《ENEA发布意大利空气污染影响报告》

  • 来源专题:农业科技前沿与政策咨询快报
  • 编译者: 郝心宁
  • 发布时间:2017-11-28
  • 意大利国家新技术、能源和可持续经济发展局(ENEA)发布了意大利空气污染影响报告 。报告显示,联合国所列出的各项主要威胁生态系统和人类健康的污染物排放数据,自1990年以来排放总量均有下降,其中,二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物排放总量分别降低93%、69%和61%,非甲烷挥发性有机物减少57%,细颗粒物减少31%。

    虽然过去20年来空气污染物浓度有所下降,但空气污染仍对健康和生态系统造成了严重危害。空气污染不仅破坏生物多样性、降低农业生产力,还导致呼吸系统疾病和心血管疾病的患者增多。最近研究发现,意大利每年仅细颗粒物一项就导致近3万人死亡。若按月来计算,污染使每个意大利人的平均寿命缩短了10个月:居住在意大利北部的居民平均寿命缩短14个月,中部居民缩短6.6个月,南部和小岛居民缩短5.7个月。农业领域,尤其是畜禽粪便等污染源处理方面的减排力度最小,农业源造成了95%以上的氨排放,却只减少了17%排放量。民用领域主要因为采暖系统低效,增加了生物质能使用量,导致细颗粒物排放与1990年相比增加了45%。按照欧洲柴油汽车排放标准来看,公路运输的氮氧化物排放也没有达到预期目标。道路测试表明,车辆道路实际排放量比形式认证检测得出的数据更高。

    实现减排目标需要提高能源效率,推广可再生能源。此外,推广新技术、实施更严格的能源、工业领域的排放限值、发展更清洁的燃料和汽车、使用天然气发电供热等配套措施也十分重要。同时还应该统筹环境和空气质量控制政策,协调各科研部门和研究群体的政策实施。文化遗产保护也是一个非常重要的问题,26%的考古遗迹和17%的古老教堂、修道院面临着侵蚀威胁。城市森林能够吸附粉尘和臭氧等污染物,可能有助于减轻污染。空气污染实验室与国家研究委员会(CNR)、佛罗伦萨大学(University of Florence)共同进行的一项研究表明,城市森林能将可吸入颗粒物(PM10)的浓度减少13%,臭氧的浓度减少5%。

    意大利自1990年以来,减排卓有成效,但根据ENEA的减排潜力估算,目前还远未达到2030年欧盟《国家排放上限指令》(NEC Directive)的目标,非甲烷挥发性有机物、细颗粒物和氨的减排任务尤为繁重。高效利用柴火等燃料、降低农场氮排放、使用优质的尿素肥料等措施都可以减少污染物的排放。此外,技术措施应同其他措施多管齐下,从而改变人们的生活习惯和方式,比如鼓励人们选择低蛋白饮食、公共交通出行、使用低污染汽车等。

    (编译 郝心宁)

相关报告
  • 《IEA和OECD-NEA联合发布电力成本估算报告》

    • 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:2021-04-11
    • 2020年12月10日,国际能源署(IEA)和经合组织核能署(OECD-NEA)联合发布《电力成本估算报告2020》,指出低碳发电技术的发电成本正在持续下降,且日益低于传统化石燃料发电成本。近年来,在许多国家可再生能源平准化发电成本(LCOE)相比于可调度的化石燃料发电已具有较强的竞争力;新建核电站的发电成本保持稳定,但长期运行(LTO)核电站是发电成本最低的低碳发电技术选择;以目前碳价30美元/吨CO2计算,且碳捕集与封存技术迟迟未取得突破,燃煤发电成本优势已逐渐不再;基于较低的天然气价格和在能源转型中的作用日益明确,燃气发电成本在不断下滑,更具市场竞争力。 这是自1981年以来发布的第9版《电力成本估算报告》。这项前瞻性研究基于经合组织和非经合组织24个国家243个发电厂提供的2025年电力机组投产情况进行发电成本估算,包括化石燃料和核电基荷发电,以及一系列可再生能源发电,还首次将储能技术、氢能、长期运行核电站的电力成本数据纳入估算。由于LCOE指标只包括单个发电厂单项发电技术的发电成本、维护成本和燃料成本,并不涉及该项发电技术在整个电力系统中的附加价值,为开展更具体的系统成本比较,国际能源署(IEA)设置了“价值调整后的平准化发电成本”(VALCOE)这一指标,将不同发电技术的系统价值(容量价值、灵活性价值等)和系统成本均纳入考量,对选定地区和发电技术进行了估算比较。 一、低碳发电技术成本竞争力越来越强 低碳发电技术平均发电成本正在下降,并且日益低于传统化石燃料发电成本。如果在有利的气候条件下大规模部署太阳能光伏发电,其成本竞争力将非常高。此外,统计14个国家陆上风电平均发电成本,显示其中10个国家到2025年陆上风电将成为LCOE最低的发电技术。与上一版的数据相比,海上风电发电成本大幅下降,五年前其LCOE中位数超过150美元/兆瓦时,而目前则远低于100美元/兆瓦时。两种水力发电技术(径流式和调节式)都可以在合适的地点提供有竞争力的替代电力方案,但成本将极大依赖于建设地点。然而,IEA的VALCOE指标结果显示,风能和太阳能等间歇性可再生能源的系统价值将随着其在电力供应中所占份额的增加而降低,因此,需设置合理的并网比例以实现电力系统价值最大化。 新版报告中新建核电站的电力成本估算值低于上一个版本,但地区差异仍然显著。归功于学习效应,一些经合组织国家的核电站平均隔夜建设成本反映出下降趋势。核电到2025年仍将是成本最低的可调度低碳发电技术,只有大型水电可以做出类似的贡献,但后者高度依赖于自然资源禀赋。与化石燃料发电相比,核电站预计比燃煤电厂成本更低。虽然燃气-蒸汽联合循环发电(CCGT)在一些地区具有竞争力,但其LCOE在很大程度上取决于各个地区的天然气价格和碳排放价格。长期运行核电站的电力成本极具竞争力,不仅是成本最低的低碳发电技术选择,也是所有发电方式中成本最低的一种。 图1 不同技术平准化发电成本区间(单位:美元/兆瓦时) 注:图中数值按折现率7%计算;箱线图表示最大值、中位数和最小值;CCGT:燃气-蒸汽联合循环发电技术;CCUS:碳捕集、利用和封存技术。 二、发电成本竞争力取决于国家和地方条件 由于有利于可再生能源发电的地址条件不同、燃料成本差异以及技术成熟度有别,所有发电技术的成本都因各国和地区而大相径庭。此外,一项发电技术在电力系统发电总量中的占比对其价值、负荷因子和平均成本也有影响。虽然在本报告中大多数国家的可再生能源发电技术都有很强竞争力,但数据显示,在一些国家(如日本、韩国和俄罗斯)的可再生能源成本仍高于化石燃料发电或核能发电。即使在同一国家,不同区域的条件不同也会造成地方一级的发电成本差异。在欧洲,陆上风电和海上风电以及公用事业规模太阳能发电都能够与天然气和新建核电相竞争。在美国,燃气发电受益于预期较低的天然气价格,但从电厂LCOE中位数来看,陆上风电和公用事业规模光伏是成本最低的发电技术(碳价30美元/吨CO2),比燃气发电成本更高的是海上风电、新建核电和燃煤发电。在中国和印度,预期间歇性可再生能源LCOE将达到最低,公用事业规模太阳能光伏和陆上风电是成本最低的发电技术,核电也具有一定的竞争力,为两国目前碳密集型发电结构的转型提供了有前景的技术选择方案。 图2 主要地区不同发电技术平准化发电成本中位数比较(单位:美元/兆瓦时) 注:图中数值按折现率7%计算。 三、延长核电站服役年限具有较好的成本效益 相较于投资新建核电站,对现有核电站设施进行大规模翻修,安全延长旧核电站原定服役年限,其发电成本大大降低。即使延寿后核电站利用率有所下降,但在高比例可再生能源系统中,现有核电延寿这一潜在的低碳发电方案,其成本也低于重新投资其他低碳技术。此外,从财政角度来看,核电站服役年限的延长,能大大减少核电站退役基金经费的使用。 四、碳捕集技术虽会提高发电成本,但仍将是较为可行的减排方案 在碳排放成本为30美元/吨CO2的情况下,由于配备CCUS设备的投资成本较高,并且会降低热效率,因此为燃煤和燃气电厂配备CCUS比纯化石燃料发电更昂贵。但随着碳排放成本的提高,对于燃煤电厂而言,配备CCUS的发电机组在每吨CO2 50-60美元的价格下具有成本竞争力。对于燃气发电而言,只有碳价格高于100美元/吨CO2情况下CCUS技术才具有竞争力。而在这么高的碳价下,间歇性可再生能源、水电或核电可能将成为成本最低的发电技术选择。尽管未来碳价预测具有较大不确定性,但在未来全球碳价超过100美元/吨CO2的情景下,如果需要灵活的低碳发电但缺乏有竞争力的替代发电技术,同时拥有经济可用的化石燃料资源,CCUS仍可能成为某些低碳发电组合的一种补充。 五、低碳发电技术需与市场相适应 为了增强不同区域和市场之间发电成本的可比性,有必要统一某些假设条件,报告在基础情景中假设核电、煤电和气电的容量因子为85%、折现率7%。基于现有技术组合以及市场环境,这些参数可能会因单一市场情况有很大差异。例如随着可再生能源发电占比日益增加,基荷电厂市场份额会降低。报告因此还估算可调度的基荷发电技术(如气电、煤电和核电)负荷因子为50%。取决于调度的优先顺序不同,不同技术也会受到不同程度的影响。在美国,由于其气价较低,煤电机组通常最后调度,因此负荷因子也更低。CCGT技术由于投资成本相对较低,且在许多地区可变成本适中,非常适合在不同环境和不同地区发电。而核电机组由于投资成本高,需要具备较高的利用率,核电才具有成本竞争力。 竞争力的一个关键决定因素是折现率,折现率反映了投资的机会成本以及各种风险和不确定性,例如与政策法规发展、市场设计、系统开发以及未来投资和燃料成本有关的风险和不确定性。在LCOE计算方法学中,折现率与资本成本相对应。一项技术资本密集程度越高,其 LCOE对折现率变化越敏感。在基荷核电站中,这意味着新建核电站成本尤其取决于折现率。折现率较低(3%)时,反映市场环境稳定,投资保障高,新建核电站的LCOE低于新燃煤电厂和燃气电厂。如果折现率在7%或10%(这意味着面临风险较高的经济环境),新建核电站的成本将超过化石燃料发电厂。 六、系统成本计算对呈现能源整体价值具有重要作用 由于LCOE指标只包括单个发电厂单项发电技术的发电成本、维护成本和燃料成本,并不涉及该项发电技术在整个电力系统中的附加价值。而某一特定类型的可再生能源发电技术与整个能源系统是相互关联的,并不具有随时稳定可靠的发电能力。发电量的大小并非受到电力需求的调控,因此降低了发电的价值。电力可靠性保障需要可调度的电力容量,如储能和需求响应,以确保供应的安全性。此外,间歇性可再生能源发电的潜在快速变化需要进行平衡。为了涵盖上述不确定因素的影响,并保障低碳电力以低成本的价格满足市场特定需求,需要进行整个电力系统级的分析。因此,国际能源署开发了VALCOE的系统价值模型,对发电成本进行估算。这种新计算模型是根据电力系统中单项技术对实现整个电力系统安全运行的所有方面的贡献价值进行调整,其计算结果反映了现有技术在整个电力系统中的价值。结果显示,太阳能光伏发电机组在单个发电厂产量中显示出高度相关性,随着其在电力系统中占比增加,发电价值显著降低,在系统分析中将考虑这一现象。相比之下,风电产量在每个风力发电厂之间的相关性较小。即使其占比增加,其价值损失也较小。虽然目前可再生能源发电量在整个能源系统中占比较低,相关性对能源市场的影响较小,但随着可再生能源发电量占比的不断增加,相关性影响可能会上升。具有高可变成本技术(如高灵活性的开式循环燃气轮机)的燃气发电在电力系统中具有更高的系统价值。 VALCOE度量标准提供了一种从单个发电技术出发,考察其在整个电力系统中系统价值的创新方法。其系统价值不仅取决于间歇性可再生能源在整个能源系统中所占的比例,还取决于互补资源的成本,如储能或移动互联技术,以及竞争技术的成本。与许多其他假定长期运行成本最优情景模拟未来系统发展的分析方法不同,VALCOE计算场景试图复制真实的现实世界系统,未来还将不断进行系统化分析并完善当前的数据结果。评估不同发电技术的系统价值,可以更全面地了解其经济成本。但为了衡量发电技术对整个社会的全部成本,还需考虑人类健康影响(空气污染和重大事故)、环境、就业、自然资源可获得性和供应安全性等因素。 七、储能在能源系统中变得尤为重要 间歇性可再生能源发电与天气的相关性,将导致瞬时电力需求与供应之间的不匹配,某些时刻会导致供应过剩,而在其他时候又会导致供应不足。因此,不同电力储能技术在各种应用和服务中显得至关重要。储能可以改善风能和太阳能光伏发电等间歇性可再生能源发电与电力需求的稳定性。在未来的低碳系统中,多种灵活性方案(例如储能、需求灵活性以及核电、水电等灵活低碳发电)的组合可能将提供成本最低的解决方案。 八、未来氢能的发展潜力在很大程度上取决于制氢成本 自20世纪70年代以来,全球对纯氢的需求量增长了三倍多,目前每年需求约为7500万吨。需求主要来自炼油和合成氨(占纯氢需求量的95%左右)。此外,某些工业还使用氢化气体作为气体混合物的一部分,目前每年混合氢需求约为4500万吨,主要用于化学生产和钢铁部门。氢的生产成本受到若干因素的影响,最终成本取决于所使用的燃料(天然气、煤炭或电力)和技术(天然气制氢和煤制氢中有没有利用碳捕集与封存技术、不同类型的电解技术等)。目前,天然气制氢成本在0.7-1.6美元/千克H2之间,配备CCUS的天然气重整制氢成本高达1.2-2.0美元/千克H2。在石油和化工领域,低碳氢要取代目前的化石燃料制氢,面临的最大障碍是成本,只有当电价低于20美元/兆瓦时,电解制氢才能与传统技术竞争;而在钢铁生产中,只有当电价非常低(低于10美元/兆瓦时)时,电解制氢才能与传统方式竞争;对于乘用车,必须降低燃料电池和车载储氢的成本,以使其在长距离里程(400–500公里)应用上能与电动汽车竞争。
  • 《国际能源署发布首份海上能源展望报告》

    • 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:wukan
    • 发布时间:2018-06-01
    • 5月初,国际能源署(IEA)发布了旗下首份《海洋能源展望》报告 指出,浩瀚的海洋蕴含着巨大能源资源,一方面海洋能源是全球石油和天然气供应链的重要组成部分,全球石油和天然气有四分之一是在海上生产的,主要集中在中东、欧洲北海、巴西、墨西哥湾和里海。尽管自2000年以来海上石油产量一直保持相对稳定,但同期海上天然气产量增长了50%以上;另一方面,海洋还是重要的可再生能源资源来源,如海上风电的快速发展,尤其是欧洲北海地区发展迅猛。由上可知,海洋能源在全球能源结构中所扮演的“角色”越来越重要。报告从能源市场、政策、技术和环境多个因素综合分析了海洋能的发展前景,主要内容如下: 1、海洋能源强势崛起 无论是新政策情景还是可持续发展情景,到2040年全球海洋能源开发项目预计均将大幅增加。新政策情景显示,到2040年海上石油产量预计会从当前的2700万桶/日小幅增长至2740万桶/日,但海上天然气产量将大幅增长至17万亿立方米,届时其在全球天然气总产量中的占比将超过30%。在专属政策扶持下,海上风力发电量到2040年预计增加10倍以上,即从当前的45 TWh增长至583 TWh。在可持续发展情景中,由于受到气候和可再生能源政策影响,海上石油产量预计小幅下降,海上天然气产量则小幅增长,相反海上风电将获得快速发展,到2040年全球海上风力发电量将增长至1217 TWh,届时其在全球发电量中的占比将提高数十倍,从当前的0.2%提升至4%。到2040年,新政策情景中全球海洋能源累计投资将达到5.9万亿美元,同期可持续发展情景中全球海洋能源累计投资将达到4.6万亿美元。由上可知,海洋能源正逐步发展成为全球能源系统中极为重要的能源资源。 图1 不同情景中2016-2040年全球海上石油和天然气产量变化态势(单位:百万桶油当量) 2、海洋能源成本逐步下滑 近年来,受到页岩气革命带来的能源低价影响,众多海上油气开发商通过技术、运营模式等多方面创新实现了海上油气项目成本的下降。在2014年以前,挪威近海和美国墨西哥湾的海上石油盈亏成本价格要达到60-80美元/桶,然而现在的价格已经下探至25-40美元/桶。同样的情况出现在了海上风电领域,随着技术进步(更先进的涡轮机、转子、更大尺寸更轻量化叶片等)、运维成本的下降,海上风电平准化成本(LCOE)已从2010年的200美元/MWh下降到了187美元/MWh。新政策情景显示,到2025年海上风电的LCOE预计将在现有的价格水平上再降三分之一,到2040年预计下降超过一半。 图2 2010-2040年海上风电LCOE变化态势(单位:美元/MWh) 3、海上能源项目将迎来一波退役挑战 海上能源开发活动不仅限于新建项目的投资,还涉及到旧能源开发平台设施退役问题(如海上石油钻井平台寿命到期),而这将成为未来海上能源开发面临的重大挑战。报告预计从现在到2040年,将有2500-3000个海上能源项目平台设施将要退役,因为它们将逐步达到其使用寿命期限。此外,正在退役的项目平台设施类型也将发生变化:迄今为止大部分海上项目设施平台是位于海洋浅水域的钢铁架构平台,但随着深海能源开发,未来还需要拆除深层水域中更复杂的平台结构。以欧洲北海为例,到2050年该地区将有500个海上平台和大约5000个钻井,以及为数众多的海底管道将逐步退役,初步估算处理上述平台基础设施退役的费用将达到1000亿美元。通常情况下,直接拆除海上平台相关基础设施是最大限度减少环境和安全风险的最佳途径,但在某些情况下可能会对设施平台重复使用或回收他用,这样有助于减少退役处理成本。例如,墨西哥湾有超过500个平台已经转化为永久人造礁石,成为人造的海洋生物栖息地。但需要指出的是上述处理方案并非适用于所有平台设施。 图3 不同地区在 2000-2016、2017-2030、2031-2040三个时间段内平均每年退役的海上能源开发平台数量 4、海上风电产业不断壮大 得益于专属政策支持、技术进步和供应链的完善,海上风电逐渐成为可再生能源发电的一个重要的选择。与陆上风电相比,其在规模和高度方面的限制更少,因此近年来海上风电投资大幅增加。商用风力涡轮机的高度已经从2010年刚刚超过100米(3 MW)增加到2016年超过200米(8 MW),目前还在开发260米高的12 MW风力涡轮机。此外,风机装置也从浅水区逐步移向深水区,从而获得更加优质的风力资源。这些性能的改善有助于降低海上风力发电成本,从而提升海上风电的价格竞争力。2017-2040年,新政策情景中全球海上风电累计投资将达到5300亿美元,而在可持续发展情景中累计投资额更是高达近万亿美元。在此期间,欧洲仍将是全球最大的海上风电投资市场,累计投资金额将达到3300亿美元(无论何种情景);中国则是第二大风电投资市场,新政策情景中累计投资将达到1100亿美元,可持续发展情景则增长至2600亿美元。 图4 不同地区在不同情景下海上风电投资变化态势(单位:十亿美元) 报告最后总结道,海上风电产业不断成熟完善,使其与海上油气行业具备了潜在的协同效应;通过整合海上风电和油气行业,有助于降低成本、改善环境和提升基础设施利用率,从而提升收益。海上风电和油气行业之间的协同耦合关系主要体现三个方面: •海洋油气开发的相关部分知识、工具、供应链服务和设施平台可以拓展延用到海上风电项目领域。 •可以利用海上风电为靠近风电场的海上石油和天然气开发生产平台供电,从而减少生产平台发电机对柴油或燃气消耗,以减少二氧化碳和空气污染物的排放。 •在现有海上油气平台基础设施达到其运营寿命时,可以寻找新的用途以进行重新再利用,如运营寿命到期的平台可改造成海上风电场维护基地,利用风电进行电解水制氢气或氨,或利用碳捕集技术将二氧化碳注入到废弃油田中进行存储。