碳达峰碳中和下西北“西电东送”重塑研究 执行报告.docx

北京大学能源研究院气候变化与能源转型项目系列报告

碳达峰碳中和下西北“西电东送”重塑研究

执行报告

执行报告的主要编写成员：康俊杰、杨用春、俞露稼、吴迪、汪若宇、王可珂

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前言

面对碳达峰碳中和要求，构建新型电力系统将成为我国能源转型的核心，电力也将逐步成为支撑我国经济社会发展的主力能源利用形式，发展高比例可再生能源电力系统将是我国能源转型最为切实可行的路径，也是新型电力系统建设的重中之重，但也将重塑我国“西电东送”格局。报告以我国“十四五”及中远期电力发展目标为边界条件，以全国2030年前碳达峰和2060年前碳中和作为电力发展约束，“正推与倒逼”相结合研究全国电力发展路径，设置了2个情景（基准情景和加速情景），加速情景是更强调在全国碳中和背景下最大限度发挥西部绿色电力潜力，相比基准情景进一步加快西部风光发电建设，加紧中东部煤电退役，形成更多西部绿电支援中东部的格局。

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一、国际跨区（跨国）电力交换趋势

可再生能源和天然气成为各国推进能源转型的主要抓手。各国根据自身的国情与资源禀赋特点开展能源低碳转型，可再生能源和天然气替代煤炭是当前两条主要的选择路径。欧洲大部分国家煤炭和天然气资源有限，但风光发电资源较丰富，陆上风电、海上风电和光伏发电在过去20年成为了欧洲国家重点支持的项目。然而要快速实现可再生能源完全替代煤电是不现实的，德国等部分国家选择通过气电替代煤电作为中间过渡方。美国选择了天然气替代煤炭的路径，美国气源丰富，通过大规模开采页岩气降低了供气成本，提高了气电经济性，通过更为直接的市场竞争方式让煤电自动退出。

图12000-2022年全球一次能源消费结构（左）与各类能源占比变化（右）

数据来源：BP、《世界能源统计年鉴》

持续加强跨区跨国输电成为各国电力发展共识和趋势。欧美国家也存在能源供给与消费区域分离导致能源运输压力较大的特征，德国、丹麦与美国的实践经验与研究成果均表明，电网互联互通将是新能源高占比电力系统的重要特征，跨省跨区输电是保障国家能源战略安全，解决本国能源资源和负荷中心逆向分布矛盾的重要手段，对保障电力安全可靠供应意义重大。

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传统电源在跨国跨区输电中发挥基础支撑和兜底保障作用。受俄乌冲突影响，德国本土面临电力严重短缺，也导致在跨国电力交换中处于被动，德、意及部分东欧国家考虑推迟退煤进程。2021年美国德州大范围轮流停电、电价飙升，加州也曾因极端天气多次宣布进入紧急状态，出现大面积停电情况。尽管美国多州可通过区域电力市场互联互通实现电力交换，在面对极端天气时仍会引发电力短缺和电价飙升等问题，传统电源仍发挥不可替代的基础支撑和兜底保障作用。

储能与需求响应逐步成为跨区跨国输电供需平衡的重要支撑。

支撑高比例新能源并网、提高大电网运行安全性和可靠性，电力系统灵活调节能力至关重要，2022年相比2021年，欧洲储能设施数量大约翻了一倍，早在2018年美国76%的电化学储能已经参与到辅助服务市场中，截至2022年底加州储能总容量已近500万千瓦。同时在售电侧引入竞争能够充分发挥需求响应的潜在效益，这实际上也是一种重要的灵活性资源。德国政府认为，从能源需求端发力往往更具经济性。

跨区跨国输电相关机制也在不断发展完善。欧美不断明确储能的市场主体定位，扩大储能的市场参与范围，提高市场机制设计对储能的适配性。美国、德国等过还通过强化需求侧管理，将需求侧资源作为常态化资源纳入电力系统运行管理，完善电力需求响应机制、市场交易和激励机制，充分挖掘需求侧资源的潜力。另外，美国各大市场范围不断扩大，欧洲统一电力市场建设取得了阶段性进展，推动交易机构共同建立清洁能源消纳合理机制。

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二、当前西北五省“西电东送”现状

全国跨区输电加快推进，配置资源能力持续提升。十三五”是我国特高压建设高峰期，大气污染防治行动“四交四直”和酒泉~湖南、准东～皖南、扎鲁特～青州直流相继建成投运。规划补短板的“五交五直”特高压工程加快推进，其中驻马店～南阳、张北~雄安交流和青海～河南直流于2020年投产，雅中～江西、陕北～湖北于2021年投产，白鹤滩～江苏、白鹤滩～浙江直流已开工。“十三五”期间，特高压直流共投运8项、开工4项。当前我国已经形成了以东北、西北、西南区域为送端，华北、华东、华中、南方区域为受端，以特高压和500（750）千伏电网为主网架，区域间交直流混联的电网格局，跨区跨省输电规模逐年提高。

“西电东送”输电规模逐年提高。“十二五”以来，我国特高压输电加快建设，成为“西电东送”跨区输电的“主力”，截至2023年底，我国“西电东送”规模超过3.0