基于地理信息系统的省级可再生能源减排成本曲线及协同效益分析

Under the pressure from multiple factors including energy security, global climate change, environmental pollution, and heavy haze, the energy system optimization has become a vital solution to socio-economic development in a low-carbon path. It’s no wonder that renewable energy are the core technologies in energy supply and support strategy of sustainable development the most. Based on the volatility of renewable energy resources and a low matching with load curve of power grid, this project builds national and provincial electricity supply curves of renewable energy using a bottom-up approach and a series of theories like "resources assessment', "technical economic evaluation method", "optimization of simulation models" and "cost-benefit analysis". It carries out a research on the construction method of economical cap setting for power generation in renewable energy. Further, it builds an optimal analysis model of renewable energy supply portfolio based on GIS (Geographic Information System), and research for optimal in power supply portfolio from renewable energy, development path as well as rational distribution. It also studies on the co-benefit among energy, economy, environment and society that the power development from renewable energy brings. This project will raise the economic goal, core development distribution and synergic management strategies for renewable energy development of China in a medium and long-term.

在化石能源储备不足、全球气候变暖、环境污染严重、雾霾天气成为新常态等多重压力下，能源系统优化已经成为社会经济低碳发展的重要解决方案，而可再生能源无疑是未来能源低碳、清洁供应的核心技术，是未来可持续发展战略的重要支撑。本研究针对可再生能源资源间歇性特点，及其较强的地域特征，从“自下而上”的角度，综合采用资源评价方法、技术经济评价方法、优化模拟模型、成本效益分析等理论方法，绘制基于地理信息系统的国家及省级可再生能源电力供应成本曲线，研究中国可再生能源发展目标及实际有效发电量目标的科学设定方法，在此基础上，建立基于供需平衡理论的可再生能源供应优化组合分析模型，研究中国未来可再生能源电力供应技术的优化组合方案、科学发展路径及合理布局，开展可再生能源电力发展带来的能源、经济、环境、社会多维度协同效益研究，提出中国中长期可再生能源电力发展的经济目标、重点发展布局及协同管理建议。

项目背景.中国作为全球最大的能源消费和温室气体排放国家，面临着巨大的能源供应安全和全球应对气候变化的双重挑战，同时快速工业化、城镇化的发展阶段则进一步加剧了我国经济发展与环境保护、资源供应与能源需求之间的矛盾。在此背景下，研究可再生能源发展的技术路线、区域布局、成本效益及协同效益具有重要的现实意义和学术价值。..主要研究内容.在上述背景下，本项目主要研究了以下几方面内容：.1.从物理资源、经济开发潜力、实际并网潜力三个维度对中国风电资源进行评估，测算了中国风电并网的实际开发潜力并进行了敏感性分析，为未来风电开发布局提出了政策性建议；.2.结合气象观测数据库、中国城市级别的相关统计数据，绘制了中国城市级别分布式太阳能光伏发电潜力地图，为中国太阳能光伏发展的技术路径及开发布局提出研究支撑；.3.结合中国风电基地规划，评估了风电基地的资源状况，并在此基础上核算了各省风电减排的成本，绘制中国省级风电边际减排成本曲线，重点比较了弃风情况带来的影响；.4.以中国东北地区为案例分析了热电联网对解决弃风问题的贡献.5.从供需角度，分析了各省完成国家设定的可再生能源配额指标的可能性，根据各省配额缺口，建模分析地区可再生能源优化发展路径研究。..重要结果.研究从多个维度进行的分析得出的结论均表明：相对于技术障碍，政策规范等制度革新对未来可再生能源的健康发展具有更大的促进作用。同时，集中大规模风光开发模式并不能适应我国电力系统快速发展的需求，应向更接近需求负荷的地区开发更多的分布式电源。研究结果经过同行评议，发表在Nature Energy, Energy, Applied Energy等国际期刊上。..关键数据及其科学意义.研究整合了气象观测数据、省市层面的社会经济数据、发电技术的效率和经济参数进行综合研究和分析，有助于为中国提出的中长期可再生能源发展目标的实现、需要的配套政策，及其具体落实途径提供科学依据。