中美电力行业应对气候比较.doc

研究院Research研究院中美电力行业应对气候变化策略比较文 | 胡军峰 弗里德瑞·凯尔(Fredrich Kahrl) 丁建华电力行业在中美两国都是二氧化碳排放最多的行业，也是应对气候变化最受关注的行业由于经济发展阶段和资源禀赋不同， 中美电力行业在电力需求结构、电力负荷特性、电力需求增长速度、发电结构、调度方式、调峰方式和辅助服务方式等诸多方面存在不同，这导致中美电力行业在应对气候变化方面的政策侧重点也存在差异比较这些异同，有利于中国找到更有效的碳减排策略78 ｜能源评论 ENERGY REVIEW ｜2010 12栏目主编：牛秋梧 研究院Research中美电力行业在碳减排中的分量气候变化是全世界面临的严峻挑战， 其中人类活动所导致的二氧化碳排放加剧是最主要的原因全球二氧化碳排放在2006年已经达到291.95亿吨，而且还在继续增加 为了应对气候变化， 全球二氧化碳排放量在2050年需要下降到100亿吨的水平，任务非常艰巨中国和美国是世界上二氧化碳排放最多的国家，合起来占全球二氧化碳排放比重40%多， 未来还有可能进一步加大 显而易见，两国对实现全球二氧化碳排放目标起着至关重要的作用。

另外，无论在中国还是美国， 电力行业都是二氧化碳排放最多的行业， 两国二氧化碳排放总量所占比重均超过40% 电力行业对于中国和美国应对气候变化又起着至关重要的作用因此，中美要想成功实现碳减排， 必须对电力行业加以重视 只有电力行业的碳减排成功， 各自国家的碳减排目标才有可能实现更重要的是，电力行业相对其他行业而言比较集中，政策实施的效果相对明显， 如果措施得当，可以在应对气候变化方面起到立竿见影的作用源信息署，以下不再特别说明） ，其中居民电力需求为13629亿千瓦时， 占38.12%， 工业电力需求为8819亿千瓦时 （美国工业用电量中包括农业用电量），占24.67%， 商业电力需求为13307亿千瓦时（美国商业电力需求为美国商业和交通用电量合计），占37.22%中国2009年净电力需求为31515亿千瓦时 （中国用电量统计口径为全社会用电量， 为与美国相比较，本文将厂用电、 输电线损和抽水蓄能用电量扣除；数据来源于中国电力企业联合会， 以下不再特别说明），其中居民电力需求为4575亿千瓦时， 占14.52%， 工业电力需求为22056亿千瓦时 （中国工业电力需求为工业和建筑业用电量合计 ，扣除厂用电、输电线损和抽水蓄能用电量， 不包括农业用电量），占69.99%， 商业电力需求为3944亿千瓦时，占12.51%（如图1所示）。

图 1中美电力需求结构对比其他2.98%居民商业居民商业14.52%37.22%38.12%12.51%中美电力行业差异性对比电力行业作为关键的能源供给基础行业，在中国和美国都占据着极为重要的地位但是由于经济工业工业发展阶段和资源禀赋不同， 中美电力行业还是有着24.67%69.99%很大的区别美国中国电力需求结构不同美国2009年净电力需求为35755亿千瓦时 （美国用电量统计口径为净用电量， 即不包括厂用电、输电线损和抽水蓄能用电量； 数据来源于美国能由于中美所处经济发展阶段不同， 电力需求的结构存在巨大差别 美国主要是居民和商业用电占据较大的比重， 而中国则是工业用电占据较2010 12 ｜ENERGY REVIEW 能源评论 ｜79研究院Research大的比重由于工业用电相对比较集中， 电力需求会用电量计算 而且按照净用电量计算出的电力也比较平稳， 因此满足需求 相对容易， 电网结 构需求增长率与此处数据差别应该不大）假设未也相对比较简单； 而居民和商业用电则比较分散，来中美电力需求增长速度保持不变，则到2020年电力需求波动性和随机性也较大，满足相对困美国净用电量将达到40330亿千瓦时，中国净用电难，电网结构也需要更为复杂。

随着经济发展， 中量将达到102260亿千瓦时， 中国电力需求将是美国的居民和商业电力需求所占比重会逐渐增加，国的2.5倍 （如图3所示）电力行业需要解决的问题将会越来越复杂由于中国正处于经济高速增长的时期， 电力需求增长也相对很快 为了满足高速增长的电力需电力负荷特性不同求，中国需要新建大量的发电机组，其中既包括化比较来看，美国的负荷波动比中国剧烈得多石能源发电， 也包括非化石能源发电， 这些发电机20 08年最高用电负荷美国是中国的1.34倍，用电组如何布局和协调， 是中国面临的一个很重要的问图 2中美电力负荷特性对比图 3 中美电力需求增长对比单位：亿千瓦时美国美国中国中国80000725961200007000066.49%56.22%10000060000541118000050000400006000030000400002000010000200000最高负荷（万千瓦）负荷率（％）020092020量却只是中国的1.13倍 为了满足剧烈波动的负荷题美国的电力需求增长则较慢， 不需要过多考虑需求，美国需要有足够的调峰发电能力，中国负荷新增发电机组的问题波动则相对较小， 调峰需求不如美国强烈。

发电结构不同电力需求增长不同美国 2 00 9 年净发电 量为39 531亿千瓦 时（美国1996?2009年的平均电力需求增长率为美国发电 量统计为净发电 量，即不包括厂用电1.10%， 中国1996?20 09年的平均电力需求增长和抽 水蓄 能用电 量），其中煤电为176 45 亿千瓦率为10.02% （中国1996年电力需求没有统计抽水时，占44.6 4%， 天然气发电为920 4亿千瓦时， 占蓄能用电量， 因此中国电力需求增长率按照全社23.28%， 水电为2721亿千瓦时， 占6.88%， 核电为80 ｜能源评论 ENERGY REVIEW ｜2010 12研究院Research7987亿千瓦时， 占20.20%， 可再生能源发电量为1411亿千瓦时（美国可再生能源发电包括小水电、风电、太阳能发电、 地热发电、 潮汐发电、 生物质能发电等），占3.57% 中国2009年发电量为36812亿千瓦时，其中火电为30117亿千瓦时， 占81.81%，水电为5177亿千瓦时， 占14.06%， 核电为701亿千瓦时，占1.90%， 风电为276亿千瓦时， 占0.75%（如图 4所示）。

中美两国发电机组都是以火电为主， 分别占比是80%和70%， 但是，美国火电中还有将近三分之一的天然气发电， 中国主要都是煤电 由于天然气发图 4中美发电结构对比其它风电其它可再生发电 1.43%0.75%1.48%3.57%煤电核电核电44.64%1.90%水电20.20%14.06%水电6.88%天然气发电火电23.28%81.81%美国中国电较为清洁， 二氧化碳排放较少， 在同等火电发电量的情况下，中国二氧化碳排放比美国要多 另外，美国核电发电量占了20%， 中国则只有大约2%， 虽然水力发电美国比中国少一些， 但可再生能源发电美国总体上大大领先调度政策不同美国采用边际成本调度的方式， 即按照发电机组的边际成本排序， 优先调度边际成本低的发电随着经济发展，中国的居民和商业电力需求所占比重会逐渐增加，电力行业需要解决的问题将会越来越复杂机组并网发电中国则更多采用行政命令的方式，发电机组在建设审批时会预先设定一个发电利用小时数， 上网发电时按照预先设定的发电利用小时的安排 由于行政干预往往采用平均分配的方式，中国的调度方式体现为平均调度的特点 平均调度不考虑各个发电机组的成本， 为满足同样的电力需求，相比其他调度方式所需成本往往较高， 碳减排效果也较差。

为了祛除这种调度方式的弊病，中国于2007年开始在5个省份试点节能发电调度，即优先调度非化石能源发电， 然后调度天然气发电和煤电， 煤电的调度顺序按照发电煤耗的顺序安排发电调峰方式不同由于调度方式不同， 中美在满足高峰负荷的方式上也不一样 中美两国煤电机组的年利用小时数差别很大， 中国煤电机组年利用小时为4865小时，是美国利用程度的87.05% 美国主要通过天然气机组调峰， 其他机组比如煤电、 水电、核电等则主要满足基础负荷需求， 而在中国则主要通过煤电机组调峰，相应利用小时数相对较少 辅助服务方式不同由于电力负荷预测和实际情况总会存在一定差别，同时风电等可再生能源发电具有随机性， 电力行业需要提供辅助服务不可避免 辅助服务根据要求不同可以大体分为三类， 即自动调节辅助服务、旋转备用辅助服务和启动备用辅助服务 中美在辅助服务的技术上差别不大， 但是在辅助服务2010 12 ｜ENERGY REVIEW 能源评论 ｜81研究院Research的利用补偿机制方面却存在巨大的差别美国辅助服务利益补偿主要经由市场机制提供，通过辅助服务电力市场确定辅助服务补偿标准，中国则主要通过行政法规的方式， 经由电力监管委员会制定辅助服务补偿标准来补偿电厂提供的辅助服务，自动调节辅助服务则要求电厂必须义务性提供。

中美电力行业应对气候变化政策异同表 1 2009 年中美不同类型发电机组年利用小时机组类型 年利用小时煤电机组55894865 （中国为火电年利用小时，因为中国火电机组基本。