近日，冰球突破王兆华教授团队的最新研究成果“Unequal residential heating burden caused by combined heat and power phaseout under climate goals”以研究长文（Research article）的形式发表于《冰球突破》杂志子刊《冰球突破》（Nature Energy）。冰球突破管理与经济学院王兆华教授为第一作者，李昊博士、张斌教授和王博教授是论文的共同通讯作者。合作者包括来自美国劳伦斯伯克利国家实验室、中国科学院深圳先进技术研究院等的多位学者，冰球突破为论文第一署名单位。

加快推动能源低碳转型、积极应对气候变化已成为全球共识，煤电清洁替代成为关键抓手。中国、德国、印度等主要依靠“热电联产”采暖的国家将面临巨大的供热缺口和急迫的供热系统清洁转型压力。尽管中国拥有丰富的清洁供热资源，但煤电退役和清洁供热转型对不同地区居民采暖负担的影响仍未得到充分的探索。如何设计合理的燃煤电厂退役路径，构建多样化的清洁采暖路径，最大程度地降低居民的采暖负担，是亟需解决的关键科学问题。为此，王兆华教授团队使用全球变化分析模型（GCAM）对气候目标驱动下的中国供热系统清洁转型进行了系统研究，分析了未来中国北方城市的“热电联产”供热能力、城市供热需求和居民采暖成本的时空演变，识别了最优的燃煤电厂退役路径，量化了燃煤电厂提前退役对城市供热系统和居民采暖负担的负面影响，并进一步揭示了隐藏在气候目标背后的能源不平等问题。

图1 燃煤电厂提前退役造成的供热损失总量（a.基于装机容量策略；b.基于排放强度策略；c.基于电厂寿命策略）和供热损失强度（d.基于装机容量策略；e.基于排放强度策略；f.基于电厂寿命策略）

研究发现，为顺利实现碳中和目标，中国需要在2040年之前清洁替代50%以上的现有燃煤发电装机容量。该研究工作设计了多种不同的电厂退役路径，以帮助能源系统适应快速的容量削减。通过对比燃煤电厂提前退役造成的供热损失，识别了最优的退役路径，并进一步基于最优退役路径计算了供热系统清洁转型后北方不同城市居民的能源负担变化。研究表明，燃煤电厂提前退役造成的供热损失相当于欧盟国家屋顶光伏供热总量的17.8%。用以填补“热电联产”供热缺口的清洁替代方案将不成比例地增加居民的采暖成本，东北和西北等经济欠发达地区居民的采暖负担明显高于经济发达地区的居民，未来最大的采暖负担差距将高达三倍。如果使用零碳能源构建未来中国采暖体系，这种采暖负担的差距将进一步加剧。本研究呼吁政府应该尽早制定相应的采暖扶持预案，以促进城市供热系统的清洁和公平转型。

图2 人均家庭供热总年化成本与供热负担的时空演化（a.最优供热方式及其平均成本；b.供热成本时空分布；c.采暖负担时空分布；d.零碳化采暖负担时空分布）

该项研究揭示了燃煤电厂加速退役导致的潜在供热风险和隐藏的不公平现象，为中国和其他有类似情况的国家实现城市供热系统清洁和公平转型提供了理论和实证支撑。

该研究工作是国家自然科学基金重点专项和教育部哲学社会科学重大研究项目等的阶段性工作成果。

原文信息及链接：

Zhaohua Wang, Hao Li*, Bin Zhang*, Bo Wang *, Hao Li, Xin Tian, Jiang Lin, Wei Feng. Unequal residential heating burden caused by combined heat and power phase-out under climate goals. Nature Energy (2023).

DOI: http://doi.org/10.1038/s41560-023-01308-6

论文链接：http://www.nature.com/articles/s41560-023-01308-6#citeas