热电厂污染减排路径的评估及其对企业发展的影响

电力企业碳中和路径研究：以某北方国企为例，通过LEAP模型与SWOT分析，评估清洁能源替代（光伏、水电）对CO₂减排（2022年总排放232万吨，光伏减排14700吨，水电减排259万吨）及成本效益（2035年1.80，2060年0.37）。提出"清洁能源扩张+技术创新+政策协同"战略，预测2030年清洁能源占比超80%，2060年近零排放。

姚盼盼|姜海蓉|王天|高宏燕|伦晓秀

北京交通大学经济与管理学院，中国北京100044

摘要

发电厂作为空气污染物和温室气体的主要排放源，必须实现污染减排和碳减排的协同作用，以实现低碳发展和竞争力。本研究重点关注热电厂在企业层面的挑战，通过评估中国北方一家国有热电厂的污染和碳排放减排路径来进行分析。研究采用了LEAP（长期能源替代规划）模型来分析发电厂的污染物和二氧化碳排放，并运用SWOT（优势、劣势、机会和威胁）分析来评估发电企业的内部优势和劣势以及外部机会和威胁。结果显示，2022年该热电厂在发电过程中共排放了231万吨二氧化碳。该公司生产了38.9亿千瓦时的清洁能源，其中光伏能源减少了14,700吨二氧化碳排放，水电减少了259万吨二氧化碳排放。到2030年，清洁能源预计将占总装机容量的80.00%，达到2,000万千瓦。本研究基于不同的发展情景预测了发电厂的污染物和二氧化碳排放量。在综合情景下，到2060年二氧化碳排放量将接近零，而二氧化硫和氮氧化物排放量分别减少了97.29%和94.69%。成本效益比（CER）分析显示，由于对清洁能源和碳捕获、利用与封存（CCUS）技术的投资，2035年该指标最初有所上升，随后随着技术成熟和规模经济效应下降至0.37。研究提出了一项战略性的低碳发展计划，强调可再生能源的扩展、技术创新和政策支持，以实现可持续的电力生产和提高市场竞争力。

引言

在全球减少碳排放的努力背景下，政府间气候变化专门委员会（IPCC）强调，为了将全球变暖限制在1.5°C以内，到2030年二氧化碳排放量必须比2010年的水平减少45.00%（Pedersen等人，2021年）。中国的电力行业，特别是热电部门，每年因煤炭燃烧而排放38亿吨二氧化碳（Fang等人，2022年；Hamedani和Talebi，2025年）。在双碳目标的背景下，电力企业不仅是主要的排放源，也是实现碳中和的关键参与者。然而，这些企业面临着严峻的挑战。一方面，燃煤机组负责电力行业中75.00%的二氧化硫、68.00%的氮氧化物和83.00%的一次性颗粒物（PM2.5）排放（Shi和Liu，2024年；Zhang等人，2024a）。另一方面，尽管2023年新能源的装机容量达到了530吉瓦，但其间歇性限制了电网整合程度，仅覆盖了28.00%的电力需求，而储能解决方案仅满足了不到5.00%的峰值需求，这使得继续依赖燃煤发电对于电网稳定至关重要（Cheng等人，2025年；Shen等人，2024年）。随着预计到2030年电力需求将达到9万亿千瓦时，企业层面的研究和模拟对于探索电力企业的发展路径以及提供综合污染和碳减排策略的实际证据至关重要。

作为主要的碳排放源，热电厂在实现碳中和方面面临重大挑战，尤其是在中国的双碳目标背景下。例如，Zhou等人（2025年）的研究探讨了碳捕获与封存（CCS）技术在减少燃煤电厂排放中的应用，强调了这些技术在中国能源结构中的技术可行性和经济可行性。Guo等人（2024年）关注了热电厂的能效提升，分析了通过先进涡轮技术和废热回收系统减少能源消耗的潜力。尽管钢铁、电力和交通等关键行业的污染和减排研究受到了关注（Sun等人，2020年），但针对热电厂低碳转型的研究仍然不足。热电厂对碳排放贡献巨大，解决其在减排中的作用对于实现国家气候目标至关重要（Chang等人）。虽然国家级、省级和城市层面的研究已经探讨了其他行业中的污染和减排协同效应（Feng等人，2023年；Zha等人，2023年），但这些研究往往忽略了热电厂特有的复杂性，如它们面临的技术、运营和经济障碍。电力行业的减排研究主要使用宏观层面的方法，如相关系数和协同减排模型。然而，这些方法未能解决热电厂面临的企业层面挑战，这些挑战需要更定制化的策略和运营数据（Hou等人，2018年）。像SWOT（优势、劣势、机会和威胁）和PEST（政治、经济、社会和技术）这样的战略管理框架已被广泛用于分析包括风能在内的各个行业的低碳策略，但这些模型尚未完全适应热电厂的特定挑战（Duan等人，2022年）。因此，需要结合多种方法，结合内部和外部视角，以更全面地评估技术、经济和政策挑战；这种多框架方法提供了更深入的分析，并有助于捕捉影响热电厂低碳转型的复杂相互关联因素。

本研究重点关注热电厂在企业层面的挑战，这些挑战在更广泛的宏观研究中常常被忽视。通过分析该公司通过技术改进、能源替代和CCUS技术实现的碳减排，并预测不同情景下的减排潜力，强调了整合企业层面运营数据和战略管理框架（如SWOT）以实现有针对性和可行的低碳转型的重要性。本研究提出了一种实现电力企业零碳目标的构建计划，通过整合清洁能源替代、先进技术的应用和战略管理来实现这一目标，旨在为电力企业的零碳转型提供清晰的路线图，强调企业层面可以直接为实现国家和全球碳中和目标做出贡献。

部分摘录

企业现状

我们的研究分析了中国江苏省的一家热电厂。该公司计划到2025年实现碳排放峰值，清洁能源占总装机容量的70%以上，即1,750万千瓦。到2030年，清洁能源将占总装机容量的80%以上，总装机容量将达到2,000万千瓦。截至2022年，该公司主要从事电力生产和供应，包括水电、热电和新能源发电，其中水电占

二氧化碳和污染物排放的特点

2022年该企业的二氧化碳排放情况如图1所示。2022年的总碳排放量为231万吨二氧化碳。同年，该公司生产了38.9亿千瓦时的清洁能源，其中水电发电量为38.7亿千瓦时，光伏发电量为2,100万千瓦时。光伏发电减少了14,700吨二氧化碳排放，水电发电减少了259万吨二氧化碳排放。燃煤电厂的碳排放主要来自煤炭燃烧过程

结论

本研究探讨了热电厂在污染和碳减排方面的潜在路径，重点关注实现零碳排放的策略及其对企业发展的影响。利用LEAP模型，研究了不同情景下的排放和能源消耗，并评估了减排措施的成本效益。

研究结果表明，用清洁能源替代燃煤发电可以显著减少14,700吨二氧化碳排放

CRediT作者贡献声明

姚盼盼：方法论、正式分析、撰写-原始草稿。姜海蓉：概念化、调查、数据整理。王天：调查、数据整理。高宏燕：监督、可视化、资源支持。伦晓秀：监督、调查、可视化、资源支持。

数据可用性

数据可应要求提供。

未引用的参考文献

Liu等人，2025年；Carvalho，2021年；Xu等人，2024年；Chang等人，2023年；Zhang等人，2024年

CRediT作者贡献声明

姚盼盼：撰写-原始草稿、方法论、正式分析。姜海蓉：调查、数据整理、概念化。王天：调查、数据整理。高宏燕：可视化、监督、资源支持。伦晓秀：可视化、监督、资源支持、调查。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划（项目编号2024YFF1306304）的支持。