为什么可再生能源是全球能源转型的基石

renewable energy transition
Renewable energy, energy efficiency and electrification are key to energy transitionImage: Dan Meyers on Unsplash
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  • 现在已经清楚,可再生能源、能效提升和电气化必须成为我们所需深度脱碳的驱动力。

  • IRENA的新分析发现,可再生能源现已成为最便宜的能源形式,未来几十年其装机容量将显著增长。

应对气候变化要求我们在2050年前实现能源供应和需求的脱碳。美国、欧洲和中国已承诺在本世纪中叶实现净零排放或碳中和,其他国家也正在效仿。这将对全球能源转型产生深远影响,使电力成为整个能源行业脱碳的关键载体。

IRENA最新发布的《世界能源转型展望》于3月16日在柏林能源转型对话会上发布。该报告深入分析了上述影响的具体表现,其出发点是《巴黎气候协定》提出的目标:将气候变化幅度限制在远低于2˚C的水平,并努力将升温控制在本世纪末1.5˚C以内。虽然深度脱碳的方案有多种考虑,但很明显,可再生能源、能效提升和电气化处于全球能源转型的核心。

可再生能源与全球能源转型

虽然应对气候变化是推动化石燃料发电转型的强大动力,但这并非唯一动力。与此同时,可再生能源发电已成为最便宜的电力生产形式,并且得益于技术进步和规模经济,其成本仍在持续下降。可再生能源在电力结构中的占比逐年上升,目前全球电力结构中可再生能源占比接近30%,且可再生能源在每年新增装机容量中占主导地位(见下图1)。

可再生能源在能源结构中占比不断提高,正推动绿色能源转型目标朝正确方向发展Image: IRENA

IRENA的最新分析表明,未来三十年,全球电力供应将持续快速向可再生能源转型,其中光伏和风能等可变(或间歇性)可再生能源的占比增长尤为迅速。到2050年,可变可再生能源将主导全球电力供应总量,这与当今情况相比将发生重大变化。然而,世界各地的经验表明,电力系统在可变可再生能源占比较高的情况下运行是可行的,德国、爱尔兰和英国等国便是例证。2020年,尽管遭遇新冠肺炎疫情,欧洲可再生能源(主要为可变能源)在总发电量中的占比为40%, 与2019年相比,该占比提高了4%以上。尤为值得注意的是,同期欧洲其他发电来源的占比下降了6%至16%,其中燃煤发电即为一例。

提高灵活性,助力能源平稳转型

可变可再生能源占比较高的电力系统运行需要更高的灵活性。目前,可调度化石燃料电厂(即可按需发电的电厂)提供了这种灵活性,但随着其作用下降,这一情况将会改变。IRENA已确定四大支柱下的30项提高灵活性方案:硬件、市场与监管,以及运营实践与商业模式(见下图2)。这一工具包中的各项方案必须结合每个电力系统的具体特点加以部署。需求侧尤其具有值得关注的潜力:电气化趋势使电动汽车、表后电池和热泵等新负荷接入电网,若能智能运行,即可支持电网平衡。电力系统的快速数字化也有助于此。分时电价、聚合商和需求侧管理等策略都受益于数字化,智能电网在全球范围内持续扩展。然而,许多输配电网仍需扩容和升级,以应对新的电力系统现实。

支撑可再生能源转型灵活性提升的四大支柱Image: IRENA

此外,需要调整监管规定和电网规范,以使新的灵活性方案得以全面部署。这一领域值得更多关注。

包括建筑、交通和工业在内的电气化,以及绿色氢的生产,将在实现净零CO2排放的未来中发挥关键作用。

IRENA的分析表明,多达四分之一的电力将用于生产绿色氢。与此同时,道路交通将大规模转向电气化,而由清洁氢制成的合成燃料将在航空和航运领域发挥日益重要的作用。尽管建筑能效提升将减少供暖和制冷需求,但这一影响将被向电动热泵的转变所抵消。分析表明,到2050年,用于生产绿色氢及其衍生合成燃料的直接和间接电力消耗,可能占终端能源消费总量的60%,而目前约为21%。因此,电力需求将在现有水平上增长3至4倍。这是一个重大转变:电力行业将成为全球能源供需的核心支柱,其作用将远超过去几十年。能源行业的传统企业,例如石油和天然气公司,已经关注到这一趋势,并正在制定战略,以成为电力市场参与者。未来几十年,谁将成为该市场的主导者,仍有待观察。

鉴于电力需求的增长和向可再生能源电力的转变,需要大规模扩建清洁发电能力,并相应加快基础设施规划。投资需求巨大,因此确保基础设施部署速度与能源转型需求相匹配至关重要。这将需要进一步简化规划和审批流程。

IRENA继续与其164个成员国合作,制定并实施可再生能源转型战略,以推动电力行业转型,其依托于Innovation Toolbox、Flextool、电力系统规划和电网研究。

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