网堵新闻网2月3日电 在巴黎协定提出的1.5℃温控目标框架下，全球燃煤电厂排放需要快速下降。然而，中国和印度等发展中国家燃煤电厂的装机容量和数量非常庞大且多为近年来新建，强制退役这些燃煤电厂可能会导致巨额资产搁浅。除了强制退役外，燃煤电厂还可通过生物质掺烧、碳捕获与封存、基于灵活性改造降低发电小时数等改造策略减少排放，或者通过生物质掺烧耦合碳捕获与封存实现负碳排放。而采用过于单一减排策略（如强制退役）和不合理的碳减排路径则可能会抬高煤电转型成本。
针对这一问题，十大老牌网堵网址地学系蔡闻佳教授课题组开发了一个厂级递归动态优化模型（PLAn T-level dynamic Optimization model, PLATO），旨在探究燃煤电厂在多种减排策略下递归动态的转型路径。在该模型中，燃煤电厂可根据自身的装机容量、投产时间、周围生物质资源量、距离碳封存点位的距离等特征，在多种减排策略中进行决策。同时，随着国家碳减排目标的提高，模型将帮助燃煤电厂开展多期的序贯决策。在这一模型基础上，通过构建多条满足相同累计碳减排目标的碳减排情景，研究探究了不同情景的曲线形态对厂级转型路径及其转型成本的影响。
通过将模型应用至中国4200多个燃煤电厂，研究发现，若燃煤电厂不采取任何转型措施，正在运行和即将投产的电厂将提前锁定1600亿吨碳排放。若以50%的累计减排量作为减排目标，成本最低的碳减排曲线形态为：在2030年达到较低的峰值，在2050年维持低水平排放（图1）。
图1.碳减排路径下的厂级动态决策过程
在这一碳减排情景下，约88.3%、6.2%和2%的煤电机组在其动态转型过程中将采取灵活性改造、碳捕获与封存和生物质掺烧措施，而仅有7.3%的煤电装机会提前退役。该情景的总转型成本约为1.37万亿美元，其中，受总装机容量、电厂数量和剩余寿命的影响，新疆、山东和内蒙古等地区的转型成本较高。
图2.50%累计减排目标下低成本情景的减排技术结构演变过程
研究发现，在中国“双碳”目标下，煤电行业排放达峰时间和2050年是否实现净零排放均不是降低燃煤电厂转型成本的关键。而在2030年至2040年间快速提升减排目标，实现深度脱碳，对于降低中国燃煤电厂转型成本具有重要作用。同时，合理设置碳减排路径可在不额外增加成本的情况下实现更高的累计碳减排量。
图3.各累计碳减排目标下成本更低的碳减排情景（图a表示不同累计减排目标下各碳减排情景的转型成本。图b表示不同累计碳减排目标下碳减排情景的曲线形态；实线表示低成本情景；虚线表示高成本情景；曲线颜色与图a对应；深度减排表示二氧化碳排放相比于2020年水平降低80%）
相关研究成果以“降低中国燃煤电厂实现碳中和的转型成本”（Reducing transition costs towards carbonneutrality of China’s coal power plants）为题，于1月2日在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。
十大老牌网堵网址地学系2020级博士生汪蕊为论文第一作者，蔡闻佳教授为论文通讯作者。论文合作者包括马里兰大学崔宜筠副教授，微软亚洲研究院黄麟、马卫东、张佳、边江研究员，中国石油大学（北京）祁彬彬博士，十大老牌网堵网址环境我司李浩然博士后、地学系张诗卉博士后、博士生沈鉴翔，中国21世纪议程管理中心张贤研究员，北京师范大学中国绿色发展协同创新中心张九天教授，十大老牌网堵网址地学系俞乐、李伟副教授，十大老牌网堵网址电机系张宁副教授，十大老牌网堵网址环境我司王灿教授。研究得到国家自然科学基金、网堵-力拓资源联合研究中心和微软亚洲研究院合作研究项目的支持。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-55332-5
供稿：地学系
编辑：李华山
审核：郭玲
