清華新聞網(wǎng)12月4日電 11月27日，清華大學(xué)電機(jī)系鐘海旺副教授發(fā)布了關(guān)于電力系統(tǒng)環(huán)境影響的最新成果。該研究提出內(nèi)嵌建筑能耗精細(xì)模擬的電力系統(tǒng)運(yùn)行排放分析方法，并搭建了相應(yīng)的數(shù)值仿真平臺(tái)，以系統(tǒng)量化能源終端電氣化對(duì)于我國(guó)碳中和戰(zhàn)略的影響。相比國(guó)際上傳統(tǒng)電能替代的環(huán)境影響分析方法，該研究所提模型和系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)小時(shí)級(jí)高精度的電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬、源荷雙側(cè)能耗和碳排放分析，為綜合全面研究我國(guó)多元電能替代和能源終端電氣化技術(shù)路徑的可持續(xù)性提供了基礎(chǔ)理論和工具平臺(tái)。
基于我國(guó)北方的實(shí)證分析表明，農(nóng)村地區(qū)能源終端大幅提升的電氣化水平將顯著改變省級(jí)電網(wǎng)的負(fù)荷曲線(xiàn)，近年來(lái)河北省著力推進(jìn)電代煤布局，某典型周的小時(shí)級(jí)負(fù)荷曲線(xiàn)如圖1所示。
圖1.河北省實(shí)施電代煤的周負(fù)荷曲線(xiàn)
該研究表明，持續(xù)快速增長(zhǎng)的清潔采暖負(fù)荷將引起我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)電側(cè)的額外碳排放，2015年電采暖政策造成我國(guó)北方16個(gè)省、區(qū)、直轄市額外排放1.0169-1.6289億噸二氧化碳，大約相當(dāng)于法國(guó)整個(gè)國(guó)家全年碳排放的1/3-1/2，如圖2所示。
(a)
(b)
圖2.（a）2015年中國(guó)北方各省實(shí)施電代煤的碳排放；（b）中國(guó)碳排放增量影響顯著
此外，2020年該政策的環(huán)境影響可能進(jìn)一步擴(kuò)大，預(yù)計(jì)導(dǎo)致碳排放增加至1.3003-1.9787億噸，對(duì)中國(guó)甚至全球的氣候變化產(chǎn)生影響。同時(shí)，該研究提出開(kāi)展跨區(qū)可再生能源匹配以及發(fā)展空氣源熱泵、太陽(yáng)能等高效設(shè)施的近零排放政策建議，并根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行補(bǔ)貼政策，分析不同技術(shù)路徑的成本效益。期待該研究為我國(guó)提升能源終端電氣化水平、推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化發(fā)展、貫徹落實(shí)碳中和的應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略提供理論模型和政策建議。
該研究工作以“探究中國(guó)電采暖政策與碳減排的權(quán)衡（Exploring the Trade-offs between Electric Heating Policy and Carbon Mitigation in China）”為題發(fā)表在《自然·通訊》（Nature Communications）。論文獨(dú)立第一作者為清華大學(xué)電機(jī)系2014級(jí)直博生王劍曉（現(xiàn)于華北電力大學(xué)任教），通訊作者為電機(jī)系鐘海旺副教授與美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校丹尼爾·卡曼（Daniel Kammen）教授，其他合作者包括重慶大學(xué)楊知方研究員、清華大學(xué)地學(xué)系劉竹副教授、清華大學(xué)電機(jī)系夏清教授、康重慶教授等。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家電網(wǎng)公司總部科技項(xiàng)目的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-020-19854-y
供稿：電機(jī)系
編輯：李華山
審核：呂婷
