• 快讯 IEA能源技术展望:评估技术方案2050年实现净零排放

    来源专题:中科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:2020-11-09
    9月10日,国际能源署(IEA)发布了《能源技术展望2020》 报告指出,要实现能源转型和气候目标,全球需要大力开发和部署清洁能源技术。报告系统评估了一系列不同的清洁能源技术选项,以寻求在确保能源系统弹性和安全性的同时于2050左右实现净零排放的可行方案。报告要点如下: 一、清洁能源技术发展现状 在政府政策的推动下,全球能源系统逐渐向清洁转型。在欧洲、美国、中国和印度相关政策支持的推动下,全球风能和太阳能光伏迅速发展。风能已占全球电力供应的5%以上,太阳能约占全球电力供应的2.5%。受巴西、美国和欧盟的推动,交通运输生物燃料稳步增长,已占到全球运输能源需求的3%。 自2000年以来能源技术变革加速。过去20年能源技术变革显著加快,但2019年清洁能源在全球能源结构中的份额仍不到1/5。生物能在一次能源需求占比最大(约占9%),其次是核能(占比5%)、水电(占比3%)、太阳能和风能(占比1%)。具体表现为: 电力部门:①随着超临界、超超临界等技术被电厂采用,亚临界发电厂在燃煤电厂发电量占比从2000年的75%已降至2019年的40%,煤电碳排放量逐渐降低。②风电、光伏等可再生能源发电技术推动能源系统进一步绿色转型,2019年太阳能光伏发电量增长约25%,达到710太瓦时以上。 替代燃料:①受交通运输燃料清洁化的激励措施影响,全球生物燃料供应从2000年的不到1%增至目前的3%。②从废原料中提炼的加氢处理植物油(HVO)技术受到越来越多的关注,占生物燃料总产量的8%。③近年来,氢能技术重新受到关注,发展低碳氢、电解槽制氢等关键技术尤为重要。 能源终端应用:①结构性经济变化,包括向能源强度较低的服务业和轻工业转变,有助于减缓能源总体需求增长。②在建筑部门,符合最低能源性能标准的电器和设备占2019年能源总需求的1/3。③在交通部门,发展更高效的动力系统、更轻的材料和其他技术改进有助于提高车辆燃油经济性。④电动汽车经历了十年的快速发展,2019年销量达到210万辆,占全球汽车市场的2.6%。 二、净零排放需要能源转型 实现能源部门净零排放需要多样化的燃料和技术方案。单一的燃料和技术都不能使整个能源部门实现净零排放。在净零排放情景下,低碳电力、生物能源、氢和氢基燃料将提供70%以上的终端能源需求,与目前化石燃料所提供的份额大致相同。 利用可再生能源、CCUS和核能等低碳技术,电力部门将是最早实现脱碳的行业之一。到2070年,全球发电量将增加近两倍,其中约70%的增长是为了满足终端部门不断增长的电力需求,而30%的增长是生产低碳燃料,尤其是氢气。在可持续发展情景中,到21世纪50年代发电部门将完全脱碳,到2070年全球建筑和乘用车部门将达到零排放,但重工业(比目前下降90%)和长途运输部门(比目前下降55%-85%)仍将存在排放。 替代燃料将在交通、建筑和工业脱碳中发挥重要作用。可持续发展情景中,生物质转化为液体燃料这一新兴技术将推动全球生物燃料供应快速增长。目前,氢主要由化石燃料生产,仅用于炼油和化工。在可持续发展情景中,低碳制氢技术将占主导地位。到2070年,电解槽装机容量将从目前的170兆瓦增加到超过3000吉瓦。由于天然气成本较低,结合CCS制氢也将发挥重要作用。 三、实现净零排放的技术需求 在可持续发展情景中,到2070年能源部门要实现净零排放,就必须进行根本性的技术变革。除能效和可再生能源作为核心支柱外,还包括:终端部门广泛电气化;碳捕集、利用和封存(CCUS);氢能及相关燃料;生物能。具体来看:①电气化:电力在终端能源需求中占比将从目前的1/5上升到2070年的近50%,为累计碳减排贡献近1/5。②CCUS:CCUS技术能减少化石燃料发电厂在发电和工业中的碳排放,产生负排放,并在长期内生产碳中性燃料。③氢能及相关燃料:到2070年,全球氢产量将增长7倍达到5.2亿吨,氢能在终端能源需求中占比将达13%。④生物能:到2070年,可持续生物能在一次能源需求中占比将翻一番达到20%,其通常与CCUS技术结合用于交通运输部门以及发电和供热领域,生物能将贡献12%的累计碳减排量。 四、重工业减排技术需求 化工、钢铁和水泥三大重工业占工业能源消耗的一半以上,约占工业直接CO2排放量的80%。到2070年,重工业排放将减少90%。目前,化石燃料占工业终端能源需求的70%,而化工、钢铁和水泥生产占工业部门化石燃料总需求的60%。在可持续发展情景下,到2070年工业部门化石燃料的使用量将减少60%以上,主要由电力和生物燃料取代。近期内,在可持续发展方案下,化工、钢铁和水泥行业已出现有助于减少碳排放量的新兴技术,这些技术处于不同的发展阶段,如表1、表2和表3所示,TRL代表技术成熟度。 表1 化工部门主要新兴技术现状 表2 钢铁部门主要新兴技术现状 表3 水泥部门主要新兴技术现状 五、长途运输减排技术需求 2019年,交通运输占全球终端能源消费近30%,占能源部门直接CO2排放总量的23%。由于重型卡车、海运和航空等部门对能量和功率密度的要求较高,上述长途运输方式的电气化较为困难。2070年,卡车运输领域,电力和氢气将成为主要动力来源;海运领域,生物燃料、氢和氨将提供超过80%的燃料需求;航空领域,生物燃料和合成燃料将占燃料需求的四分之三。近期内,重新卡车、海运和航空领域正在利用各种新兴技术来提高能源效率,从而有助于系统的改进和降低燃料消耗,同时开发更清洁的燃料和能够依靠这些燃料运行的动力系统,具体技术现状如表4、表5和表6所示。 表4 重型卡车部门主要新兴技术现状 表5 海运部门主要新兴技术现状 表6 航空部门主要新兴技术现状 六、更快创新情景实现2050净零排放 与可持续发展情景相比,更快创新情景通过加强能源技术创新,将进一步减少碳排放近100亿吨,相当于目前能源相关碳排放近30%,有望在2050年实现净零排放。更快创新情景中,到2050年交通碳排放将降至11万吨(主要来自重型卡车、航空和海运);工业碳排放将降至近9亿吨(主要来自钢铁、水泥和化学品生产);建筑碳排放将降至3亿吨。这些剩余排放将被其他技术领域的负排放抵消。 在可持续发展情景中,许多因素会影响技术应用的速度,通过了解不同能源技术的特点(如表7所示)有利于加快创新周期促进技术应用。 表7 不同能源技术类型的创新属性 在更快创新情景中需进一步扩大能源部门技术变革。更快创新情景中,到2050年可再生能源新增装机容量将提升至770吉瓦/年,比可持续发展情景高出近50%。与可持续发展情景相比,2050年更快创新情景中氢、氨、碳氢化合物合成燃料和生物燃料等替代燃料的需求将增长20%左右,以抵消化石燃料使用量下降40%的影响。与可持续发展情景相比,2050年更快创新情景中电气化、CCUS、生物能和氢能将贡献额外减排量的90%。电气化和生物能的发展将使几乎60%的额外减排成为可能,其中电气化的贡献更大。 七、助力清洁能源转型的有效措施 长期愿景应得到适合当地基础设施和技术需求的清洁能源转型政策支持,各国政府应围绕五个核心领域制定有效的战略政策: (1)解决现有用能资产的排放问题:现有大部分资产将在未来数十年内继续使用,可利用投资周期表提前淘汰某些资产或将其重新利用。 (2)在技术早期应用阶段加强技术市场转化:各国政府应制定市场框架,通过适当的手段和激励措施,使私人资本投资效益最大化。 (3)开发和升级支持技术部署的基础设施:进行战略规划,克服清洁能源技术部署中的瓶颈问题。 (4)加大对研发示范的支持力度:加大开发新的早期技术,以取得快速进展;通过增加公共研发经费支持大规模示范项目的落成。 (5)扩大国际科技合作:进行国际合作,利用现有的多边论坛等机制。
  • 快讯 先进能源科技动态监测快报2020年第13期

    来源专题:中科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:2020-11-09
    IEA:疫情将导致2020年全球能源投资减少20% 2 IRENA:过去十年可再生能源发电成本大幅下降 4 IEA:全球电动汽车市场兴旺 未来十年发展前景可期 6 DOE 1亿美元建立国家实验室联盟推进氢能和燃料电池研发 9 DOE资助6500万美元支持先进核能技术研发 9 DOE资助1700万美元开发二氧化碳转化技术 12 有机离子固体添加剂抑制界面复合和相分离提升钙钛矿电池性能 13 有机金属框架涂层有效保护锌电极提升电池性能和稳定性 14 铁原子掺杂氧化钴空心催化剂实现高效催化析氧 15
  • 监测快报 国际能源署(IEA)报告

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    编译类型:快报,简报类产品
    发布时间:2021-04-12
    国际能源署(IEA)报告
  • 监测快报 美国能源部(DOE)报告

    来源专题:中科院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    编译类型:快报,简报类产品
    发布时间:2021-04-12
    DOE相关战略规划报告
  • 监测快报 能源动态监测快报

    来源专题:中科院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    编译类型:快报,简报类产品
    发布时间:2021-02-08
    新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车.包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。