EU-CHINA Energy Cooperation Platform 中国 - 欧盟能源合作平台 欧盟和中国的能源建模报告 2021 年 11 月 欧盟资助项目 本报告撰写人： EA Energy Analysis 发改委能源研究所（ERI） 国网能源研究院 （SGERI） 中国电力企业联合会（CEC） Peter Børre Eriksen Janos Hethey 时璟丽 戴宏才 张 琳 雷晓蒙 Lars Møllenbach Bregnbæk Lars Pauli Bornak 为本报告撰写提供支持的专家学者还包括： 发改委能源研究所 国网能源研究院 中国电力企业联合会 韩 雪 张 宁 董 博 惠婧璇 菅泳仿 李 艺 李江涛 叶 静 吴立强 中欧能源合作平台（ECECP） 网站：http://www.ececp.eu 电子邮件：info@ececp.eu 中欧能源合作平台于 2019 年 5 月 15 日启动，旨在支特落实《关于中欧能源合作的联合声明》中的举措。中欧 能源合作平台的目标是遵循欧盟能源绿色新政，欧盟联盟、《全欧洲人共享清洁能源倡议》、《巴黎气候变化 协定》和欧盟《全球战略》，加强中欧能源合作。此次加强合作将增讲中欧双方理解互信，为全球清洁能源向 可持续、可靠、安全的能源系统转型做出贡献。ECECP 第二阶段项目由 ICF 国际咨询公司和中国国家发展和改 革委员会能源研究所共同组成的联合执行机构共同实施。欧盟（DG ENER）和中国国家能源局给予政策指导。 法律免责声明 本报告所表达观点和转达的信息仅来自作者本人，而并不代表欧盟、中国国家能源局或中欧能源合作平台的观 点。欧盟、中国国家能源局或中欧能源合作平台并不保证研究所述数据的准确性。欧盟、中国国家能源局、中 欧能源合作平台或代其采取行动的所有的人均不对使用本文件所载信息负责。有关中欧能源合作平台的更多信 息，请访问 (http://www.ececp.eu) 2021 European Union. All rights reserved. 中文编辑：赤洁乔，英文编辑：Helen Farrell。 目 录 执行摘要 1 1. 概 述 3 2. 增强中欧能源系统建模能力 – 建议 6 2.1 概述 6 2.2 中国和欧盟现有的能源系统模型 6 2.3 能源系统模型的发展 9 2.4 对建模方法和目标达成共识 10 2.5 市场环境下的电力系统建模和规划 13 2.6 模型的挑战和警示说明 16 2.7 对高比例可变可再生能源的表示 18 3. 20 对中国和欧盟未来建模的建议 3.1 加强部门耦合建模 20 3.2 以可变可再生能源和储能为重点的加强建模方法 21 3.3 电力系统的互联性日益增强，需要扩大建模范围，即使是局部分析 22 3.4 数据获取 22 4. 23 中国和欧洲电力市场发展比较 4.1 中国电力市场发展 23 4.2 中国与欧洲电力市场发展和现状的比较 27 5. 29 中国当前的输电规划过程 5.1 中国电力系统规划 29 5.2 中国输电规划实践 31 6. 欧洲输电系统规划 35 6.1 欧洲输电系统运营商网络（ENTSO-E）概述 35 6.2 ENTSO-E 十年电网发展计划（TYNDP）概述 36 6.3 TYNDP 结果 - 概述 36 6.4 共同利益项目（PCI） 37 6.6 ENTSO-E 全系统成本效益分析（CBA）方法 40 7. 47 情景设定 7.1 概述 47 7.2 SGERI 情景设定 47 7.3 ERI/CNREC 情景 49 59 8. 模型 62 8.1 简介 62 8.2 候选模型和应用模型的选择 62 8.3 SGERI 模型主要特性简述 62 8.4 ERI/CNREC（EDO）模型的简述 66 9. 70 模型电网的描述 9.1 概述 70 9.2 SGERI 电网初始状态 70 9.3 ERI/CNREC 电网初始状态 71 10. 结 论 74 执行摘要 本报告是中欧能源合作平台（ECECP）关于欧盟和中国能源系统建模的报告。 对能源系统建模的能力要求在过去几十年中不断发展变化。随着可再生能源（RES）份额的提高， 出现了新的挑战。《巴黎协定》的气候目标和国家温室气体减排战略均涉及国家能源系统的重构。 为了实现气候目标，需要适当的模型。 本研究的主要目的是描述目前的建模挑战和注意事项，并为中国和欧盟未来的能源系统建模提供建 议。改进的未来模型将为在能源系统中整合更多可再生能源和其它新兴技术铺平道路，从而减少温 室气体排放，推进清洁能源转型和应对气候变化。 改进能源系统建模的主要建议如下： • 加强部门耦合的建模： 在应对气候变化的过程中，需要利用不同能源部门和网络（电力、天然气、氢气、热能、 工业过程、运输）之间的协同效应。其相互作用通过不同能源载体之间的能量转换来实现， 以提供服务，并确保从全面的角度对每个载体进行最佳管理。 风能和太阳能的成本正在迅速下降，这将为这些可再生能源整合到其他部门，并将其置 于未来能源系统的核心提供了强有力的动力。 • 加强建模方法，强调可变可再生能源和储能： 随着可变可再生能源（VRE）在电力系统中所占份额逐渐增加，考虑到时间和空间上的 相关性，以高分辨率对风能和太阳能发电进行建模变得越来越重要。此外，还应进一步 加强模型展示储能的时序以及储能与 VRE 之间相互关联的能力。 • 随着电力系统互联增强，需要扩大建模范围——即使是局部分析： 模型节点之间（例如，价格区域）以及国家之间的互联 / 输电线路数量不断增加，以及 市场耦合的不断加强，使得有必要扩大能源系统模型的覆盖范围。模型需要考虑相邻的 地区 / 国家，即使研究重点更多是地方层面的问题。 • 改善信息获取有助于为能源领域的国际合作提供支持，例如中国和欧盟之间的合作： 中国可以从欧洲透明度平台（European Transparency Platform）中汲取灵感，该平台不 仅提供接近实时的数据，而且还同时提供历史数据。在此方面，中欧显然具有进一步合 作的潜力。 • 增强的系统建模必须考虑市场设计和改革： 市场在推动未来能源系统发展方面的作用日益凸显，是系统规划的关键边界条件。在 20 多年的能源市场自由化基础上，欧洲积累了大量经验可供分享。中国于 2015 年 3 月启动 的新一轮能源市场改革，市场行动和规划决策之间正在建立关键联系，这需要能源系统 建模的支持。 1 欧盟和中国都做出了雄心勃勃的坚定承诺，要在本世纪中叶左右摆脱化石燃料，实现气候中和。这 十年将是扭转全球碳排放曲线的关键十年，从而使世界走上遏制气候灾难和履行巴黎协定全球承诺 的正确轨道。根据国际能源署的《2020 年世界能源展望》，2019 年，欧盟和中国的碳排放总量占全 球的 37%，能源部门占全球碳排放量的 41%。因此，中国和欧盟的能源转型对于全球成功实现净零 目标至关重要。能源转型涉及到能源供需、能源技术开发和部署，以及与之相关的体制框架方面的 深刻变化。欧盟和中国有必要在这方面加强合作。 能源系统是复杂的、相互关联的，并与经济和现代生活的所有重要方面紧密相连。因此，需要高质 量的能源系统建模来支持能源转型。能源系统建模有助于使决策者和利益相关者在制定政策、进行 投资，以及运行新的能源系统时能够做出正确的决策。欧洲和中国有义务向世界证明，能源转型可 以成功且高效地完成，且不会对经济产生不利影响。 注：第 4 和 5 章概述了中国电力市场的发展和规划过程，ENTSO-E 电网规划模型中国演示报告中也 同样包含这些章节。为了完整起见，两份报告中都包含了这些部分。 2 1. 概 述 本报告是中欧能源合作平台（ECECP）支持下的中欧能源系统模型报告，基于 ENTSO-E 电网规划 模型中国演示项目。 本报告旨在概述中国和欧盟目前的能源系统模型，并对这些模型的进一步发展，包括潜在益处、挑 战和局限性提出建议。 该报告由 Ea energy Analysis 编写，该公司也是为中国展示 ENTSO-E 电网规划模型中国演示报告 的牵头方（简称为 ENTSO-E 中国演示报告）。本报告的编写由 ICF 负责总体协调，中国电力企业 联合会（CEC）、国家发改委能源研究所（ERI/CNREC）以及国网能源研究院（SGERI/CNREC） 也均为此份报告做出了重要贡献。 第 2 章概述了中国和欧盟当前的能源系统模型，并对未来如何增强建模能力提出建议。 第 3 章提出了中国和欧盟能源系统模型的改进建议。 第 4-9 章详细概述了中国和欧洲进行能源系统分析和建模的基础和背景，重点关注电力市场。 第 4 章介绍了中国电力市场的发展，并与欧盟电力市场进行了比较。 第 5 章介绍了中国当前的输电规划过程。 第 6 章介绍了欧洲 ENTSO-E 的输电规划方法。 第 7 章提供了中国未来能源供需预测情景的相关信息。 第 8 章详细介绍了能源系统规划的两个重要模型：SGERI 的内部模型和 ERI/CNREC 的 EDO 模型。 第 9 章介绍了 SGERI 和 ERI 模型中电网描述的背景信息。 第 10 章对报告进行了总结，并为提高中国和欧盟建模能力提出了建议。 3 名次解释： 缩写 AC ACER API bn bcm BIPV CAPEX CBA CEC CfD CGE CNREC CREAM CREO CS CSG CSP DC DEA DG EC ECECP EDO EENS ENS ENTSO-E ENTSO-G ERI EU EUCS EV FCA FYP GCA GTC GW G2P HVDC ICE ICF IDC IEA KPI kV kW LCOE 4 解释 交流 欧盟能源监管机构 应用程序接口 十亿 十亿立方米 光伏建筑一体化 资本支出 成本效益分析 中国电力企业联合会 差价合约 可计算一般均衡 中国国家可再生能源中心 中国可再生能源分析模型 中国可再生能源展望 消费者剩余 中国南方电网公司 光热发电 直流 丹麦能源署 分布式发电 欧盟委员会 中欧能源合作平台 电力和区域供热优化（模型） 期望缺供电量 缺供电量 欧洲输电系统运营商联盟 欧洲天然气网络系统运营商联盟 国家发改委能源研究所 欧盟 欧盟委员会情景 电动汽车 远期容量分配 五年计划 全球气候行动（情景） 电网传输容量 吉瓦（百万千瓦） 气体发电 高压直流 内燃机引擎 ICF 国际咨询公司 网络数据中心