近日，我院张川助理教授在国际著名期刊iScience（Cell子刊）上发表题为“Understanding the complexity of existing fossil fuel power plant decarbonization”的论文。该论文就既有燃煤燃气电站减碳路径的分析方法、复杂性、公正转型、政策设计等话题展开讨论，从技术、经济、社会三个维度评估了提前退役、生物质利用、CCS等主要路径的未来趋势与挑战，提出了发展自下而上的示范项目与自上而下的系统优化相结合的既有化石能源电厂减排路径综合评价方法。 iScience（中文期刊名称：交叉科学）是国际著名Cell Press出版社旗下的开放获取期刊，该期刊涵盖了生命、物理及环境科学领域的基础和跨学科领域的应用研究，收录了领域内最前沿的优秀论文。 化石能源燃烧发电是全球范围内人因CO2排放的最主要来源之一，相关研究指出，在IPCC给出的1.5oC气候变化情景下的4200亿吨CO2排放预算中，既有化石能源电站锁定了其中的3580亿吨，是全球范围内最大的高碳锁定基础设施之一。在面向碳中和的全球能源转型中，如何在保证能源安全、防止能源贫困的背景下，探索既有化石能源电站的减排路径，是当前能源系统研究的重要方向。

O2排放国既有化石能源电站装机量与碳中和目标装机容量对照 文章针对提前退役、CCS、生物质利用三种主要路径的现状与趋势做了总结。针对提前退役，文章指出发达国家与发展中国家煤电机组的年龄分布差异巨大，大部分发达国家的煤电机组已经接近退役年限，不存在提前退役引发的资产沉没问题，而大部分发展中国家的煤电机组运行年限尚短、提前退役带来的资产搁浅问题值得关注。进一步地，文章区分了资产搁浅（货币单位）、发电量搁浅（MWh单位）、装机容量搁浅（MW单位）三者的区别，并指出充分发挥既有化石能源电站的灵活性，变资产搁浅为发电量搁浅，通过容量市场进行电价补偿是避免既有化石能源电站资产搁浅的有效手段。针对CCS，文章指出尽管CCS技术已经讨论多年，但目前其在全球范围内的减排潜力兑现有限。无论是CCS技术对化石能源电站发电成本的影响，还是CO2运输基础设施、地下封存可靠性都需要更多的研究与示范论证。针对生物质能利用，文章主要从大规模生物质作物种植、开发、运输、利用的生态环境影响以及生物质资源的跨行业最优分配两方面综合分析了生物质在化石能源电站减排中的未来作用。

考虑多种参数不确定性下的既有燃煤燃气电站减排经济性（以发电成本为例） 文章进一步以中国典型煤电站的CCS与生物质改造和美国典型天然气电站的CCS与氢气改造为例，通过电站建模软件分析了运行年限、煤价、气价、碳价、容量因子（年运行小时数）、碳捕集成本、碳封存成本、生物质热值、生物质价格、氢气成本等多种参数不确定性下的电站减排改造经济性。通过基于单一因子敏感性分析方法的建模可以看到，既有化石能源电站的减排成本受不同参数影响巨大，中国典型煤电站的发电出厂价从40/MWh到140美元/MWh波动，美国典型气电站的发电出厂价从30/MWh到130美元/MWh波动。据此可以得到启示，在新能源发电成本不断下降的趋势下，通过既有化石能源电站改造实现化石能源电站的减排必须充分考虑各方面的复杂性，从技术、市场、政策等各方面共同构建有利于既有化石能源电站改造项目实际可行的综合条件。 

张川助理教授团队主要从事能源系统技术经济分析与综合建模研究，以及与碳中和路径优化相关的能源管理战略与政策研究。本文是张川助理教授2022年在iScience（Cell子刊）上发表的第二篇学术论文，该论文的其他作者包括了来自美国怀俄明大学、普林斯顿大学、英国剑桥大学、伦敦大学学院、中国清华大学、上海交通大学等国内外知名高校的学者。 

阅读原文：https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(22)010306https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.104758