中国2050高比例可再生能源情景及路径
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03
中国 2050 年高比例 可再生能源发展情景暨路径研究
二
发展愿景
社会经济——达到中等发达国家发展水平
— Milan Kundera
第一章 实现高比例可再生 能源发展的共识及愿景
China 2050 High Renewable Energy Penetration Scenario and Roadmap Study
人类永远在持之以恒、不间断地 书写社会螺旋式上升发展的崭新历史 篇章。而逐步摆脱对化石能源的依赖 是人类发展进程中已被证明的不可逆 转的前进方向，实现“高比例可再生 能源发展”则是这宏伟征程中的重要 标志。“中国 2050 高比例可再生能 源发展情景暨路径研究”正是为探索 在中国如何使化石能源——特别是煤 炭——逐步退出主导中国能源发展、 使低碳绿色电力拥有未来所进行的情 景及路径研究。
向能源主管部门报 送决策模型系统研 究 报 告、 政 策 建 议 报告等
面向社会的信息公 开和发布
行业和产业发展预 测报告等有偿信息 服务
出版物
图 1 模型簇
本研究基于情景假设，以高比例可再生能源发展为目标，设定 2050 年全社会电力消费需求，能源 资源约束，温室气体排放约束和大气污染物等环境容量约束，电力技术经济技术特性等情景信息，利用 发电技术升级、电力系统运营限制，能源资源价格，以及电力需求等一系列假设条件。采用电力系统优 化模型作为研究手段，以 2010 年为基准年，分析电力系统多情景下（参考、高比例）2050 年满足各项 约束条件的电力系统最优经济性运行拓展方案。包括能源替代、环境影响、经济拉动、社会效益等方面 的各种效益，对发展可再生能源的直接和间接成本投入等进行测算。并以此为基础，从地理分布、时间 分布和电力系统运营等方面，在不同情景下优化部署 2015 年 -2050 年间电力系统发展途径，针对不同 途径代价，提出可供选择的经济技术可行情景，并提出相应的实施路径方案。同时开展相关电力系统技 术展望和运行管理支撑体系的研究工作。
四、高比例可再生能源之路兼顾了未来与当前发展需求
为适应中国未来的能源转型形势，研究将实现高比例可再生能源发展作为国家能源战 略的重要组成部分，在制定国家能源战略的过程中，应将高比例可再生能源作为实现国家 2020 年和 2030 年非化石能源发展目标和实现能源生产和消费革命的核心手段。在今后 出台的所有与能源相关的发展规划中，实现高比例可再生能源发展目标都需要切实得到具 体体现。按照战略规划确定的方向、重点、目标和任务，将总目标分解成不同发展阶段的 具体目标，明确在不同发展阶段实现高比例可再生能源的基本条件、主要障碍、重点领域 和工作重点。
摘要报告
中国 2050 高比例 可再生能源发展情景暨路径研究
CHINA 2050 HIGH RENEWABLE ENERGY PENETRATION SCENARIO
AND ROADMAP STUDY
国家发展和改革委员会
能源研究所
国家发展和改革委员会能源研究所 2015 年 4 月
序
以坚定的信心走向未来高比例可再生能源发展之路
目前，以根本解决资源环境挑战、从根本上实现能源可持续发展为目标的新一轮全球能源转 型已经启动，国际社会普遍认为可再生能源技术是实现低碳能源转型的关键，没有可再生能源的 发展就无法解决气候危机，而且发展可再生能源还能实现加强能源供应和提高竞争力等多重发展 目标。我们要顺应这一历史潮流，加快我国能源生产和消费革命的步伐，通过我们所有人共同的 不懈努力，为全人类可持续能源的创造和开拓，贡献出自己的一份重要力量。
三、高比例可再生能源之路强化了技术及制度支撑
要实现高比例可再生能源，我们的电力系统规划与运行还面临着很多技术和制度上的 挑战。包括低需求阶段的管理，以及削减过剩发电量等。同时需要采取一系列技术与制度 措施，降低弃风、弃光、弃水幅度。为了适应可再生能源发电水平的提高，需要配置更加 灵活的系统。额外的远距离电力输送能力也是未来高比例可再生能源情景的一个重要特 征。为了应对这些问题，该研究也从技术和制度层面进行了周密的设计研究。包括采用充 足的灵活发电容量，使用储能装置和需求侧响应技术，扩展传输基础设施，提高常规发电 厂调节灵活性，包括增加火力发电机组的灵活性，以及电力市场的建立，可以对与高比例 风力发电和太阳能发电相关的波动性和不确定性进行适应性管理。
02
China 2050 High Renewable Energy Penetration Scenario and Roadmap Study
实行发展目标导向
全面推动中国能源生产和消费方式重大变革，到 2050 年基本实现能源生产和消费革命。 以打造清洁、低碳、安全、可靠的能源系统为目标，考虑传统能源系统锁定效应，提前统筹 规划未来能源体系，提早布局能源的生产和应用模式，使化石能源在整个能源系统的比例降 到最低，甚至退出历史舞台，使可再生能源在能源消费中的比重大幅提高，逐步形成以可再 生能源为主导的多元、低碳、安全能源供应体系，实现能源节约、清洁能源替代、利用可再 生能源充分结合的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式。
刘琦 国家能Βιβλιοθήκη Baidu局副局长 国家可再生能源中心指导委员会主任
二〇一五年四月
目录
CONTENTS
01
实现高比例可再生能源发 展的共识及愿景
06
实践高比例可再生能源 发展的未来之路
28
实施高比例可再生能源 发展的行动计划
中国 2050 年高比例 可再生能源发展情景暨路径研究
永远不要认为我们可以逃避，我们的每一步都决定着最 后的结局，我们的脚步正在走向我们自己选定的终点。
五、高比例可再生能源之路实现了全社会受益
实现高比例可再生能源发展具备十分可观的宏观经济和环境效益。风电、太阳能、电 动汽车等新兴产业成为新的经济增长点，对经济增长产生显著的拉动作用。由可再生能源 发展所需的装备制造、电子仪器、气象预测预报、信息通讯等技术和产业发展需求，对
机械制造业、电子产品制造业、研发产业和服务业都有显著拉动作用。高比例可再生能源发展创 造了可再生能源行业及相关产业就业人数超过共 1200 万人。可再生能源发展所需的电子、研发、 电力等支持行业主要为新兴产业，高比例可再生能源发展促进我国就业人口从传统制造业向高业 态产业的发展，优化了我国整体就业结构。
— 米兰·昆德拉
Do not ever think about that we can escape, our every each step determine the final outcome, our foot steps are moving towards the end of own chosen target.
模型决策系统平台
模型 产出
信息输出平台
区域优化部 署模型系统
宏观经济影 响评价模型
系统
政策后评价 模型系统
技术经济评 价系统
可再生能源发展规 划、可再生能源总量 目标分配
国家宏观经济部门和 经 济 指 标（GDP， CPI 等）的影响
政策结果、社会经济 影响、政策效率和成 本
可再生能源能技术经 济指标、装备制造和 技术研发路线图、产 业发展预测
01
中国 2050 年高比例 可再生能源发展情景暨路径研究
优化比选发展路径
在广泛征询专家意见，学习总结国际先进研究内容及方法学基础上，确认并建立我国可再生能源高 比例发展目标的决策思路，即结合技术经济评价、能源系统优化、政策措施及社会经济评价、能源外部 性分析和系统理论等方法进行决策分析。
模型 系统
一
发展共识
强化环境倒逼约束
面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须通过 环境约束倒逼能源发展思路与战略转折时间点。必须树立尊重自然、顺应自然、 保护自然的生态文明理念，把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政 治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，努力建设美丽中国，实现中华 民族永续发展。要实现这一宏伟目标，首先就要大幅度消减污染物排放量，逐 步改变环境污染状况，使之能恢复到上世纪 70、80 年代水平。为此各种大气、 重金属等污染物排放必须大幅削减，对煤炭消费、石油消费形成倒逼机制。另 外强化能源部门温室排放空间约束，情景设定 2050 年全国能源部门和电力部 门 CO2 排放空间分别为 35 亿和 15 亿吨。
高比例可再生能源发展还显著替代了煤炭消耗，通过可再生能源高比例发展，将保障大气主 要污染物（SO2 和 NOx）排放总量持续降低的力度和速度，并在 2050 年分别控制在 250 万吨 和 270 万吨左右，主要污染物（包括重金属汞等）的排放量与 1980 年的排放水平持平，中国大 地将重现上个世纪八十年代的碧水蓝天。
在终端能源消费和能源转换环节（电力热力生产）中大幅削减化石能源消费，使高碳化 石能源比例降到最低，化石能源总消费量不超过 10 亿吨。在终端能源和能源转换环节大幅 发展可再生能源，使清洁低碳能源比重显著上升并占据主导地位，到 2050 年形成可再生能 源为主的能源体系，可再生能源在能源消费中的比例达到 60％以上、占总发电量的比例达到 85％以上。
二、高比例可再生能源之路践行了经济可承受
与电力系统大规模变革的其他清洁能源发电情景类似，高比例可再生能源发电情景成 本分析，研究了传统发电技术占主导地位的系统变革产生的直接增量成本构成，其中燃料 成本大幅下降，容量成本和输电成本上升。容量成本、储能设备和输电线路建设是实现高 比例可再生能源需要支出的额外成本。这些相关增量资本投资，绝大部分都可以通过节约 化石燃料的燃料成本而抵消。因此，通过可再生能源技术不断进化和完善，可以在较小成 本或无增量成本的前提下，实现可再生能源发电比基年水平大幅增加。
但是以传统化石能源为主的能源消费模式导致全球能源资源约束和生态环 境不断恶化，化石能源燃烧导致的二氧化碳排放正导致全球气候变化，应对资 源环境挑战已成为全球共同面临的重大课题。人类社会至今已经经历了三个能 源时期，完成了两次能源变革，能源消费结构逐步向多元化发展。逐步摆脱对 化石能源的依赖已经成为人类发展进程中已被证明的不可逆转的前进方向，为 了应对全球气候变化的挑战，世界能源发展必须进入以无碳化为核心内容的第 三次能源变革时代，实现“高比例可再生能源发展”则是这宏伟变革中的重要 标志。 “中国 2050 高比例可再生能源发展情景暨路径研究”也正是为探索化 石能源，特别是煤炭逐步退出主导中国能源发展所进行的情景及路径研究，为 中国探索一条通往未来以可再生能源供应及消费为核心的能源创新之路。
一、高比例可再生能源之路坚持了市场化选择
在对高比例可再生能源发展路径的比选上，该研究坚持通过市场发现，选择有质量、 有效益、可持续的高比例可再生能源发展之路。通过结合技术经济评价、能源系统优化、 政策措施及社会经济评价、能源外部性分析和系统理论等方法进行决策分析，对包括能源 替代、环境影响、经济拉动、社会效益等方面的各种效益和发展可再生能源的直接和间接 成本投入等进行了测算。并以此为基础，从地理分布、时间分布和电力系统运营等方面， 在不同情景下优化部署 2015 年 -2050 年间电力系统发展途径，并提出相应的实施路径 方案。
2000 多年前，中国汉代的张骞从长安带队出使，开启了探索西域的“凿空 之旅”。后续历经数百年亚欧人民不断的艰辛努力，最终探索出数条东方与西 方之间经济、政治、文化交流的陆路及海上通道，后人称之为“丝绸之路”。 千百年来，丝绸之路的开拓精神薪火相传，推进了人类文明进步，成为世界各 国共有的历史文化遗产。而在对能源生产和消费模式的探索征程上，人类也同 样在持之以恒、不间断地书写社会螺旋式上升发展的崭新历史篇章。
18 世纪煤炭驱动的蒸汽机代替了人力和畜力，为工业革命大机器生产时代 提供了强大动力。19 世纪末及 20 世纪，煤炭、石油、天然气、核能共同驱动 了发电机和内燃机，为人类社会创造了便捷、自由的电气化和汽车时代。在这 两次能源转型的推动下，发达国家在先后完成了工业化和现代化的同时也形成 了化石能源资源高消耗模式。当前包括中国在内的一些发展中国家正在快速步 入工业化阶段，能源消费也呈持续增加态势。
中国 2050 年高比例 可再生能源发展情景暨路径研究
二
发展愿景
社会经济——达到中等发达国家发展水平
— Milan Kundera
第一章 实现高比例可再生 能源发展的共识及愿景
China 2050 High Renewable Energy Penetration Scenario and Roadmap Study
人类永远在持之以恒、不间断地 书写社会螺旋式上升发展的崭新历史 篇章。而逐步摆脱对化石能源的依赖 是人类发展进程中已被证明的不可逆 转的前进方向，实现“高比例可再生 能源发展”则是这宏伟征程中的重要 标志。“中国 2050 高比例可再生能 源发展情景暨路径研究”正是为探索 在中国如何使化石能源——特别是煤 炭——逐步退出主导中国能源发展、 使低碳绿色电力拥有未来所进行的情 景及路径研究。
向能源主管部门报 送决策模型系统研 究 报 告、 政 策 建 议 报告等
面向社会的信息公 开和发布
行业和产业发展预 测报告等有偿信息 服务
出版物
图 1 模型簇
本研究基于情景假设，以高比例可再生能源发展为目标，设定 2050 年全社会电力消费需求，能源 资源约束，温室气体排放约束和大气污染物等环境容量约束，电力技术经济技术特性等情景信息，利用 发电技术升级、电力系统运营限制，能源资源价格，以及电力需求等一系列假设条件。采用电力系统优 化模型作为研究手段，以 2010 年为基准年，分析电力系统多情景下（参考、高比例）2050 年满足各项 约束条件的电力系统最优经济性运行拓展方案。包括能源替代、环境影响、经济拉动、社会效益等方面 的各种效益，对发展可再生能源的直接和间接成本投入等进行测算。并以此为基础，从地理分布、时间 分布和电力系统运营等方面，在不同情景下优化部署 2015 年 -2050 年间电力系统发展途径，针对不同 途径代价，提出可供选择的经济技术可行情景，并提出相应的实施路径方案。同时开展相关电力系统技 术展望和运行管理支撑体系的研究工作。
四、高比例可再生能源之路兼顾了未来与当前发展需求
为适应中国未来的能源转型形势，研究将实现高比例可再生能源发展作为国家能源战 略的重要组成部分，在制定国家能源战略的过程中，应将高比例可再生能源作为实现国家 2020 年和 2030 年非化石能源发展目标和实现能源生产和消费革命的核心手段。在今后 出台的所有与能源相关的发展规划中，实现高比例可再生能源发展目标都需要切实得到具 体体现。按照战略规划确定的方向、重点、目标和任务，将总目标分解成不同发展阶段的 具体目标，明确在不同发展阶段实现高比例可再生能源的基本条件、主要障碍、重点领域 和工作重点。
摘要报告
中国 2050 高比例 可再生能源发展情景暨路径研究
CHINA 2050 HIGH RENEWABLE ENERGY PENETRATION SCENARIO
AND ROADMAP STUDY
国家发展和改革委员会
能源研究所
国家发展和改革委员会能源研究所 2015 年 4 月
序
以坚定的信心走向未来高比例可再生能源发展之路
目前，以根本解决资源环境挑战、从根本上实现能源可持续发展为目标的新一轮全球能源转 型已经启动，国际社会普遍认为可再生能源技术是实现低碳能源转型的关键，没有可再生能源的 发展就无法解决气候危机，而且发展可再生能源还能实现加强能源供应和提高竞争力等多重发展 目标。我们要顺应这一历史潮流，加快我国能源生产和消费革命的步伐，通过我们所有人共同的 不懈努力，为全人类可持续能源的创造和开拓，贡献出自己的一份重要力量。
三、高比例可再生能源之路强化了技术及制度支撑
要实现高比例可再生能源，我们的电力系统规划与运行还面临着很多技术和制度上的 挑战。包括低需求阶段的管理，以及削减过剩发电量等。同时需要采取一系列技术与制度 措施，降低弃风、弃光、弃水幅度。为了适应可再生能源发电水平的提高，需要配置更加 灵活的系统。额外的远距离电力输送能力也是未来高比例可再生能源情景的一个重要特 征。为了应对这些问题，该研究也从技术和制度层面进行了周密的设计研究。包括采用充 足的灵活发电容量，使用储能装置和需求侧响应技术，扩展传输基础设施，提高常规发电 厂调节灵活性，包括增加火力发电机组的灵活性，以及电力市场的建立，可以对与高比例 风力发电和太阳能发电相关的波动性和不确定性进行适应性管理。
02
China 2050 High Renewable Energy Penetration Scenario and Roadmap Study
实行发展目标导向
全面推动中国能源生产和消费方式重大变革，到 2050 年基本实现能源生产和消费革命。 以打造清洁、低碳、安全、可靠的能源系统为目标，考虑传统能源系统锁定效应，提前统筹 规划未来能源体系，提早布局能源的生产和应用模式，使化石能源在整个能源系统的比例降 到最低，甚至退出历史舞台，使可再生能源在能源消费中的比重大幅提高，逐步形成以可再 生能源为主导的多元、低碳、安全能源供应体系，实现能源节约、清洁能源替代、利用可再 生能源充分结合的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式。
刘琦 国家能Βιβλιοθήκη Baidu局副局长 国家可再生能源中心指导委员会主任
二〇一五年四月
目录
CONTENTS
01
实现高比例可再生能源发 展的共识及愿景
06
实践高比例可再生能源 发展的未来之路
28
实施高比例可再生能源 发展的行动计划
中国 2050 年高比例 可再生能源发展情景暨路径研究
永远不要认为我们可以逃避，我们的每一步都决定着最 后的结局，我们的脚步正在走向我们自己选定的终点。
五、高比例可再生能源之路实现了全社会受益
实现高比例可再生能源发展具备十分可观的宏观经济和环境效益。风电、太阳能、电 动汽车等新兴产业成为新的经济增长点，对经济增长产生显著的拉动作用。由可再生能源 发展所需的装备制造、电子仪器、气象预测预报、信息通讯等技术和产业发展需求，对
机械制造业、电子产品制造业、研发产业和服务业都有显著拉动作用。高比例可再生能源发展创 造了可再生能源行业及相关产业就业人数超过共 1200 万人。可再生能源发展所需的电子、研发、 电力等支持行业主要为新兴产业，高比例可再生能源发展促进我国就业人口从传统制造业向高业 态产业的发展，优化了我国整体就业结构。
— 米兰·昆德拉
Do not ever think about that we can escape, our every each step determine the final outcome, our foot steps are moving towards the end of own chosen target.
模型决策系统平台
模型 产出
信息输出平台
区域优化部 署模型系统
宏观经济影 响评价模型
系统
政策后评价 模型系统
技术经济评 价系统
可再生能源发展规 划、可再生能源总量 目标分配
国家宏观经济部门和 经 济 指 标（GDP， CPI 等）的影响
政策结果、社会经济 影响、政策效率和成 本
可再生能源能技术经 济指标、装备制造和 技术研发路线图、产 业发展预测
01
中国 2050 年高比例 可再生能源发展情景暨路径研究
优化比选发展路径
在广泛征询专家意见，学习总结国际先进研究内容及方法学基础上，确认并建立我国可再生能源高 比例发展目标的决策思路，即结合技术经济评价、能源系统优化、政策措施及社会经济评价、能源外部 性分析和系统理论等方法进行决策分析。
模型 系统
一
发展共识
强化环境倒逼约束
面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须通过 环境约束倒逼能源发展思路与战略转折时间点。必须树立尊重自然、顺应自然、 保护自然的生态文明理念，把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政 治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，努力建设美丽中国，实现中华 民族永续发展。要实现这一宏伟目标，首先就要大幅度消减污染物排放量，逐 步改变环境污染状况，使之能恢复到上世纪 70、80 年代水平。为此各种大气、 重金属等污染物排放必须大幅削减，对煤炭消费、石油消费形成倒逼机制。另 外强化能源部门温室排放空间约束，情景设定 2050 年全国能源部门和电力部 门 CO2 排放空间分别为 35 亿和 15 亿吨。
高比例可再生能源发展还显著替代了煤炭消耗，通过可再生能源高比例发展，将保障大气主 要污染物（SO2 和 NOx）排放总量持续降低的力度和速度，并在 2050 年分别控制在 250 万吨 和 270 万吨左右，主要污染物（包括重金属汞等）的排放量与 1980 年的排放水平持平，中国大 地将重现上个世纪八十年代的碧水蓝天。
在终端能源消费和能源转换环节（电力热力生产）中大幅削减化石能源消费，使高碳化 石能源比例降到最低，化石能源总消费量不超过 10 亿吨。在终端能源和能源转换环节大幅 发展可再生能源，使清洁低碳能源比重显著上升并占据主导地位，到 2050 年形成可再生能 源为主的能源体系，可再生能源在能源消费中的比例达到 60％以上、占总发电量的比例达到 85％以上。
二、高比例可再生能源之路践行了经济可承受
与电力系统大规模变革的其他清洁能源发电情景类似，高比例可再生能源发电情景成 本分析，研究了传统发电技术占主导地位的系统变革产生的直接增量成本构成，其中燃料 成本大幅下降，容量成本和输电成本上升。容量成本、储能设备和输电线路建设是实现高 比例可再生能源需要支出的额外成本。这些相关增量资本投资，绝大部分都可以通过节约 化石燃料的燃料成本而抵消。因此，通过可再生能源技术不断进化和完善，可以在较小成 本或无增量成本的前提下，实现可再生能源发电比基年水平大幅增加。
但是以传统化石能源为主的能源消费模式导致全球能源资源约束和生态环 境不断恶化，化石能源燃烧导致的二氧化碳排放正导致全球气候变化，应对资 源环境挑战已成为全球共同面临的重大课题。人类社会至今已经经历了三个能 源时期，完成了两次能源变革，能源消费结构逐步向多元化发展。逐步摆脱对 化石能源的依赖已经成为人类发展进程中已被证明的不可逆转的前进方向，为 了应对全球气候变化的挑战，世界能源发展必须进入以无碳化为核心内容的第 三次能源变革时代，实现“高比例可再生能源发展”则是这宏伟变革中的重要 标志。 “中国 2050 高比例可再生能源发展情景暨路径研究”也正是为探索化 石能源，特别是煤炭逐步退出主导中国能源发展所进行的情景及路径研究，为 中国探索一条通往未来以可再生能源供应及消费为核心的能源创新之路。
一、高比例可再生能源之路坚持了市场化选择
在对高比例可再生能源发展路径的比选上，该研究坚持通过市场发现，选择有质量、 有效益、可持续的高比例可再生能源发展之路。通过结合技术经济评价、能源系统优化、 政策措施及社会经济评价、能源外部性分析和系统理论等方法进行决策分析，对包括能源 替代、环境影响、经济拉动、社会效益等方面的各种效益和发展可再生能源的直接和间接 成本投入等进行了测算。并以此为基础，从地理分布、时间分布和电力系统运营等方面， 在不同情景下优化部署 2015 年 -2050 年间电力系统发展途径，并提出相应的实施路径 方案。
2000 多年前，中国汉代的张骞从长安带队出使，开启了探索西域的“凿空 之旅”。后续历经数百年亚欧人民不断的艰辛努力，最终探索出数条东方与西 方之间经济、政治、文化交流的陆路及海上通道，后人称之为“丝绸之路”。 千百年来，丝绸之路的开拓精神薪火相传，推进了人类文明进步，成为世界各 国共有的历史文化遗产。而在对能源生产和消费模式的探索征程上，人类也同 样在持之以恒、不间断地书写社会螺旋式上升发展的崭新历史篇章。
18 世纪煤炭驱动的蒸汽机代替了人力和畜力，为工业革命大机器生产时代 提供了强大动力。19 世纪末及 20 世纪，煤炭、石油、天然气、核能共同驱动 了发电机和内燃机，为人类社会创造了便捷、自由的电气化和汽车时代。在这 两次能源转型的推动下，发达国家在先后完成了工业化和现代化的同时也形成 了化石能源资源高消耗模式。当前包括中国在内的一些发展中国家正在快速步 入工业化阶段，能源消费也呈持续增加态势。