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電力是中國煤炭消費量最大的部門，排放大量二氧化碳和大氣污染物。盡管落后產(chǎn)能淘汰、超低排放改造和節(jié)能降碳改造等一系列政策已大幅降低了煤電行業(yè)大氣污染排放，但煤電污染排放導(dǎo)致的健康風(fēng)險仍不容忽視，且二氧化碳排放一直處于高位。在碳中和與美麗中國目標下，推進煤電行業(yè)轉(zhuǎn)型、推動煤電行業(yè)減污降碳協(xié)同治理迫在眉睫。目前已有研究從機組尺度出發(fā)設(shè)計了健康協(xié)同效益最優(yōu)、資產(chǎn)擱淺最少的煤電退役路徑，但現(xiàn)實的煤電退役可能受多因素影響，造成環(huán)境氣候經(jīng)濟效益和成本偏離最優(yōu)預(yù)期。
針對上述問題，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系(以下簡稱“地學(xué)系”)同丹課題組建立了多目標下中國煤電退役策略不確定性分析框架，創(chuàng)新海量情景尋優(yōu)技術(shù)，量化了中國多條煤電轉(zhuǎn)型路徑的成本效益，解析了路徑擾動帶來的成本效益不確定性，揭示了中國煤電低碳轉(zhuǎn)型路徑的不確定性可能帶來氣候、環(huán)境、健康效益和經(jīng)濟成本的差異以及與政策預(yù)期目標的偏離。成果以“成本效益不確定性可能會干擾中國煤電轉(zhuǎn)型決策”(Cost-effectiveness uncertainty may bias the decision of coal power transitions in China)為題，于3月13日在《自然-通訊》(Nature Communications)在線發(fā)表。
為量化中國煤電轉(zhuǎn)型不確定性的影響，研究團隊通過耦合綜合評估模型、大氣化學(xué)伴隨模式、暴露-響應(yīng)方程和煤電轉(zhuǎn)型成本效益評估方法，提出了面向多目標決策的中國煤電機組轉(zhuǎn)型策略不確定性分析框架?；谠撃Ｐ涂蚣?，從機組級煤電資產(chǎn)擱淺風(fēng)險、碳減排效益和健康影響等異質(zhì)性特征出發(fā)，設(shè)計多條靶向轉(zhuǎn)型路徑，定量表征了轉(zhuǎn)型成本及氣候、環(huán)境、健康效益及其不確定性，并通過多準則決策分析揭示了不確定性影響下中國煤電低碳轉(zhuǎn)型效益與預(yù)期的偏離程度。
研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)役煤電機組的碳排放和健康風(fēng)險分布呈現(xiàn)顯著異質(zhì)性特征：近四分之一的碳排放由裝機容量占比為10%的煤電機組引起，而占裝機容量2%的煤電機組造成了煤電行業(yè)超過25%的健康風(fēng)險，落實靶向退役策略有望在碳減排、保護人群健康等方面取得可觀的效益。
研究進一步從煤電機組的異質(zhì)性特征出發(fā)，從資產(chǎn)擱淺、碳減排、健康效益的多目標視角分析燃煤機組退役路徑的差異性；通過開展萬組退役路徑的擾動模擬分析，發(fā)現(xiàn)不確定性可能延誤退役政策首次獲得正效益的時間節(jié)點，沿用當前的退役策略可能導(dǎo)致獲得正效益的時間延遲六年(圖1)；任一退役政策的實施均存在一定程度的風(fēng)險，并非所有策略都能保證100%累積凈效益，特別是以碳減排、資產(chǎn)擱淺規(guī)避為首要目標的靶向退役策略和沿用當前的退役策略均有一定概率導(dǎo)致累積負效應(yīng)。在政策執(zhí)行不確定性的干擾下，即使嚴格根據(jù)政策目標設(shè)計煤電退役策略，仍有可能錯過落實最適宜退役政策的機會(圖2)。研究表明，煤電退役應(yīng)最大限度地減少政策執(zhí)行干擾，降低負效應(yīng)風(fēng)險，同時按照靶向政策目標選取最適策略指導(dǎo)我國煤電機組有序低碳轉(zhuǎn)型。
圖1 煤電轉(zhuǎn)型決策碳排放、健康損失與凈效益的時序變化趨勢及不確定性分布
圖2 政策執(zhí)行不確定性對落實最適煤電轉(zhuǎn)型決策的潛在干擾
研究揭示了中國煤電低碳轉(zhuǎn)型政策的不確定性以及新建產(chǎn)能的時空隨機性對決策和效益的影響，表明了限制政策擾動和采用基于靶向政策目標的煤電轉(zhuǎn)型策略對于煤電轉(zhuǎn)型提質(zhì)增效的重要意義。研究對碳中和與清潔空氣協(xié)同治理路徑制訂提出了政策建議，即能源結(jié)構(gòu)低碳化轉(zhuǎn)型并非總能帶來正向凈效益，設(shè)計和實施相關(guān)能源政策時應(yīng)加強頂層設(shè)計，始終堅持以整體戰(zhàn)略目標為導(dǎo)向，減少能源政策不確定性風(fēng)險，推動電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型平穩(wěn)過渡。
清華大學(xué)地學(xué)系博士生嚴禧哲為論文第一作者，清華大學(xué)地學(xué)系同丹助理教授和生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院雷宇研究員為論文共同通訊作者。論文合作者包括清華大學(xué)地學(xué)系張強教授，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授、碳中和研究院院長賀克斌院士，中山大學(xué)陳紹晴教授，生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院鄭逸璇副研究員、陳楚楚助理研究員，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院博士后劉洋、畢業(yè)生施沁人(現(xiàn)為法國環(huán)境與氣候科學(xué)實驗室博士后)，清華大學(xué)地學(xué)系畢業(yè)生程靜(現(xiàn)為加州大學(xué)爾灣分校博士后)、博士研究生徐若翀、覃馨瑩、鄭棟升。研究得到了國家自然科學(xué)基金委、能源基金會、新基石科學(xué)基金會和清華大學(xué)自主科研計劃的支持。
原標題：科研進展 | 清華大學(xué)同丹課題組合作揭示中國煤電低碳轉(zhuǎn)型路徑不確定性對協(xié)同效益的影響
