的1037个燃煤电厂进行了评估，发现其中18%的电厂在所有评估标准中表现不佳，这些低挂果实可以首先迅速退役。最后，研究使用综合退役指标，按照退役优先级的顺序对单个燃煤电厂进行排序，并将此分析与煤炭发电路径相结合，以确定电厂煤炭淘汰策略。

与电厂保持当前运行时间，但在短期内更迅速关闭的设计思路相比，逐步降低电厂利用率可以保证大多数现有电厂至少20至30年的运行寿命。这有助于为电力行业实现中国2060年碳中和目标提供信息。

研究发现

为了制定逐步淘汰所有煤厂的战略，研究首先进行了系统的评估，开发了一个三步淘汰算法。研究数据涵盖1037个燃煤电厂，近3000个机组，燃煤电厂被分为三种类型：工业自用电厂（绿色）、热电站（红色）和纯发电厂（黄色供电）。（如图1）研究根据技术属性、盈利能力和环境影响对所有工厂进行排序，这三个维度中的每一个都是通过一套标准来量化的，包括工厂年龄、规模、燃烧技术、应用、年毛利、二氧化碳排放率、当地空气污染和水影响。研究根据八个标准给所有的工厂打分（标准化得分从0到1）。然后将这些分数汇总到三个维度中的每一个维度（再次使用从0到1的标准化分数）。最后，计算所有三个维度的加权平均分数，得出每个工厂的综合报废分数。

图1. 中国现有煤厂的位置、规模和应用类型

根据报废算法，大型高效电厂以及大型热电联产（CHP）电厂的技术得分较高，而较老、较小、效率较低的电厂和工业自备电厂的技术得分较低。同时，在不同技术类别的工厂中，利润率和环境得分的分布都没有明确的模式。换言之，工厂的盈利能力、环境影响与其技术属性没有密切关系。这是因为一些标准具有更强的区域效应。

图2. 单个煤厂的报废算法评分

研究结果

在文章最后，研究指出确定退出战略的三个关键要素。首先，这些途径的成功实施有赖于中国立即停止新建常规煤厂。新的建设越早停止，未来深度脱碳的成本就越低。取消计划中的项目可以降低资产搁浅的风险，提高现有工厂逐步淘汰的可行性。其次，一小部分现有电厂（18%）应在在短期内快速关闭，因为它们在所有技术、经济和环境标准评估中表现不佳。最后，剩余发电厂的最低保证寿命为20或30年，主要是为了满足中国电力系统的峰值负荷需求而逐步地减少运行小时数。

图3. 国家和省级煤电淘汰途径

编辑：龙治锦

排版：龙治锦 江琴

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