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《JPEA：2050年日本约30％电力需求将由太阳能提供》

  • 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：2020-06-02

  • 日前，日本光伏发电协会(JPEA)修订并宣布了“ JPEA PV OUTLOOK 2050”愿景，概述了2050年光伏发电行业的前景。 里面提到，为了实现《巴黎协定》的长期目标，到2050年日本约30%的电力需求将由太阳能电力提供。

    修订版的标题是“克服病毒危机、创造新社会，通往太阳能的动力之路”， JPEA指出，新冠状病毒传染病和气候变化是国际社会以及日本社会应共同努力遏制以确保人类可持续生存的优先事项。

    2017年6月，JPEA发布了最初一版的“JPEA PV OUTLOOK 2050”。然而自2017年以来，全球和日本的市场环境发生了巨大变化，以太阳能发电和风力发电为中心的新能源正以超乎想象的速度发展。

    在这大发展的几年里，除了全球气候变化之外，最近的新冠状病毒大流行被认为是新能源发展的转折点，也是这次JPEA修订愿景的主要原因之一。

    鉴于这种环境，JPEA对“JPEA PV OUTLOOK 2050”进行了修订，这次修订对周围环境、电力系统、住房和生活方式的变化、脱碳公司的变化等方面都做了考量。

    到2050年，使用储能将使太阳能份额提高到31%

    JPEA指出，在以前的愿景中，我们的目标是到2050年日本将达到200吉瓦的太阳能发电，但二氧化碳排放量不足以实现政府提出的削减80%的目标。为了实现减排目标，我们审查了假设要引入的太阳能发电量，并使用电源供需模拟模型验证了要安装的太阳能发电量为300 吉瓦(AC base)的情况。

    在验证了系统约束下实际可以需要多少发电的结果后，我们发现要完成目标需要引入储能。原计划标准情况下，2050年太阳能的份额为20%，但如果在储能的加持下，可以使太阳能发电达到更高的市占比即为31%。

    尽管由于引入可再生能源而产生的公共负担(征费)是一个主要问题，但我们分析并计算了与引入太阳能发电相关的成本效益。结果表明，在2050财年，通过减少温室气体对脱碳社会的贡献将为2.4万亿日元，通过减少化石燃料的消耗和减少国民财富流出，对提高能源自给率的贡献将为2.7万亿日元。

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相关报告

  • 《IEA：全球电力需求增长，太阳能发电或将加冕为王》
    • 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：2020-10-29
    • 　CNN 10月13日伦敦报道，未来十年里，全球电能80%的增长或将来自可再生能源，太阳能将成为行业翘楚。 　　国际能源署(IEA)表示，在大多数国家，太阳能发电成本一贯低于燃煤发电或天然气发电。 　　国际能源署总部位于巴黎，他们表示，由于目前技术发展日趋成熟，加之各项利好政策，投资成本不断降低，太阳能光伏发电电池已经成为史上成本最低的供电来源之一。 　　光伏发电系统以电池板的形式，在每家每户与各大企业安装运行，也可以在各个太阳能公园进行部署。 　　国际能源署称，新冠疫情过后，未来全球能源市场的发展将呈现三种趋势。化石燃料前景将会岌岌可危，可再生能源发电则将由“前景光明”发展为“一飞冲天”，而太阳能发电将会首屈一指。 　　国际可再生能源署是一个国际政府间组织。该机构表示，去年，大规模太阳能光伏设施全球平均发电成本，已从2010年的约38美分/千瓦时(约合人民币2.5元)，降低至6.8美分/千瓦时(约合人民币0.5元)。 　　国际能源署执行理事法提赫·比罗尔(Fatih Birol)在声明中表示：“我认为，太阳能将在世界电力市场中加冕为王。根据现行政策判断，2022年后，太阳能每年的并网功率都将创下新纪录。” 　　国际能源署提出第一种趋势：2023年初之前，新冠疫情将得到控制，全球能源需求将恢复疫情前水平，而光伏发电系统数量将会激增，在2030年前，太阳能发电总量将年均增长12%。同期，可再生能源发电量，将占据全球新增发电量的80%左右，到2025年将取代煤炭，成为主要发电方式。 　　可以预计，电能将在能源消耗总量中，占比越来越大。 　　国际能源署提出的第二种趋势：即使疫情持续蔓延，破坏经济，太阳能发电也会继续保持较低成本。 　　第三种趋势，即IEA所认为的“可持续发展趋势”，太阳能的地位更上一层楼。为达成《巴黎气候协定》预期目标，清洁能源政策将如雨后春笋般涌现，投资数额也会激增。2019年，全球太阳能光伏发电量和风力发电量共占发电总量的8%，而到了2030年，占比将接近30%。 　　比罗尔表示：“如果各国政府与投资机构对清洁能源项目加大投入，太阳能发电与风力发电的发展会更加兴旺，也将助力应对全球气候变化挑战。” 　　呼声越来越高涨，人们认为应该利用这次疫情的契机，加速化石燃料转型，以应对气候危机。于是，部分国家政府已将环保措施纳入新冠疫情复苏规划的一部分。 　　包括英国石油公司与荷兰皇家壳牌在内的数家石油企业已经公布了其低碳能源转型计划，这也标志着疫情给全球能源市场带来了根本性转变。 　　煤炭即将谢幕 　　太阳能之星冉冉升起，而煤炭，这一过去几十年里全球能源系统的中流砥柱，正在走向消亡。 　　国际能源署报告中显示，由于疫情造成了“全球煤炭需求结构性崩溃”，于是经济活动衰退、电力需求下降。报告中还预测，2025年以前，煤炭发电总量将减少275千兆瓦。 　　即使明年全球经济能够从疫情中恢复，到了2030年，全球煤炭发电总量也将从37%降低至28%。 　　太阳能成本下降必然促使煤炭需求衰减。今年6月，国际能源署指出，明年即将投入使用的太阳能项目，平均价格或将为3.9美分/千瓦时，比2019年下降42%，不到燃煤电厂成本的80%。 　　相较而言，石油的发展前景充满了不确定性。疫情封锁期间，工厂停工、航班停飞、汽车停开，于是石油需求急剧下降。虽然后期有所回升，但部分分析师还是认为，疫情让人们的生活方式和出行方式发生了永久性转变，石油需求总量或许再也无法回到2019年的水平。 　　国际能源署预测，未来十年里，石油需求总量将不再增长，但如果政策没有重大改变，石油需求总量并不会骤减。比罗尔表示：“从当前各国政策中可以看出，一旦全球经济复苏，石油需求总量就将回到疫情前水平。”  　　国际能源署报告预测，今年能源需求将下降5%，同时，碳排放量预计将下降7%，能源投资将减少18%。 
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  • 《日本着力提高太阳能光伏发电的能效》
    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2021-12-02
    • 改善日照条件，降成本、增能效就成为日本发展太阳能光电的关键问题。除扩大太阳能光伏发电的规模、增加其用地以外，更重要的是依靠科技力量不断提高太阳能光伏发电的能效。为此，日本的科研机构和企业正在致力于研发进一步提高太阳能光伏发电能效的技术和装置。 11月13日，《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会(COP26)在英国的格拉斯哥闭幕，大会就《巴黎协定》实施细则等核心问题达成共识，标志着世界各国踏上全面应对气候变化的新征程。 日本首相岸田文雄在11月1日本国大选结束后的第二天便赶赴英国出席COP26世界领导人峰会并发表讲话，重申了前首相菅义伟在4月22日由美国主办的领导人气候峰会上宣布的日本减排目标：到2030年温室气体排放量比2013年减少46%，并努力挑战更高的50%，2050年实现碳中和。 日本要实现这一承诺目标，关键需要加大力量实现电力行业的减排。今年1月日本经济产业省公布的《2050年碳中和绿色增长战略》显示，电力行业仍然较多地依靠传统的燃煤燃气发电，二氧化碳排放量占比为37%，居各行业之首，日本也因此在COP26会议期间被全球环保团体“气候行动网络”颁发“石化奖”。 为解决这一减排关键难题，按时兑现减排目标，日本政府10月22日公布的第6版《能源基本计划》首次提出“最优先”发展可再生能源，提出到2030年可再生能源发电量的占比将达到36%～38%，大幅高于2018年公布的第5版计划所提出的22%～24%的目标。2019年日本的可再生能源占比仅为18%，因此需要加倍的努力，方能兑现承诺的减排目标。 1.将太阳能作为可再生能源的“主力军”。 可再生能源发电主要包括水能、风能和太阳能。 首先看水力发电，日本由于燃料资源匮乏，水力则成为其本土的主要发电资源。过去一个时期日本积极发展水电，1960年水电占比超过50%。后因进口石油价格低廉，转而积极发展火电，加之上世纪70年代大力发展核电，遂水电占比逐年下降，至2009年仅占6%。要在已经废弃的水电基础上重振水电，恐非日本的明智之选。 另外，气候变化引发的自然灾害及其次生灾害也是考量发展水电利弊的不可忽视的要素。例如，今年夏季巴西遭遇91年来最严重的旱灾，给水电敲响了警钟。 巴西可再生能源发电装机总量居南美国家之首，其中水电占比76.8%。据报道，这场旱灾导致巴西的水电站蓄水量严重不足，多座水电站无法足额发电，继而引发电价攀升，迫使巴西政府采取提高燃气等能源的价格、限电等措施。 巴西的这场旱灾及其引发的水电危机再次绷紧了世界畏惧气候变化的神经，使各国重新审视水力资源作为可再生能源发电的利弊，日本也或会从中有所汲取。 同样受气候变化捉弄的还有风能发电。风电是欧洲各国为实现减排目标发展可再生能源发电的重要选项之一，但是，今年夏季以来欧洲的风量减弱，使欧洲的风电遭受打击。受“风灾”影响今夏欧盟的风电总量比去年减少7%，其中西班牙是“重灾区”。 西班牙被誉为“脱碳先进国家”，在其电能结构中，风电占据20%的较大比例。受此次“风灾”影响，9月份的风电量比去年同期减少20%。由于受灾减少的电力需要由只占30%的天然气火电来弥补，所以引起了西班牙的天然气价格和电价暴涨，9月份生活用电价格同比上涨35%。西班牙的“风灾”及其次生灾害的影响深度波及欧洲，一定程度助推了欧洲的能源危机。 一般认为太阳光同样会受气候变化的左右，冬季光照减少，太阳能光伏发电量随之下降。例如，去年12月至今年1月日本曾一度供电紧张，其原因被指“光电量减少”。但是，日本经济产业省的实证结果表明，太阳光(对光伏发电)的影响几乎可以忽略不计，主要原因是枯水期导致水电量下降。因此，太阳能光伏发电受气候变化的影响比我们想象的少得多。 鉴于以上巴西的水电和西班牙的风电以及日本的光电典型案例，日本的第6版《能源基本计划》将36%～38%的可再生能源比例划分为：太阳能14%～16%、风能5%、水能11%，这一配比不无道理。从这一比例可以看出，日本将太阳能确定为可再生能源的“主力军”。 2.依靠科技力量提高太阳能光伏发电的能效。 据中国能源信息平台的资料，截至2019年日本的太阳能光伏发电装机达到6184万千瓦，仅占当时可再生能源的7.2%，未来有很大的发展空间。但是，日本的太阳能光伏发电低能效以及由此产生的电价过高等问题，是阻碍太阳能光伏发电发展的瓶颈。 为解决这一瓶颈问题，日本政府于2009年11月就启动了“太阳能发电富余电量收购制度”，并于2012年7月1日开始实行“固定电价收购政策”，以鼓励企业和民间大力发展和使用包括太阳能在内的可再生能源发电。这些政策有效促进了可再生能源发电领域的投资，到2018年底，可再生能源发电装机增长了4600万千瓦，其中居民太阳能光电增长了583万千瓦，非居民太阳能光电增长了3722万千瓦。 为了降低太阳能光电的收购价格，日本政府从2017年开始对2兆以上容量的太阳能光伏发电实施竞价机制。通过竞价，中标价由2017年11月的17.2～21.0日元/千瓦时下降至2019年9月的10.5～13.99日元/千瓦时。 尽管日本官方、企业和民众为发展太阳能光伏发电作出了一系列的努力，但是，其太阳能光伏发电的成本仍然较大幅度地高于美国、中国等国家。根据国际可再生能源机构(IRENA)的统计，日本的太阳能光伏发电的成本为1千瓦时/13.5日元，是中国(5日元)、美国(6.5日元)的2倍多，比法国和德国高出80%。 因此，改善日照条件，降成本、增能效就成为日本发展太阳能光电的关键问题。除扩大太阳能光伏发电的规模、增加其用地以外，更重要的是依靠科技力量不断提高太阳能光伏发电的能效。为此，日本的科研机构和企业正在致力于研发进一步提高太阳能光伏发电能效的技术和装置。 据日本学者藤和彦撰文介绍，东京大学先端科学技术研究中心冈田至崇教授的研究小组正在研发利用量子点理论完成光电转换的“量子点太阳电池”。 据科技资料介绍，量子点太阳能电池是第三代太阳能光伏电池，也是最新、最尖端的太阳能电池之一，在普通太阳能电池之中引入纳米技术与量子力学理论。与其他吸光材料相比，量子点具有独特的优势：量子尺寸效应。通过改变半导体量子点的大小，可以使太阳能电池吸收特定波长的光线，即小量子点吸收短波长的光，而大量子点吸收长波长的光，增大了吸收系数，提高了光电转换效率。大量理论计算和实验研究表明，量子点太阳能光伏电池在未来的太阳能转换电能中显示出巨大的发展前景。 另外，日本爱知县一宫市的一家风投企业(MCCQUANTA)研发出一种装置，安装在现有的太阳能光伏板可提高其2倍的发电能效，并于10月下旬批量生产。 这一装置也是通过应用量子现象，更多地提取太阳光照射在光伏板产生的电子，以提高光电转换的能效。据称，这一装置如果被广泛使用，“即使不增加用地也可增加2倍的发电量，还可降低一半的成本”。 COP26期间，与会领导人签署了《格拉斯哥气候公约》。公约要求各国加紧努力，逐步减少不使用技术控制二氧化碳排放的发电厂，倡导可再生能源发电，并呼吁结束低效的化石燃料补贴。 当今世界减碳、绿色、可再生已经成为潮流，在潮流的推动下，在目标的引导下，在政策的支持下，无论是日本，还是世界各国，都将有越来越多的资源源源不断地涌入减碳、绿色、可再生领域，鼓励、支持、推动更多的科研人员和企业研发出更多、更好、更高效的可再生能源产品，保护地球，造福人类。
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