净零碳基础设施投资与技术

净零碳基础设施投资与技术2023 年 10 月 欧盟对外政策工具资助项目Energy Cooperation Platform中国 - 欧盟能源合作平台EU-CHINA本报告由以下人员编写 :Peter Børre Eriksen、Lars Møllenbach Bregnbæk Ea Energy AnalysesLuis Boscán、Nina Dupont、Lars Pauli Bornak Ea Energy AnalysesKaare Sandholt 中国宏观经济研究院能源研究所中国能源转型项目首席国际专家代红才、张宁、李江涛 国网能源研究院张琳、雷晓蒙、董博、李艺 中国电力企业联合会Helena Uhde 中欧能源合作平台感谢以下研究人员给予的贡献和支持：张丝钰、张希凤、吴潇雨 国网能源研究院中欧能源合作平台（ECECP）网站：http://www.ececp.eu电子邮件：info@ececp.eu 中欧能源合作平台于 2019 年 5 月 15 日启动，旨在支持和落实《关于落实中欧能源合作的联合声明》中的举措。ECECP 平台的总体目标是加强中欧能源合作。根据《欧洲绿色协议》、欧洲能源联盟、《全欧洲人共享清洁能源倡议》、气候变化《巴黎协议》和欧盟《全球战略》，通过加强合作，增进欧盟与中国之间的互信和理解，为推动全球能源向清洁能源转型，建立可持续、可靠和安全能源系统的共同愿景做出贡献。ECECP 二期项目由 ICF 国际咨询公司和中国国家发展和改革委员会能源研究所共同实施。免责声明本报告中所述信息和观点均为作者观点，并不一定反映欧盟、中国国家能源局或 ECECP 的官方意见。欧盟、中国国家能源局或 ECECP 均不对本研究相关数据的准确性负责。欧盟、中国国家能源局、ECECP 或其任何个人代表概不对报告信息的使用负责。有关 ECECP 的更多信息，请访问官方网站 (http://www.ececp.eu)。© 欧盟 2023。版权所有。英文编辑：Helen Farrell，中文编辑：赤洁乔3执行摘要中国和欧盟分别制定了雄心勃勃的目标，旨在到 2060 年和 2050 年实现净零碳排放。许多研究指出，高比例的可变可再生能源（VRE）和终端耗能行业的电气化是脱碳的关键，而电力多元转换（P2X）和碳捕集、利用和封存（CCUS）则是难以减排行业（钢铁、水泥、重型交通等）的关键技术。电力系统面临的一个主要挑战是，如何在化石能源发电量极低的情况下，整合大量的可再生能源并确保系统的充裕性。此外，电力系统的模型需要更多考虑消费侧（包括 CCUS 和 P2X）的情况。因此，需要协同优化电力、天然气、绿色气体和液体燃料基础设施。建模分析对于确保成功的部门整合和能源载体之间的最佳协调至关重要。本报告是中欧能源合作平台（ECECP）项目 B2.6《净零碳基础设施投资与技术》的最终报告。该项目旨在促进欧盟与中国在实现净零碳目标方面的合作。项目认为，只有通过合作才能将促进能源系统的碳中和转型。该项目介绍了在自由化市场条件下中国电力和天然气行业的综合模型。根据建模结果，评估了系统整合（通过部门耦合、P2X 和氢来加强能源储存）对碳中和目标的影响 / 益处。项目首先对以下方面进行了评估和比较，作为建立中国能源系统综合模型的背景信息：• 欧洲和中国碳中和能源系统情景；• 中国和欧洲的发电规划；• 中国和欧洲的 CCUS、P2X 和氢能部署。背景研究的启示如下：• 中国和欧洲的情景设定都聚焦二氧化碳的净零排放（中国是在 2060 年，欧洲是在 2050 年）。• 未来的一个关键挑战是如何平衡可变可再生能源（风能和太阳能）发电与灵活需求之间的关系；在以可变可再生能源为主的系统中，系统的充裕性至关重要。• P2X 和 CCUS 是难以减排的经济领域（直接电气化难以实现）脱碳的必要技术；这些技术必须在中国和欧盟迅速大规模部署。在此过程中，合作至关重要。中国电力与天然气行业综合建模 —— 建模方法鉴于整合可再生能源拥有诸多益处，本研究探讨了对多个能源领域进行整合的协同效应和潜在的机会。通过采用这种综合性的建模方法，强化部门耦合的潜力将得以释放，从而有利于促进可再生能源的无缝整合，并最大限度地提高能源系统的整体效率。为了了解综合建模的影响，本报告考虑了以下几种情景 : •情景 0：该情景基于不考虑天然气管道基础设施的前提，其中天然气消费（在供热和电力领域）根据省级外生价格进行优化。这意味着各省之间二氧化碳和 X 燃料（电制甲醇、氨和氢）的运输是基于单位燃料单位距离的可变运输成本，而不受管道容量的限制。 •情景 1：综合考虑天然气基础设施与第三国相连的进出口管道、LNG 终端，以及各省之间的管道容量限制，但不考虑二氧化碳和 X 燃料管道基础设施，即二氧化碳和 X 燃料的运输与 CETO 2023 基于 CNS2 的参考情景 0 一样。这一情景不涉及对天然气基础设施进行额外投资，而只涉4及对二氧化碳、电制甲醇、氨和氢能基础设施的投资。这是因为情景假设从一开始便认为由于碳中和要求，化石燃料天然气的消费正在减少。 •情景 2：二氧化碳、电制甲醇、氨和氢的省间运输受到管道容量的限制。建设额外的管道容量被确定为一种内在的投资选择，然而，与不使用管道的经济成本相比，使用管道的经济成本在优化过程中基本可以忽略不计，因为管道一旦建成，利用率可能会非常高。天然气管道基础设施如场景 0 所示。 •情景 3：考虑与天然气、二氧化碳和 P2X 相关的传输基础设施。与情景 1 一样，此情景不涉及对天然气基础设施进行额外投资，只涉及对二氧化碳、电制甲醇、氨和氢能基础设施进行投资。情景假设的目的是为了研究不同建模方法的具体影响。首先，通过比较情景 1 和情景 0，可以单独看出仅增加考虑天然气管道基础设施对建模方法的影响。其次，通过比较情景 2 和情景 0，可以看出考虑管道容量和投资对二氧化碳、电制甲醇、氨和氢的利用和运输的影响。第三，通过比较完整基础设施的情景 3 与情景 0，可以看出考虑管道容量和投资对天然气以及二氧化碳、电甲醇、氨和氢的利用和运输的影响。建模的主要成果本项目的一期合作研究报告题为“ENTSO-E 中国电网规划建模演示”，重点关注在中国电网规划过程中使用 ENTSO-E 的方法进行成本效益分析。在一期研究成果的基础上，本项目扩展了综合能源系统方法的概念，以突显综合系统建模方法的影响。鉴于对可再生能源整合潜在优势的认可，本研究通过对诸多能源领域的整合来探讨协同效应和机会。通过采用综合方法，增强部门耦合的潜力得以释放，从而促进可再生能源的无缝整合，并最大限度地提高整体系统效率。通过综合全面的分析，报告旨在为优化能源系统规划过程，实现更加可持续和更具韧性的能源未来提供有价值的见解。正如研究结果所示，综合能源系统的方法可以提高系统运行效率，促进可再生能源