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電力是中國(guó)煤炭消費(fèi)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(xiǎn)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(guó)目標(biāo)下，推進(jìn)煤電行業(yè)轉(zhuǎn)型、推動(dòng)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(jī)組尺度出發(fā)設(shè)計(jì)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(shí)的煤電退役可能受多因素影響，造成環(huán)境氣候經(jīng)濟(jì)效益和成本偏離最優(yōu)預(yù)期。
針對(duì)上述問(wèn)題，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系(以下簡(jiǎn)稱“地學(xué)系”)同丹課題組建立了多目標(biāo)下中國(guó)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(guó)多條煤電轉(zhuǎn)型路徑的成本效益，解析了路徑擾動(dòng)帶來(lái)的成本效益不確定性，揭示了中國(guó)煤電低碳轉(zhuǎn)型路徑的不確定性可能帶來(lái)氣候、環(huán)境、健康效益和經(jīng)濟(jì)成本的差異以及與政策預(yù)期目標(biāo)的偏離。成果以“成本效益不確定性可能會(huì)干擾中國(guó)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(guó)煤電轉(zhuǎn)型不確定性的影響，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)耦合綜合評(píng)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(píng)估方法，提出了面向多目標(biāo)決策的中國(guó)煤電機(jī)組轉(zhuǎn)型策略不確定性分析框架?；谠撃Ｐ涂蚣?，從機(jī)組級(jí)煤電資產(chǎn)擱淺風(fēng)險(xiǎn)、碳減排效益和健康影響等異質(zhì)性特征出發(fā)，設(shè)計(jì)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(guò)多準(zhǔn)則決策分析揭示了不確定性影響下中國(guó)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(jī)組的碳排放和健康風(fēng)險(xiǎn)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(jī)容量占比為10%的煤電機(jī)組引起，而占裝機(jī)容量2%的煤電機(jī)組造成了煤電行業(yè)超過(guò)25%的健康風(fēng)險(xiǎn)，落實(shí)靶向退役策略有望在碳減排、保護(hù)人群健康等方面取得可觀的效益。
研究進(jìn)一步從煤電機(jī)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(biāo)視角分析燃煤機(jī)組退役路徑的差異性；通過(guò)開(kāi)展萬(wàn)組退役路徑的擾動(dòng)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(shí)間節(jié)點(diǎn)，沿用當(dāng)前的退役策略可能導(dǎo)致獲得正效益的時(shí)間延遲六年(圖1)；任一退役政策的實(shí)施均存在一定程度的風(fēng)險(xiǎn)，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(biāo)的靶向退役策略和沿用當(dāng)前的退役策略均有一定概率導(dǎo)致累積負(fù)效應(yīng)。在政策執(zhí)行不確定性的干擾下，即使嚴(yán)格根據(jù)政策目標(biāo)設(shè)計(jì)煤電退役策略，仍有可能錯(cuò)過(guò)落實(shí)最適宜退役政策的機(jī)會(huì)(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(fù)效應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)按照靶向政策目標(biāo)選取最適策略指導(dǎo)我國(guó)煤電機(jī)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(shí)序變化趨勢(shì)及不確定性分布
圖2 政策執(zhí)行不確定性對(duì)落實(shí)最適煤電轉(zhuǎn)型決策的潛在干擾
研究揭示了中國(guó)煤電低碳轉(zhuǎn)型政策的不確定性以及新建產(chǎn)能的時(shí)空隨機(jī)性對(duì)決策和效益的影響，表明了限制政策擾動(dòng)和采用基于靶向政策目標(biāo)的煤電轉(zhuǎn)型策略對(duì)于煤電轉(zhuǎn)型提質(zhì)增效的重要意義。研究對(duì)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(lái)正向凈效益，設(shè)計(jì)和實(shí)施相關(guān)能源政策時(shí)應(yīng)加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，始終堅(jiān)持以整體戰(zhàn)略目標(biāo)為導(dǎo)向，減少能源政策不確定性風(fēng)險(xiǎn)，推動(dòng)電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型平穩(wěn)過(guò)渡。
清華大學(xué)地學(xué)系博士生嚴(yán)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(qiáng)教授，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授、碳中和研究院院長(zhǎng)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(guó)環(huán)境與氣候科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(guó)家自然科學(xué)基金委、能源基金會(huì)、新基石科學(xué)基金會(huì)和清華大學(xué)自主科研計(jì)劃的支持。
原標(biāo)題：科研進(jìn)展 | 清華大學(xué)同丹課題組合作揭示中國(guó)煤電低碳轉(zhuǎn)型路徑不確定性對(duì)協(xié)同效益的影響
