低碳電力技術的研究未來發展趨勢展望

低碳電力技術的研究展望
 

康重慶，陳啟鑫，夏清（電力系統及發電設備控制和仿真國家重點實驗室(清華大學電機系)，北京市 海淀區 100084）Prospects of Low-Carbon ElectricityKANG Chong-qing，CHEN Qi-xin，XIA Qing（1．State Key Laboratory of Control and Simulation of Power Systems and Generation Equipments(Department of Electrical Engineering，Tsinghua University)，Haidian District，Beijing 100084，China）ABSTRACT: Delivering a low-carbon economy putsourselves on a path to cut CO2 emissions, which is the maincontributor to global warming. Developing low-carbontechnology in electricity industry will play an important role inhelping us to be prepared for the low-carbon economy in thefuture since electricity always being the biggest emissionsource. In this paper, after describing features of CO2 emissionsand corresponding reduction potential in China’s electricitysector, main difficulties and challenges in creating alow-carbon electricity industry in China are analyzed. On thisbase, a research framework is established, giving out acomprehensive prospect on the future development ofelectricity technology in a low-carbon scenario, which deeplyreveals new research trends and interests of this area. KEY WORDS: low carbon economy；low carbon electricity；CO2 emission；clean development mechanism (CDM)；carboncapture and storage (CCS)摘要：發展低碳經濟，是應對全球氣候變暖、實現經濟可持續發展的迫切要求。作為 CO2 減排的主力軍，電力行業實現低碳化發展具有著重要的現實意義與戰略意義。本文在深入揭示我國電力行業碳排放特性與碳減排潛力的基礎上，從宏觀與微觀層面全面地分析了在低碳經濟中電力行業所面臨的新形勢與呈現的新特點，剖析了“低碳電力”這一新的研究領域的發展方向，對低碳電力技術的研究與運用進行了展望，闡述了實施低碳電力發展戰略所將面臨的主要挑戰與亟待解決的問題，并建立了低碳電力技術的整體研究框架。關鍵詞：低碳經濟；低碳電力；二氧化碳排放(CDM)；清潔發展機制；碳捕捉與儲存技術(CCS)0 引言全球氣候變暖是當前人類社會所面臨的最大挑戰之一。根據聯合國最新的全球氣候變化科學評估報告，氣候變化所導致的總代價將引起全球 GDP損失約 5%[1]；而世界銀行前首席經濟學家斯特恩在著名的《斯特恩報告》中更指出，在考慮更廣泛的風險和影響的情況下，估計損失將上升到 GDP 的20%或者更多[2]。在引起全球氣候變暖的諸多因素中，人類活動所排放的溫室氣體不斷增加是最主要原因。溫室氣體主要包括二氧化碳(CO2)、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫等，在溫室氣體引致的全球氣候變暖效應中，CO2 的作用高達 77%，因此，減少 CO2 的排放，是一個亟待解決的問題，對于控制溫室效應、減緩全球變暖至關重要。面對挑戰，全球氣候變暖迅速成為各國政府與公眾所持續關注的焦點。聯合國與世界各國政府相繼行動起來，通過立法或政府規劃的方式各自制定了相應的 CO2 減排目標，通過調整經濟結構，提高能源效率等途徑提高經濟發展的可持續能力，并大力探索新途徑，為 CO2 減排做好技術儲備。英國政府在 2003 年公布的能源白皮書《Our energy future –creating a low carbon economy》中[3]，首次提出了低碳經濟的發展理念。低碳經濟是能源消費方式，經濟發展方式和人類生活方式的一次全新變革，代表了從工業文明向生態經濟文明的巨大進步[4-5]。我國是全球 CO2 排放量最大的國家之一，實施低碳經濟戰略，是我國發展經濟的必由之路。從我國 CO2 的排放結構上看，由于我國的能源結構以煤為主，當前 CO2 的排放主要來自于能源部門，尤其電力行業占總排放量的主體。因此，面對低碳經濟的發展模式，電力行業勢必將成為 CO2 減排的主力軍[6]。在全球氣候變暖的背景下，如何在綜合兼顧 本*文`內/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網-tan pai fang . c o m
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2康重慶等：低碳電力技術的研究展望Vol. 33 No. 2經濟、環境、生態的基礎上，走可持續發展之路，實現我國電力行業的低碳化發展，是我國電力工業所面臨的時代議題，既是挑戰，也是機遇。為此，本文揭示了低碳模式對于電力行業的深刻影響，討論了實現電力行業低碳化的發展途徑，分析了低碳電力所帶來的新的研究方向，描述了各種低碳技術在電力行業中的運用狀況與發展前景，并深入分析了低碳發展模式賦予電力行業的規劃、運行、市場交易等關鍵環節的新內涵與研究領域。1 國外實施 CO2 減排的實踐1.1 世界各國的 CO2 減排目標溫室氣體是典型的全球性公共產品，其減排需要全世界層面上的合作與協調。聯合國于 1979 年召開第一次世界氣候大會，1988 年建立了政府間氣候變化專門委員會(IPCC)，并于 1990 年達成《聯合國氣候變化框架公約》(UNFCCC)。該公約具有法律效應，自 1995 年以來每年舉行一次締約方大會，其中，尤以第三次和第十三次大會的影響最為深遠。第三次大會于 1997 年在日本召開，通過了著名的《京都議定書》，確定了各締約國的減排承諾；第十三次大會于 2007 年在印尼召開，形成了妥協性的“巴厘島路線圖”，明確了 2020 年發達國家減排 25%~40%，2050 年全球減排 50%的中遠期目標。與此同時，世界各國政府也相繼行動起來，尤以歐盟與日本最為積極。2000 年歐盟溫室氣體排放量比 1990 年降低了 4%，并計劃 2020 年減排 20%，英國更是將 2050 年的目標定為 60%。日本承諾2008—2012 年在 1990 年的基礎上降低 6%，并成立全國溫室氣體盤查辦公室，采取多項措施控制溫室氣體排放。作為全球最大的溫室氣體排放國之一，美國以減排會威脅美國經濟為由，于 2001 年退出《京都議定書》，并拒絕承擔量化的、強制性的減排義務；然而，美國國內一些州則采取了積極應對措施，加州更是通過了一項減排法案。1.2 實施 CO2 減排的途徑考慮到氣候變化影響的全球性，《京都議定書》設定了 3 個機制，以實現溫室氣體的減排。分別為聯合履約(JI)、清潔發展機制(clean developmentmechanism，CDM)和排放貿易(ET)。其中，JI 是指發達國家之間通過項目級合作實現減排；CDM 是指發達國家通過資助、技術轉讓等方式，與發展中國家合作以實現減排；ET 指發達國家之間的溫室氣體減排額交易[7]。歐盟是國際溫室氣體減排的堅實執行者與主要推動者。歐盟成員國達成了“減排量分擔”的協議，將減排指標分配到各個國家，并于 2005 開始建立了歐盟內部的溫室氣體減排貿易市場(ETS)，實施總量控制交易(Cap-and-trade)的模式，逐步擴大參與 ETS 的行業規模，并對超額排放企業施加高額罰款。此外，歐盟還通過鼓勵各成員國征收碳稅等環境稅收，使用低碳燃料，積極發展可再生能源，推動低碳技術發展等途徑，來實現其減排目標。無論在生產還是消費環節，日本的能源利用效率都已經很高，因此，日本的減排潛力主要集中在能源結構調整上，通過大力發展核電、光伏發電等技術，減少溫室氣體的排放。此外，日本還積極投資發展中國家的 CDM 項目建設，通過技術轉讓與資金出口獲取減排指標。盡管拒絕承擔強制性減排義務，美國仍然堅持通過發展科技的手段實施減排。根據其能源結構中煤炭豐富的特點，大力開發潔凈煤技術，并建設IGCC 電站等高效能源。2 中國發展低碳經濟的背景與對策2.1 發展低碳經濟的時代背景低碳經濟是以低能耗、低排放、低污染為基礎的經濟模式，其核心是技術創新、制度創新和發展觀的改變，是一場涉及生產模式、生活方式、價值觀念和國家權益的全球性革命[4,8]。因此，發展低碳經濟是貫徹科學發展觀、走可持續發展道路的本質要求；有利于轉變經濟發展方式、提高我國的核心競爭力；有利于融入世界最新的經濟發展與技術革新的浪潮之中，提高對于全球性經濟風險的抵御能力；有利于樹立負責任大國的國際形象；更是我國建設節約型、環境友好型社會，建設創新型國家的必經之路。2.2 中國面向低碳經濟的宏觀應對盡管根據《京都議定書》，發展中國家在 2012年之前不需要承擔減排義務，但我國政府以長遠的戰略眼光高度重視全球氣候變暖問題，先后于 1992年、1997 年正式簽署《框架公約》與《京都議定書》；十七大報告中已經做出了“加強應對氣候變化能力建設，為保護全球氣候做出新的貢獻”的莊嚴承諾，并在《國家“十一五”規劃綱要》中明確提出了 2010年 CO2 排放下降 10%的目標[7]。2007 年，我國發布了《中國應對氣候變化國家方案》，全面闡述了我 內/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網-tan pai fang . com
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第 33 卷 第 2 期電 網 技 術3國應對全球氣候變化的目標與相應措施，提倡通過改變發展方式、調整能源結構與提高能效等方式積極應對。3 中國的低碳電力之路3.1 我國電力行業的 CO2 排放特點我國電力行業的 CO2 排放特性主要如下 [1,6]：1）發電 CO2 排放總量大且增長迅速。2005年，電力行業的碳排放相對 1980 年增加了 5.57倍；與此同時，其占全部化石能源碳排放的比例逐年增高，由 1980 年的 21.07%逐步增加到 2005年的 38.73%，幾乎占據全國 CO2 總排放量的“半壁江山”。2）我國電源結構以煤炭為主體，煤炭發電裝機占總裝機容量的比例超過 70%，低碳電源比重較??；而煤電的 CO2 排放占發電總排放比例超過 95%。3）中國的電力碳排放系數遠高于發達國家，2005 年為 222.95 g/kWh，而主要發達國家多在100~150g 之間。3.2 我國發展低碳電力的必要性以上數據分析顯示，在我國實施低碳電力發展戰略是當務之急，具有重要的戰略意義。1）電力行業是 CO2 減排的主戰場，對于低碳經濟的實施與發展具有重要影響。同時，電力行業的減排潛力巨大，優化空間明顯，只有大力發展低碳電力，才能實現國民經濟向低碳經濟的轉變。2）《京都議定書》的減排方案有效期為 2012 年，其后，隨著減排壓力的持續升高，中國將面臨日益嚴峻的挑戰，且可能在不久的將來面臨強制性、可量化的減排計劃，而發展低碳電力是應對國際壓力，確保完成國家 CO2 排放宏觀目標的重要途徑。3）發展低碳電力，是實現電力行業可持續發展的重要途徑。低碳電力以降低 CO2 排放為重要目標，這將有利于改善電源結構，改變我國當前對于化石能源，尤其對煤炭的依存度太高的狀況，從而實現能源結構的多元化，形成清潔的能源供應體系；其次，發展低碳電力有利于促進發電技術更新換代，提高能效，引入各種清潔發電技術，降低污染；最后，發展低碳經濟有利于提高電能生產、傳輸與消費的效率，促進節能，減緩能源資源的消耗。3.3 我國電力行業當前實施的低碳對策我國電力行業的低碳化起步較晚，且尚未制定明確的遠景目標。目前正在實施的一系列行業重大舉措盡管并未以低碳為直接目標，但仍對減少電力CO2 排放起到積極的作用?？偨Y如下：1）為了提高電力工業的能源使用效率、節約能源，2007 年，國務院下發了《節能發電調度辦法》。盡管節能與減排在其實現目標上并非完全一致，但由于我國的電源結構以火電為主，通過實施節能發電調度，同樣有利于降低電力的碳排放系數，從而從整體上減少電力行業的 CO2 排放。2）在發改委制訂的《可再生能源發展“十一五”規劃》中提出，到 2010 年可再生能源在能源消費中的比重由現有的不到 1%增長到 10%?？稍偕茉词堑湫偷牡吞茧娫?，其 CO2 排放強度極低，甚至可實現零碳排放，因此，大力促進可再生能源發展，有利于從發電結構上實現 CO2 的減排。3）為提高發電效率與環保效益，華能發電集團實施了“綠色煤電”計劃，分階段研究與引入各種清潔發電技術與 CO2 排放技術，尤其是碳捕捉與儲存技術(carbon capture and storage，CCS)，該計劃將對低碳技術的發展起到重要的促進作用。4）CDM 是當前發達國家實現 CO2 減排義務的重要手段。我國是世界最大的 CDM 項目減排國，核準減排量(CERs)占全球的 50%，大力發展 CDM項目有利于獲得大量的 CO2 減排額度，并實現低碳技術與資金的引進。4 國內外低碳電力研究現狀概述4.1 國外的研究現狀隨著全球氣候變暖日益成為世界各國政府、民眾與工業界的關注焦點，CO2 減排與發展低碳經濟已經成為了當前世界最為熱門的研究領域之一。作為最主要的 CO2 排放源，對于低碳電力的研究也呈現出積極的上升趨勢。大體上來說，目前國外在低碳領域的研究主要集中在以下 3 個方面：1）分析制定低碳目標、引入各種低碳政策與措施的宏觀影響。文獻[2]測算了 CO2 排放所帶來的社會成本以及實施減排對于經濟發展的代價；文獻[9]介紹了低碳目標對于實現能源多元化與供應安全的作用；文獻[10]從宏觀經濟層面分析了實現低碳發展的政策及其相應的機遇與挑戰；文獻[11]分析碳稅等環境稅收對于電力行業發展的影響，以及如何實施最優的碳稅與碳交易機制；文獻[12]介紹了歐洲 ETS 的框架、體系與演化；文獻[13]研究了碳交易機制對于市場成員行為的影響。2）將低碳作為一個單獨的因素、變量或約束 夲呅內傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
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4康重慶等：低碳電力技術的研究展望Vol. 33 No. 2引入電力系統之中，并分析其所帶來的影響。文獻[14]對在意大利的電力系統中實施的各種低碳技術進行效益分析；文獻[15-16]分析了碳約束對于電源擴展的影響及相應的最佳電源結構問題；文獻[17-19]評估了各種可再生能源的容量可信度，并將其運用于電力系統的可靠性分析；文獻[7]是當前對于低碳電力最新成果的匯總，分別介紹其實施背景、特點與效益風險，并分析了英國在各個環節上的低碳減排潛力，以及各種場景下的減排目標。3）聚焦于各種低碳技術的研究與運用。文獻[20-21]綜合描述了當前廣泛關注的低碳技術及其前景，并從可再生發電(風電、太陽能、潮汐能和生物能等)、傳統化石電源的低碳化改造(CCS、微型發電、IGCC 等)、電能傳輸環節的低碳化技術(超導輸電、電能儲存、分布式電源等)與電能消費終端的低碳化技術(低碳燃料、低碳電器、智能電表等) 4 個方面進行分類介紹；文獻[22-25]主要研究了各類可再生能源的特性，以及大規模運用的關鍵和難點；文獻[26-27]介紹了 CCS 的現狀與前景；文獻[28]介紹了分布式電源的引入及其影響；文獻[29]則介紹了 CO2減排對于電力需求側技術的激勵。4.2 國內的研究現狀對于低碳電力的研究，目前在國內仍處于起步階段。目前的研究還主要停留在低碳經濟的發展理念，面對全球氣候變暖我國所應采取的應對策略，我國的 CO2 減排潛力，以及一些具體的低碳技術層面，還缺乏從電力行業本身出發對低碳問題的研究。文獻[4]揭示了低碳經濟理念，分析了我國所面臨的挑戰并研究了相應的應對策略；文獻[6,30-31]分析了我國碳排放的潛力與特性，對我國的 CO2 減排進行了展望，并分析其對于國民經濟的影響；文獻[32]探討了我國能源發展在減排情景下的關鍵技術運用；文獻[7]介紹了清潔發電技術與 CCS 技術的發展與在我國的運用前景；文獻[33]對低碳的政策實施建模，并進行實證分析；文獻[34]介紹了我國開展CDM 的現狀，并分析了相應的策略選擇。5 低碳電力模式下的研究方向探討5.1 整體研究框架低碳理念的引入對于電力行業的影響是廣泛而深刻的。盡管國外已經廣泛開展了關于低碳電力的各種研究工作，然而，現有的研究大多集中在比較廣泛的能源經濟領域與具體的技術領域，缺乏緊扣電力行業本質屬性來分析低碳經濟對于電力行業的深刻影響的研究工作。本文在深入分析電力行業本質特征的基礎上，探討在低碳電力模式下所涌現出來的新的研究方向。本文分別從宏觀、制度、技術、行業、市場與企業層面等角度展望了低碳電力模式下的研究問題，并總結出主要的研究方向，在此基礎上形成了低碳電力技術的整體研究框架，如圖 1 所示。圖 1 低碳電力技術的整體研究框架Fig. 1 Research framework of low-carbon electricity5.2 研究電力行業在低碳經濟中的定位與作用引入以低碳為目的的發展模式，必將對我國電力工業產生深刻而廣泛的影響。作為低碳經濟的重要組成部分，電力行業的低碳化發展必須與整個國民經濟的低碳進程保持協調，并起到良好的支撐作用，這就使得電力行業的發展需要更充分地兼顧國家在產業結構調整、環境污染控制等方面的宏觀政策，也因此帶來了新的研究內涵與研究方向。如何清晰地描述并從定性、定量的角度對這種影響進行衡量，是亟需重點研究的問題，并對如何在低碳環境下實現電力行業與國家宏觀經濟戰略、能源規劃戰略的良好協調，如何衡量碳減排的社會效益，如何確定電力行業的碳減排目標，電力工業各個環節的低碳化空間具體有多大，實施低碳化對電力工業的發展會帶來多大的環保成本，如何實現電力工業經濟性與低碳排放的有效統一等問題給出解答。5.3 實現我國電力行業低碳化發展的技術路線研究引入低碳技術，是實現電力行業低碳化發展的關鍵所在。低碳技術的選擇，除了受其本身成本、效益、風險與成熟度等因素影響外，還與我國的基本國情、資源稟賦與電力行業特性等方面相關。方興未艾的低碳技術尚未完全成熟，存在著風險大，成本高，效果不確定的特點，從當前的技術發展程度看，主要的低碳技術包括：清潔發電技術、IGCC 和 NGCC 等高效率發電技術；核能、水能、風能、太陽能、生物能等低碳發電技術；以及各種CCS 技術。研究各種技術的實現難點與商業化障礙，分析各種技術在我國的實施效益、制約因素與 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com
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第 33 卷 第 2 期電 網 技 術5推廣前景，在傳統技術與尚未充分成熟的低碳技術間進行取舍與階段性規劃，進而制定中國電力行業低碳化發展的技術路線圖，將是重要的研究方向。5.4 實現我國電力行業低碳化發展的制度研究CO2 具有典型的公共產品屬性，無法通過自發的市場機制實現配置，而需引入適度的宏觀調控，由政府制定相應的制度予以規范與引導。從世界各國的實踐看，主要的制度包括 CO2 排放交易等市場機制；低碳電量配額、最低能耗標準、CO2 排放指標等約束機制；碳稅、污染稅等財稅機制；綠色電價等激勵機制等。如何通過合理的制度設計，在深入挖掘電力行業各環節碳排放特性與低碳潛力的基礎上，尋找 CO2 減排成本與效益的均衡，實現低碳電力與低碳經濟的協調發展，促進我國電力行業的可持續發展，也將是未來的重要研究方向之一。5.5 面向低碳經濟的 Energy Mix 優化研究低碳經濟的引入，對以往以安全保障與社會經濟效益為主的傳統電力行業發展模式產生了較大的沖擊。在此背景下，如何站在大能源的角度，綜合考慮安全、經濟、環境、可持續發展等各方面的效益與風險，運用能源經濟學、環境經濟學、發展經濟學的理論成果，搭建綜合的“能源-經濟-環境”三方面因素相協調的 Energy Mix 優化模型[35-36]，實現電源結構的最優決策與演化，將是一個重要的、全新的研究方向。這里 Energy Mix 的含義是“能源結構”，指各種能源資源在再生產過程中形成的生產聯系和數量對比關系；電力行業中則特指各種一次能源在電力生產中的消耗量與比例關系。為行文簡潔與準確起見，在下文中仍沿用其原文。電力行業具有明顯的鎖定效應 (Locked-ineffect)。所謂鎖定效應，是指事物的發展過程對初始狀態與發展方向的選擇具有很強的依賴性，一旦選擇了某個初始狀態，就很難改弦易轍，以至于進入一種類似于“鎖定”的狀態[4]。顯然，由于發電機組往往具有較長的服役年限，因而，電力行業具有明顯的鎖定效應，Energy Mix 的決策，將在一個相當長的時期內產生持續的影響，在 CO2 排放上更是如此。當前的 Energy Mix 將在很大意義上決定未來的 CO2 排放量與發展路徑。如何協調電源發展與CO2 減排之間的目標矛盾；如何提高電源結構對于各種價格變動尤其是 CO2 價格、技術進步、環境變化等各類風險的抵御能力，提高電源結構的適應性與靈活性；在 Energy Mix 中權衡近期的經濟成本與遠期的環境成本；如何最終實現電源結構的低碳化等等。這些問題都是發展低碳電力所帶來的新的問題和挑戰，也將是未來的重要研究領域。5.6 面向低碳經濟的電網結構與運行特性研究在低碳經濟模式下，分布式電源、可再生電源將得到蓬勃發展。分布式能源多分布在負荷中心，其蓬勃發展將有利于實現電力供應本地化，緩解電網傳輸壓力；此外，分布式能源多為小容量，電壓水平也不太高，通常直接接入配電網發電；對于可再生能源而言，大規模的并網將對電網結構的規劃與適應度帶來新的挑戰；其次，可再生能源，尤其是風能和潮汐能，多分布在離負荷中心較遠的偏遠地區，需要架設專線以實現這部分電源的聯網。以上是低碳模式下電網結構的新特點，如何建設有利于支撐低碳電力發展的輸配電網結構及其配套設備；如何分析各種低碳能源的聯網對于系統電壓、頻率穩定的影響，并對電網安全運行標準重新界定；如何在確保安全運行的前提下，計算各類低碳電源的容量可信度，并決策系統所需的最優備用與最優裕度；如何對電網運行的調度裕度，以及抵御隨機風險的能力進行評估等問題亟待解決，這也是推動低碳電力發展所需要先行研究的新領域。5.7 面向低碳經濟的新型電力調度模式研究在低碳經濟中，電力系統的調度方式與調度技術同樣出現了新的特點與內涵。傳統的電力調度一般采用經濟調度的原則，即以整個系統的發電、運營成本最低實施調度。然而，隨著低碳電力的發展，電網的調度方式將發生較大的改變。在低碳模式中，應在充分分析發電、輸電、配電和用電過程中的能源消耗與減排潛力前提下，打破傳統單純以最低發電成本為目標的經濟調度模式，在綜合考慮經濟、安全、環保等因素的前提下，以社會福利最大化為目標制定調度原則。此外，低碳模式對降低電網損耗，提高電能傳輸效率提出了更高的要求，這就要求對電力系統調度運行中的低碳技術進行深入研究，分析如何在調度運行中最大限度地減少 CO2 排放，并根據不同地域、不同季節、不同電源結構的特點，提出相應的低碳調度對策。5.8 面向低碳經濟的新型電力市場結構與運行機制研究隨著低碳技術的日益成熟、減排趨勢的日益明朗，各類低碳電源(主要是可再生與分布式能源)將 本/文-內/容/來/自:中-國-碳-排-放-網-tan pai fang . com
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6康重慶等：低碳電力技術的研究展望Vol. 33 No. 2持續進入市場，其與傳統電源的競爭力也將呈上升趨勢。這類電源對規模經濟性的要求相對較弱，投資規模較低，這將降低市場的準入門檻，有利于大量引入新成員，對傳統呈寡頭競爭的市場格局產生沖擊。此外，電力供應的本地化程度將有所提高，分散的、小型發電商的涌現將動搖局部地區大型發電企業的壟斷地位，對局部市場的形成與均衡產生了良好的培育作用，從而改變了電力市場的體系架構，提高交易的縱向立體化程度與橫向滲透性。與此同時，在低碳經濟模式下，國際國內的CO2 價格、財稅政策、約束機制或交易機制將與電力價格及市場運行產生聯動。CO2 減排成本、碳稅、CO2 價格等要素的變化將對市場均衡產生影響，進而影響電價的形成；而電力供需形勢，電價預期也將對 CO2 價格的波動產生影響。此外，低碳經濟中的電力市場交易體系也將產生重大變化，新興的碳交易將給電力市場的交易品種帶來新的內涵，通過引入同時涉及碳與電量的新型交易品種，市場成員可在兩類市場間進行套期或其他金融操作，這就極大地增加了電力市場交易的操作空間與復雜程度。基于此背景，深入分析低碳經濟下電力市場所呈現的新的結構與運行特點；設計與之相適應的市場體系與市場模式；設計與之相適應的電價形成機制與市場交易體系，以控制風險，滿足交易需求，提高市場的競爭程度與電力商品的流動性，進而提高市場效率，必將成為一個不容忽視的研究方向。5.9 面向低碳經濟的電力企業應對策略研究在低碳經濟模式下，電力企業的投資、生產、交易決策將面臨著更大的不確定性。對于發電企業而言，除了傳統地考慮電價波動、需求關系波動等因素外，還應充分考慮國家宏觀調控關于碳稅或各種配額機制的制度出臺等宏觀因素；關注未來各項低碳技術的發展程度等科技進步因素；評估國際國內市場 CO2 的價格波動與發展趨勢等價格因素；分析各種新型低碳電源、低碳技術在生產中的出力特性與運行特性等等。如何采用適應于低碳電力發展模式下的柔性發展策略，提高自身資產結構與企業運作的靈活度與適應性，提高企業自身抵御各種風險的能力，是發電企業所面臨的關鍵性問題，也必將成為新的研究方向。對于電網企業而言，在低碳電力模式下，其工作的開展將具備新的內涵，也將遭遇新的挑戰。電網企業需要超前研究低碳電力的發展對于電網企業運營與投資策略等方面的影響，從電網配套與接入、輔助服務提供等方面考慮電網的建設與擴展；需要研究電網企業在低碳經濟模式下所面臨的各種新的風險，包括電網運行安全風險、購電成本上漲風險、低碳調度方式下的公平性風險等，并提出有效應對各種風險的措施，建立相應的風險綜合評價方法和指標體系；需要研究引入各種低碳技術對于電力系統調度原則的影響，分析各種低碳技術對于降低電網運行損耗，提高電能傳輸效率的作用，從而實現電網環節的低碳化發展。如何制訂電網企業在低碳經濟模式下的發展策略、實施步驟與應對措施，如何實施有效的風險預警、識別、規避與控制機制，將是未來的重要研究方向之一。6 結論本文在分析近年來國內外實施 CO2 減排的經驗與實踐基礎上，全面闡述了發展低碳經濟的時代背景與現實意義，在深入分析我國電力行業的碳排放特點的基礎上，充分論述了發展低碳電力的必要性與緊迫性，從低碳電力的作用與定位，低碳技術的研究與運用，宏觀低碳政策與制度的制定，低碳 Energy Mix 的優化、低碳模式下電網結構與運行特性的分析、低碳電力調度模式與調度技術、低碳電力市場結構與運行機制、電力企業面向低碳經濟的應對策略等八個方面深入挖掘了低碳電力發展模式的新特點與新趨勢，闡述了實施低碳電力發展戰略所將面臨的重大挑戰與亟待解決的重大問題。應該指出的是，低碳電力技術是一個新的研究領域，涉及電氣工程與經濟、環境、化學工程、熱能動力工程等學科的交叉和融合。希望本文所提出的研究思路和研究框架能為未來我國低碳電力的發展與相關研究工作提供一定的參考。參考文獻[1] IPCC．Intergovernmental panel for climate change fourth assessmentreport[M]．Cambridge University Press，2007．[2] Stern N．The economics of climate change：The stern review[M]．Cambridge University Press，2007．[3] Secretary of State for Trade and Industry，UK．Energy WhitePaper．Our energy future–creating a low carbon economy[M]．2003．[4] 張坤民，潘家華，崔大鵬．低碳經濟論[M]．北京：中國環境科學出版社，2008．[5] 任衛峰．低碳經濟與環境金融創新[J]．上海經濟研究，2008，3：38-42．

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第 33 卷 第 2 期電 網 技 術7Ren Weifeng ． Carbon economy and environmental financeinnovation[J]．Shanghai Economy Research，2008，3：38-42(inChinese)．[6] 魏一鳴，劉蘭翠，范英，等． 中國能源報告(2008)：碳排放研究[M]．北京：科學出版社，2008．[7] 烏若思，蘇文斌，鄭松．挑戰全球氣候變化——二氧化碳捕捉與封存[M]．北京：中國水利水電出版社，2008．[8] Michael Grubb，Tooraj Jamasb，Michael G．et al．Delivering aLow-Carbon Electricity System[M]．Cambridge University Press，2008．[9] Grubb M，Butler L，Twomey P．Diversity and secuity in UKelectricity generation: the influence of low-carbon objectives[J]．Energy Policy，2006，34(18)：4050-4062．[10] Foxon T J．Inducing innovation for a low-carbon future：Drivers，barriers and policies[M]．London：Carbon Trust，2003．[11] Svante Mandell．Optimal mix of emissions taxes and cap-and-trade[J]．Journal of Environmental Economics and Management，2007，12：1-10．[12] Boemare C，Quirion P，Sorrell S．The evolution of emission tradingin the EU：Tensions between national trading schemes and theproposed EU directive[J]．Climate Policy，3S2：105-124．[13] James J．Murphy，John K．Stranlund．A laboratory investigation ofcompliance behavior under tradable emissions rights：Implications fortargeted enforcement[J]．Journal of Environmental Economics andManagement，2007，53：196-212．[14] Alberto Gelmini，Michele Benini，Marco Borgarello．Assessment ofthe actions to reduce CO2emissions in the Italian powersystem[J]．5th International Conference on European ElectricityMarket，2008，5：1-5．[15] Damien Crilly，Toshko Zhelev．Emissions targeting and planning: anapplication of CO2 emissions pinch analysis (CEPA) to the Irishelectricity generation sector[J]．Energy，2008，5：1-10．[16] Doherty R，Outhred H，O’Malley M．Generation portfolio analysis fora carbon constrained and uncertain future[C] ． InternationalConference on Future Power Systems，2005，11：1-6．[17] Cornel Ensslin，Michael Milligan，Hannele Holttinen，et al．Currentmethods to calculate capacity credit of wind power ， ieacollaboration[C]．IEEE PES General Meeting，2008，7：1-3．[18] Karki ， Po Hu ． Impact of wind power growth on capacitycredit[C] ． Electrical and Computer Engineering ， CanadianConference．2007，4：1586-1589．[19] Pudaruth G R，Li F．Capacity credit variation in distributionsystems[C]．IEEE PES General Meeting，2008，6：1-7．[20] Tooraj Jamasb，William J，Nuttall，Pollitt M G．Future electricitytechnologies and systems[M]．Cambridge University Press，2008．[21] IEA．Energy technology prospects 2006-Scenarios & Strategies to2050[M]．2006，Paris．[22] Ivana Kockar European Union Perspective on the Kyoto Protocol:Emissions Trading Scheme and Renewable Resources[C]．IEEE PESGeneral Meeting，2007，6：1-4．[23] DeCarolis J F，Keith D W．The economics of large-scale wind powerin a carbon constrained world[J]．Energy Policy，2006，34：395-410．[24] Neuhoff K．Large-scale deployment of renewables for electricitygeneration[J]．Oxford Review of Economic Policy，2005，21(1)：88-110．[25] Denholm P，Kulcinski G．Net energy balance and greenhouse gasemissions from renewable energy storage systems[J] ． Reportno．223-1，Madison：Energy Center of Wisconsin，available fromhttp://www.ecw.org/prod/223-1.pdf．[26] IEA．Prospects for capture and storage[M]．2004，Paris．[27] Marpaung C O P，Soebagio A，Shrestha R M．The role of carboncapture and storage and renewable energy for CO2 mitigation in theIndonesian power sector[J]．IPEC，2007，12：779-783．[28] Biermann A．Distributed generation: institutional change in the UK2000~2003[J] ． Proceedings of Summer Study ， EuropeanCouncil．2003．[29] Nag B ， Parikh J K ． Carbon emission coefficient of powerconsumption in India：Baseline determination from the demandside[J]．Energy Policy，2005，33(6)：777-786．[30] 葉勇．中國溫室氣體減排宏觀經濟評估[D]．北京：清華大學．2006．[31] 王志軒，潘荔，王新雷，等．我國電力工業節能現狀及展望[J]．中國電力，2003，36(9)：34-42．Wang Zhixuan，Pan Li，Wang Xinlei．Status quo and prospect ofenergy-saving in China’s power industry[J]．China Power，2003，36(9)：34-42(in Chinese)．[32] 何建坤，張希良，李政，等．CO2 減排情景下中國能源發展若干問題[J]．科技導報，2008，2：90-92．He Jiankun， Zhang Xiliang， Li Zheng，et al．Energy issues facedby china in the scenario of CO2 mitigation[J]．Science & TechnologyReview，2008，2：90-92(in Chinese)．[33] 劉蘭翠．我國二氧化碳減排問題的政策建模與實證分析[D]．合肥：中國科學技術大學，2006．[34] 劉蘭翠，吳剛．我國 CDM 項目的現狀與思考[J]．中國能源，2007，29(3)：34-40．Liu Lancui，Wu Gang．Actualities of China’s CDM projects andconsiderations[J]．Energy of China，2007，29(3)：34-40(in Chinese)．[35] 梁巧梅．能源復雜系統建模及能源政策分析系統[D]．北京：中國科學院，2007．[36] 李繼峰，張阿玲．混合式能源-經濟-環境系統模型構建方法論[J]．系統工程學報，2007，22(2)：170-175．Li Jifeng．Zhang Aling．Review of hybrid approaches of energy-economy-environmental system model[J] ． Journal of SystemEngineering，2007，22(2)：170-175 (in Chinese)．收稿日期：2008-12-29。作者簡介：康重慶(1969—)，男，教授，研究方向為電力系統規劃、電力經濟與信息等，；陳啟鑫(1982—)，男，在讀博士生，研究方向為電力市場、電力系統規劃等；夏清(1957—)，男，教授，研究方向為電力系統規劃、電力經濟與信息等。（編輯 楊天和）康重慶