《国际可再生能源署分析先进生物液体燃料发展面临的挑战》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2020-03-23
  • 国际可再生能源署(IRENA)发布《先进生物燃料:所受阻碍》 报告,调查分析了目前先进生物液体燃料发展面临的障碍。报告基于对行业主管和决策者的调查,指出了先进生物液体燃料在快速促进交通脱碳方面的潜力,分析了先进生物液体燃料的投资障碍和促进其发展的途径,并为决策者提出了建议。主要内容如下:

      生物液体燃料是快速实现碳减排的重要选择,但其面临投资下降的严峻挑战。生物液体燃料可直接使用燃料分配基础设施,并可应用于各种交通工具而无需做出改造,因而可以迅速应用以实现减排效果。同时,生物液体燃料也是航空、船运及重型卡车化石燃料的实用替代选择。根据IRENA的预测,到2050年生物液体燃料消费量需大幅增长,从2016年的1300亿升增加至2050年的近6500亿升。这意味着除了巴西、欧洲及美国等现有市场外,还需要在非洲、亚洲及南美洲发展新的增长性市场。第一代生物燃料的投资已经达到连续两年新增产能超过150亿升,但自2011年以来,对先进生物燃料的投资一直呈下降趋势。

      监管不确定性是最主要的阻碍。由于交通运输生物燃料的监管框架在不断变化,过去十年来投资活动一直停滞不前,尤其是在欧洲。2009年以来出现了三次重要立法,包括可再生能源指令(2009)、间接土地利用变化指令(2015)和修订的可再生能源指令(2018)。每次立法均经过2-3年的讨论,在颁布后各成员国又需要将欧盟立法转变为国家立法。频繁的变动使得难以预测市场的未来,因而影响了投资决策。项目开发人员需要在未来5-12年的假设基础上,对原料和燃料市场做出决策,尤其是要使新技术达到商业成熟还需要时间。尽管如此,调查显示欧盟修订的可再生能源指令(将于2021年生效)将鼓励投资者的信心。美国《能源独立与安全法案》制定的可再生燃料标准为生物燃料公司的运营提供了更可预测的框架(从2009年到2022年),使美国成为全球生物燃料领先国家,产量占全球近一半。但对修改或取消《能源独立与安全法案》的尝试,以及美国国家环保局(EPA)针对可再生燃料标准的各方面法律程序及某些豁免权的规定,都给未来市场带来了不确定性。

      与其他可再生能源相比,创造有利于先进生物燃料的投资环境需要更为细微和多方面的监管。先进生物燃料的产业规模仍然很小,不考虑利用废物生产生物柴油的生产商,只有大约30家公司进行先进生物燃料生产。这一产业也相当分散,因为不同公司掌握了不同的转化工艺,但生物燃料主要分为两类:混入汽油的纤维素乙醇和基于加氢处理植物油的可直接使用生物燃料(drop-in biofuels)。可直接使用生物燃料是交通运输行业脱碳的关键要素,可用于重型卡车、船运和航空领域的脱碳,加氢处理植物油生产技术为其提供了一种行之有效的途径。目前加氢处理植物油已经实现了大规模生产和商业化,但其长期业务扩展受到了废油和脂肪基原料的限制。因此,需要加强基于废料的原料收集,同时还需种植油料能源作物以开发可持续替代品,以及寻求先进燃料的木质纤维素转化途径。在生产木质纤维素乙醇和采用热化学途径(热解和费-托法)的工业领域中,当今运行的许多设备都是此类设备中的首创,通常产生于初创企业中。因此,代表这些技术途径的许多项目发起人都对其设施融资和可靠运营感到担忧。

      推广先进生物燃料的方法众多。技术中立的燃料标准受到大多数行业高管的欢迎,如美国加利福尼亚州和巴西的标准。加州经验成为了一个正面案列,该州立法造就了行业的持续稳定性,提升了项目开发商的信心。此外,它还明确促进了运输业燃料的来源多样化,以致大幅增加了对乙醇、可再生柴油、生物甲烷和电力的使用。基于碳中性燃料的政策为先进生物燃料提供了公平竞争的环境,更直接的基于税收或义务的监管体系也可能有效,尤其是对于刚开始推广先进生物燃料的国家。由于采取对生物燃料免税、对化石燃料征收高额碳税和能源税等措施,使得到2017年生物能源在瑞典交通运输行业的份额达到20%。

      运输部门的脱碳应该同时采用几种燃料替代方案,而不是只采用一种总揽式的方案。行业代表对运输部门的脱碳提出了平衡的看法,并对电动汽车、生物甲烷和生物液体燃料的重要性提出了不同的看法。大多数看法认为,先进生物燃料的总份额将保持相对较小的水平。航空代表着先进生物燃料的新兴市场,但行业对其未来的市场份额持悲观看法。

      除非监管机构针对纤维素乙醇制定特殊的促销措施,否则在衰减的市场中,将面临来自第一代乙醇生产商不平衡的成本竞争。由纤维素原料制成的乙醇是标准燃料乙醇,目前主要与汽油混合使用。由于传统发动机效率提升和道路运输日益电气化,未来化石燃料的消耗将下降,因此应推进乙醇需求应逐步与化石燃料消耗脱钩。对此,监管机构应促进高乙醇混合和灵活燃料汽车。然而,要确保纤维素乙醇生产的可持续需求,就需要采取列入强制性燃料清单或单独定价等方法。

      当前的补贴水平以及融资成本和可获得性也是重要障碍。先进生物燃料转化技术非常接近商业化。在运营的炼油厂正在示范许多创新的工艺概念,大规模部署先进生物燃料已经做好了技术准备。但是,对这些选定技术的直接支持,尤其是对使用木质纤维素和热化学途径进行的首个预商业化项目的风险融资至关重要。

      行业内对估算温室气体排放、土地利用变化和间接土地利用变化方法的准确性和可靠性表示怀疑。需要更加一致的认证体系以验证其产品的可持续性。引入可持续性标准及认证方案是一种积极的进展,推动了先进生物燃料的市场。但是,政府和媒体对先进生物燃料的总体了解并不深入。

      决策者应制定明确的最佳实践政策,以长期支持先进生物燃料的部署。应确定足够高的目标以激励用户将先进生物燃料作为燃料选择。当前生物燃料主要市场以外的各国政府可以在谨慎考虑已知的障碍基础上,制定大胆、长期有效的政策以促进先进生物燃料的可持续增长,从而避免过去的错误。

相关报告
  • 《“十四五”可再生能源发展提速》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-06-08
    • 近日,白鹤滩水电站左岸地下厂房5号机组正式投产发电。这是白鹤滩水电站投产的第8台机组,标志着水电站一半机组已投产。新华社记者 胡 超摄 近日,国家发展改革委、国家能源局等9部门联合印发《“十四五”可再生能源发展规划》(以下简称《规划》)。“十四五”时期我国可再生能源的发展目标是什么?《规划》对推动可再生能源高质量跃升发展作出哪些部署?记者采访了国家能源局相关负责人和行业专家。 跃升发展呈现四大特征 党的十八大以来,我国可再生能源实现跨越式发展,装机规模已突破10亿千瓦大关,占全国发电总装机容量的比重超过40%。其中,水电、风电、光伏发电、生物质发电装机规模分别连续17年、12年、7年和4年稳居全球首位,光伏、风电等产业链国际竞争优势凸显。 “十四五”时期是我国开启全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年奋斗目标进军的第一个五年,也是我国加快能源绿色低碳转型、落实应对气候变化国家自主贡献目标的攻坚期。 《规划》提出,“十四五”时期可再生能源要实现高质量跃升发展,如何理解“高质量跃升发展”?国家能源局有关负责人表示,这主要体现在两方面:一方面,我国要在短短不到10年内夯实能源转型基础,可再生能源发展势必“以立为先”,进一步换挡提速,成为能源消费增量的主体;另一方面,可再生能源既要实现技术持续进步、成本持续下降、效率持续提高、竞争力持续增强,全面实现无补贴平价甚至低价市场化发展,也要加快解决高比例消纳、关键技术创新、产业链供应链安全、稳定性可靠性等关键问题,进一步提质增效。 在高质量跃升发展新阶段,我国可再生能源发展将呈现哪些新的特征?“新能源在新阶段要有新气象。”国家能源局新能源司司长李创军介绍,“十四五”时期,我国可再生能源已站在新的历史起点上,将呈现大规模、高比例、市场化、高质量发展新特征。 具体来看,一是大规模发展,进一步加快提高发电装机占比;二是高比例发展,由能源电力消费增量补充转为增量主体,在能源电力消费中的占比快速提升;三是市场化发展,由补贴支撑发展转为平价低价发展,由政策驱动发展转为市场驱动发展;四是高质量发展,既大规模开发,也高水平消纳,更保障电力稳定可靠供应。 值得注意的是,区别于以往规划,本次《规划》首次以国务院9部门联合印发。“可再生能源发展离不开各部门的大力支持。”李创军表示,“十四五”可再生能源高质量跃升发展,任务更加艰巨,对资源详查、用地用海、气象服务、生态环境、财政金融等方面提出了新的更高要求,亟待完善可再生能源发展相关的土地、财政、金融等支持政策,强化政策协同保障。 “这既是规划发布形式的创新,更有助于形成促进新时代可再生能源高质量发展的强大合力。”李创军说。 可再生能源将成增量主体 为实现可再生能源高质量跃升发展,《规划》锚定碳达峰、碳中和目标,紧紧围绕2025年非化石能源消费比重达到20%左右的要求,明确2025年可再生能源消费总量达到10亿吨标准煤左右,“十四五”期间可再生能源消费增量在一次能源消费增量中的占比超过50%。 “从可再生能源内部看,我国地热能供暖、生物液体燃料、生物天然气等非电利用受资源条件、技术成熟度、开发利用经济性等因素影响,利用规模相对有限,‘十四五’可再生能源开发利用仍将以可再生能源电力为主。”水电水利规划设计总院院长彭程表示。 针对发电目标,《规划》提出,2025年可再生能源年发电量达到3.3万亿千瓦时左右,“十四五”期间,可再生能源发电量增量在全社会用电量增量中的占比超过50%,风电和太阳能发电量实现翻番。 彭程分析认为,在各类可再生能源电力发展定位和空间预期上,常规水电项目前期工作复杂,建设周期长,“十四五”期间投产项目基本明确,投产规模稳步增长;农林生物质发电、垃圾焚烧发电等受可用资源收集与利用经济性、环保要求等约束,规模有限;光热发电、地热发电、海洋能发电尚处于商业化示范或研发阶段;资源储量大、建设场址灵活、经济性好的风电、光伏发电必须承担起新增主力责任。 此外,《规划》还明确了消纳目标和非电利用目标:2025年全国可再生能源电力总量和非水电消纳责任权重分别达到33%和18%左右,利用率保持在合理水平。2025年太阳能热利用、地热能供暖、生物质供热、生物质燃料等非电利用规模达到6000万吨标准煤以上。 “这些目标是综合考虑了各类非化石能源的资源潜力、重大项目前期工作进度、开发利用经济性等多种因素确定的,能够为完成2025年非化石能源消费占比20%左右和2030年25%左右的目标奠定坚实基础。”李创军说。 为增强可再生能源消纳能力,特高压建设进一步提速。5月19日,国网浙江电力有限公司启动白鹤滩—浙江特高压直流线路工程(浙江段)集中攻坚专项行动,工程建成后可将四川800万千瓦清洁水电送至浙北负荷中心。目前,该工程湖州吴兴段已贯通,为清洁电能高速入浙打通了第一站。预计到2030年,国家电网跨区跨省输电能力将由目前的2.4亿千瓦提高到3.7亿千瓦以上。 全面进入市场化阶段 “规划的生命在落实,《规划》提出以区域布局优化发展、以重大基地支撑发展、以示范工程引领发展、以行动计划落实发展。”李创军说。 记者了解到,在区域布局优化发展方面,“三北”地区优化推动基地化规模化开发,西南地区统筹推进水风光综合开发,中东南部地区重点推动就地就近开发,东部沿海地区积极推进海上风电集群化开发。 在重大基地支撑发展方面,明确以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点,加快建设黄河上游、河西走廊、黄河几字湾、冀北、松辽、新疆、黄河下游七大陆上新能源基地,藏东南、川滇黔桂两大水风光综合基地和海上风电基地集群。 在示范工程引领发展方面,推进深远海风电、新型高效光伏电池等技术创新示范,规模化可再生能源制氢、光伏治沙等开发建设示范,中小型抽水蓄能、村镇新能源微能网等高比例应用示范三大类18项示范工程,加快培育可再生能源新技术、新模式、新业态。 在行动计划落实发展方面,部署了城镇屋顶光伏行动、千乡万村驭风行动、千家万户沐光行动、乡村能源站等九大行动计划,以扎实有效的行动保障规划全面落地。 与此同时,《规划》更突出多元融合。既强调可再生能源各品种之间的互补发展,也强调与化石能源的融合发展,同时还贯彻生态文明建设、新型城镇化、乡村振兴、新基建等国家战略,开展光伏治沙、建筑光伏一体化、可再生能源制氢等多模式创新,拓展可再生能源发展场景,着力构建可再生能源多能互补、多元迭代发展新局面。 随着政府补贴的退出和取消,作为新增主体的风电、光伏发电已经进入平价阶段、市场化发展阶段,且风电光伏发电技术装备、产业链均达到国际先进水平,“十四五”时期风电光伏发电装机孰多孰少、哪里多哪里少,要发挥市场在资源配置中的决定性作用。 “政府主要是做好政策供给、创造良好环境,引导规划总目标实现,不再特别扶持特定行业或给某一行业压担子。”彭程表示。(来源:经济日报 | 记者 王轶辰)
  • 《国际可再生能源署:氢能将重塑全球能源格局》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-01-28
    • 氢能经济的快速增长,正在重塑国际贸易市场和各国的能源关系。氢能尤其是基于可再生能源的绿氢,被视为实现能源转型的重要路径。随着新的氢气出口国、进口国的确立,各国能源实力将重新洗牌,进而引发新的相互依存关系,从而给全球经济和政治格局带来颠覆性影响。 国际可再生能源署(IRENA)日前发布报告称,随着传统化石燃料贸易日渐衰落,氢能将重塑全球能源格局,改变世界能源贸易的地理格局。 ■基于氢能的新格局将诞生 IRENA认为,鉴于许多国家都有能力生产氢气,未来的清洁能源市场将朝着“区域性而非全球性”的方向发展。氢能将为市场带来新的和多样化的参与者,使得供应更加多样化。同时,氢能市场更加包容,可以为世界各国提供公平的合作机会。 IRENA总干事弗朗西斯科·拉卡梅拉表示,“氢虽然不是‘新石油’,但仍会给政治、技术、环境和经济带来革命性影响。” 根据IRENA的报告,本世纪20年代将是氢能技术的竞争时代,而对氢能需求的爆发则从本世纪30年代开始,届时,全球范围内绿氢将与基于化石燃料的灰氢进行成本竞争。IRENA预计,中国、巴西等国可能更早迎来这场“绿灰”成本之争。 报告同时认为,随着氢能经济占据主导地位,可以左右价格走势的油气生产国的地缘政治影响力将大大削弱。这意味着,新的“能源地缘政治地图”将诞生,随着氢气供需两侧共同成长,“氢能外交”的重要性也将大大增强。 ■跨境贸易逐渐活跃 基于到2050年氢能将占全球能源使用量12%的预期,IRENA 认为,跨境氢贸易将在2030年代增加,到2050年超过30%的氢气可以跨境交易,这一比例高于当前的天然气,其中2/3的绿氢生产将用于本地,1/3用于跨境交易。经过改造的管道可能会促进一半的氢贸易,另一半则将以氢衍生物的形式通过船运实现,如氢衍生氨运输。 绿氢将是氢贸易最主要产品,IRENA估计,到2030年,部分国家可以实现绿氢价格与蓝氢持平。 目前已有30多个国家和地区计划开展氢能商业活动,建立氢贸易关系可以为本土氢价值链的建立、绿色就业机会的增加开创新的可能性。事实上,一些传统上没有进行能源交易的国家,正在围绕氢能源建立双边能源关系。 IRENA指出,绿氢市场的增长“比我们此前的预期还要再快一些”,最近,德国、乌拉圭和巴西等地都出现了相关交易。美国能源咨询公司博莱克·威奇则指出,亚洲在氢制取和综合应用方面已取得重大进展,其中,中国、日本、韩国进步显著。 IRENA估计,目前氢能的年销售额约为1740亿美元,已经超过LNG,到2050年有望增至6000亿美元,增幅近6倍。基于此,美国银行预计,到2050年,氢能市场将产生2.5万亿美元的直接收入和11万亿美元的间接基础设施收入。 ■能源进出口国角色可能对调 随着氢能产业布局逐渐打开,当前的能源进出口国角色可能出现对调。《金融时报》撰文称,最有能力生产廉价可再生能源电力的国家,也是最适合生产具有竞争力绿氢的国家。中国、日本、欧盟等能源消费国,已经将氢作为能源战略的主要组成部分,预计未来10年将有约650亿美元资金专门用于制氢。 当前,智利、摩洛哥和纳米比亚等国仍是能源净进口国,但他们成为绿氢出口国的前景十分乐观。根据IRENA分析,非洲、美洲、中东和大洋洲的“绿氢”生产技术潜力最大,只是仍然面临大规模技术转让、基础设施建设等方面的挑战;而欧洲、东北亚和东南亚的潜力则相对较小。 ■平衡国家间能源关系 意大利国际政治研究所(ISPI)指出,氢能产业可以通过创建一个更加分散的全球能源系统来平衡国家间的能源关系。 ISPI研究助理Ruben David表示:“能源系统重新定义之后,某些国家、行业、企业会从中受益,而另外一些则会受到不利影响。”当前的能源出口国可能成为能源净进口国,从而遭受经济损失。事实上,化石燃料丰富的国家大部分收入来自油气出口,可能会因氢出口腾飞而受到干扰,从而导致社会和政治不稳定。 随着化石燃料进出口依赖度降低,向氢的过渡也带来了多边关系的颠覆。“美国与海湾国家之间的关系可能会受到向可再生能源和氢气过渡的严重影响。”Ruben David称,“制定氢能发展的规则、标准以及强化监管治理,也可能会导致地缘关系重塑。”