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        二零五零年電力份額將會(huì)增加到百分之三 十三,可再生能源的電氣化有望替代化石能源

        2021-01-21 23:18:01
        海外星云 2021年24期
        關(guān)鍵詞:能源需求電氣化份額

        化石能源除具有稀缺性外,燃燒時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量溫室氣體,在全球能源短缺及“雙碳”達(dá)標(biāo)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(yuǎn),完全替代化石能源幾乎很難實(shí)現(xiàn)。

        電力能源

        近日,波茨坦氣候影響研究所的一項(xiàng)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(jì)50年代,全球能源供應(yīng)的比例中,電力供應(yīng)將會(huì)超過化石燃料。由于電力能源的低成本優(yōu)勢,有利于促進(jìn)碳排放,達(dá)到《巴黎氣候協(xié)議》中所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),還可以減少負(fù)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(duì)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(dān)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(huì)使碳基燃料變得越來越稀缺,價(jià)格更加昂貴。

        值得關(guān)注的是,光伏和風(fēng)力發(fā)電、電池存儲(chǔ)的成本下降速度比預(yù)想的要快。如果能再結(jié)合需求端的行業(yè)情況,在電動(dòng)汽車和熱泵等領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新,很有可能會(huì)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(dǎo)地位。

        到本世紀(jì)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(yuǎn)高于相關(guān)氣候變化部門評(píng)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(huì)持續(xù)很長一段時(shí)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(jià)格快速下降,目前為止,大多數(shù)氣候模型都低估了這一進(jìn)展?!?/p>

        據(jù)悉, 該團(tuán)隊(duì)的計(jì)算機(jī)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(tuán)隊(duì)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(huì)繼續(xù)上升。在可以參考的脫碳情景中, 按照當(dāng)前的政策發(fā)展, 到2050年, 電氣化的份額將會(huì)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(yù)計(jì)2050年電氣化份額能達(dá)到34%~53%,由于最終用途部門的電氣化機(jī)會(huì)廣泛存在,隨著光伏、風(fēng)能和電池存儲(chǔ)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步,到2050年1.5C-Elec和WB2C-Elec方案的電氣化份額分別可達(dá)66%和58%。

        可再生能源電氣化主要特點(diǎn)和常規(guī)場景

        隨著風(fēng)能、太陽能、電能日益主導(dǎo)能源供應(yīng),最終用途的深度電氣化是推動(dòng)非生物能源、可再生能源在本世紀(jì)下半葉占據(jù)主導(dǎo)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(duì)電氣化程度的影響較小。電氣化設(shè)想的另一個(gè)特點(diǎn)是,盡管經(jīng)濟(jì)活動(dòng)持續(xù)增長,最終能源需求相對(duì)較低。

        例如,電動(dòng)汽車的插座到車輪的效率約為80%,而內(nèi)燃機(jī)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(gè)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(dá)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(duì)提供能源服務(wù)和材料的貢獻(xiàn)。除了最終的能源需求,像以風(fēng)能和太陽能為基礎(chǔ)的電力的過渡,進(jìn)一步地減少了一次能源需求,因?yàn)樗鼛缀跸嘶鹆Πl(fā)電廠的能量轉(zhuǎn)換損失。

        電力時(shí)代到來,可再生綠色能源前景令人興奮

        對(duì)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(jì)算,氣候變化緩解所消耗的總成本不到2%。

        電力時(shí)代呼嘯而來之際,各個(gè)行業(yè)及地區(qū)只有對(duì)化石燃料加強(qiáng)監(jiān)管,才能保證在合適的時(shí)間內(nèi)讓大氣溫度達(dá)到合適的范圍,而多項(xiàng)監(jiān)管措施中碳定價(jià)至關(guān)重要。

        該團(tuán)隊(duì)表示:“在本世紀(jì)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(shí)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(jià)尤為重要。同時(shí),有必要取消征收電力稅,擴(kuò)大電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施,重新設(shè)計(jì)電力市場機(jī)制,刺激電力能源需求及市場活力。

        未來,“氫”所涉及的鏈條會(huì)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)

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