中国及全球电力行业脱碳背景下风电和太阳能目标提升研究

【字体: 时间:2025年05月17日 来源:Cell Reports Sustainability

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  本文围绕中国电力行业 2035 年国家自主贡献(NDC)目标展开,通过高时空分辨率模型分析脱碳路径,提出需大幅提升风电、太阳能装机容量及发电量占比,建议引入清洁能源占比目标,为全球气候治理提供中国方案。

  

研究背景与目标


《巴黎协定》要求各国每 5 年更新国家自主贡献(NDC),中国作为最大温室气体排放国,其行动对全球控温≤2°C 目标至关重要。当前中国已提前实现 2030 年 1200GW 风电和太阳能装机目标,但面对电力需求增长及强化脱碳需求,需制定 2035 年更具雄心的政策框架。本研究通过可再生能源选址与电力系统优化模型(RESPO),分析 2035 年前电力行业脱碳路径,提出装机容量与清洁能源占比目标。

关键研究结果


装机容量需求


研究表明,为符合 2°C 目标,2030 年风电和太阳能装机需达 2350-2780GW(较现有目标提升近 1 倍),2035 年进一步增至 2910-3800GW。其中, utility-scale 太阳能和陆上风电为主要类型:2030 年分别达 870-1050GW 和 890-1150GW,2035 年增至 870-1410GW 和 1340-1910GW。分布式太阳能和海上风电规模较小但稳步增长,2030 年分别为 470GW 和 110GW。

发电量结构转型


风电和太阳能发电量占比从 2024 年的 17.9% 显著提升至 2030 年的 41%-46%,2035 年达 49%-56%。非化石能源(含风电、太阳能、核电、水电、生物质能)占比从 2023 年的 33.7% 跃升至 2030 年的 65%-68%,2035 年达 75%-79%。与此同时,煤电和天然气发电占比持续下降,2035 年分别降至 21%-25%。

情景分析与影响因素


研究设置 15 种情景,涵盖需求增长、排放目标及技术成本等变量。结果显示,更严格的排放目标(如 2035 年较基准减排 10%)显著推动可再生能源装机和清洁能源占比提升,而技术成本波动对结果影响较小。电力需求增长是关键驱动因素,若 2035 年需求达 13.5PWh,需更高规模的可再生能源部署以维持脱碳进程。

政策建议与挑战


强化目标框架


建议中国在 2035 年 NDC 中设定更具约束力的目标:将 2030 年风电和太阳能装机目标从 1200GW 提升至 2200GW,2035 年设为 2800GW(可根据后续数据动态调整);同时引入发电量占比目标,如 2030 年风电和太阳能占比 40%、2035 年达 50%,或设定包含多能源的清洁能源占比目标(2030 年>60%,2035 年>70%)。此类目标可增强政策连贯性,驱动供应链技术升级,并为其他行业电气化提供支撑。

配套措施与挑战


快速提升可再生能源装机面临电网消纳、跨区域输电能力不足等挑战。需加快特高压(UHV)输电网络建设,推进现有煤电厂灵活性改造,并通过统一电力市场和区域协调机制提升资源配置效率。此外,研究未完全考虑极端气候对电网可靠性的影响,未来需纳入相关分析以强化模型 robustness。

结论与全球意义


本研究为中国电力行业脱碳提供了量化路径,表明通过雄心勃勃的装机容量和清洁能源占比目标,中国可在 2035 年前实现深度脱碳,同时为全球气候治理提供范例。随着各国更新 2035 年 NDC,中国的政策框架有望激励其他主要经济体提升气候行动力度,共同推动全球向低碳能源系统转型。研究数据和模型代码已公开,为后续研究提供了可复现的方法论基础。

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