化石能源除具有稀缺性外，燃燒時還會產(chǎn)生大量溫室氣體，在全球能源短缺及“雙碳”達標的大背景下，有人曾希望利用電力能源完全替代化石能源。

但是，電能在能量密度方面的優(yōu)勢與化石燃料之間的差距甚遠，完全替代化石能源幾乎很難實現(xiàn)。

電力能源

近日，波茨坦氣候影響研究所的一項新研究為電力能源替代化石能源帶來了新的希望。

該研究顯示，電力領(lǐng)域正在試圖利用科技創(chuàng)新降低發(fā)電成本，到21世紀50年代，全球能源供應的比例中，電力供應將會超過化石燃料。由于電力能源的低成本優(yōu)勢，有利于促進碳排放，達到《巴黎氣候協(xié)議》中所規(guī)定的標準，還可以減少負排放引發(fā)的爭議。

相關(guān)論文以《低排放情景下可再生能源成本下降對電氣化的影響》為題發(fā)表，由德國波茨坦氣候影響研究所研究員貢納爾·盧德勒擔任通訊作者。

全球能源結(jié)構(gòu)呈這樣的現(xiàn)狀， 目前各領(lǐng)域供暖系統(tǒng)中，80%主要依靠直接燃燒化石燃料維持，電力供暖僅有20%。未來，氣候政策將全球變暖的溫度限制在1.5攝氏度～2攝氏度的范圍，這會使碳基燃料變得越來越稀缺，價格更加昂貴。

值得關(guān)注的是，光伏和風力發(fā)電、電池存儲的成本下降速度比預想的要快。如果能再結(jié)合需求端的行業(yè)情況，在電動汽車和熱泵等領(lǐng)域進行創(chuàng)新，很有可能會給能源系統(tǒng)帶來根本性的轉(zhuǎn)變，使電力為基礎(chǔ)的終極用途在需求端某些行業(yè)中占主導地位。

到本世紀中葉，電能的使用可能占最終能源的6 6 % ，大約是目前電能使用水平的3倍，遠高于相關(guān)氣候變化部門評估的以往氣候政策情景。

波茨坦氣候影響研究所的研究員貢納爾表示：“化石燃料便宜且容易獲取的情況將會持續(xù)很長一段時間，而電力將成昂貴的能源來源。太陽能光伏發(fā)電等可再生能源的價格快速下降，目前為止，大多數(shù)氣候模型都低估了這一進展?！?/p>

據(jù)悉， 該團隊的計算機模擬顯示， 到2050年，綠色電力在所有能源中將變得最便宜。

貢納爾·盧德勒

電力在脫碳過程中的作用

該團隊表示， 根據(jù)未來的能源轉(zhuǎn)型方案結(jié)果，電力在最終能源中所占比例會繼續(xù)上升。在可以參考的脫碳情景中， 按照當前的政策發(fā)展， 到2050年， 電氣化的份額將會增加到33% 。與其他能源基線情況一致， 氣候政策也傾向加速這一電氣化趨勢。

該研究中一則能源數(shù)據(jù)顯示，預計2050年電氣化份額能達到34%～53%，由于最終用途部門的電氣化機會廣泛存在，隨著光伏、風能和電池存儲技術(shù)的持續(xù)進步，到2050年1.5C-Elec和WB2C-Elec方案的電氣化份額分別可達66%和58%。

可再生能源電氣化主要特點和常規(guī)場景

隨著風能、太陽能、電能日益主導能源供應，最終用途的深度電氣化是推動非生物能源、可再生能源在本世紀下半葉占據(jù)主導地位的關(guān)鍵因素。

關(guān)于集成的成本和光伏成本遞減的假設(shè)，主要影響太陽能發(fā)電在發(fā)電中的份額，但對電氣化程度的影響較小。電氣化設(shè)想的另一個特點是，盡管經(jīng)濟活動持續(xù)增長，最終能源需求相對較低。

例如，電動汽車的插座到車輪的效率約為80%，而內(nèi)燃機汽車的油箱到車輪的效率不到30%。用于空間加熱或低溫過程加熱的電熱泵一般具有三個或更高的性能系數(shù)。

在電弧爐中利用廢鋼生產(chǎn)二次鋼比在高爐中生產(chǎn)常規(guī)鋼減少了高達十倍的能源投入。

因此，電力在最終能源中的份額傾向于低估電力對提供能源服務和材料的貢獻。除了最終的能源需求，像以風能和太陽能為基礎(chǔ)的電力的過渡，進一步地減少了一次能源需求，因為它幾乎消除了火力發(fā)電廠的能量轉(zhuǎn)換損失。

電力時代到來，可再生綠色能源前景令人興奮

對于1.5C-Elec和1.5C-Conv兩種情景，以2020年～2050年國內(nèi)生產(chǎn)總值折算的總損失計算，氣候變化緩解所消耗的總成本不到2%。

電力時代呼嘯而來之際，各個行業(yè)及地區(qū)只有對化石燃料加強監(jiān)管，才能保證在合適的時間內(nèi)讓大氣溫度達到合適的范圍，而多項監(jiān)管措施中碳定價至關(guān)重要。

該團隊表示：“在本世紀內(nèi)，電力能源有可能在沒有任何氣候政策制定情況下，所占份額實現(xiàn)增長一倍?！?p>

然而，要將全球變暖的溫度控制在2攝氏度以下，碳定價尤為重要。同時，有必要取消征收電力稅，擴大電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，重新設(shè)計電力市場機制，刺激電力能源需求及市場活力。

未來，“氫”所涉及的鏈條會獲得更多的關(guān)注，它可以將再生電力靈活地轉(zhuǎn)換為綠色燃料。貢納爾表示：“如果這些因素結(jié)合在一起，基于可再生能源的綠色能源未來前景真的很令人振奮?！?（摘自美《深科技》）（編輯/小文）