我们如何确保能源清洁、安全且可负担?

A flexible tube for CO2 is pictured before the first official run of the mini plant "Schwarze Pumpe" in Spremberg, September 9, 2008. Vattenfall's CO2-free power plant is a pilot project for carbon capture and storage (CCS) - the first power plant in the world that will take the toxic emissions from coal and bury them deep in the ground.
Carbon capture and storage is one of many tools we should use to address the 'energy trilemma'Image: REUTERS/Hannibal Hanschke (GERMANY) - BM2E49911L701
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  • 能源行业处于全球后新冠疫情时代复苏的核心位置。

  • 但该行业面临所谓的“能源三难困境”:安全、可及性与环境可持续性之间相互冲突的挑战。

  • 要同时应对这三方面,需要多种技术与方法相结合,并因地制宜地在国家和地方层面量身定制,而非采用一刀切的方式。

出人意料的是,新冠疫情既是颠覆者,也带来了新的开端:疫情造成了难以估量的悲痛与苦难,但也为社会和产业的深层次结构性变革创造了前所未有的动能。

今年的达沃斯议程活动重点探讨,我们如何在持续应对病毒造成的毁灭性影响的同时,借势这一动能。目标是塑造一个新的、更具韧性且可持续的经济体系,并重建长期以来未曾出现的全球凝聚力水平。

能源是这一切的核心,为全球经济的运转提供必不可少的动力。它也向我们表明,少量改变就能带来显著差异。能源使用量大幅下降2020年,主要由于出行以及社会和经济活动受到限制。随后,可再生能源几乎占到全球总发电装机容量增量的90%。与此同时,其他碳中和燃料和技术的发展势头持续增强。

但这些仍只是初步的尝试。在能源领域,有一个说法有时被用来描述该行业面临的挑战:能源三难困境。

简而言之,能源三难困境涉及应对三项往往相互冲突的挑战:确保能源安全、实现能源公平(即获得可负担的清洁能源)以及实现环境可持续性。

问题在于,作为一个行业,我们在应对这三项关切方面表现如何。

全球各地封锁期间,能源需求大幅下降Image: 国际能源署

1. 保障能源安全

一个国家能否可靠地满足当前及未来的能源需求?它能否经受住系统冲击(例如大流行病)并迅速恢复,同时将供应中断降到最低?

安全必然意味着不过度依赖任何单一能源解决方案。若一个国家拥有丰富的风能资源,那么从环境影响和可负担性两方面来看,风能很可能就是最佳的电力来源。

然而,这并不能很好地回答能源安全问题。作为一种可变资源,风能等可再生能源无法单独支撑电力供应,而需要与能够平抑供应峰谷波动的解决方案相结合。

2020年,在这一背景下我们取得了显著进展,其中最突出的是氢能市场建设的强劲势头,欧盟等经济体推出的新政策便是明证,欧盟。

与此同时,开发和商业化各类储能技术(包括大规模电池)也被列为重点议题。

我们也不能忽视传统发电厂在稳定电网方面的作用。在条件允许的情况下,这些电厂可以通过改用可再生氢或天然气/氢气混合燃料实现脱碳。其他减少环境影响的策略包括:利用数字工具更高效地运行电厂、提高涡轮机效率,以及对剩余排放加装碳捕集、利用与封存(CCUS)技术。

最后,我们需要重新审视核能作为基荷电源的作用,包括现代裂变反应堆,以及最终的核聚变。后者的下一个里程碑将是国际热核聚变实验堆(ITER)示范项目,该项目计划于2025年投入运行,其中包括我们在日本制造并运往法国南部现场的300吨级磁体。

2. 实现能源的公平可及

在全球范围内,普遍获得可靠、可负担且充足的能源仍非理所当然。提升电气化的势头在新兴经济体中尤为重要。

联合国预测,按照当前的进展速度,到2030年,仍将约有6.2亿人无法获得电力供应——2030年是可持续发展目标设定的实现普遍能源可及的年份。而且,这一估计并未考虑新冠疫情对新兴经济体的影响。

为确保目标如期实现,能源解决方案应根据当地居民的自然资源和需求量身定制。例如,我们正与一家肯尼亚公用事业公司合作,利用该国的地热能资源,开展一项政府推动的工程,该工程由多个多边组织提供资金。同样,分散式解决方案,例如三重混合微电网,将可再生能源与用于储能的电池及备用发电机相结合,将有助于新兴市场发挥自身优势。

应对可及性挑战的另一举措体现在我们与新南威尔士大学的合作中,双方共同开发一套方案,运用科学方法平衡相互竞争的经济、社会和环境挑战,从而选出最适合当地的能源组合。在城市及其他规模相对较小的城市开发项目中采用这一方法,将有助于实现更具针对性且更加公平的结果。

Image: 联合国

3. 实现环境可持续性

尽管面临新冠疫情,2020年气候危机仍高居全球议程之首。能源转型是减缓气候变化的关键,但事实已经表明,这并非一项简单的“可再生能源全面覆盖”政策。

在每个经济体中,都存在一些领域(例如重工业):当制造过程需要大量高强度热能或气体时,充裕的可再生电力几乎派不上用场。

在这些领域,包括氢能、CCUS和合成燃料在内的多种替代方案,将与可再生电力共同发挥至关重要的作用。

例如,钢铁厂预计最终将转而使用氢气作为工业热源,同时将其用作还原氧化铁的手段。

对于水泥等其他行业而言,CCUS几乎是唯一途径,以实现《巴黎协定》所要求的大幅减排。碳捕集技术也正在航运领域探索应用,以满足严格的二氧化碳排放法规;同时,氨、甲烷和甲醇的使用也在探索之中,这些燃料可与船载碳捕集系统结合使用。航运以符合严格的二氧化碳排放法规,氨氨、甲烷和甲醇可与船载碳捕集系统结合部署。

近年来,人们理应将重点放在能源三难困境中的第三项挑战上。但在后新冠疫情时代,随着许多经济体陷入衰退,若要实现真正全球性、凝聚性且可持续的疫情后经济复苏,也必须优先保障所有人获得可靠且可负担的能源供应。

这意味着我们要认识到,每个国家、每座城市和每个行业都有其自身的自然资源和能源需求。实现可持续发展,意味着要找到能够以应对能源三难困境各项挑战的方式提供能源的来源。

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