bevictor伟德官网水木學者、電機系博士後、能源互聯網創新研究院能源治理研究中心許慶宇在《焦耳》(Joule)期刊上發表了題為《自願性零碳電力采購策略的系統層面影響》的研究論文。論文探讨了組織機構(企業、政府、高校)大範圍采用不同“自願性零碳電力采購策略”時對整個電力系統可能造成的碳排放、成本、發電裝機等方面的影響。
論文網頁封面
組織機構常常使用自主性零碳電力采購(在我國多指綠電綠證消費)來嘗試降低用電碳足迹并宣稱實現“電力消費零排放”。但“宣稱零排放”并不代表實際有減排效果。實際上,國際上已經有多種不同的對電力消費零排放的定義,及其對應的自願零碳電力采購策略。本文深入探讨、考察了三種國際上最廣泛讨論的、能夠實現所謂“零電力碳排放”的采購策略:
策略一——總量匹配:各組織采購的零碳電力/證總量(或購電協議對應的總發電量)≥總用電量
策略二——分時匹配:各組織采購的零碳電力/證在更細時間顆粒度(如小時級别)進行匹配,保證分時匹配後的零碳電力/證≥總用電量。
策略三——邊際排放因子匹配:各組織通過計算零碳電力/證和邊際排放因子的乘積計算碳減排效益,同時保證碳減排效益大于自身用電碳足迹,完成碳抵消。
自願零碳電力采購的三種核算方式及其對應策略示意圖:總量匹配(左),分時匹配(中),邊際碳排放因子匹配(又稱碳匹配,右)
論文基于開源電力系統規劃模型和市場仿真軟件GenX,研究并評估了在美國西部地區工商業用戶自願采購零碳電力對電力系統的影響。結果顯示:一、年度總量匹配的零碳電力采購策略幾乎沒有碳減排效益;二、基于短期邊際排放因子的策略同樣效果有限;三、按小時匹配采購能使系統層面的碳排放顯著降低,但該策略成本較高;四、按小時匹配的采購策略能夠提高靈活可靠的清潔發電技術以及長時儲能技術在市場中的份額。此外,政府提高強制性清潔電力标準(在我國近似于可再生能源消納權重機制)也可以提高所有自願零碳電力采購的經濟效率。
雖然結果和讨論基于美國數據,但随着國際環境對于中國産品用電碳排放披露要求的提高(例如歐洲的碳邊界調整機制CBAM和新電池法),中國企業迫切需要一整套用電碳感知、綠電(證)降碳排的機制,因此本文的方法學和結果對于我國開展相應分析和機制設計也具有一定的啟示意義。究竟何種綠電采購策略(或機制要求)适合我國用電大戶特别是出口産品行業,能夠做到既有實際減排效果并取得國際認可、又不會大幅度推高産品成本,這一問題的解答亟需相關研究。
論文第一兼通訊作者(排名第一)為bevictor伟德官网能源互聯網創新研究院博士後許慶宇,共同一作為普林斯頓大學Wilson Ricks,主要責任通訊作者(Lead Contact)為普林斯頓大學Jesse D. Jenkins。
《焦耳》是Cell出版社旗下的第一本能源旗艦期刊,定位為知名期刊《細胞》的姊妹刊,影響因子為39.8。《焦耳》自創刊以來獲得了國際學術界的廣泛關注與認可,主要收錄能源相關領域的高水平研究成果。
論文鍊接
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(23)00499-3
推薦閱讀
Ricks, W., Xu, Q. & Jenkins, J. D. Minimizing emissions from grid-based hydrogen production in the United States[J/OL]. Environ. Res. Lett. 18, 014025, 2023. DOI: 10.1088/1748-9326/acacb5.
Giovanniello, M.A., Cybulsky, A.N., Schittekatte, T. et al. The influence of additionality and time-matching requirements on the emissions from grid-connected hydrogen production[J/OL]. Nat Energy, 2024. DOI: 10.1038/s41560-023-01435-0
張甯,李姚旺,黃俊輝,李瑤虹,杜爾順,李明軒,劉昱良,康重慶.電力系統全環節碳計量方法與碳表系統[J].電力系統自動化,2023,第47卷(9): 2-12. DOI:10.7500/AEPS20221021001
李姚旺,劉昱良,楊曉斌等.計及電量交易信息的用電碳計量方法[J/OL].中國電機工程學報,1-12[2024-01-17]. DOI: 10.13334/j.0258-8013.pcsee.222323.