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山西大同市一家燃煤发电厂的烟囱正在排放浓烟
山西大同市一家燃煤发电厂的烟囱正在排放浓烟。 图片来源:Imagine China Limited / Alamy Stock Photo。
LD乐动
2021年3月25日15:43

研究称,中国应“迅速”关闭186家燃煤电厂,以帮助实现其气候目标

小颖你

03.25.21

小颖你

25.03.2021 | 3:43pm
LD乐动 研究称,中国应“迅速”关闭186家燃煤电厂,以帮助实现其气候目标

一项新的研究发现,中国18%的燃煤电厂“可以率先快速淘汰”,以帮助国家实现“十一五”目标。碳中和“到2060年。

这篇论文,发表于自然通讯的报告发现,在中国1037家仍在运行的燃煤电厂中,有186家(从技术、经济和环境角度来看)表现不佳,“特别适合”快速淘汰。

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研究人员说,优先关闭可能使其他现有核电站的最低寿命达到20或30年——运行能力逐渐降低——在符合《联合国气候变化公约》1.5摄氏度或“远低于”2摄氏度的目标的情况下巴黎协定,分别。

该研究称,按照该计划,在气温上升1.5摄氏度的情况下,中国将在2045年完全淘汰煤炭;在气温上升2摄氏度的情况下,中国将在2055年淘汰煤炭。

然而,作者只探索了没有新建燃煤电厂的途径,这意味着中国需要停止建设燃煤电厂新设施马上就能实施计划了。

关闭效率最低的工厂

中国拥有世界上最大的煤炭船队全球燃煤电厂最密集的地区.中国目前的燃煤发电能力约为1050千兆瓦,占全球总量的一半另一个250GW正在开发中

这包括最近通过的“第十四届五年规划纲要”。(见碳短暂乐动体育下载app的深入的问答关于这份文件的重要性及其对气候变化的影响。)

就在纲要通过后的第四天,中国官方媒体

”,一个系列也有

这项新研究出炉之际,北京正在整合其碳减排目标列入国家议程但尚未开始制定关闭燃煤电厂的计划。相反,一些强大的利益集团在这个国家正在推动建造更多的工厂。

崔一云博士该校助理研究教授兼中国项目联合主任全球可持续发展中心他是这篇论文的第一作者。崔告诉《碳简报》:乐动体育下载app

“迅速关闭18%最老、最小和效率最低的工厂,为改善空气质量、人类健康、水安全和其他社会目标提供了机会。”

崔永元强调,有必要立即停止在中国建设新的燃煤电厂——这是该研究的关键结论之一。她说:

“‘无新煤战略’实施得越早,现有电厂的淘汰战略就越灵活。在所有正在开发的项目中,我认为大部分不太可能进行下去;而大约90GW已经在建设中更有可能得到实施。”

先前的研究中国电力企业联合会(CEC)的数据显示,到目前为止,中国燃煤机组的平均运行时间只有12年,只有1.1%的机组运行时间超过了燃煤机组的典型寿命——30年。中电指出,这意味着中国的煤炭船队比“西方世界”的船队年轻得多,在有限的时间内退役而不造成“大量浪费”的难度更大。

Jiahai元教授他是这项新研究的合著者,也是芝加哥大学的教授经济与管理学院华北电力大学他说,这篇论文为中国未来的脱碳电力系统提供了一个愿景。袁告诉《碳简报》:乐动体育下载app

“这项研究最大的发现和发现是:如果中国电力行业采用论文提出的逐步淘汰路线,符合2摄氏度和1.5摄氏度的目标,就完全有可能建立一个脱碳电力系统,以实现‘美丽中国’和碳中和的目标。”

他还强调了在中国逐步淘汰煤炭的同时确保电力可靠性的重要性——这一观点得到了该研究的呼应,因为其路径权衡了“多个重要的国家优先事项”。元补充道:

“燃煤退出是实现碳中和目标的内在要求和必然选择。然而,作为中国电力系统最重要的“支柱”能源,煤电的退出给电力安全带来了巨大挑战。如何在保证电力系统可靠性的同时,有序淘汰燃煤发电,是中国需要认真考虑的关键问题。”

识别“低垂的果实”

术语表
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在an的帮助下综合评估模型该研究还制定了一项行动计划,帮助中国逐步关闭1037家乐动体育app苹果j仍在运行的燃煤电厂,其中总计近3000家。

崔指出,该研究的数据涵盖了截至2019年5月在中国运行的燃煤电厂,主要基于全球燃煤电厂跟踪(截至2019年1月),并收集额外的数据,以填补缺失的信息。研究样本与中国即将启动的2225家电厂不同排放交易计划(ETS)应覆盖。崔解释道:

“国家排放交易体系所涵盖的发电厂还包括其他热电厂,如天然气、石油、城市固体废物等。它可能还包括我们数据中未包括的30兆瓦以下的小型燃煤机组。”

下面这张作为研究的一部分发布的地图显示了这项研究中所有燃煤电厂的地理分布、规模和应用。它们可分为三类:自用或“专属”发电厂,主要为一个客户提供电力,通常是一个工业场地(用绿点表示);热电联产电厂(红点表示);和只通电的工厂(用黄点表示)。

中国现有的1037座燃煤电厂
该地图显示了该论文作者评估的所有1037家现有燃煤电厂。不同颜色的圆点代表了设施的不同用途。绿色代表自用发电厂,红色代表热电发电厂,黄色代表纯电发电厂。资料来源:Cui et al (2021).

通过一个涵盖技术、经济和环境方面8个不同标准的评分系统,研究人员确定了“可以首先迅速淘汰”的燃煤电厂。这些电厂占整个样本的18%,被称为“低垂的果实”——在所有指标上表现都不佳,在全省煤炭总产能中“占比相对较小”。

报道称,这些电厂的煤炭装机容量为111吉瓦,占中国总装机容量的11%。通过关闭这些核电站,800多座总体排名靠前的核电站将能够继续使用它们的设计寿命,而不是过早关闭。在1.5摄氏度和2摄氏度的气候目标下,剩余植物的预期最低寿命将分别为20年和30年。

然后,该研究制定了一个详细的大纲,以指导其余的核电站一个接一个地退休。提出了两种退休方案。第一种方案是“持续利用”,按照评分从低到高的顺序关闭核电站,但允许它们以当前的运行水平运行。第二种选择是“有保障的寿命”,它保证工厂有上述的最小寿命,但要求它们逐步减少工作时间。

该报告称,根据该方案,中国将在2045年或2055年完全淘汰燃煤发电,分别达到1.5摄氏度或2摄氏度的目标。

阿尔文·林中国科学院中国气候与能源政策主任自然资源保护委员会(NRDC)他在论文中承认为研究团队提供了“有帮助的意见”。他说,这篇论文与其他论文不同的是,它对逐步淘汰煤电的具体方法是逐个工厂的。他告诉《碳简报》:乐动体育下载app

“这是第一个对中国燃煤电厂退役路径进行电厂层面分析的研究,与1.5摄氏度和2摄氏度的全球变暖目标相一乐动体育app苹果j致。它结合了每家工厂的技术属性、盈乐动体育app苹果j利能力和对环境的影响——二氧化碳、空气、水——来决定哪些工厂应该先退役,哪些应该后退役,以符合全球变暖的目标。”

对燃煤电厂的地理影响

论文发现,这些“低垂的果实”有一些共同的特征。它说:

“这些电厂通常已经运行了10年以上,机组规模低于600兆瓦,使用效率较低的设备亚临界燃烧技术。”

相比之下,“大型和更高效”的电厂以及大型热电联产电厂在评估中表现更好。该研究指出,“所有最高效的超超临界电厂(600MW和1000mw)得分均高于平均水平,将是最后一个退役的”。超超临界电厂具有较高的热效率,因此每兆瓦时的碳排放量较低。

下面的插图发表在研究中,展示了研究人员如何识别“低垂的果实”。红点代表所有植物中最下面的50%,这是根据它们的环境分数来判断的。左下角的粉色区域代表了所有工厂的技术和盈利能力得分的下半部分。粉红色区域内的红点表示垂度较低的果树。

低挂果实的技术属性、盈利能力和环境绩效
该图表显示了与其他植物相比,“低垂果实”的技术属性、盈利能力和环保表现。适合快速退休的植物是粉色区域内的红点。资料来源:Cui et al (2021).

该报告称,“低悬水果”主要分布在中国东北和中东部地区,60%分布在中国34个省级地区中的6个:山东、内蒙古、河南、河北、江苏和山西。下面的地图显示了这些省份在中国的位置。

中国北部的内蒙古、河北和山西,东部的山东和江苏,中部的河南
研究发现,60%已确定的低悬果树位于中国的六个省,这些省在地图上被突出显示。它们包括中国北方的内蒙古、河北和山西,中国东部的山东和江苏,以及中国中部的河南。地图由Tom Prater为Carbon B乐动体育下载apprief绘制。

此外,在河北、黑龙江、上海和山东等省份,超过20%的现有煤炭产能在研究中得分较低,适合优先淘汰。

在解释这些区域性影响时,崔永元表示,其中一些可以归因于“不受欢迎的技术属性”,例如位于中国东北三省(黑龙江、吉林和辽宁)的老化核电站。她指出,健康和水的影响也可能造成差异,这可以在上海市、山东省和河北省看到。崔补充道:

“低悬果树的比例在各省之间没有显著差异——这表明,有大量低悬果树的省份,如山东、内蒙古和河南,也有大量燃煤电厂。”

在“持续使用”和“有保证寿命”两种情况下,地理位置也会对得分较高的燃煤电厂(不包括低挂的果实)的估计退役时间产生不同的影响。

在国家层面,后一种方式预计将允许工厂比前一种方式晚5年左右退休,在1.5摄氏度的气候目标下到2040年,或在2摄氏度的气候目标下到2050年。

在地区范围内,大约一半的省份的两种路径之间的差异不到3年,而其他一些省份的工厂在“保证寿命”模式下的关闭延迟时间约为10年。

作者写道,这种变化是由于一些最新的工厂,如新疆的工业自用工厂和甘肃的不盈利工厂,因为与年龄无关的原因而退役。

研究发现,在1.5摄氏度的目标下,遵循“持续利用”路线的工厂的平均运行寿命为18年,在2摄氏度的目标下为26年。相比之下,82%的剩余核电站将至少运行20年和30年,相应的“保证寿命”路径将低于1.5摄氏度或2摄氏度的目标。

相比之下,遵循“保证寿命”路线的工厂预计将逐步减少其运行时间。

该报告称,要实现2摄氏度的气候变化目标,它们每年的工作时长需要从现在的4350小时减少到2030年的3750小时,2040年减少到2500小时,2050年减少到1000小时以下。在1.5摄氏度的情况下,预计到2030年、2040年和2045年,它们的年使用量将分别为2640小时、1680小时和零小时。

研究人员制作了下面的地图,显示了在“持续使用”情景(实线)和“有保障寿命”路线(虚线)下,各地区燃煤电厂的不同退休前景。蓝线和绿线分别表示1.5C和2C情景下的预测路径。

中国不同省份燃煤电厂需要逐步淘汰的路径
该地图显示了在“持续利用”(实线)和“保证寿命”(虚线)策略下,中国不同省份燃煤电厂的逐步淘汰路径。这两个全球气候目标用线条的颜色来表示,蓝色代表1.5摄氏度的目标,绿色代表“远低于”2摄氏度的情景。资料来源:Cui et al (2021).

袁将区域对比与不同地区不同的自然资源和不同的电力负荷需求联系起来。他告诉《碳简报》:乐动体育下载app

“为了确保电力安全,在逐步淘汰化石能源的同时,必须明确煤电的区域定位,实现煤电在不同地区的分级退出。这就导致了不同地区在煤电淘汰时间上的差异。”

在描述一个理想的区域秩序时,袁说,在中国东南部和中部的一些可再生能源丰富的地区,应该优先淘汰煤电。他建议,在中西部地区,表现不佳的小型燃煤机组应首先退役,以优化机组的库存:

“考虑到西北和东北地区的燃煤机组承担了部分供暖责任,(地区)应考虑优先淘汰能耗较高的小型热电联产机组。提供供暖的任务可以由当地的节能300MW热电联产机组取代。”

他预计,中国西北和东部的电厂将是最后一批关停的,原因是这两个地区燃煤机组库存庞大,以及风电和太阳能发电量的“不稳定性和不确定性”。

该研究采用下图显示了“持续利用”(黄条)和“保证寿命”(蓝条)下燃煤机组的运行寿命分布,目标分别为1.5C(上面板)和2C(下面板)。

中国燃煤电厂持续使用和有保证寿命的情况
在“持续利用”的情况下(黄条),工厂按照从低到高的总分被关闭,但被允许以当前的运行水平运行。相比之下,“保证寿命”方案(蓝条)保证工厂有20或30年的最低寿命,但要求它们逐步减少工作时间。资料来源:Cui et al (2021).

潜在的挑战

这项研究的出发点是,中国应该停止建设新的燃煤电厂。“中国的脱碳路径表明,任何新的燃煤电厂的增加都不符合巴黎气候目标,”作者在论文中解释道。

但这一规定在现实中可能具有挑战性。最近的一份报告路透中国目前正在开发的燃煤发电装机容量为247GW,比美国整个燃煤发电机组的装机容量还多。

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此外,乐动体育下载app碳的简要分析乐动体育app苹果j去年年初的一份报告称,中国主要电力公司正在游说制定允许“数以百计”新建核电站的目标燃煤电厂建成。一个独立研究中国在2020年1月至6月期间批准的燃煤发电装机容量为20吉瓦,高于此前4年任何一年的年装机容量。

香港苗可持续投资项目主任和高级能源专家世界资源研究所他告诉《碳简报》,在中国逐步淘汰煤炭面临着挑战。乐动体育下载app苗说有一些关键因素推动中国煤电的持续增长。

其一是经济增长推动的电力需求不断增加。“出于经济考虑,电力需求将持续增长,这是一个共识,”苗解释道。她以高速铁路网等基础设施建设为例:

“只要你想建设城际轨道交通,电力需求肯定会上升,因为这两者是相辅相成的。”

高速子弹头列车穿过北京
高速子弹头列车穿过北京。图片来源:楼林伟/ Alamy Stock Photo。

另一个因素是投资煤电可以带来传统的经济回报。“通常情况下,对煤电的投资可以在两年后使GDP受益。而且它的建设周期是稳定的。”她补充称,除了财政优势之外,中国在基础设施方面的投资依然强劲。

第三个决定因素是相关政策的缺乏。

“目前还不清楚低碳转型企业将得到什么样的奖励,也不清楚高碳企业将面临什么样的限制,不过这样的奖惩制度目前正在制定中。”

此外,中国燃煤发电行业的“发展目的”增加了这些困难。苗解释说:“在过去的几十年里,这个行业的诞生和发展,一方面是为了适应(中国)煤炭的丰富,另一方面是天然气和石油的匮乏。”她继续:

“过去几十年,中国一些省份以煤炭为基础的产业链为当地经济增长和创造就业做出了贡献。在替代技术应用扩大规模并变得具有成本效益之前,仍然需要支持高渗透可再生能源的灵活服务。从经济角度来看,煤电是目前提供灵活服务的第一选择。”

袁教授表示,逐步淘汰燃煤电厂是中国电力系统低碳转型的“必然要求”,这反过来也是中国实现排放峰值和碳中和的关键。他解释说:

“为了协调碳中和的长期目标和确保电力安全的短期目标,煤电的淘汰必须以电力系统的整体安全和减少碳排放为首要目标。”

然而,“必须坚持有序地逐步淘汰”,他补充道:

“如果太慢,就会错过转变的时机,碳中和就会变得更加困难。如果速度太快,电力可能会变得不可靠,电价可能飙升,大量资产可能会被困。”

自然资源保护委员会的Alvin Lin在谈到这项新研究时认为,从应对不断上升的排放的角度来看,它对理解在未来几十年应该如何逐步淘汰燃煤电厂做出了“重要贡献”。

然而,他补充说,“正如研究作者承认的那样,在未来的研究中,也有必要对逐步淘汰燃煤电厂对电网稳定性意味着什么进行分析。”乐动体育app苹果j

林指出了两个可能需要进一步调查的领域。其中一个问题是“如何建立一个更灵活的电网,允许可再生能源以及(在中国)核能取代煤电,以可靠的方式满足日益增长的电力需求”。

他表示,另一个问题是“如何应对从煤矿开采和煤电向零碳能源转型带来的社会和经济影响,这需要在地方和行业层面进一步讨论、达成协议和制定政策”。

Cui, R. Y. et al.(2021),中国燃煤电厂逐步淘汰的逐厂策略,自然通讯,doi: 10.1038 / s41467 - 021 - 21786 - 0

这个故事中的Sharelines
  • 研究称,中国应“迅速”关闭186家燃煤电厂,以帮助实现其气候目标
  • 研究人员为中国燃煤电厂的退休找到了“容易摘的果实”

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