中國煤電鎖定碳排放及其對減排目標的影響

張小麗　崔學勤　王克　傅莎　鄒驥

摘要 電力部門一直是中國碳排放的主要來源之一。燃煤電廠作為運行壽命長達30～40 a的能源基礎設施，一旦建成投產將鎖定大量碳排放，造成高碳排放路徑鎖定，影響中國未來減排目標的實現和低碳轉型。文章利用最新官方和國際機構統計數據，改進了電力部門鎖定排放的核算方法，考慮六類煤電機組每年新增規模、發電小時數及機組壽命的動態變化，核算不同情景下在運以及處于規劃建設階段燃煤發電機組的鎖定碳排放，并評估其對中國電力部門低碳轉型的影響。結果表明：①中國存量煤電機組普遍年輕，截至2018年平均加權服役年限不到12 a，按照現有煤電機組預期壽命自然退役且“十四五”之后不再新增煤電情況下，2040年前中國煤電碳排放將一直保持在較高的水平上。②中國燃煤機組鎖定碳排放總量為142.0（83.6～187.0）Gt CO2，截至2018年已實現的累積鎖定排放為39.7Gt CO2，剩余的鎖定排放將達到102.3（43.9～147.3）Gt CO2。③若只關注年度排放，中間道路情景下中國電力部門在2050年以后能夠滿足全球2 ℃目標的要求，但從累積排放看，中國電力部門自2040年起就超過了部門碳預算的上限。④控制新增煤電規模、縮短燃煤機組服役年限、減少年發電小時數等，均能有效降低中國燃煤機組鎖定排放，但也可能帶來高昂的成本。中國需要盡快研究制定煤電有序退出路線圖，在逐步淘汰煤電的同時避免資產擱淺和相關從業人員失業給經濟和社會造成巨大沖擊，最終實現電力部門公平的低碳轉型。

關鍵詞 燃煤發電;鎖定排放;煤電淘汰;碳預算

中圖分類號 X321

文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104（2020）08-0031-11DOI：10.12062/cpre.20200318

2015年通過的《巴黎協定》，設定了全球溫升不超過2 ℃，并努力控制在1.5 ℃的目標，給未來全球及中國碳排放空間施加了限制[1-3]。電力部門一直是中國CO2排放的主要來源之一，2016年電力和熱力生產CO2排放占中國總排放的57.5%，其中大多數來自燃煤發電[4]。據國際能源署（IEA）估計，現有政策情景下，2050年前電力部門還將繼續成為中國最大的排放來源[5]。

針對中國電力部門的低碳轉型，許多研究構建了未來電力部門不同的發展情景，分析了未來排放的驅動因素、減排技術、減排成本等[6-11]。這些研究多數從瞬時排放（年度排放）的角度出發，通常只關注關鍵時點（如2030、2050年）排放量及其是否滿足減排目標，而少有研究考慮整個時間段內的累積排放，因此可能產生“延遲減排”路徑，即在中前期維持較高排放，而在接近目標年份時快速減排，以便在目標年實現減排目標[12-13]。這類“延遲減排”路徑，一方面與“控制溫升必須控制累積碳排放”[14]的科學要求不符，另一方面也沒有考慮到社會經濟慣性帶來的高碳鎖定效應可能造成這種急速減排不可實現或成本極高[15]。因此，對于壽命長達幾十年的燃煤電廠，不僅應關注目標年的年度排放是否達標，還必須考慮其在壽命周期內的“鎖定排放”，并根據政策進程持續跟蹤[16]。

Davis等提出并發展了“基礎設施鎖定排放”的概念，即能源基礎設施在其運行壽命周期內產生的碳排放量累積之和，并開發了核算方法[17-18]。此后，一些研究開始對全球電廠和其他能源基礎設施的鎖定排放進行量化核算，還有研究進一步評估鎖定排放對實現2 ℃和1.5 ℃目標的影響[19-24]。研究表明，若現存全球燃煤電廠按照歷史壽命持續運行，全球溫升目標岌岌可危。但現有鎖定排放的研究通常聚焦于全球層面，而少數關注中國電力部門鎖定排放的研究尚存在以下不足：首先，參數選取上多采用全球平均，如煤電預期壽命選用全球平均40 a，與中國實際情況存在較大差異[25-27];其次，采用的核算方法假設機組整個壽命周期的發電小時數保持在機組建設年份水平上不變，且沒有細分機組規模，與中國近年來煤電發電小時數持續下降、大機組發電小時數高于小機組的實際情況不符;第三，只核算建成投運機組的鎖定排放，而忽視了中國高達195.6 GW的在建、核準、計劃等建設規劃周期內的煤電機組的鎖定碳排放[28];第四，沒有將中國燃煤發電的鎖定排放與實現全球溫升目標下中國電力部門的碳預算進行對比，無法為中國電力部門長期碳減排要求提供參考。

為彌補以上研究不足，本文改進了燃煤發電鎖定排放核算方法，考慮六類煤電機組每年新增規模、發電小時數及機組壽命的動態變化，利用最新官方和國際機構統計數據，并結合情景分析方法，對截至2019年7月處于運營狀態以及核準、在建、緩建等建設規劃周期內的不同規模燃煤發電機組的鎖定碳排放進行定量核算和影響因素分析，并與全球2 ℃目標下中國電力部門碳預算進行對比，評估燃煤發電鎖定排放對中國長期低碳轉型目標的影響。

從機組運行壽命周期和累積排放角度出發對燃煤發電鎖定排放的分析，豐富了通常僅關注年度排放的中國電力部門排放路徑的研究視角。改進后的鎖定排放核算方法，能夠詳細反映中國煤電發展實際，且能夠模擬控制煤電新增機組規模、縮短預期壽命、減少發電小時數等重要政策的動態變化及其減排效果，從而明確煤電的定位、發展目標以及分階段淘汰計劃。此外，研究有助于將短期煤電投資決策與中長期排放趨勢及減排目標結合，形成更為系統和科學的煤電政策影響評估框架，幫助政府及時決策，動態設定和調整電力部門的減排政策，防止延遲減排帶來巨大擱淺資產風險及社會成本。

1方法和數據

1.1 鎖定排放核算方法

作為長壽命周期的高碳基礎設施，煤電機組建成投產便意味著將鎖定大量碳排放。因此，從另一種視角出發，可以將煤電機組在運行周期內每年產生的碳排放加總并歸到其投產年份，即代表其鎖定排放量（如圖1深灰色方格）。根據截至2018年鎖定排放是否已實際發生，可將其分為已實現的鎖定排放（圖1黑色方格）和剩余的鎖定排放（圖1淺灰色方格）。

基于上述鎖定排放的概念和分類，本文核算自1993年《中國電力年鑒》發布以來中國每年不同規模新建煤電機組在其運行壽命內的鎖定碳排放。根據機組規模大小，將煤電機組分為六類：<100 MW、≧100～200 MW、≧200～300 MW、≧300～600 MW、≧600～1 000 MW、≧1 000 MW，每年各類機組規模根據實際新增情況處于不斷變化中，總體而言，先進機組比例不斷提高。鎖定排放的計算如公式（1）所示：

CE=∑t6t1∑i∑i+LjCEt，i，j=∑t6t1∑i∑i+LjCCt，i，j×EF（1）

式中，CE為燃煤機組的鎖定碳排放量;i為燃煤機組投產年份，以1993年為起點;L為燃煤機組的預期壽命;j為燃煤機組實際運行年份，且i≤j≤i+L，t為燃煤機組類型，機組容量由小到大，分別為t1至t6，共六類;CEt，i，j是指i年新建t類燃煤機組在j年運行產生的碳排放量;CCt，i，j為i年新建t類燃煤機組在j年運行產生的原煤消費量;EF為原煤的碳排放系數。

其中，各類燃煤機組的煤炭消費量除與其裝機容量有關外，還與其單位發電量煤耗、發電小時數相關，且處于動態變化中。計算時應考慮各類機組每年發電小時數的不同和未來可能的變化情況。2019年前發電小時數、單位發電量煤耗等根據各年統計數據分不同規模煤電機組及其實際運行年份分別確定，對2019年及之后機組的發電小時數進行情景分析。i年新建且在j年運行的t類燃煤機組的原煤消耗量可由公式（2）計算：

CCt，i，j=NIt，i，j×Ht，j×CRt，i，j（2）

式中， NIt，i，j表示i年新建且在第j年運行的t類煤電裝機容量;Ht，j表示j年t類煤電機組的平均發電小時數;CRt，i，j為新建t類煤電機組第j年單位發電煤耗;其他同上。受火電行業“上大壓小”政策[29]的影響，部分火電機組在2018年設計壽命到期之前已提前關停，特別是裝機規模在50 MW以下的小機組。因此，以50 MW裝機規模為分界點計算煤電機組淘汰率，以反映機組關停以后的實際運行裝機容量和機組的實際壽命。Ni，j為第i年新建裝機容量減去2018年之前提前淘汰部分，表示為：

NIi，j=NIi-∑2018jNI1i×R1j+NI2i×R2j（3）

式中，第i年新建的煤電裝機NIi中，機組規模小于50MW的裝機容量為NI1，規模在50MW及以上的裝機容量為NI2; NI1、NI2兩類機組2018年之前每年提前淘汰的比率分別為R1j和 R2j;且1993≤i≤j≤2018;其他同上。

對于截至2018年尚未退役的燃煤機組，假定其均能運行至預期壽命到期，不會提前關停。由于經過多輪落后產能淘汰，2018年尚未關停的小機組數量已經較少，且多數服役年限已接近預期壽命，因此不考慮這類機組的提前關停，對于中國燃煤發電鎖定排放計算結果影響很小。

1.2 剩余鎖定排放變化量與變化率計算方法

根據鎖定排放的概念，隨著時間推進，總的鎖定排放中，剩余鎖定排放不斷變為現實，成為已實現的鎖定排放。當年新增機組對應的全部鎖定排放與當年實現的鎖定排放（即年度排放）之差，可得剩余鎖定排放的變化量，表明機組未來剩余碳排放的年度變化趨勢。進一步，剩余鎖定排放的變化量與當年已實現排放的比值，可得剩余鎖定排放變化率R，用于衡量燃煤機組存量的變化速度。用公式表示為：

Ri=CEi-CEreali-CEearlyiCEreali（4）

式中，Ri為第i年的鎖定比率，CEi為第i年新增燃煤機組的鎖定碳排放量;CEreali為i年燃煤機組已實現的鎖定排放;CEearlyi為i年提前淘汰機組的鎖定排放量;其他同上。公式中的分子部分即為剩余鎖定的變化量。

R是一個無量綱的數值，反映出考慮整個運行壽命周期的燃煤機組存量的變化。若R值大于0，表明當年新建煤電機組較多，新增鎖定排放大于當年實現的排放，剩余鎖定排放將進一步增加;若R值等于0，則表明當年實現的排放完全抵消當年新增鎖定排放，剩余鎖定排放將保持穩定;若R小于0，則意味著煤電機組存量和剩余鎖定排放逐漸減少，電力系統向清潔低碳轉型;當不再新增煤電且所有機組按其預期壽命退役時，R將保持在-1水平上直至所有煤電機組退役。

1.3 電力部門碳預算

《巴黎協定》達成的2 ℃目標給全球設定了碳預算上限，也給中國電力部門設定了排放空間。計算全球2 ℃目標下中國電力部門的碳預算，并與中國燃煤發電鎖定排放進行比較，能夠幫助識別中國電力部門的排放差距和減排壓力，設定并動態更新電力部門的減排政策。

為了計算中國電力部門的碳預算，本文選擇“氣候變化減緩路徑和減緩成本估算的穩健性評估（AMPERE）”[30]模型比較項目作為基礎數據。AMPERE項目是IPCC第五次評估報告情景數據庫的重要組成部分，包含了全球主流綜合評估模型針對中國的國別情景結果。根據未來生物質結合二氧化碳捕獲和封存技術（BECCS）等負排放技術是否可用，可以將AMPERE項目下的電力部門轉型路徑分為兩類。在負排放技術可用情景下，對電力部門近期減排力度的要求稍低，累積排放可以暫時超出部門碳預算，依賴21世紀下半葉應用負排放技術使得電力部門累積排放下降。在負排放技術不可用情景下，電力部門累積碳排放不能超過部門碳預算約束，因此普遍要求電力部門立刻采取有力的減排措施，迅速減少碳排放。基于上述分類，分別計算了負排放技術可用和不可用情景下中國電力部門碳預算的中位數以及25和75百分位數。

1.4 數據來源

利用本文改進的方法計算中國燃煤發電鎖定碳排放所需的數據，主要包括燃煤機組預期壽命、新增煤電和淘汰煤電規模以及發電小時數等。基于官方統計數據，結合行業研究報告、國內和國際電力數據庫及相關研究，全面搜集最新可得數據，對以上關鍵參數的取值進行匯總、對比和校準，盡可能保證數據準確性，在此基礎上構建了中國燃煤發電鎖定碳排放核算數據庫。

煤電限制、中間道路和煤電復興情景下中國燃煤機組鎖定排放變化趨勢既存在相似之處，也有所區別。與新增裝機容量的變化趨勢一致，2000年前頭茬機組規模和對鎖定排放的貢獻較小，2005—2010年煤電建設高峰期積累的鎖定排放快速增長，占總鎖定排放的比例達到40%左右。從2018年之后剩余鎖定排放的變化趨勢看，在主要建設于2005年以后的存量機組尚未達到預期壽命之前，中國未來煤電總裝機容量維持穩定，燃煤發電的年度排放在煤電限制、中間道路和煤電復興情景下將分別保持在2.5 Gt、3.5 Gt和4.5 Gt CO2的較高水平上。隨著存量機組逐步達到預期壽命自然退役，剩余鎖定排放開始呈現下降趨勢，直到煤電機組最終全部退役排放降為零。在中間道路情景下，存量煤電機組到2040年開始逐步進入退役高峰期，燃煤發電的年度排放逐步下降，到2060年全部煤電機組停止運營。在煤電限制情景下，由于2020年以后

不再新增煤電，且煤電機組的預期壽命設定為25a，因此從2030年開始燃煤機組就將逐步退役，并于2045年實現煤電機組全部退役，相比中間道路情景分別提前了10 a和15 a。而在煤電復興情景下，由于煤電機組的預期壽命較長，且在2021—2025年間仍將繼續新建煤電，因此燃煤發電的年度排放在2040年以后才開始下降，直到2065年才實現完全脫碳。

3.2.2 中國燃煤剩余鎖定排放變化趨勢

圖4展示了中間道路情景下，剩余鎖定排放每年的變化量和五年滑動平均變化率。2000年之前中國煤電裝機總規模不大，因此盡管燃煤機組存量和剩余鎖定排放持續擴張且增速較快，但增長的絕對量并不大，年均增長在2.0 Gt CO2以下。2000年之后，隨著煤電裝機迅速擴張，剩余鎖定排放也加速增長，2006年達到高峰，一年增加10.7 Gt CO2，超過1993—1999年7年增量的總和。這之后煤電建設和剩余鎖定排放的增長速度放緩，到2013年下降到1.2 Gt CO2。2013年之后由于煤電審批權下放到各省，在經濟利益驅動下，又出現了短暫的煤電投資熱潮，煤電剩余鎖定排放增量也出現小高峰，2015年一年增加約3.9 Gt CO2。之后，隨著中央對煤電無序擴張的管控，剩余鎖定排放增長也回落到2013年左右的水平。從圖4可以看出，從1993年以來到2019年，剩余鎖定排放變化率R始終保持大于0，即考慮運行壽命周期的中國燃煤裝機存量一直處于擴張狀態。若2021—2025年間除了陸續建設完成當前處于在建和開工前準備階段的煤電項目外，不再新建其他煤電項目，有望在“十四五”期間越過燃煤裝機存量的峰值，實現剩余鎖定排放凈下降。2025年之后不再新建煤電項目且所有存量機組按其預期壽命自然退役，鎖定排放變化率R將保持在-1水平上直至所有機組退役完畢。

3.2.3 中國燃煤鎖定排放主要影響因素分析

將其他變量固定為中間道路情景下的設定，逐一對未來新增裝機容量、燃煤機組的預期壽命和容量因子設置子情景，分析其對燃煤發電剩余鎖定排放量的影響，各組子情景結果見表3。

新增裝機五組政策子情景下，從停止新建煤電到控制煤電新增規模，再到放開緩建、停建項目，煤電新增裝機規模及相應的剩余鎖定排放量將持續增加。相比全部緩建和停建煤電項目重啟，嚴格控制停建子情景下，每年將減少20 GW和30 GW以上的新增煤電裝機，并避免12.5 Gt和18.2 Gt CO2鎖定排放。預期壽命子情景下，將燃煤機組服役年限縮短至20 a，將大幅縮短存量煤電機組的

剩余運行時間，從而相比中間道路情景減少超過50%的排放量。而延長燃煤機組服役年限至全球平均水平40 a或更長的45 a，相比中間道路情景將分別增加14.0 Gt和31.9 Gt CO2鎖定排放。容量因子子情景下，在中間道路情景下50%假設之外，分別分析了各兩種更低或更高的發電利用小時數變化帶來的影響。結果表明，容量因子每減少10%，即燃煤機組年發電小時數減少876 h，中國燃煤機組剩余鎖定排放將相應減少20%。從各組子情景分析結果可以看出，控制新增煤電規模、縮短燃煤機組服役年限以及減少年發電小時數，均能有效降低中國燃煤機組鎖定排放。但這些政策措施也會帶來高昂的成本，并可能面臨巨大的障礙和挑戰。

3.2.4 研究結果與同類研究比較

表4對現有關于中國電力部門鎖定排放的研究與本文中間道路情景下核算結果進行了對比。Davis等[18]和Tong等[23]運用全球數據庫，對全球能源基礎設施鎖定的二氧化碳排放量進行了核算。兩者有關中國電力部門鎖定排放的結果分別比本研究中間道路情景下的結果高出約31.0 Gt和45.9 Gt CO2。差異原因在于：①核算范圍和核算年份上，Davis等核算的是火電而非煤電，且截止年份較早，為2012年，沒有考慮之后年份的新建和目前在建機組。Tong等根據《IPCC 2006年國家溫室氣體清單指南2019修訂版》[47]對能源基礎設施進行分類，其中能源工業部門除燃煤電廠外，還包括其他火電廠、熱力生產、石油冶煉及其他能源工業。核算年份為1970—2018年建設機組及計劃建設機組。與這兩項研究不同，本核算范圍專注于煤電，剔除了其他火電機組的影響，

使得核算結果能夠更好反應煤電鎖定排放及其變化趨勢。②兩篇文章側重全球層面鎖定排放的核算，在參數取值上也采用全球平均值，如中國燃煤電廠壽命采用全球平均值40 a的假設，容量因子也采用全球平均假設，這與中國煤電機組運行的實際情況存在差異。而本研究利用詳細的統計數據，選取符合中國燃煤現實特征的機組壽命、容量因子等參數并考慮其動態變化，充分反映中國煤電運行實際情況。

Jiang 等[27]專門分析中國燃煤發電的鎖定排放，采用符合中國燃煤發電現狀的30及35 a壽命假設，得出1993—2013年中國燃煤發電鎖定排放量為106.4 Gt CO2，

比本文中間道路情景下結果低約25%。Jiang等雖然核算煤電鎖定排放，但在裝機容量、發電小時等重要參數取值時卻采用火電數據，并且假設機組整個壽命周期的發電小時數保持在機組建設年份水平上不變。另外，該文沒有對2013年之后煤電審批權下放地方，煤電大量無序新增，以及近年來嚴格控制煤電新增規模等一系列政策變化及其對鎖定排放的影響進行分析。

3.3 中國燃煤發電鎖定碳排放與電力部門碳預算比較

本文利用AMPERE情景數據庫，計算了全球2 ℃目標下中國電力部門未來的年度和累積碳排放路徑，并與中國燃煤發電的鎖定排放進行對比，見圖5。在設定的中間道路情景下，中國煤電未來年度排放將在2040年以后逐步下降，到2050年下降到1.05 Gt CO2，到2060年實現零排放，與BECCS等負排放技術可用情形下全球2 ℃目標的減排要求基本吻合。但是從累積排放看，由于大部分存量機組仍在其運行壽命之內，2020年以后中國煤電碳排放仍將在相當長一段時間內維持在較高水平上，累積碳排放將快速上升，到2040年之前就將超過全球2 ℃目標下電力部門碳預算的上限。而若不依賴負排放技術實現全球2 ℃目標，要求電力部門碳排放在2020年以后立刻快速下降，遠遠超出了中間道路情景下中國煤電的減排力度。在煤電限制這一極為嚴格的政策情景下，中國煤電從年度排放和累積排放兩方面都能滿足全球2 ℃目標的減排要求，且不需要依賴21世紀下半葉負排放技術的應用。但其代價是燃煤機組的退役壽命縮短至25 a，每年運行小時數保持在較低水平。這可能導致燃煤電廠盈利能力受損，即造成資產“擱淺”[48-49]。而在煤電復興情景下，中國煤電部門的減排要求非常寬松，但其年度排放和累積排放都將遠遠超出全球2 ℃目標的排放限額。

從以上比較可以看出，要滿足全球2 ℃目標的要求，不能僅僅關注目標年份的年度排放，而需要從累積排放的角度出發，在2040年前，亦即中國多數存量燃煤機組尚未到達預期壽命時，進一步加強減排力度。同時在未來的政策制定中，應當動態跟蹤核算中國煤電部門的剩余鎖定排放，并與全球2 ℃目標下電力部門的碳預算進行對比，調整減排政策與措施[16]。

需要強調的是，本文只計算了燃煤發電的鎖定碳排放，而沒有考慮未來可能擴張的天然氣發電，因此與全球2 ℃目標下電力部門碳預算對比得出的煤電轉型挑戰，可能會進一步加劇。此外，由于缺乏全球1.5 ℃目標下針對中國的國別情景數據，無法對比中國燃煤發電鎖定排放與全球1.5 ℃目標下中國電力部門的減排要求。但是1.5 ℃目標下，全球總體剩余碳預算相比2 ℃目標將進一步減少一半左右，中國電力部門滿足減排要求的挑戰也將進一步擴大[50-51] 。

3.4 減少煤電鎖定碳排放的政策選擇

從中國燃煤發電鎖定排放和電力部門碳預算的對比可以看出，中間道路情景下中國煤電部門與全球2 ℃目標的要求之間，仍存在排放差距。未來需要同時關注新增煤電和存量煤電，進一步提高減排力度。

分析表明，如果放松對新增煤電規模的嚴格限制，煤電鎖定排放會進一步增加10 Gt CO2以上，并且可能帶來新的產能過剩和資產擱淺的風險。因此應當保持政策定力，繼續嚴控新增煤電產能。同時大力發展可再生能源，確保新增電力盡快實現完全零碳，使得電力需求和碳排放完全脫鉤。對于高峰時段用電緊張等問題，應當采取省間

電力互濟、需求側管理等手段解決，而不是盲目無序新建煤電。

針對存量煤電機組，可以選擇提前退役、實施靈活性改造和CCS改造等政策選項及其組合，減少其運行年限、發電小時數和排放因子，從而減少其鎖定排放。但這些政策也可能面臨巨大的實施障礙與挑戰。

縮短現有燃煤電廠運行壽命，使其提前退役，是減少燃煤電廠壽命周期鎖定排放最直接的辦法。但是要求還在設計壽命之內、本可以繼續運行并產生經濟收入的機組提前退役，可能導致燃煤電廠作為一種資產，其盈利能力受損，甚至無法收回其初始投資，造成資產擱淺。考慮到中國存量煤電的巨大規模，擱淺煤電資產據估算將達到萬億人民幣量級[52]，造成巨額的投資浪費，且存在風險進一步傳導、影響金融系統穩定的隱患[49]。

通過對現有燃煤電廠進行靈活性改造，使得負擔基荷的煤電機組轉變為調峰機組，大幅減少發電小時數，從而減少壽命周期內的鎖定碳排放。中國制定了在“十三五”期間靈活性改造220 GW煤電的目標。但是在目前電力調峰輔助服務市場不完善的情況下，發電小時數下降可能損害電廠收益，不能有效激勵電廠進行靈活性改造。

減少存量煤電鎖定排放的另一個政策選項，是對現有燃煤電廠進行CCS改造，將煤電從高碳電力轉變為低碳電力，從而使得中國規模巨大的存量煤電裝機在未來能夠繼續使用并滿足碳排放約束。但是一方面受燃煤電廠技術類型及周邊封存條件的限制，并不是所有燃煤電廠均適合進行CCS改造。另一方面，目前CCS成本昂貴，且技術發展速度落后于預期，僅有少數示范項目，未來能以較低成本大規模應用的不確定性較大[53-55]。

綜上所述，為了減少中國燃煤發電鎖定排放，滿足電力部門長期低碳轉型的需求，應當繼續嚴格控制新增煤電規模，并采取提前退役、實施靈活性改造和CCS改造等政策選項，減少存量煤電裝機的鎖定排放。為了減少政策的負面影響，中國需要盡快研究制定煤電有序退出路線圖，在逐步淘汰煤電的同時避免資產擱淺和相關從業人員失業造成的經濟和社會問題，最終實現電力部門公平的低碳轉型。

4 結 論

本文改進了電力部門鎖定碳排放核算方法，考慮六類煤電機組每年新增規模、發電小時數及機組壽命的動態變化，對截至2019年7月在運以及處于建設規劃周期內的不同規模燃煤發電機組的鎖定碳排放進行核算和影響因素分析，并與全球2 ℃目標下中國電力部門碳預算進行對比，評估中國燃煤發電鎖定排放對中國長期低碳轉型目標的影響。主要結論如下。

（1）1993年以來中國新增煤電裝機造成的鎖定碳排放量為142.0（83.6～187.0）Gt CO2，其中截至2018年實際已經累積排放39.7 Gt CO2，而2018年之后剩余的鎖定排放為102.3（43.9～147.3）Gt CO2。

（2）中國存量煤電機組普遍年輕，截至2018年平均加權服役年限不到12 a，2025年之后不再新增煤電以及所有燃煤機組在達到35 a預期壽命后自然退役的設定下，未來中國煤電排放將一直保持在較高水平上，直到2040年才開始逐步下降，最終到2060年降為零。而在嚴格限制煤電和繼續發展煤電的情景下，未來中國煤電排放下降并最終實現零排放的時間將分別提前和延后5～10 a。

（3）中間道路情景下，中國煤電年度排放在2050年以后將基本滿足全球2 ℃目標要求。但是從碳預算的角度看，由于2020年以后中國煤電碳排放仍將在相當長一段時間內維持在較高水平上，因此累積排放在2040年之前就將超出全球2 ℃目標允許的上限。

（4）控制新增煤電規模、縮短燃煤機組服役年限以及減少年發電小時數，均能有效降低中國燃煤機組鎖定排放。但這些政策措施也會帶來高昂的成本，造成煤電資產擱淺以及失業等問題。

綜上，要實現減排目標，不能僅僅關注目標年份的年度排放，還應當關注累積排放，動態跟蹤核算煤電部門的剩余鎖定排放。通過煤電鎖定碳排放的核算，明確煤電的定位、發展目標以及分階段淘汰計劃，從而及時調整減排政策與措施。嚴格新增煤電項目審批，強化煤電去產能政策力度，控制煤電總體規模;推進競爭性電力市場建設，利用市場調節引導煤電機組定位向電力型機組轉變;利用財政補貼、建立專項資金等補償燃煤電廠提前退役;妥善安置受影響的失業人員，并對其進行職業技能培訓和再教育等，幫助其再就業。通過以上政策措施，促進煤電有序退出，防止煤電無序新增后短期內快速淘汰對社會經濟造成巨大沖擊，幫助實現電力部門公平的低碳轉型。

（編輯：劉照勝）

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Committed CO2 emissions of Chinas coal-fired power

plants and their implications for mitigation targets

ZHANG Xiao-li1 CUI Xue-qin2 WANG Ke1 FU Sha3 ZOU Ji1

（1. School of Environment & Natural Resources， Renmin University of China， Beijing 100872， China;

2. Department of Earth System Science， Tsinghua University， Beijing 100084， China;

3. National Center for Climate Change Strategy and International Cooperation， Beijing 100038， China）

Abstract Coal power sector has been one of the main sources of Chinas carbon emissions. As part of Chinas fossil-fuel infrastructure with a long life expectancy of 30 to 40 years， coal-fired power plants will continuously generate CO2 emissions for decades once they are built， thus leading to a huge carbon lock-in， and affecting Chinas future emission reduction targets and low-carbon transformation. By applying the latest data from official statistics and international databases， this paper refined the accounting method of committed emissions with dynamic parameters， namely newly installed capacity， expected lifetime and capacity factor. Then three scenarios based on different combinations of future changes of these parameters were set. The committed emissions under different scenarios were calculated and compared with sectoral carbon budgets of the global 2 ℃ target， and policy implications for long-term mitigation targets were assessed. The results show that： ① Chinas existing coal-fired generators are generally young， with a weighted average age of less than 12 years in 2018. If those power plants retire in line with the expected lifetime and no new generators will be installed after 2025， the CO2 emissions of Chinas power sector will remain at a high level before 2040， when there would be a steady decline. ② Total committed emissions of Chinas coal-fired generators installed from 1993 to 2020 will reach 142.0 （83.6～187.0） Gt CO2， with 102.3 （43.9～147.3） Gt CO2 remaining. ③ From the perspective of annual emissions， Chinas power sector can roughly meet the mitigation target of 2℃ after 2050 under the current trajectory. However， the cumulative emissions would substantially exceed the sectoral carbon budgets during the period. ④Mitigation options including eliminating newly installed power plants， premature retirement， decreasing annual utilization hours， and CCS retrofitting， might cause huge costs or even trigger social-economic risk without well-designed policies. The research highlights the significance for China to formulate an orderly coal phase-out roadmap to ensure a just transition to a low carbon energy system.

Key words coal-fired power plant; committed emission; coal phase-out; carbon budget

收稿日期：2020-01-09 修回日期：2020-03-30

作者簡介：張小麗，博士生，主要研究方向為能源與氣候變化經濟學。E-mail：zhangxiaoli0415@163.com。

通信作者：王克，博士，副教授，主要研究方向為能源與氣候經濟學。E-mail：wangkert@ruc.edu.cn。

基金項目：中國人民大學科學研究基金（中央高校基本科研業務費專項資金資助）項目“中國電力部門鎖定排放及中長期低碳發展路徑研究”（批準號：18XNH035）;能源基金會資助課題“中國煤電成本分析與風險評估”（批準號：G-1910-30513）。