十张图表展示全球清洁能源进展

A worker operates a machinery to clean solar panels at a photovoltaic industrial park in Hami, Xinjiang Uighur Autonomous Region, China October 22, 2018. Picture taken October 22, 2018. REUTERS/Stringer ATTENTION EDITORS - THIS IMAGE WAS PROVIDED BY A THIRD PARTY. CHINA OUT. - RC1863B9EEF0
Solar panels being cleaned in ChinaImage: REUTERS/Stringer
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伊恩·斯塔费尔博士是帝国理工学院环境政策中心。他领导Electric Insights项目,发布有关英国电力结构的交互式实时信息和季度摘要。

要实现将升温限制在高于工业化前温度不超过1.5°C的全球目标,清洁能源转型必须迅速推进。

但迄今各国表现如何?在我们与《能源革命全球展望》报告中,我们与以下机构的同事共同撰写了这份报告:帝国理工学院和E4tech,由Drax发布。报告对全球25个主要经济体的进展进行了排名。

报告列出了各国在清洁电力生产、从石油转向电动汽车、部署碳捕集与封存、取消化石燃料补贴以及提高能源效率方面的努力排名。

以下十张图表比较了这25个国家当前的情况及其过去十年的进展。

清洁电力进展

随着各国减少对煤炭的依赖并采用低成本可再生能源,电力已成为经济中脱碳最快的部门。然而,过去十年全球电力的平均碳强度仅下降了7%,至每千瓦时450克二氧化碳(gCO2/kWh)。

下图绘出了全球电力生产的碳强度,并对报告涵盖的25个主要经济体进行了排名。这些国家包括七国集团(G7)富裕国家,以及巴西、俄罗斯、印度、中国和南非(“金砖国家”)等。这些国家占全球人口的80%、全球GDP的77%和全球二氧化碳排放量的73%。

各国电力碳强度差异很大:北欧国家、法国和新西兰的电力几乎不产生碳排放(下方图表左侧各栏),而南非和波兰则几乎完全依赖煤炭(最右侧)。

2017年电力生产的碳强度,以每千瓦时二氧化碳克数表示。地图涵盖所有有数据的国家。柱状图对25个主要经济体进行排名,包括所有G7和金砖国家。柱宽代表各国的用电量,并设有最小宽度,以便较小的国家也能显示出来。Image: Drax,2018年。

过去十年,欧洲和北美各国几乎无一例外地降低了电力碳强度。它们通过减少对煤炭的依赖、提高可再生能源占比实现了这一目标;许多国家还减少了电力需求。

另一方面,亚洲一些大型国家——日本、韩国、印度和印度尼西亚——由于更加依赖煤炭,碳强度有所上升。中国是少数正在清洁电力系统的亚洲国家之一,本十年碳强度已降低六分之一。美国的进展也快于大多数国家,仅次于英国和丹麦,如下图所示。

过去十年电力生产碳强度的变化,以每千瓦时二氧化碳克数表示。蓝色和绿色深浅表示下降,黄色和红色表示上升。Image: Drax,2018年。

全球电力系统清洁化的主要推动因素之一是可再生能源的兴起。按绝对规模计算,中国显然领先,拥有全球三分之一的风电装机容量和三分之一的太阳能装机容量。

中国近130吉瓦(GW)的太阳能装机容量,大致相当于其后三个最大国家——日本、德国和美国——的总和。风电方面,其他表现突出的国家包括排名第四的印度和排名第十二的波兰;波兰的风电装机容量超过丹麦,如下图所示。

截至2017年底的风电装机容量,以吉瓦(GW)计。Image: Drax,2018年。

不过,按人均计算,丹麦的风电装机容量最高,每人1,000瓦;德国的太阳能装机容量最高,每人500瓦。

清洁交通进展

清洁电力不仅可以用于住宅和办公场所,也能为出行提供动力。电动汽车的价格正在迅速下降,而且多个国家目前正通过立法,计划在未来几十年内淘汰内燃机。

截至目前,全球已售出约450万辆电动汽车,其中近一半在中国,四分之一在美国,如下图所示。

截至2018年9月道路上的电动汽车数量(包括纯电动汽车和插电式混合动力汽车)。Image: Drax,2018年;EV-volumes,2018年。

多个国家的电动汽车市场份额已达到2%,也就是说,每售出50辆新车,就有1辆是电动汽车。中国的这一比例约为其两倍,而挪威遥遥领先,目前售出的车辆中近一半是电动汽车,如下方图表所示。

截至2018年9月的12个月内,电动汽车(包括纯电动汽车和插电式混合动力汽车)在新车销量中的占比。柱宽代表各国人口。Image: Drax,2018年;EV-volumes,2018年。

清洁交通部门并非只能依靠新技术;人们也可以减少出行,或采用公共交通等效率更高的方式。全球各地的人均交通能耗差异很大,平均而言,美国人的能耗是印度人的10倍,如下图所示。

人员和货物运输的人均能耗,以每人每年兆瓦时(MWh)表示。柱宽代表各国人口。Image: Drax,2018年。

人们经常乘飞机往返于城市之间的大国能耗最高,但随着收入上升,中国和印度正迅速赶上。过去十年,两国人均交通能耗分别增长了80%和60%。这一增幅远超欧洲和北美交通效率的小幅提升,如下图所示。

过去十年人员和货物运输人均能耗的变化,显示每人每年消耗的MWh增幅(红色)或降幅(蓝色)。柱宽代表各国人口。Image: Drax,2018年。

能源效率进展

交通部门的效率提升并不快。全球建筑能效亟待提高,以减少对高碳供暖的需求。

按单位地板面积计算,大多数主要国家的住宅能耗都低于十年前。部分降幅得益于建筑标准的改进和能效更高的家电,但也可能源于全球经济衰退的持续影响,以及全球气温上升带来的一连串暖冬。

如下图所示,在世界部分地区,尤其是中国和南非,生活水平提高导致家庭能源消费迅速增长。

过去十年家庭供暖和用电能耗的变化,显示每人每年消耗的MWh增幅(红色)或降幅(蓝色)。柱宽代表各国人口。Image: Drax,2018年。

化石燃料与碳捕集进展

政府支持化石燃料是许多经济体中一种有悖常理的现象,阻碍了摆脱煤炭、石油和天然气的转型。

化石燃料补贴的定义存在广泛争议。然而,按照经济合作与发展组织(OECD)采用的定义,一些人口相对较少的主要化石燃料生产国,例如挪威和澳大利亚,每年提供的人均补贴达数百美元,如下图所示。按这一衡量标准,英国提供的补贴也很高。

2016年人均化石燃料补贴水平,包括政府直接支出、放弃的税收收入和其他财政优惠。柱宽代表各国人口。Image: Drax,2018年。

许多将升温限制在1.5°C或2°C的路径都包含一项重要做法:对于炼钢或水泥生产等难以避免的化石燃料用途,配套采用碳捕集与封存。然而,目前全球仅有18座大型碳捕集与封存(CCS)设施,且集中在六个石油和煤炭开采业发达的国家,如下图所示。

截至2017年底大型CCS设施的碳捕集装机能力,以每人每年可捕集的二氧化碳千克数计。如果设施未能满负荷运行,实际捕集量可能较低。柱宽代表各国人口。Image: Drax,2018年。

这些CCS设施合计每年能够捕集3,200万吨二氧化碳,不到全球能源部门每年约370亿吨二氧化碳排放量的0.1%。如果未来几十年CCS得到广泛部署,地下储存二氧化碳的潜力不会成为障碍。仅美国就能储存自工业革命开始以来全球产生的全部二氧化碳。

结论

总的来说,全球清洁能源进展参差不齐:一些国家在多个方面奋力向前,另一些国家却在倒退。总体排名显示,各国远未达到所需水平;未来十年的进展必须大幅加快,才能避免气候变化带来最严重的影响。

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