随着全球正在从化石燃料向电气化和可再生能源转型，能源规划者现在迫切需要找到合理可行的途径来规划符合当前发展特点的新的基础设施，既要确保能够将可再生能源有效整合到能源系统中，又要避免发生限电、资产搁浅和停电的风险。

欧盟在这方面走在中国前面：自1996年以来，欧盟一直致力于发展一个能够迅速应对不断变化的地缘政治状况并能确保供应安全的能源市场。中国目前正在开发整合波动性可变可再生能源（VRE）的战略，尚未形成较为完善的市场体系来支持从化石燃料到清洁能源的转型。

中欧能源合作平台2023年10月发布的《净零碳基础设施投资和技术》报告是其发布的14份中欧合作系列报告中的第11份。这些报告的核心目的是分享经验和知识，助力双方实现气候中和的宏伟目标。

这份最新报告是国网能源研究院（SGERI）、中国电力企业联合会（CEC）、发改委能源研究所（ERI）以及丹麦Ea Energy Analyses公司的能源分析师和专家们历时三年的合作研究成果，他们在新冠疫情期间被迫转战线上以继续开展工作。该报告详细分析了净零能源基础设施规划建模所需内容，以帮助能源规划者确保在化石燃料逐步退出的过程中能够充分利用现有的基础设施。

新的能源基础设施，如气体管道、发电厂和碳捕集设施，需要提前数年甚至几十年来进行规划，并且需要能够获得大量私人和公共资金的支持。那么，如何在依赖风能和太阳能等不可预测的可变能源发电的同时，来预测向清洁能源转型的需求和消耗呢？应该提前规划哪些储备选项和缓解措施，这些措施的规模又当如何确定呢？

中国的净零情景规划需要考虑两方面的挑战：首先，可再生能源出力的波动性将对电力系统安全稳定运行带来挑战；其次，高比例可再生能源的发展对市场机制提出了更高要求。中国的电力市场目前缺乏完善的辅助服务市场、容量市场、输电权市场等配套机制。与此同时，产能增长未能跟上能源需求的增长速度，这给供给侧造成了压力。

自1996年以来，欧洲已采取了多项措施来解决市场准入、透明度、监管、消费者保护、互联互通以及确保充足的能源供应等问题。其最近实施的旨在加速实现气候中和的“Fit for 55”一揽子计划以及为应对俄乌冲突造成的紧张局势而出台的“REPowerEU”计划均已表明，即使是为应对27个成员国复杂的能源挑战而需要迅速调整期长期计划，欧盟也有能力确保能源安全。

欧盟的能源规划体系明确考虑了天气条件的变化及其对可变可再生能源发电和需求的影响。此外，欧洲的电力部门已经进行了拆分和自由化，实现了发输分离，并且建立了开放的电力市场。在规划方面，每个成员国都制定了电力可靠性标准并定期进行评估。在欧盟层面，欧洲输电系统运营商联盟（ENTSO-E）负责编制系统充裕性评估报告，而欧盟能源监管合作署（ACER）则负责审核批准或提出修改要求。这些评估为制定解决容量裕度问题的相关决策提供了参考依据。

因此，欧盟与中国分享其能源建模方法和策略具有重要意义，这将有助于双方更好地应对全球变暖和极端天气事件带来的挑战。

这份最新研究报告描述了中国和欧盟能源行业的相关模型，并进一步探讨了在自由市场条件下的中国能源系统建模。这些模型能够使行业专家进行更为准确的预测，从而降低可变可再生能源带来的相关风险。
研究初步发现，采用综合能源系统的方法不仅有助于提高效率，促进可再生能源整合，增强系统灵活性和韧性，支持部门耦合和电气化发展，优化系统成本，而且能够为协同的政策和规划提供支撑，从而更有效地实现脱碳目标。

报告通过比较考虑物理传输基础设施的场景与不考虑物理天然气和其他气体管道（X）的场景，突出了采用综合建模方法的优越性。

报告还指出，在建模过程中，需要考虑能源商品运输的替代方式。例如，在可变可再生能源潜力较高的地区可能会建设更多的氢气管道，以便供应给能源需求较大的地区使用。

此外，当天然气管道基础设施被纳入建模因素时，天然气发电的使用率更高，因为已有的天然气基础设施使气电在经济上更为合算，并且有助于控制碳排放。

对于Power-to-X（P2X）基础设施，研究结果表明，在考虑物理传输基础设施的场景中，X气体管道的使用率会明显提高，这是因为管道一旦建成，几乎可以零成本使用。

在所有情景中，二氧化碳捕集和封存设施将主要安装在到2060年仍有碳排放的重工业地区。此外，碳捕集技术也可应用于生物质发电厂，捕集的二氧化碳可被封存或进一步利用，从而实现负碳排放。投资建设的管道可将捕获的二氧化碳与具有碳封存潜力的地区连接起来。

总的来说，二氧化碳输入和捕集量大的省份具有较高的封存潜力。该报告表明，华中、华北和南方地区的高负荷省份主要以二氧化碳输入为主，而东北和西北省份则以输出为主。这些案例提供了进一步的证据，证明综合能源系统的方法可以更好地利用现有资源，有助于能源系统以最具成本效益的方式实现转型，以达到净零排放目标。

在追求净零排放目标的过程中，能源建模通常集中在电力部门，因为人们对如何实现电力系统脱碳已经有了明确的认知和理解。但对于那些难以减排的部门，则需要综合考虑能源供应链、资源、技术、系统效率与部门耦合。

该研究项目通过展示中国在电力、天然气和P2X领域的综合建模方法，加深了分析师对未来能源基础设施投资、运营规划和更加协调的监管方面的理解。

中欧能源合作平台（ECECP）发布的“净零碳基础设施投资和技术”研究项目的最终报告不仅展示了综合能源系统建模的优势，更是代表了欧洲和中国之间在能源建模方面的一次成功合作。

报告明确表明，国际合作是避免气候灾难的关键。报告的作者们希望中国的能源专家能够利用欧盟同行来之不易的知识和经验，以最大限度的提升中国能源基础设施的效率。“实现净零能源系统的时间非常有限，如果每个国家都独自开发技术，将很难达成目标。没有中国的参与，欧盟将难以实现其气候目标；同样，中国在实现碳中和目标的道路上也不可能独善其身。”

文 / Helen Farrell
ECECP编辑

 

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