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创新是驱动全球能源转型的关键动力

   日期:2018-09-27     来源:CASEnergy    浏览:1151    评论:0    
核心提示:近日,国际可再生能源机构(IRENA)在官网刊出文章,揭示了其在世界知识产权组织(WIPO)《全球创新指数2018》报告中撰写的创新
 近日,国际可再生能源机构(IRENA)在官网刊出文章,揭示了其在世界知识产权组织(WIPO)《全球创新指数2018》报告中撰写的“创新驱动能源转型”章节内容。IRENA指出,过去几十年能源技术的快速创新(尤其是可再生能源技术)驱动了全球能源系统加速向以可再生能源为主的可持续能源系统转型。然而,能源不同行业领域的技术创新进展并不均衡,使得能源转型整体发展速度难以满足《巴黎气候协定》设定的全球温升控制在2℃以内的目标。全球能源转型路途漫漫,需要持续推进各类能源技术的低碳化创新。报告系统分析了全球能源技术创新和能源系统转型发展现状、面临挑战和未来发展趋势,主要内容如下:

1、能源转型现状


得益于可再生能源技术的加速创新、成本持续下滑和专属政策的激励,当前能源转型正在以前所未有的速度推进。截至2017年底,全球可再生能源累计装机容量达到2179 GW,超过了燃煤装机总量(约2000 GW)。过去十年(2008-2017年),太阳能光伏装机容量从6.1 GW大幅飙涨至390 GW;风电也呈现类似情况,装机容量大幅增加到514 GW。如今全球约25%的电力来自可再生能源。能源部门的脱碳化是能源转型的核心所在。2015年签订的《巴黎气候协定》促使协约国制定和实施低碳化的经济发展战略,以确保实现全球温升控制在2℃的气候目标。当前,全球近三分之二的温室气体来源于化石燃料燃烧,因此为了实现气候目标,能源相关的二氧化碳排放量年均必须减少6亿吨。

2、创新是能源转型的核心驱动力

创新一直是驱动全球能源转型的关键驱动力。当前,全球能源技术创新进入高度活跃期,可再生能源的成本正在快速下滑。如风电,2017年并网的陆上风电项目电力成本已经降到与传统化石燃料发电相当的水平,而最近完成的一项风电拍卖最低价格达到了0.03美元/千瓦时。而太阳能光伏发展则更快,2010-2017年间,全球太阳能光伏的平准化成本(LCOE)大幅下降了73%至0.1美元/千瓦时,主要原因是光伏模块效率提升、价格下降和平衡成本减少。太阳能光伏逐步展现出与传统燃煤电力相当的竞争力。

3、推动能源持续绿色低碳转型


能效和可再生能源是驱动能源转型的两大核心动力,预计到2050年他们将联合为全球贡献近90%的二氧化碳减排量。其他10%的减排可以通过发展化石燃料清洁高效利用、核能和碳捕集与封存(CCS)技术来实现。为了实现温室气体减排,到2050年终端能源消耗量的三分之二必须由可再生能源提供。而这要求可再生能源年均份额增速(即可再生能源占能源总量的比例年均变化)要达到1.4%,意味着要达到现有增速的7倍。而为了实现上述目标,就必须不断推进能源技术的创新和加速各类新兴绿色能源技术的规模化部署。

4、能源转型不止带来气候效益还能带来巨大经济效益


到2050年,可再生能源产业将创造出近600万个新的就业岗位,完全可以弥补化石能源产业萎缩导致的岗位流失;与此同时,全球GDP将因此增长0.8%(参考情景)。从2015年到2050年,全球由于可再生能源获得的累计经济收益将达到19万亿美元。而伴随可再生能源进一步发展,由此产生的经济效益将不断增加。因此决策在制定相关政策的时候要综合考虑能源转型的多方面益处,而不是仅仅限于气候效益。

5、能源转型面临的挑战


毫无疑问,当前可获得的低碳能源技术对促进能源转型意义重大。然而如何能够在21世纪中叶过渡到一个完全基于可再生能源技术的能源系统依旧面临挑战。为了在既定时间内实现气候目标,就需要加速低碳能源技术创新及其商业化。尽管现有的能源技术解决方案能够应对近三分之二的一次能源转型,然而仅有太阳能光伏、风电、电动汽车的发展势头能够满足发展要求。而交通运输用生物燃料、工业用太阳能热利用、储能的发展速度较为缓慢,需要加快发展步伐。此外,另外三分之一的一次能源低碳转型技术解决方案还没有商业化,形势紧迫;亟需能源技术创新、政策激励、投融资措施以促进新兴清洁能源技术的商业化。这三分之一的能源转型挑战主要存在于工业、航空、货运运输等几个终端用能行业。

6、创新需求

就电力部门而言,众多可再生能源发电技术的成本已经显著下降,展现出了一定的价格竞争力,且随着技术的进步,其成本会持续下滑。下一步电力行业对可再生能源创新的需求主要在于如何实现高比例可再生能源并网,并保障电网的稳定性。这就要求构建一个弹性的电网,涉及需求侧响应管理、储能以及系统集成等相关技术。丹麦、德国、葡萄牙、西班牙和乌拉圭电力系统的可再生能源比例超过了25%,证明了通过技术手段完全可以实现高比例可再生能源并网。

终端用能部门的能源转型创新需求在于电气化,这是一个双赢的发展方向。因为电气化一方面可以减少温室气体排放,另一方面也会促进高比例可再生能源并网的发展。当前,对碳排放密集的终端用能行业(如钢铁制造业、航空业、石化工业等)而言没有比电气化发展更好的低碳转型路线。因此,亟需技术创新以推进上述行业的低碳转型。此外,还需要制定相关的政策框架来保障转型顺利进行。

7、促进能源转型的新兴技术


分布式发电、信息通信技术(ICT)的发展正在重塑电力系统的运营和管理模式。随着分布式发电的发展,个人和社区能够更多参与到电力生产和销售当中。最近一些年,分布式光伏发电正在以惊人的速度崛起。与光伏相类似,分布式储能系统的发展也是如火如荼,因为它能够很好地解决太阳能间歇性问题。

数字技术正被广泛地应用到各个能源系统中,如数字监测和控制、智能电表、智能传感器等技术应用到电力系统。增强信息通信和控制能力能够将众多的用户需求响应数据聚合起来,以分析客户的用能需求变化情况,从而依据客户的用电习惯合理提供电力服务。

技术在不同行业当中的应用潜力为不同清洁技术和能源系统的集成耦合提供了机遇。例如电动汽车技术的创新发展不仅促进交通运输行业发展,还能促进可再生能源电力发展,因为他们都涉及到了电力储能技术。

8、在各个阶段培育创新


创新活动应该贯穿技术生命周期所有阶段(基础研究、示范、部署、商业化应用),而政府能够在其间发挥关键作用。对于那些没有明确可用的低碳能源技术解决方案的终端用能行业而言,从基础研究到工业化应用所有阶段都要进行创新。而创新工作需要资金来支撑。过去七年(2011-2017),清洁能源年度投资达到了3000亿美元,其中年度研发经费为100亿美元,仅占投资总额的3%,远低于ICT、汽车行业。因此需要加大对能源技术研发的投入(无论是公共还是私营投入)力度。

单独的技术创新是不够的,还需要在政策制定上进行创新。当前大部分的政策聚焦在电力部门,而对其他终端用能行业(如重工业、航空等)关注不足。因此亟需针对上述终端用能行业制定相关的低碳转型政策框架。

此外,制定恰当的商业化战略对克服创新“死亡之谷”意义非凡。而这不仅需要健康的投资环境,还需要研究机构和政府的通力合作。

报告最后就当前的能源转型面临的创新挑战,提出了四大战略性建议:

开展全系统创新:要将能源系统不同领域的不同方面的创新进行有效整合,以达到协同增强效果。即技术创新要与基础设施、商业模式和系统运营的创新要平衡进行,不要顾此失彼。

加强国际合作:利用现有一些平台,如IRENA、创新倡议、清洁能源部长会议等,加强各国之间的交流,使得各国能够分享成功的案例和经验,集中资源和资本,并共同开展能够支持共同利益的创新项目,促进创新。

推进可再生能源电力并网集成:可再生能源发电商业化发展的成功案例现在无可争议,发电成本已降至化石燃料水平。然而,尽管有强大的商业案例,但要实现全球可再生能源资源潜力,需要将全球电力系统中可再生能源的份额从今天的25%大幅提高到2050年的85%左右。这需要通过提高电力系统的灵活性努力促进可再生能源电力的并网集成。。

为终端用能电气化和低碳转型提供全套技术选择方案:交通运输、供暖、制冷和工业等终端用能部门的电气化和脱碳化发展滞后于可再生能源电力发展,因此需要一套完善的技术方案促进终端用能的电气化和低碳化发展。
 
标签: 能源

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