低碳电力技术的研究未来发展趋势展望

低碳电力技术的研究展望
 

康重庆，陈启鑫，夏清（电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系)，北京市 海淀区 100084）Prospects of Low-Carbon ElectricityKANG Chong-qing，CHEN Qi-xin，XIA Qing（1．State Key Laboratory of Control and Simulation of Power Systems and Generation Equipments(Department of Electrical Engineering，Tsinghua University)，Haidian District，Beijing 100084，China）ABSTRACT: Delivering a low-carbon economy putsourselves on a path to cut CO2 emissions, which is the maincontributor to global warming. Developing low-carbontechnology in electricity industry will play an important role inhelping us to be prepared for the low-carbon economy in thefuture since electricity always being the biggest emissionsource. In this paper, after describing features of CO2 emissionsand corresponding reduction potential in China’s electricitysector, main difficulties and challenges in creating alow-carbon electricity industry in China are analyzed. On thisbase, a research framework is established, giving out acomprehensive prospect on the future development ofelectricity technology in a low-carbon scenario, which deeplyreveals new research trends and interests of this area. KEY WORDS: low carbon economy；low carbon electricity；CO2 emission；clean development mechanism (CDM)；carboncapture and storage (CCS)摘要：发展低碳经济，是应对全球气候变暖、实现经济可持续发展的迫切要求。作为 CO2 减排的主力军，电力行业实现低碳化发展具有着重要的现实意义与战略意义。本文在深入揭示我国电力行业碳排放特性与碳减排潜力的基础上，从宏观与微观层面全面地分析了在低碳经济中电力行业所面临的新形势与呈现的新特点，剖析了“低碳电力”这一新的研究领域的发展方向，对低碳电力技术的研究与运用进行了展望，阐述了实施低碳电力发展战略所将面临的主要挑战与亟待解决的问题，并建立了低碳电力技术的整体研究框架。关键词：低碳经济；低碳电力；二氧化碳排放(CDM)；清洁发展机制；碳捕捉与储存技术(CCS)0 引言全球气候变暖是当前人类社会所面临的最大挑战之一。根据联合国最新的全球气候变化科学评估报告，气候变化所导致的总代价将引起全球 GDP损失约 5%[1]；而世界银行前首席经济学家斯特恩在著名的《斯特恩报告》中更指出，在考虑更广泛的风险和影响的情况下，估计损失将上升到 GDP 的20%或者更多[2]。在引起全球气候变暖的诸多因素中，人类活动所排放的温室气体不断增加是最主要原因。温室气体主要包括二氧化碳(CO2)、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫等，在温室气体引致的全球气候变暖效应中，CO2 的作用高达 77%，因此，减少 CO2 的排放，是一个亟待解决的问题，对于控制温室效应、减缓全球变暖至关重要。面对挑战，全球气候变暖迅速成为各国政府与公众所持续关注的焦点。联合国与世界各国政府相继行动起来，通过立法或政府规划的方式各自制定了相应的 CO2 减排目标，通过调整经济结构，提高能源效率等途径提高经济发展的可持续能力，并大力探索新途径，为 CO2 减排做好技术储备。英国政府在 2003 年公布的能源白皮书《Our energy future –creating a low carbon economy》中[3]，首次提出了低碳经济的发展理念。低碳经济是能源消费方式，经济发展方式和人类生活方式的一次全新变革，代表了从工业文明向生态经济文明的巨大进步[4-5]。我国是全球 CO2 排放量最大的国家之一，实施低碳经济战略，是我国发展经济的必由之路。从我国 CO2 的排放结构上看，由于我国的能源结构以煤为主，当前 CO2 的排放主要来自于能源部门，尤其电力行业占总排放量的主体。因此，面对低碳经济的发展模式，电力行业势必将成为 CO2 减排的主力军[6]。在全球气候变暖的背景下，如何在综合兼顾 本*文`内/容/来/自:中-国-碳^排-放“交|易^网-tan pai fang . c o m
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2康重庆等：低碳电力技术的研究展望Vol. 33 No. 2经济、环境、生态的基础上，走可持续发展之路，实现我国电力行业的低碳化发展，是我国电力工业所面临的时代议题，既是挑战，也是机遇。为此，本文揭示了低碳模式对于电力行业的深刻影响，讨论了实现电力行业低碳化的发展途径，分析了低碳电力所带来的新的研究方向，描述了各种低碳技术在电力行业中的运用状况与发展前景，并深入分析了低碳发展模式赋予电力行业的规划、运行、市场交易等关键环节的新内涵与研究领域。1 国外实施 CO2 减排的实践1.1 世界各国的 CO2 减排目标温室气体是典型的全球性公共产品，其减排需要全世界层面上的合作与协调。联合国于 1979 年召开第一次世界气候大会，1988 年建立了政府间气候变化专门委员会(IPCC)，并于 1990 年达成《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)。该公约具有法律效应，自 1995 年以来每年举行一次缔约方大会，其中，尤以第三次和第十三次大会的影响最为深远。第三次大会于 1997 年在日本召开，通过了著名的《京都议定书》，确定了各缔约国的减排承诺；第十三次大会于 2007 年在印尼召开，形成了妥协性的“巴厘岛路线图”，明确了 2020 年发达国家减排 25%~40%，2050 年全球减排 50%的中远期目标。与此同时，世界各国政府也相继行动起来，尤以欧盟与日本最为积极。2000 年欧盟温室气体排放量比 1990 年降低了 4%，并计划 2020 年减排 20%，英国更是将 2050 年的目标定为 60%。日本承诺2008—2012 年在 1990 年的基础上降低 6%，并成立全国温室气体盘查办公室，采取多项措施控制温室气体排放。作为全球最大的温室气体排放国之一，美国以减排会威胁美国经济为由，于 2001 年退出《京都议定书》，并拒绝承担量化的、强制性的减排义务；然而，美国国内一些州则采取了积极应对措施，加州更是通过了一项减排法案。1.2 实施 CO2 减排的途径考虑到气候变化影响的全球性，《京都议定书》设定了 3 个机制，以实现温室气体的减排。分别为联合履约(JI)、清洁发展机制(clean developmentmechanism，CDM)和排放贸易(ET)。其中，JI 是指发达国家之间通过项目级合作实现减排；CDM 是指发达国家通过资助、技术转让等方式，与发展中国家合作以实现减排；ET 指发达国家之间的温室气体减排额交易[7]。欧盟是国际温室气体减排的坚实执行者与主要推动者。欧盟成员国达成了“减排量分担”的协议，将减排指标分配到各个国家，并于 2005 开始建立了欧盟内部的温室气体减排贸易市场(ETS)，实施总量控制交易(Cap-and-trade)的模式，逐步扩大参与 ETS 的行业规模，并对超额排放企业施加高额罚款。此外，欧盟还通过鼓励各成员国征收碳税等环境税收，使用低碳燃料，积极发展可再生能源，推动低碳技术发展等途径，来实现其减排目标。无论在生产还是消费环节，日本的能源利用效率都已经很高，因此，日本的减排潜力主要集中在能源结构调整上，通过大力发展核电、光伏发电等技术，减少温室气体的排放。此外，日本还积极投资发展中国家的 CDM 项目建设，通过技术转让与资金出口获取减排指标。尽管拒绝承担强制性减排义务，美国仍然坚持通过发展科技的手段实施减排。根据其能源结构中煤炭丰富的特点，大力开发洁净煤技术，并建设IGCC 电站等高效能源。2 中国发展低碳经济的背景与对策2.1 发展低碳经济的时代背景低碳经济是以低能耗、低排放、低污染为基础的经济模式，其核心是技术创新、制度创新和发展观的改变，是一场涉及生产模式、生活方式、价值观念和国家权益的全球性革命[4,8]。因此，发展低碳经济是贯彻科学发展观、走可持续发展道路的本质要求；有利于转变经济发展方式、提高我国的核心竞争力；有利于融入世界最新的经济发展与技术革新的浪潮之中，提高对于全球性经济风险的抵御能力；有利于树立负责任大国的国际形象；更是我国建设节约型、环境友好型社会，建设创新型国家的必经之路。2.2 中国面向低碳经济的宏观应对尽管根据《京都议定书》，发展中国家在 2012年之前不需要承担减排义务，但我国政府以长远的战略眼光高度重视全球气候变暖问题，先后于 1992年、1997 年正式签署《框架公约》与《京都议定书》；十七大报告中已经做出了“加强应对气候变化能力建设，为保护全球气候做出新的贡献”的庄严承诺，并在《国家“十一五”规划纲要》中明确提出了 2010年 CO2 排放下降 10%的目标[7]。2007 年，我国发布了《中国应对气候变化国家方案》，全面阐述了我 内/容/来/自:中-国-碳-排-放*交…易-网-tan pai fang . com
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第 33 卷 第 2 期电 网 技 术3国应对全球气候变化的目标与相应措施，提倡通过改变发展方式、调整能源结构与提高能效等方式积极应对。3 中国的低碳电力之路3.1 我国电力行业的 CO2 排放特点我国电力行业的 CO2 排放特性主要如下 [1,6]：1）发电 CO2 排放总量大且增长迅速。2005年，电力行业的碳排放相对 1980 年增加了 5.57倍；与此同时，其占全部化石能源碳排放的比例逐年增高，由 1980 年的 21.07%逐步增加到 2005年的 38.73%，几乎占据全国 CO2 总排放量的“半壁江山”。2）我国电源结构以煤炭为主体，煤炭发电装机占总装机容量的比例超过 70%，低碳电源比重较小；而煤电的 CO2 排放占发电总排放比例超过 95%。3）中国的电力碳排放系数远高于发达国家，2005 年为 222.95 g/kWh，而主要发达国家多在100~150g 之间。3.2 我国发展低碳电力的必要性以上数据分析显示，在我国实施低碳电力发展战略是当务之急，具有重要的战略意义。1）电力行业是 CO2 减排的主战场，对于低碳经济的实施与发展具有重要影响。同时，电力行业的减排潜力巨大，优化空间明显，只有大力发展低碳电力，才能实现国民经济向低碳经济的转变。2）《京都议定书》的减排方案有效期为 2012 年，其后，随着减排压力的持续升高，中国将面临日益严峻的挑战，且可能在不久的将来面临强制性、可量化的减排计划，而发展低碳电力是应对国际压力，确保完成国家 CO2 排放宏观目标的重要途径。3）发展低碳电力，是实现电力行业可持续发展的重要途径。低碳电力以降低 CO2 排放为重要目标，这将有利于改善电源结构，改变我国当前对于化石能源，尤其对煤炭的依存度太高的状况，从而实现能源结构的多元化，形成清洁的能源供应体系；其次，发展低碳电力有利于促进发电技术更新换代，提高能效，引入各种清洁发电技术，降低污染；最后，发展低碳经济有利于提高电能生产、传输与消费的效率，促进节能，减缓能源资源的消耗。3.3 我国电力行业当前实施的低碳对策我国电力行业的低碳化起步较晚，且尚未制定明确的远景目标。目前正在实施的一系列行业重大举措尽管并未以低碳为直接目标，但仍对减少电力CO2 排放起到积极的作用。总结如下：1）为了提高电力工业的能源使用效率、节约能源，2007 年，国务院下发了《节能发电调度办法》。尽管节能与减排在其实现目标上并非完全一致，但由于我国的电源结构以火电为主，通过实施节能发电调度，同样有利于降低电力的碳排放系数，从而从整体上减少电力行业的 CO2 排放。2）在发改委制订的《可再生能源发展“十一五”规划》中提出，到 2010 年可再生能源在能源消费中的比重由现有的不到 1%增长到 10%。可再生能源是典型的低碳电源，其 CO2 排放强度极低，甚至可实现零碳排放，因此，大力促进可再生能源发展，有利于从发电结构上实现 CO2 的减排。3）为提高发电效率与环保效益，华能发电集团实施了“绿色煤电”计划，分阶段研究与引入各种清洁发电技术与 CO2 排放技术，尤其是碳捕捉与储存技术(carbon capture and storage，CCS)，该计划将对低碳技术的发展起到重要的促进作用。4）CDM 是当前发达国家实现 CO2 减排义务的重要手段。我国是世界最大的 CDM 项目减排国，核准减排量(CERs)占全球的 50%，大力发展 CDM项目有利于获得大量的 CO2 减排额度，并实现低碳技术与资金的引进。4 国内外低碳电力研究现状概述4.1 国外的研究现状随着全球气候变暖日益成为世界各国政府、民众与工业界的关注焦点，CO2 减排与发展低碳经济已经成为了当前世界最为热门的研究领域之一。作为最主要的 CO2 排放源，对于低碳电力的研究也呈现出积极的上升趋势。大体上来说，目前国外在低碳领域的研究主要集中在以下 3 个方面：1）分析制定低碳目标、引入各种低碳政策与措施的宏观影响。文献[2]测算了 CO2 排放所带来的社会成本以及实施减排对于经济发展的代价；文献[9]介绍了低碳目标对于实现能源多元化与供应安全的作用；文献[10]从宏观经济层面分析了实现低碳发展的政策及其相应的机遇与挑战；文献[11]分析碳税等环境税收对于电力行业发展的影响，以及如何实施最优的碳税与碳交易机制；文献[12]介绍了欧洲 ETS 的框架、体系与演化；文献[13]研究了碳交易机制对于市场成员行为的影响。2）将低碳作为一个单独的因素、变量或约束 夲呅內傛莱源亍：ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
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4康重庆等：低碳电力技术的研究展望Vol. 33 No. 2引入电力系统之中，并分析其所带来的影响。文献[14]对在意大利的电力系统中实施的各种低碳技术进行效益分析；文献[15-16]分析了碳约束对于电源扩展的影响及相应的最佳电源结构问题；文献[17-19]评估了各种可再生能源的容量可信度，并将其运用于电力系统的可靠性分析；文献[7]是当前对于低碳电力最新成果的汇总，分别介绍其实施背景、特点与效益风险，并分析了英国在各个环节上的低碳减排潜力，以及各种场景下的减排目标。3）聚焦于各种低碳技术的研究与运用。文献[20-21]综合描述了当前广泛关注的低碳技术及其前景，并从可再生发电(风电、太阳能、潮汐能和生物能等)、传统化石电源的低碳化改造(CCS、微型发电、IGCC 等)、电能传输环节的低碳化技术(超导输电、电能储存、分布式电源等)与电能消费终端的低碳化技术(低碳燃料、低碳电器、智能电表等) 4 个方面进行分类介绍；文献[22-25]主要研究了各类可再生能源的特性，以及大规模运用的关键和难点；文献[26-27]介绍了 CCS 的现状与前景；文献[28]介绍了分布式电源的引入及其影响；文献[29]则介绍了 CO2减排对于电力需求侧技术的激励。4.2 国内的研究现状对于低碳电力的研究，目前在国内仍处于起步阶段。目前的研究还主要停留在低碳经济的发展理念，面对全球气候变暖我国所应采取的应对策略，我国的 CO2 减排潜力，以及一些具体的低碳技术层面，还缺乏从电力行业本身出发对低碳问题的研究。文献[4]揭示了低碳经济理念，分析了我国所面临的挑战并研究了相应的应对策略；文献[6,30-31]分析了我国碳排放的潜力与特性，对我国的 CO2 减排进行了展望，并分析其对于国民经济的影响；文献[32]探讨了我国能源发展在减排情景下的关键技术运用；文献[7]介绍了清洁发电技术与 CCS 技术的发展与在我国的运用前景；文献[33]对低碳的政策实施建模，并进行实证分析；文献[34]介绍了我国开展CDM 的现状，并分析了相应的策略选择。5 低碳电力模式下的研究方向探讨5.1 整体研究框架低碳理念的引入对于电力行业的影响是广泛而深刻的。尽管国外已经广泛开展了关于低碳电力的各种研究工作，然而，现有的研究大多集中在比较广泛的能源经济领域与具体的技术领域，缺乏紧扣电力行业本质属性来分析低碳经济对于电力行业的深刻影响的研究工作。本文在深入分析电力行业本质特征的基础上，探讨在低碳电力模式下所涌现出来的新的研究方向。本文分别从宏观、制度、技术、行业、市场与企业层面等角度展望了低碳电力模式下的研究问题，并总结出主要的研究方向，在此基础上形成了低碳电力技术的整体研究框架，如图 1 所示。图 1 低碳电力技术的整体研究框架Fig. 1 Research framework of low-carbon electricity5.2 研究电力行业在低碳经济中的定位与作用引入以低碳为目的的发展模式，必将对我国电力工业产生深刻而广泛的影响。作为低碳经济的重要组成部分，电力行业的低碳化发展必须与整个国民经济的低碳进程保持协调，并起到良好的支撑作用，这就使得电力行业的发展需要更充分地兼顾国家在产业结构调整、环境污染控制等方面的宏观政策，也因此带来了新的研究内涵与研究方向。如何清晰地描述并从定性、定量的角度对这种影响进行衡量，是亟需重点研究的问题，并对如何在低碳环境下实现电力行业与国家宏观经济战略、能源规划战略的良好协调，如何衡量碳减排的社会效益，如何确定电力行业的碳减排目标，电力工业各个环节的低碳化空间具体有多大，实施低碳化对电力工业的发展会带来多大的环保成本，如何实现电力工业经济性与低碳排放的有效统一等问题给出解答。5.3 实现我国电力行业低碳化发展的技术路线研究引入低碳技术，是实现电力行业低碳化发展的关键所在。低碳技术的选择，除了受其本身成本、效益、风险与成熟度等因素影响外，还与我国的基本国情、资源禀赋与电力行业特性等方面相关。方兴未艾的低碳技术尚未完全成熟，存在着风险大，成本高，效果不确定的特点，从当前的技术发展程度看，主要的低碳技术包括：清洁发电技术、IGCC 和 NGCC 等高效率发电技术；核能、水能、风能、太阳能、生物能等低碳发电技术；以及各种CCS 技术。研究各种技术的实现难点与商业化障碍，分析各种技术在我国的实施效益、制约因素与 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com
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第 33 卷 第 2 期电 网 技 术5推广前景，在传统技术与尚未充分成熟的低碳技术间进行取舍与阶段性规划，进而制定中国电力行业低碳化发展的技术路线图，将是重要的研究方向。5.4 实现我国电力行业低碳化发展的制度研究CO2 具有典型的公共产品属性，无法通过自发的市场机制实现配置，而需引入适度的宏观调控，由政府制定相应的制度予以规范与引导。从世界各国的实践看，主要的制度包括 CO2 排放交易等市场机制；低碳电量配额、最低能耗标准、CO2 排放指标等约束机制；碳税、污染税等财税机制；绿色电价等激励机制等。如何通过合理的制度设计，在深入挖掘电力行业各环节碳排放特性与低碳潜力的基础上，寻找 CO2 减排成本与效益的均衡，实现低碳电力与低碳经济的协调发展，促进我国电力行业的可持续发展，也将是未来的重要研究方向之一。5.5 面向低碳经济的 Energy Mix 优化研究低碳经济的引入，对以往以安全保障与社会经济效益为主的传统电力行业发展模式产生了较大的冲击。在此背景下，如何站在大能源的角度，综合考虑安全、经济、环境、可持续发展等各方面的效益与风险，运用能源经济学、环境经济学、发展经济学的理论成果，搭建综合的“能源-经济-环境”三方面因素相协调的 Energy Mix 优化模型[35-36]，实现电源结构的最优决策与演化，将是一个重要的、全新的研究方向。这里 Energy Mix 的含义是“能源结构”，指各种能源资源在再生产过程中形成的生产联系和数量对比关系；电力行业中则特指各种一次能源在电力生产中的消耗量与比例关系。为行文简洁与准确起见，在下文中仍沿用其原文。电力行业具有明显的锁定效应 (Locked-ineffect)。所谓锁定效应，是指事物的发展过程对初始状态与发展方向的选择具有很强的依赖性，一旦选择了某个初始状态，就很难改弦易辙，以至于进入一种类似于“锁定”的状态[4]。显然，由于发电机组往往具有较长的服役年限，因而，电力行业具有明显的锁定效应，Energy Mix 的决策，将在一个相当长的时期内产生持续的影响，在 CO2 排放上更是如此。当前的 Energy Mix 将在很大意义上决定未来的 CO2 排放量与发展路径。如何协调电源发展与CO2 减排之间的目标矛盾；如何提高电源结构对于各种价格变动尤其是 CO2 价格、技术进步、环境变化等各类风险的抵御能力，提高电源结构的适应性与灵活性；在 Energy Mix 中权衡近期的经济成本与远期的环境成本；如何最终实现电源结构的低碳化等等。这些问题都是发展低碳电力所带来的新的问题和挑战，也将是未来的重要研究领域。5.6 面向低碳经济的电网结构与运行特性研究在低碳经济模式下，分布式电源、可再生电源将得到蓬勃发展。分布式能源多分布在负荷中心，其蓬勃发展将有利于实现电力供应本地化，缓解电网传输压力；此外，分布式能源多为小容量，电压水平也不太高，通常直接接入配电网发电；对于可再生能源而言，大规模的并网将对电网结构的规划与适应度带来新的挑战；其次，可再生能源，尤其是风能和潮汐能，多分布在离负荷中心较远的偏远地区，需要架设专线以实现这部分电源的联网。以上是低碳模式下电网结构的新特点，如何建设有利于支撑低碳电力发展的输配电网结构及其配套设备；如何分析各种低碳能源的联网对于系统电压、频率稳定的影响，并对电网安全运行标准重新界定；如何在确保安全运行的前提下，计算各类低碳电源的容量可信度，并决策系统所需的最优备用与最优裕度；如何对电网运行的调度裕度，以及抵御随机风险的能力进行评估等问题亟待解决，这也是推动低碳电力发展所需要先行研究的新领域。5.7 面向低碳经济的新型电力调度模式研究在低碳经济中，电力系统的调度方式与调度技术同样出现了新的特点与内涵。传统的电力调度一般采用经济调度的原则，即以整个系统的发电、运营成本最低实施调度。然而，随着低碳电力的发展，电网的调度方式将发生较大的改变。在低碳模式中，应在充分分析发电、输电、配电和用电过程中的能源消耗与减排潜力前提下，打破传统单纯以最低发电成本为目标的经济调度模式，在综合考虑经济、安全、环保等因素的前提下，以社会福利最大化为目标制定调度原则。此外，低碳模式对降低电网损耗，提高电能传输效率提出了更高的要求，这就要求对电力系统调度运行中的低碳技术进行深入研究，分析如何在调度运行中最大限度地减少 CO2 排放，并根据不同地域、不同季节、不同电源结构的特点，提出相应的低碳调度对策。5.8 面向低碳经济的新型电力市场结构与运行机制研究随着低碳技术的日益成熟、减排趋势的日益明朗，各类低碳电源(主要是可再生与分布式能源)将 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com
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6康重庆等：低碳电力技术的研究展望Vol. 33 No. 2持续进入市场，其与传统电源的竞争力也将呈上升趋势。这类电源对规模经济性的要求相对较弱，投资规模较低，这将降低市场的准入门槛，有利于大量引入新成员，对传统呈寡头竞争的市场格局产生冲击。此外，电力供应的本地化程度将有所提高，分散的、小型发电商的涌现将动摇局部地区大型发电企业的垄断地位，对局部市场的形成与均衡产生了良好的培育作用，从而改变了电力市场的体系架构，提高交易的纵向立体化程度与横向渗透性。与此同时，在低碳经济模式下，国际国内的CO2 价格、财税政策、约束机制或交易机制将与电力价格及市场运行产生联动。CO2 减排成本、碳税、CO2 价格等要素的变化将对市场均衡产生影响，进而影响电价的形成；而电力供需形势，电价预期也将对 CO2 价格的波动产生影响。此外，低碳经济中的电力市场交易体系也将产生重大变化，新兴的碳交易将给电力市场的交易品种带来新的内涵，通过引入同时涉及碳与电量的新型交易品种，市场成员可在两类市场间进行套期或其他金融操作，这就极大地增加了电力市场交易的操作空间与复杂程度。基于此背景，深入分析低碳经济下电力市场所呈现的新的结构与运行特点；设计与之相适应的市场体系与市场模式；设计与之相适应的电价形成机制与市场交易体系，以控制风险，满足交易需求，提高市场的竞争程度与电力商品的流动性，进而提高市场效率，必将成为一个不容忽视的研究方向。5.9 面向低碳经济的电力企业应对策略研究在低碳经济模式下，电力企业的投资、生产、交易决策将面临着更大的不确定性。对于发电企业而言，除了传统地考虑电价波动、需求关系波动等因素外，还应充分考虑国家宏观调控关于碳税或各种配额机制的制度出台等宏观因素；关注未来各项低碳技术的发展程度等科技进步因素；评估国际国内市场 CO2 的价格波动与发展趋势等价格因素；分析各种新型低碳电源、低碳技术在生产中的出力特性与运行特性等等。如何采用适应于低碳电力发展模式下的柔性发展策略，提高自身资产结构与企业运作的灵活度与适应性，提高企业自身抵御各种风险的能力，是发电企业所面临的关键性问题，也必将成为新的研究方向。对于电网企业而言，在低碳电力模式下，其工作的开展将具备新的内涵，也将遭遇新的挑战。电网企业需要超前研究低碳电力的发展对于电网企业运营与投资策略等方面的影响，从电网配套与接入、辅助服务提供等方面考虑电网的建设与扩展；需要研究电网企业在低碳经济模式下所面临的各种新的风险，包括电网运行安全风险、购电成本上涨风险、低碳调度方式下的公平性风险等，并提出有效应对各种风险的措施，建立相应的风险综合评价方法和指标体系；需要研究引入各种低碳技术对于电力系统调度原则的影响，分析各种低碳技术对于降低电网运行损耗，提高电能传输效率的作用，从而实现电网环节的低碳化发展。如何制订电网企业在低碳经济模式下的发展策略、实施步骤与应对措施，如何实施有效的风险预警、识别、规避与控制机制，将是未来的重要研究方向之一。6 结论本文在分析近年来国内外实施 CO2 减排的经验与实践基础上，全面阐述了发展低碳经济的时代背景与现实意义，在深入分析我国电力行业的碳排放特点的基础上，充分论述了发展低碳电力的必要性与紧迫性，从低碳电力的作用与定位，低碳技术的研究与运用，宏观低碳政策与制度的制定，低碳 Energy Mix 的优化、低碳模式下电网结构与运行特性的分析、低碳电力调度模式与调度技术、低碳电力市场结构与运行机制、电力企业面向低碳经济的应对策略等八个方面深入挖掘了低碳电力发展模式的新特点与新趋势，阐述了实施低碳电力发展战略所将面临的重大挑战与亟待解决的重大问题。应该指出的是，低碳电力技术是一个新的研究领域，涉及电气工程与经济、环境、化学工程、热能动力工程等学科的交叉和融合。希望本文所提出的研究思路和研究框架能为未来我国低碳电力的发展与相关研究工作提供一定的参考。参考文献[1] IPCC．Intergovernmental panel for climate change fourth assessmentreport[M]．Cambridge University Press，2007．[2] Stern N．The economics of climate change：The stern review[M]．Cambridge University Press，2007．[3] Secretary of State for Trade and Industry，UK．Energy WhitePaper．Our energy future–creating a low carbon economy[M]．2003．[4] 张坤民，潘家华，崔大鹏．低碳经济论[M]．北京：中国环境科学出版社，2008．[5] 任卫峰．低碳经济与环境金融创新[J]．上海经济研究，2008，3：38-42．

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第 33 卷 第 2 期电 网 技 术7Ren Weifeng ． Carbon economy and environmental financeinnovation[J]．Shanghai Economy Research，2008，3：38-42(inChinese)．[6] 魏一鸣，刘兰翠，范英，等． 中国能源报告(2008)：碳排放研究[M]．北京：科学出版社，2008．[7] 乌若思，苏文斌，郑松．挑战全球气候变化——二氧化碳捕捉与封存[M]．北京：中国水利水电出版社，2008．[8] Michael Grubb，Tooraj Jamasb，Michael G．et al．Delivering aLow-Carbon Electricity System[M]．Cambridge University Press，2008．[9] Grubb M，Butler L，Twomey P．Diversity and secuity in UKelectricity generation: the influence of low-carbon objectives[J]．Energy Policy，2006，34(18)：4050-4062．[10] Foxon T J．Inducing innovation for a low-carbon future：Drivers，barriers and policies[M]．London：Carbon Trust，2003．[11] Svante Mandell．Optimal mix of emissions taxes and cap-and-trade[J]．Journal of Environmental Economics and Management，2007，12：1-10．[12] Boemare C，Quirion P，Sorrell S．The evolution of emission tradingin the EU：Tensions between national trading schemes and theproposed EU directive[J]．Climate Policy，3S2：105-124．[13] James J．Murphy，John K．Stranlund．A laboratory investigation ofcompliance behavior under tradable emissions rights：Implications fortargeted enforcement[J]．Journal of Environmental Economics andManagement，2007，53：196-212．[14] Alberto Gelmini，Michele Benini，Marco Borgarello．Assessment ofthe actions to reduce CO2emissions in the Italian powersystem[J]．5th International Conference on European ElectricityMarket，2008，5：1-5．[15] Damien Crilly，Toshko Zhelev．Emissions targeting and planning: anapplication of CO2 emissions pinch analysis (CEPA) to the Irishelectricity generation sector[J]．Energy，2008，5：1-10．[16] Doherty R，Outhred H，O’Malley M．Generation portfolio analysis fora carbon constrained and uncertain future[C] ． InternationalConference on Future Power Systems，2005，11：1-6．[17] Cornel Ensslin，Michael Milligan，Hannele Holttinen，et al．Currentmethods to calculate capacity credit of wind power ， ieacollaboration[C]．IEEE PES General Meeting，2008，7：1-3．[18] Karki ， Po Hu ． Impact of wind power growth on capacitycredit[C] ． Electrical and Computer Engineering ， CanadianConference．2007，4：1586-1589．[19] Pudaruth G R，Li F．Capacity credit variation in distributionsystems[C]．IEEE PES General Meeting，2008，6：1-7．[20] Tooraj Jamasb，William J，Nuttall，Pollitt M G．Future electricitytechnologies and systems[M]．Cambridge University Press，2008．[21] IEA．Energy technology prospects 2006-Scenarios & Strategies to2050[M]．2006，Paris．[22] Ivana Kockar European Union Perspective on the Kyoto Protocol:Emissions Trading Scheme and Renewable Resources[C]．IEEE PESGeneral Meeting，2007，6：1-4．[23] DeCarolis J F，Keith D W．The economics of large-scale wind powerin a carbon constrained world[J]．Energy Policy，2006，34：395-410．[24] Neuhoff K．Large-scale deployment of renewables for electricitygeneration[J]．Oxford Review of Economic Policy，2005，21(1)：88-110．[25] Denholm P，Kulcinski G．Net energy balance and greenhouse gasemissions from renewable energy storage systems[J] ． Reportno．223-1，Madison：Energy Center of Wisconsin，available fromhttp://www.ecw.org/prod/223-1.pdf．[26] IEA．Prospects for capture and storage[M]．2004，Paris．[27] Marpaung C O P，Soebagio A，Shrestha R M．The role of carboncapture and storage and renewable energy for CO2 mitigation in theIndonesian power sector[J]．IPEC，2007，12：779-783．[28] Biermann A．Distributed generation: institutional change in the UK2000~2003[J] ． Proceedings of Summer Study ， EuropeanCouncil．2003．[29] Nag B ， Parikh J K ． Carbon emission coefficient of powerconsumption in India：Baseline determination from the demandside[J]．Energy Policy，2005，33(6)：777-786．[30] 叶勇．中国温室气体减排宏观经济评估[D]．北京：清华大学．2006．[31] 王志轩，潘荔，王新雷，等．我国电力工业节能现状及展望[J]．中国电力，2003，36(9)：34-42．Wang Zhixuan，Pan Li，Wang Xinlei．Status quo and prospect ofenergy-saving in China’s power industry[J]．China Power，2003，36(9)：34-42(in Chinese)．[32] 何建坤，张希良，李政，等．CO2 减排情景下中国能源发展若干问题[J]．科技导报，2008，2：90-92．He Jiankun， Zhang Xiliang， Li Zheng，et al．Energy issues facedby china in the scenario of CO2 mitigation[J]．Science & TechnologyReview，2008，2：90-92(in Chinese)．[33] 刘兰翠．我国二氧化碳减排问题的政策建模与实证分析[D]．合肥：中国科学技术大学，2006．[34] 刘兰翠，吴刚．我国 CDM 项目的现状与思考[J]．中国能源，2007，29(3)：34-40．Liu Lancui，Wu Gang．Actualities of China’s CDM projects andconsiderations[J]．Energy of China，2007，29(3)：34-40(in Chinese)．[35] 梁巧梅．能源复杂系统建模及能源政策分析系统[D]．北京：中国科学院，2007．[36] 李继峰，张阿玲．混合式能源-经济-环境系统模型构建方法论[J]．系统工程学报，2007，22(2)：170-175．Li Jifeng．Zhang Aling．Review of hybrid approaches of energy-economy-environmental system model[J] ． Journal of SystemEngineering，2007，22(2)：170-175 (in Chinese)．收稿日期：2008-12-29。作者简介：康重庆(1969—)，男，教授，研究方向为电力系统规划、电力经济与信息等，；陈启鑫(1982—)，男，在读博士生，研究方向为电力市场、电力系统规划等；夏清(1957—)，男，教授，研究方向为电力系统规划、电力经济与信息等。（编辑 杨天和）康重庆