《IRENA发布面向2050的新版能源转型路线图》

  • 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:2019-08-05
  • 4月9日,国际可再生能源机构(IRENA)发布2019年版《全球能源转型:2050年路线图》 指出,尽管全球能源转型已经取得了一定的进展,但转型速度仍然较慢,难以满足《巴黎气候协定》中承诺的能源结构低碳化以及减缓气候变化的目标。若要实现既定的承诺目标,意味到2050年可再生能源需求至少要提升六倍,全球能源相关碳排放需减少70%。可再生能源发电与深度电气化结合可满足上述目标的60%,加上直接使用可再生能源可满足75%,如果考虑提升能效则可满足90%。报告认为,可再生能源、能效和电气化是能源转型的三大基石,针对当前的能源转型提出了六大战略建议。报告主要内容如下:

    1、要实现平均温升控制在2℃以内的目标,全球需要加速能源系统转型进程

    过去几年中,能源部门已经出现了一些可喜的变化,全球新增装机容量中可再生能源占主导地位,交通电气化速度加快,电池等关键技术成本正迅速降低。然而,高能耗行业尤其是建筑和工业领域,可再生能源的部署仍远低于所需水平,能效提升仍然滞后。过去五年,能源相关碳排放量平均每年增加1.3%,全球能源系统需加速转型才能实现气候目标。结构和模式的变化在提升能效方面能够发挥关键作用,如交通模式中共享交通和公共交通的普及,工业领域采用循环经济和向可再生能源丰富的地区迁移。

    2、可再生能源、能效和电气化是实现碳减排的主要力量

    到2050年全球能源相关碳排放量需减少70%,其中可再生能源、能效和电气化的贡献超过90%(图1)。可再生能源在能源结构中的占比需从2016年的17%提升至2050年的66%,但以现行和计划的政策推测到2050年这一比例只能提升至25%。能效也需大幅提高,其提升速度需从现在的年均增长2%提高至年均增长3.2%。到2050年电力在能源供应中占比将从当前的20%增长至50%,电力消耗总量将是现在的2倍,可再生能源发电将占电力供应的86%。生物能源将在难以电气化的行业中发挥作用,如船运、航空及某些工业过程。

    图1 到2050年能源相关碳排放量 (单位:十亿吨/年)

    3、能源低碳技术投资仍需加大

    要实现全球能源系统的低碳转型,到2050年前需将能源部门的累计投资增加16%,从95万亿美元提升至110万亿美元,年均投资约为全球GDP的2%,低于去年的预测(120万亿美元),其主要原因是可再生能源成本迅速下降以及电气化解决方案越来越经济高效。投资构成也应发生变化,从化石燃料转向能效、可再生能源和相应的基础设施。如果按照现行计划或者政策来发展,预计到2050年能源部门的补贴将从2015年的6050亿美元增加至8500亿美元以上。但通过发展可再生能源、深度电气化和提升能效,将使其降至4700亿美元。加上由于降低碳排放所节约的环境和健康成本,总计节约的金额将会是到2050年期间新增能源投资的3至7倍。

    4、应综合考虑能源转型与社会经济之间的关系

    为了保证能源系统成功转型,政府的政策必须建立在综合评估不断变化的能源部门与社会经济之间相互作用的基础上。能源系统的变化会影响整个经济体系,到2050年,可再生能源、能效和电气化导致的能源转型将使全球GDP增加2.5%,并使整体就业增加0.2%,而且能够提高全球福祉水平。

    5、政策框架在很大程度上影响能源转型的社会经济效益

    政策投入会对能源转型的社会经济效益产生很大影响,如碳税和化石燃料补贴等。碳税的影响取决于其政策框架,其分配公平性是推动能源转型成功的关键。

    6、全面的就业政策能够为能源转型做出积极贡献

    能源转型(可再生能源发电、能效及能源灵活性)新增的岗位将明显超过减少使用化石燃料而失去的岗位。能源部门新增和减少的就业在时间和空间的分布不均匀,因此可能导致其他部门的就业岗位减少,需要全面的政策框架以解决这一不匹配问题,确保能源转型的顺利进行。

    7、社会经济结构的公平公正有助于扫清能源转型障碍

    在所有地区采取措施推动能源转型能够减少气候损害,相关的投资可以产生社会和经济效益。另外,需消除低收入国家的负面影响才能使转型获得成功。

    基于上述分析,报告为决策者提出了六大行动建议:

    (1)电力部门需要进行转型以适应不断提高的可再生能源份额。通过灵活供应、输配电、储能、需求响应、Power-to-X(电力转化为其他能源载体,如氢、甲烷)、电动汽车等技术,开发高度灵活的电力系统,并与灵活运行相结合。需要更好的市场信号使灵活性资源能够发挥作用,如采用实时可变定价和缩短交易间隔,以应对波动性可再生能源。需重新设计电力市场以确保为含有高比例波动性可再生能源的系统提供最佳投资,并实现部门融合。

    (2)数字化是推动能源转型的关键因素。将人工智能、物联网、区块链等数字技术用于电力系统,通过智能电表、数字网络和互联设备可增强电力系统灵活性以容纳更多可再生能源,推动能源转型。

    (3)加速交通和供暖电气化对于下一阶段的能源转型至关重要。支持电动汽车充电基础设施建设;推广替代取暖技术,如工业和建筑中采用热泵供暖;将电力系统与终端用户联系起来,如电动汽车智能充电提高电力系统灵活性,有助于集成波动性可再生能源。

    (4)可再生能源发电制氢有助于减少化石燃料的使用。需制定全面政策鼓励在整个供应链(设备生产商、基础设施运营商和汽车制造商等)中对氢能的私人投资;需要具体工具降低基础设施投资风险并改善供应链的经济性;在上游实施可再生电力制氢认证以推动发展可再生电力制氢。

    (5)供应链是满足不断增长的可持续生物能需求的关键。在不占用雨林并保证粮食供应的前提下,在现有农田和草地上经济有效地生产生物能源的潜力巨大。生产即用型生物质残留物的工业(如造纸、木材加工和食品行业)是转型的基础。生物燃料可能是未来几年航空、海运和长途公路运输等行业实现脱碳的主要甚至唯一选择,应制定针对性政策促进先进生物燃料及其供应链发展。

    (6)全球能源系统脱碳立即采取政策行动。决策者应制定能源长期战略规划,确定目标并调整实现脱碳能源系统的政策和法规;需协调能源和气候政策,制定考虑气候和能源需求的能源转型长期战略;政策应为投资创造合适条件,包括对能效、可再生能源以及对电网、电动汽车充电、储能、智能电表等关键基础设施的投资;政策应保证公共和私营部门的密切合作;应建立监管环境促进系统创新,通过数字化技术实现智能能源系统,通过深度电气化促进部门融合。

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    • 编译者:guokm
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    • 4月12日,国际可再生能源机构(IRENA)发布《全球能源转型路线图2050》报告指出 ,到2050年可再生能源在能源供给总量中的占比必须达到三分之二,累计碳排放量至少要比当前预测值减少4700亿吨,才能达到《巴黎气候协定》中承诺的能源结构低碳化以及减缓气候变化的目标,而这意味着可再生能源需求至少要提升六倍。2015年,各国签订《巴黎气候协定》,承诺本世纪末将全球平均气温升幅与前工业化时期相比控制在2℃以内。为实现上述目标,采用可再生能源和能源效率相结合将是强有力的工具,因为两者结合可以贡献超过90%的与能源相关的二氧化碳减排量。然而,当前的二氧化碳减排变化趋势尚未达到预期,因此亟需采取相关行动,加速能源转型。为此,报告系统分析了能源转型的问题并提出六大战略建议。报告主要内容如下: (1)实现平均温升控制在2℃以内的目标,立即采取行动至关重要 与当前和计划中的政策设定的碳减排量相比较,要实现这一目标,到2050年累计排放量必须至少再减少4700亿吨(图1)。把全球的升温幅度控制在2℃以下,在这样的一个发展速度下,在未来不到20年时间内就会耗尽剩余所有的碳预算 。 图1 2015-2050年与能源相关的二氧化碳排放累计限额(十亿吨CO2) (2)所有终端用能部门均需要扩大可再生能源使用和提高能源效率 可再生能源占能源供应总量的份额必须从2015年的15%上升到2050年的三分之二左右。为了实现气候目标,到2050年全球经济的能源强度需要下降约三分之二,这将使当年的一次能源供应总量降至略低于2015年的水平。尽管有大量人口和经济增长,但通过大幅提高能源效率,这一目标是可以实现的。 (3)到2050年,所有国家可再生能源在能源使用总量中所占的比例都可以大幅增加 IRENA在报告中建议,届时可再生能源在许多国家的终端能源消费(TFEC)中将占60%甚至更多。例如,中国可以将可再生能源在能源消费中的比重从2015年的7%提高到2050年的67%。在欧盟,这一比例可能会从17%增长到70%以上。而在印度和美国,这一比例则可能会增长至三分之二甚至更多。 (4)能效提升对于建筑行业脱碳化极其重要 建筑行业的能源效率正在缓慢提高,部分原因是现有建筑每年仅有1%的建筑翻新率。然而,这一翻新率有必要增加三倍。在工业中,某些行业的高能源需求、某些产品的高碳含量以及高排放过程,需要新的解决方案和全生命周期考量。在能源强度方面必须取得显著改善,可再生能源的比重必须提高到三分之二(图2)。 图2 参考情景和REmap情景中2015-2050年能源强度改进率(%/年)、可再生能源在终端能源消费所占份额(%) (5)与现行和计划的政策相比,需要对低碳技术进行大量额外投资 为了实现能源转型,在2015年至2050年期间,对能源系统的累计投资将需要增加约30%,从93万亿美元增加到120万亿美元。在可再生能源和能源效率方面的投资将占到能源投资的大部分,其中还包括需要投资电网和能源灵活性的18万亿美元,相对于当前和计划的政策翻一番。总体而言,在这一期间,全球经济需要的能源系统年均投资额大约为全球GDP的2%,包括可再生能源、能源效率和其他支撑性技术。 (6)全面的政策将极大地促进能源行业的整体就业 总的来说,相对于在化石燃料行业中所失去的就业机会,向可再生能源的转型将为能源行业创造更多的就业机会。Remap情景显示,到2050年化石燃料行业将失去740万个工作岗位,但可再生能源、能源效率、电网和能源灵活性方面将创造1900万个新工作岗位,从而净增加1160万个工作岗位(图3)。为了满足可再生能源和能源效率部门在快速扩张中的人力资源需求,需要制定教育和培训相关政策来满足这些部门的技能需求,并最大限度地为当地创造价值。 图3 2016年、2030年和2050年能源行业的就业情况(单位:百万人) 报告中描述的能源转型在技术上是可行的,在经济上也是有益的,但迫切需要采取政策行动,以引导全球能源系统走向可持续的道路。为此,报告为决策者提出了可以采取的六大行动建议: (1)利用能效和可再生能源之间的巨大协同效应,是能源政策设计的首要任务之一。其综合效应可以以一种具有成本效益的方式,在2050年之前实现大部分与能源相关的脱碳需求。 (2)提高电力行业中可再生能源占比。全球能源将需要能源系统的根本转变,需要长期的能源系统规划,以及更全面、更协调的跨部门和国家政策制定。及时的基础设施部署和行业规则的重新设计是进行经济有效地大规模整合太阳能和风力发电的基本条件。到2050年,这些能源将成为电力系统的支柱。 (3)提升交通运输、建筑和工业部门中电气化水平。通过电气化实现交通和供热部门的城市规划、建设以及具备成本效益的脱碳。在运输、工业和建筑中的能源服务无法电气化的地方,还需要部署其他可再生能源,包括现代生物能源、太阳热能和地热能。为加速部署这些解决方案,需要制定一个有利的政策框架。 (4)培养和促进系统创新。随着新技术的发展,在未来成功实现全球能源转型的过程中,还需要继续进行技术创新。创新必须涵盖技术的完整生命周期,包括示范、部署和商业化。创新比技术研发(R&D)要广泛,应该包括新的能源运营系统和市场以及新的商业模式。要实现能源转型所需的创新,需要各国政府、国际参与者和私营部门采取更多集中和协调行动。 (5)通过调整社会经济体系与转型,使社会经济结构、投资转型与整体方针相一致。实施能源转型需要大量投资,也增加了适应气候变化所需的投资。实现能源转型的时间越短,适应气候变化的成本就越低,对社会经济的破坏也就越小。金融体系应与更广泛的可持续性和能源转型要求保持一致。资本投资流动应立即重新配置到低碳解决方案,以避免将经济体锁定为碳密集型能源体系,并尽量减少搁浅资产。必须迅速建立监管和政策框架,使所有利益相关方拥有明确坚定的长期信心,即能源系统将转变以实现气候目标。提供经济激励措施,充分反映化石燃料的环境和社会成本,加快部署低碳解决方案。 (6)确保能源转型的成本和收益公平分配。为了有效的参与,能源转型的成本和收益应该公平分享,转型本身应该得到公正的实施。普遍能源获取是公平和公正转型的关键组成部分。除了能源获取之外,目前在不同地区提供的能源服务存在巨大的差距,应该分担转型成本,同时公平分配转型效益。 (吴勘 郭楷模)
  • 《英国发布面向2030年海上风电产业战略》

    • 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:2019-05-25
    • 3月7日,英国商务、能源与产业战略部(BEIS)发布了面向2030年的《海上风能产业战略》 报告,明确提出到2030年将英国海上风电装机容量增加到30 GW,实现海上风电电力占比30%的目标,维持强化英国在海上风电产业的全球领先地位,提出了英国海上风电产业的战略性发展建议。主要内容如下: 一、将海上风电产业打造成最具创新活力的经济部门 1、产业界行动 (1)海上风电企业将建立系统海上风电优化管理和运营工作组(SMOTG),为海上风电系统集成并入大电网提供创新的解决方案。SMOTG还将发布技术路线图以确定合作开发系统集成技术的机遇,如储能技术和风能到氢能的转化技术。 (2)风电企业应加强与英国大学和研究机构合作,持续推进海上风电技术的研发创新以提高产业链的生产力和竞争力。 (3)产业界应与政府紧密合作,建立专有研发资金以满足海上风电行业研发及商业化发展资金需求,加速海上风电技术的商业化。 2、政府行动 (1)政府应继续资助创新研发活动,进一步降低海上风电技术成本。创新活动包括提高英国海上风电电力质量和服务的竞争力,如用于测量、操作和维护的数字化和机器人技术等。 (2)政府和研究机构将与SMOTG合作,研究海上风电系统集成最佳创新解决方案。 二、培养海上风电产业劳动力 1、产业界行动 (1)开发技能培训需求分析和认证框架,以拓宽英国海上风电技能基础。开发海上能源“护照”(在英国境外认可),持有该“护照”就能在英国所有的海上相关行业工作,实现不同海上行业的“无缝对接”。 (2)引入劳动力和技能模型以跟踪和报告劳动力数据,分析技能差距,并确定发展目标和指标。 (3)增加海上风电产业劳动力的多样化和包容性,并采取行动将劳动力中的女性占比从目前的16%提高到2030年的33%甚至40%。 (4)制定完整的教育培训课程以进行海上风电技术专业培训。 (5)与大学合作以培养高技能的海上风电研发人员,同时与政府合作制定技能培训人员的目标(在2019年底前设定)。 2、政府行动 政府和地方行政部门将参与一项由产业界主导的人才投资小组,该小组将确保行业行动协调一致,并与政府的技能议程形成互补,还将与石油、天然气、核能和汽车等其他行业合作。 三、基础设施 1、产业界行动 (1)产业界到2030年将累计投资400亿英镑,对现有海上风电基础设施进行更新或者改造,确保实现2030年的海上风电发展目标。 (2)通过差价合约(CFD)机制保障投资确定性,继续降低海上风电成本,实现到2030年风电在无补贴情况下具备优异的价格竞争力。 2、政府行动 (1)未来10年,政府将为海上风电CFD提供5.57亿英镑补贴。 (2)政府将与产业界和其他利益相关方合作,解决海上风电规模化部署面临的问题,包括航空和雷达、陆上和海上电力传输、海洋和陆上的环境影响以及对其他海洋空间使用者(如导航和捕鱼)的影响。 四、商业增长 1、产业界行动 (1)产业界将建立更具生产力、竞争力和出口导向的供应链。成立供应链审查小组,审查整个供应链增长的机会和障碍。建立并资助一个新的海上风电增长伙伴联盟(OWGP),OWGP将实施结构化的生产力改进计划,并与开发商合作,以增强产业供应链。 (2)设定商业发展目标:到2030年海上风电项目在英国本土采购的设备和服务最低比例从目前的48%提高到60%。 (3)设立明确的海上风电出口目标:到2030年出口额增加5倍达到每年26亿英镑。目标出口国家和地区包括:欧洲、日本、韩国、台湾地区和美国等。 2、政府行动 (1)政府应维持支持出口导向型增长的关键政策和方案,继续其海上风电部门的出口支持计划,包括:有针对性的计划;帮助成长中的公司进入国际市场;促进贸易和外国直接投资;支持供应商提升竞争力和生产力;与开发商和供应商合作进入新市场。 (2)开发支持未来技术的框架。与产业界和其他利益相关方合作提出新技术,如符合竞争原则的海上浮动式风电和混合动力项目。 五、地区发展 1、产业界行动 产业界将与地方政府、区域经济发展机构合作,确定海上风电发展的优势区域及所需的具体基础设施和投资,以支持区域海上风电发展。 2、政府行动 政府将设立一个1.15亿英镑的地方资金来支持地方海上风电产业集群的发展,使地方政府、制造商、开发商、更广泛的供应链、学术界、创新机构(Ore Catapult)和培训提供商能够携手合作,打造海上风电创新集群。