碳排放约束下电力行业的低碳转型研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiao531313486
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
温室气体过度排放引起的全球气候变化已成为当今国际社会普遍关注的问题,在保持经济社会持续发展的同时应对气候变化的挑战,需要各国共同转向低碳发展路径,因此,碳排放空间将成为越来越稀缺的自然资源和生产要素。碳排放权交易机制把碳排放空间作为一种稀缺环境资源来进行量化管理,是碳排放约束的重要手段。电力行业是碳排放量最大的行业,也是国内外碳市场最重要的参与主体,关于碳排放约束对电力行业竞争力的影响机理及其低碳转型路径研究,对于中国实现碳排放达峰和低碳政策设计具有重要的理论价值和现实意义。本文从不同维度研究碳排放权交易机制对电力行业低碳发展的影响和作用机理,研判对电力行业低碳转型具有重要影响的能源技术,探究不同碳排放约束下电力行业的低碳转型路径。
  基于工程经济学,本文分析了碳排放权配额分配制度对电力企业成本和效益的影响,构建了不同机组碳成本承受临界曲线。分析结果表明,对于发电效率处于平均水平的机组,其碳成本只与碳价和配额拍卖比例相关,不同类型机组所能承受的碳成本不一致;企业的内部收益率随着碳成本的增加而下降,随着机组发电效率升高,企业对碳成本的承受能力越强。
  基于社会统计学,本文调研了广东碳市场的所有电力企业。根据资源基础理论和企业动态能力理论,从管理、交易和技术三个维度识别出低碳管理制度、碳资产交易、节能减排技术等受碳交易影响的企业行为改变;根据竞争优势理论的成本领先和差异化战略,把企业竞争力分为成本竞争力和绿色竞争力,运用bootstrap多个并列中介因子模型探究碳排放权交易机制、企业行为、成本竞争力和绿色竞争力之间的作用关系。研究结果表明,碳排放权交易机制对企业行为和企业竞争力都有显著的积极影响;实行碳排放权交易机制对企业建立低碳管理制度的影响最大,对企业参与碳资产交易的影响次之,推动了企业更积极的应用节能减排技术,但影响不如前两个方面,碳排放权交易机制对企业行为的影响大小体现了企业参与碳交易程度的深浅。碳排放权交易机制是否能够进一步把对企业行为的影响力传导到企业竞争力上,取决于企业行为与竞争力的关联程度。节能减排技术和碳资产交易行为在碳排放权交易机制对企业成本竞争力的影响中起部分中介作用,即实行碳排放权交易机制可通过促进企业更多的应用节能减排技术和参与碳交易而提升企业成本竞争力;碳排放权交易机制对企业绿色竞争力的影响只通过改变企业应用节能减排技术行为的中介作用来实现。
  为了研究电力企业在碳排放约束下的转型技术选择,本文从电力产业链角度,识别出46项对电力行业低碳转型高影响度的能源技术清单,构建层次分析-模糊综合评价模型,以影响度为指标,对这些能源技术进行研判。结果表明,现阶段,对中国电力结构及电力产业影响度最高的技术主要是集中式发电技术,煤电的占有份额将逐步被天然气发电所替代,可再生能源在能源供应中的占比将不断增大,新增部分主要来自于光伏和风电。天然气与非化石能源的协同发展仍然是近中期电力发展的主流。到2030年,随着储能、氢能和电网的技术突破,高影响度能源技术将转向基于智慧电网与储能的分布式能源技术,特别是天然气分布式和分布式光伏技术。
  为了探寻电力行业的低碳转型路径,本文以粤港澳大湾区的电力行业为研究对象,构建以成本最小化为目标的技术经济模型进行技术优选和情景研究,以2017年为基准年,2035年为目标年份,分析不同政策情景下电力行业的低碳转型路径。研究结果表明,促进粤港澳大湾区电力行业低碳转型的主要手段是发展核电、加速淘汰低效煤电机组、提高分布式等先进气电机组占比,大规模发展可再生能源(主要有垃圾焚烧和分布式光伏)。从技术角度看,核电和垃圾焚烧发电具有市场竞争力,可得到最大限度的发展,分布式光伏等其它可再生能源需要通过加快技术进步措施才能获得规模化发展。核电和可再生能源受区域安全和资源禀赋限制,发展空间有限,而粤港澳大湾区的电力需求持续增长,这部分零碳电力只能填补部分新增的电力需求。气电等清洁能源可以满足新增的电力需求,但成本下降空间有限,还不足以压缩现有的煤电空间。
  在技术进步的基础上,通过收紧碳排放约束,可加快粤港澳大湾区分布式光伏等可再生能源的发展和促进分布式气电的大规模发展,从而加速煤电机组的淘汰。在碳排放权配额100%拍卖,碳价120元/吨的碳排放约束情景下,从2017年到2035年,粤港澳大湾区的本地电力装机结构中煤电占比从52%降为5%;气电占比达47%,可再生能源占比从6%提升为20%。到2035年,在粤港澳大湾区的电力供应中,煤炭消费量从2017年的0.47亿吨标煤下降到不足0.07亿吨标煤,减少近90%;碳排放量降为不足1亿吨,单位发电量碳排放为210gCO2/kWh,比2017年降低了近70%,可以实现粤港澳大湾区电力行业的低碳转型。
  本研究成果可以为全国碳市场建设的碳排放权交易制度设计,推进广东电力行业低碳转型提供科学依据和决策参考。
其他文献
随着中国城市化和工业化进程的加快,污水处理厂不断增加,继而产生大量污泥。污泥的减量化、无害化、稳定化和资源化处理一直是国内外学者研究的焦点,在现有的燃煤发电厂中已有将其与煤进行掺烧以获得更有效的利用。然而,受两种原料高含水率和低热值等缺陷燃料特征及相对独立的燃烧区间等所限制,共燃过程中的稳定、清洁及高效性成为亟待解决的关键问题,需要进行共燃前的必要预处理。近年来,水热碳化技术作为一种通过热化学方式
学位
塑料制品广泛应用于人类社会的诸多方面,随之而来的污染问题日趋严重。从极地冰川到大气环境中均发现微塑料颗粒的身影。实现高值化利用是促进塑料废弃物回收利用的关键。塑料作为一种石油基产品,通过热解路径制备燃油和化工原料是其资源化利用的有效途径。在现有公开文献中,压力因素对塑料热裂解/催化热解的影响机理尚未阐述完全。基于此问题,本文开展聚乙烯高压热裂解/催化热解实验,主要考察压力因素对聚乙烯热裂解/催化热
学位
为研究厌氧消化失稳过程中热力学特性的变化规律,寻找对厌氧消化失稳具有指示效应的预警因子,揭示厌氧消化过程中物质与能量的转换途径,本研究开展了多组实验室规模的杂交狼尾草中温半连续厌氧消化实验,通过分别阶梯性提高有机负荷或氨氮浓度,诱导有机负荷过载或氨氮抑制的失稳发酵体系,对消化过程中的气相、液相指标进行监测,并计算关键产甲烷反应的吉布斯自由能变。通过对比分析热力学指标与传统预警参数的预警时间,提出了
学位
随着社会经济的快速发展和人们生活水平的不断提高,中国主要城市污水排放总量呈现逐年攀升的趋势,随之而产生的污泥量也不断增加。据统计,中国2017年市政污泥总量约有5533.437万吨。市政污泥成分复杂,使得其具有成分复杂,含有致病菌、虫卵、重金属及有机污染物等,若未经安全有效地处理极易对环境造成污染,威胁环境安全与生命健康。目前,中国常用的污泥处置方式主要包括卫生填埋、焚烧、堆肥等,而污泥脱水是实现
学位
随着科技的发展,对能源系统的小型化、微型化提出了更高的要求。越来越多的场景需要一种体积小但性能强劲的动力系统,并要求其具有便携、稳定、安全、高效、高功率输出以及长续航等特点。基于燃烧的微型能源动力系统具有能量密度高、续航时间久、结构简单等特点,是满足这种对能源系统苛刻要求的一种重要实现方式。但是目前按照中、大尺度能源动力系统等比例缩小的设计方法并不完全适用于微小尺度场合,其燃烧效率以及性能都还不能
生物质废弃物是中国现阶段发展进程中可用于生物质能开发利用的资源主体,广泛分布于工业(4亿吨/年)、农业(9亿吨/年)及林业(2亿吨/年)等生产活动中。定位于“能源”与“环境”中交叉领域的应用优势,将生物质废弃物经由热化学手段转化为高附加值生物基产品或服务于工业/民用供热领域,不仅可实现其高效资源化利用,也可缓解当前传统化石能源短缺和环境污染带来的双重压力。然而,因自身积累和外部添加等双重因素,使生
固体吸附除湿空调系统作为具有广泛应用前景的绿色节能空调技术,在低品位热能利用、能量回收、空气湿度高品质调节等方面具有诸多优势。如何增强热湿处理能力、提高能量利用效率是固体吸附除湿技术研究的重要目标。本文围绕开发低温热源(<100℃)驱动的高性能除湿系统展开,从揭示强化传热传质与理想等温除湿提升吸湿能力机理出发,发展了等温空气内部冷却的交叉流除湿系统并建立了交叉流除湿传热传质数学模型,研究解决吸附热
随着科学技术的飞速发展,人类社会开始进入了全球一体化时代,国际商务及旅游业日益繁荣,随之而来的是航空业对于航空燃油的需求量的增长。近年来,石化燃油的过度使用造成温室气体排放超标、水资源污染等等环境问题,地球生态岌岌可危,人类社会的延续到了最危急的关头。推广绿色可再生的生物质能源取代当前人类赖以生存的化石能源是全世界共识的一种可行的应对措施。航空业产生的二氧化碳排放量占全球交通行业的12%,因此发展
学位
风电机组的不断大型化发展对其叶片设计技术带来很大的挑战。叶片是风电机组实现风能转化为机械能的核心部件,其性能优劣将直接影响风能的利用效率。而基于动量叶素(BEM)理论的叶片设计方法,将二维翼型作为组成叶片的基本展向元素,翼型的气动参数是进行叶片气动性能计算、载荷分析及校核等的基础。因此,准确获得风电机组翼型的气动特性对研究及设计风电机组叶片的气动性能非常重要。风洞试验是研究翼型气动特性的可靠手段,
学位
质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有重量轻、污染物少、效率高、运行时间长等优点,作为未来的新型能源,其具有广阔的应用前景。为了推动燃料电池的商业化,已有不少学者开展了大量研究并取得了进展,然而,PEMFC在低温环境下的应用仍然面临挑战。在零下温度条件下,氧还原反应(ORR)的产物水难以及时排出,在催化层和气体扩散层中积累成冰,阻碍反应物在催化剂层/气体扩散层中的传输,减少电化学活性面积(ECA),