【目的】中国风、光资源开发潜力巨大,但资源禀赋与负荷中心呈空间错配。本文旨在揭示风、光技术学习效应的区域异质性,提出兼顾经济性与低碳性的跨区域多能协同路径,为构建新型电力系统提供科学支撑。【方法】本文运用学习曲线模型,量化2005—2021年中国六大区域风能与太阳能发电技术投资成本随装机容量的动态演化规律。在此基础上,整合资源、技术与政策多重因素,构建覆盖2022—2060年成本最优的自下而上动态优化模型,探讨不同电气化和碳减排约束下电力系统转型的多能协同路径,并分析其对系统成本和碳排放的影响。【结果】①为实现碳中和,在加速电气化情景下,2060年中国可再生能源装机占比达88.9%,且约63.1%分布在西北、华北及华中地区。届时,可再生能源渗透率将达到85.2%,导致系统成本上涨21.0%。②投资成本将逐步取代燃料成本的主导地位,从增速看,辅助服务成本增速最快,2060年其成本占比将增至24.7%,度电辅助服务成本达0.203 元/kWh。③得益于可再生能源规模化发展,中国电力行业最早有望于2029年实现碳达峰,峰值约46.77亿tCO2,到2060年累计可减排约1189亿tCO2。【结论】西北、华北及东北地区风光成本下降的先行潜力是支撑系统低成本转型的核心,随着高比例可再生能源并网,系统成本结构将发生逆转,由此引发的辅助服务成本不可忽视。此外,电气化水平与碳减排强度共同决定了碳达峰时间与峰值量,协调负荷增长与碳减排之间的动态平衡,是保障电力系统有序脱碳的先决条件。
LI et al. (Thu,) studied this question.