前沿进展|粤港澳大湾区高效清洁的能源系统转型路径—2020-2035年间的系统模拟预测

本研究构建了大湾区（珠三角9个城市及香港、澳门）的GBA-TIMES（Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area-The Integrated MARKAL-EFOM System）模型，立足大湾区经济社会及能源产业发展趋势，基于城市各部门间能源流动构建了2015-2035年从能源供给、加工转换和输运到终端产业部门需求的能源线性规划系统。模型以农业、工业、居民、商业与交通5个最终使用部门的能源服务需求为驱动，主要考虑4个方面的外生输入变量：（1）终端能源服务需求；（2）一次能源供应现状、资源禀赋及未来供应技术容量和潜力；（3）能源技术相关技术经济参数；（4）政策目标和其他环境约束。最终，探究可实现能源系统折现目标最小值的能源供应与能源技术组合，得出不同政策情景下能源供需、发电量、电力结构、能源强度和自给率等的预测值。

图1 模型理论框架

（1）电力需求将成“主角”

大湾区的能源供应结构预计在能源政策加强情景（EEP）和常规政策情景（PAU）下都将有显著优化。到2035年，随着全社会的电气化水平提高，大湾区的终端能源需求将逐步转变为电力消费主导，终端电力需求将占总能源需求总量约50%，煤炭和石油需求占比持续下降。大湾区现代化经济体系和高端服务业发展、产业结构进一步“轻量化”及能源消费结构优化调整，带动工业终端能源消费占比逐年降低，交通、商业、居民生活成为新的能源消费增长驱动因素。电力需求新增量将主要由粤东西北外区送电、气电、核电、西电东送及其他可再生能源发电补足。

图2 粤港澳大湾区（a）2015年、（b）2035年PAU情景和（c）2035年EEP情景的能源流量图

（2）能源消费缓坡达峰

珠三角城市群的能源消费总量大，预计未来10年将进入“温和”增长期，增速逐步放缓，到2035年前后进入峰值平台期。相比下，由于发展阶段靠前，香港的总能源消费预计将在2025年左右达峰。综合能源清洁低碳化发展趋势和大湾区实际情况，“控煤、压油、提气和加快发展非化石能源”是大湾区能源结构优化的总体思路。各地区的煤炭消费持续减量化，尤其珠三角的煤炭消费量在2015-2035年期间将下降60%-66%。

图3 粤港澳大湾区2015-2035年 (a)总能源、(b)煤炭、(c)石油和(d)天然气消费量预估

（3）电力清洁化时代将至

在加快能源结构调整的同时，大湾区的电力供应能力有望进一步增强。在两种情景下，大湾区的电力装机容量都将从2015年的67千瓦时增加到2035年的113千瓦时。大湾区在持续扩大天然气利用和区外清洁电力的基础上，加快开发利用海上风电、光伏及安全高效发展核电，着力推进煤炭清洁高效利用，到2035年将逐步形成以天然气、区外清洁电力和核电为主的绿色清洁电力系统。其中，珠三角的天然气、非化石能源电力装机比重将分别达到41-45%与38-42%，而港澳的天然气电力装机比例将分别达到73%和100%。

图4 粤港澳大湾区2015-2035年间电力装机容量与发电结构变化预估

（4）三地能源强度均持续降低

随着能源利用和产业技术进步以及着力优化产业结构，大湾区的能源强度在未来将持续下降。珠三角、香港、澳门的能源强度在2035年预计分别达到1.62、0.54和0.26吨标准煤/千元，相比2015年分别下降54%、48%和31%。大湾区人均能源消费量在2035年的总体水平比2015下降了5-6%。此外，由于区内清洁能源的增长和可再生能源资源的开发，逐步减少对外来化石燃料资源的依赖，大湾区的能源自给率将从2015年的10%提高到2035年的25%（EEP情景）和22%（PAU情景）。

图5 粤港澳大湾区2015-2035年能源强度(单位GDP能耗)和人均能耗变化预估

政策启示：

中国已提出了在2030年之前实现碳达峰，力争2060年实现碳中和的总体目标。作为我国现代化建设的先行示范区，大湾区有必要在脱碳理念引领、制度建设和科技创新方面率先探索，争取在2025年前实现整体碳达峰，并探索2050年左右实现碳中和。在这样的大背景下，需要促进大湾区建成清洁低碳、安全高效的现代能源体系，并瞄准碳中和目标，持续向非化石能源为主流的能源结构转型。

相较于其他国际湾区，粤港澳大湾区煤炭和煤电所占比例仍较高（比如，2015年大湾区煤电装机比重仍为49%，远高于东京湾区的5%），电力供应多样化不足，能效提高潜力大。大湾区需要继续加快优化能源结构，逐步淘汰高排放的煤电机组，开发清洁能源，充分发挥发电权交易市场机制。此外，还应促进粤港澳在经济、能源领域的协同与合作，依托香港、澳门、广州、深圳等中心城市的科研优势和高新技术产业基础，充分发挥香港和澳门对外开放优势，深化与其他地区能源基础设施互联互通和多边能源合作，包括加快发展新能源主导的“零碳”清洁电网、建立跨区域的电力体制机制等，为大湾区绿色低碳的新发展模式注入动力。