张家口能源转型2050年路线图（特别推荐）

国际可再生能源署、国家可再生能源中心发布《张家口能源转型2050年路线图》（强烈推荐）

执行摘要

张家口是一座拥有440万人口的中等城市，位于河北省西北部，毗邻北京。凭借丰富的可再生能源资源和优越的滑雪条件，张家口被选为举办2022年冬季奥运会（低碳）。这为张家口提供了一个展示其过去几年所取得的令人惊叹的可再生能源发展的机会。

张家口行政区划和人口分布

从长远来看，国务院已将张家口确定为全国首个国家级可再生能源示范区。这为该市开发丰富的可再生能源资源以满足当地能源需求提供了政治和政策上的支持。更为深刻的是，它为张家口市提供了一个机会，使之能够成为先进的、创新的可再生能源技术应用试验区，也为电力部门改革提供了机会，有利于在全国范围内扩大可再生能源的发电和使用。

按县域划分的人口密度和GDP密度

2010-2017年张家口市城乡居民

2011年1月至2018年7月的日平均气温

2017年温度

在制度上，由国家发改委副主任、河北省副省长、国家能源局副局长共同领导，成立了示范区发展督导委员会。这保证了在地方政府提出的旨在扩大该区可再生能源规模的创新政策和法规方面，进行有效的跨部门协调。

张家口市在设计创新政策以开发和部署新技术、新应用时，可以利用的另一个优势是，它与中国科学院在推进该市可再生能源规模化方面有着长期的合作关系。

此外，政策创新和市场创新在为发展和应用先进技术及系统创造健康的生态系统方面，扮演了重要角色。同时，也在创造新的商业模式以实现可再生能源的高占比，以及促进张家口市在2050年前成为低碳城市方面，具有重要作用。其所取得的经验及教训可以而且应该在全国范围内分享，这是国家可再生能源示范区的一项重要任务。

这对于中国来说很重要，因为中国正在寻求一种可持续的方式来推动未来30年的城市化进程，预计到2050年，中国城市将增加2.55亿人口。如今中国如何选择为城市供电，将对未来能源和环境的可持续性产生深远影响。

在此背景下，许多中国城市迫切需要一种新的模式，使其能源系统能够摆脱煤炭的束缚，并利用可再生能源技术和其他扶持性技术，如电动汽车、制氢及应用，电池储能系统和智能电网等。鉴于在全国范围内推进能源转型的趋势不断增强，本研究有望推动中国城市能源战略发展规划的浪潮。

张家口市有丰富的可再生能源资源，其中太阳能光伏发电技术潜力为30吉瓦（GW），风能发电技术潜力为40吉瓦，生物质能和地热能潜力巨大，水电站地质条件也相当优越。

在过去的十年里，张家口市加大了部署可再生能源系统的力度。在2017年，可再生能源占张家口市总装机容量中的占比73%，约占总发电量的45%。然而，许多潜力尚未被开发。但从未来能源需求来看，张家口市产业结构调整战略的形成和实施、部分终端用电部门的电气化、能源效率的提高以及地方和区域电网的增强和扩大等方面仍存在不确定性。总的来说，增加本地可再生能源的使用，需要更多地应用与可再生能源发电相协同的创新终端使用技术。

2008~2017年一次能源消费总量

2008~2017年最终能源消费量，按部门划分

2016年张家口十大工业能源消费者

2008~2015年用电量，按部门划分

这份研究表明，由于张家口市已经采取了主动举措来提升其现有的工业部门，一项向城市新一代工业发展的转型举措，因此城市能源系统规划必须与工业部门的发展在战略上协调一致，以确保可再生能源能够尽可能多得满足新能源需求。

例如，随着宣钢公司计划停产或由高炉向电弧炉升级改造，将大大降低工业能源需求。同样，随着张家口市部分县建立大数据中心，用电量分布也将发生变化。

2013-2017年张家口煤炭产量

太阳能和风能资源潜力

张家口风电和太阳能发电装机容量

张家口地区可再生能源开发

冀北和张家口电网

根据张北县大数据发展规划，未来几年，张北县将有150万台服务器投入运行，每年新增用电量约14太瓦时（TWh），将是目前的两倍。随着物联网、云计算、大数据等先进信息技术的发展，生产这些技术的行业用电量也将继续快速增长，预计2020~2030年，每年新增用电量将超过20太瓦时。

可再生能源生产氢气所需的电力也将增加。此外，智能制造将取代传统的生产设施，提供更好的能源和环境表现。对于包括电和热在内的能源产品，生产应尽可能接近负荷，以减少传输损耗。就这方面来说，分布式生产能够占上风。有了充足得前瞻性战略规划，张家口市可以为企业提供独特的机会，通过扩大使用可再生能源来减少其对环境的影响。

电和氢是扩大当地可再生能源使用的关键能源载体

本报告的EnergyPLAN模型分析表明，从装机容量，对整体及不同领域的能源供应贡献来看，当地可再生能源将被充分开发利用。电和氢已被确定为扩大本地可再生能源使用的两个关键能源载体。随着终端使用领域的电气化程度提高，电力显然是所有情况下的重要能源载体。然而，如果电力主要由间歇性可再生能源（VRE）产生，那么用能技术，特别是储能技术将是一个关键的决定因素。区域电力交换也被认为是一个重要因素，将在另一项研究中讨论。由于功率密度和电力储能规模预计都不会经历革命性的技术突破，因此氢被认为会在未来的能源格局中扮演着重要的角色。

系统转型的能源规划模型

这份研究确立了一些关键点，如果具体行动设计得当并得到有效实施，将有助于张家口现有能源系统沿着特定的战略路径进行转型。

从事长期能源系统规划

长期能源规划是能源部门以及国家和市级能源决策进程的重要组成部分。长期能源规划以满足总体政策目标的能源组合量化方案和目标为特点，这有助于建立稳定和可预测的投资环境，并提供一个框架，为指导投资建议提供信息。长期能源规划背后的城市能源系统模型可以考虑这些因素，并允许对一个城市进行全系统和战略性的政策评估。

考虑到风能、太阳能等可再生能源独特的地区性和生产模式，在应用能源系统规划工具或模型时，城市环境还需要适当水平的时间粒度和空间分界。

采用基于GIS的空间规划工具和方法

基于地理信息系统（GIS）的能源规划工具可以帮助优化可再生能源的发电、划分和分配，同时满足能源需求及城市发展。必须从空间和时间上进行平衡协调。城市模型的开发，包括基于GIS数据的不同阶段，可以为城市规划者提供全方位的视觉量化，以促进能源转换的实现。

通过将地理信息系统与先进的统计软件相结合，可以进一步加强其分析能力，允许其对能源需求模式进行深入分析和预测，特别是对于张家口市的情况，这就要求采用更为先进的方法对包括高占比的间歇性可再生能源（VRE）在内的能源系统进行控制优化。

发展更强劲、更灵活的区域电力交换电网将有助于更好地理解可再生能源发电及消耗的区域平衡。整体电网系统不同部分的灵活性将提供高效的洞察力，能够洞察到哪些区域可以容纳多少间接性可再生能源电力，且在不采取电网增强措施的情况下，也不会破坏电网的稳定性和可靠性。再者，对区域电网稳定性的认识也值得单独研究。

通过氢气使可再生能源的用途多样化

为了增加电网的灵活性，以适应更高比例的间接性可再生能源，终端部门需要更多地参与电网的运行。终端部门的电气化被广泛认为是一种有效的方法，能够让电网运营商在电力需求方面拥有更多参与者，以维护电网的稳定。此外，可再生的氢也已被视为一种有效的解决方案，以增加电力系统需求侧的灵活性，这是因为间歇性可再生能源可以通过电解槽转化为能量载体，能够在有需要时使用。

加强机构能力

加强地方能源规划对可再生能源的长期发展至关重要。然而，这样的城市能源规划往往是由一家签约公司制定的，该公司可能会使用无法转让的拥有专利的工具或方法。这可能会导致制定的规划不能更新，因为该规划依赖于外部的支持。一个城市的能源系统应当由规划使用者来规划，他们应有能力进一步完善其规划，或者至少能够理解能源系统规划是在独立和及时更新的基础上建立的。通过在城市能源系统规划中使用模型结果，可以使政府机构拥有进一步完善该规划的能力。然而，要做到这一点，制定张家口市能源系统规划的机构能力与人的能力是同样重要的。

张家口可再生能源目标

建立先进的可再生能源系统示范和培训中心

鉴于张家口市已被授权建立国家级可再生能源示范区，拥有一个配备先进可再生能源系统的强大示范和培训中心，是至关重要的，它能够使该市承担起其作为示范者的重要责任，推动中国其他地方城市扩大使用可再生能源。

这样的示范和培训中心可以从现有的类似机构中获益，例如从拥有太阳能、风能以及能源存储综合能源系统的中国国家电网培训中心获益。也可以通过与项目持有者或开发商签订合作协议，在张家口建立可再生能源项目中获益。此外，该示范和培训中心还可以作为张家口与世界其他地区进行知识交流、技术合作、培训其他发展中国家相关部门以及技术创新合作的平台。

与国际社会接轨

城市正意识到需要通过能源转型来应对气候变化。但他们并不是单打独干。促进城市实现低碳未来需要许多积极的合作伙伴，除了国际环境理事会、C40和全球市长公约等地方社会团体，还有联合国人居署举办的世界城市日、国际环境资源研究大会和亚洲开发银行建立的亚洲清洁能源论坛等全球区域平台。

与这些合作伙伴交流知识、分享经验教训，张家口将从中受益匪浅。更重要的是，加入这样的组织，参与这样的活动，可以帮助张家口加快可再生能源的开发和部署，探索更多机会，建立不同规模的联合研发项目。

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