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儲能技術助力 電力將引導能源轉(zhuǎn)型

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年01月07日  

在《巴黎協(xié)定》框架下,1.5℃溫控目標成為全球熱點,電力工業(yè) 則承擔了最重的減碳任務,也應該是最先實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的行業(yè)。


氣候變化是人類社會可持續(xù)發(fā)展面臨的最大威脅,《巴黎協(xié)定》是 一個里程碑,它體現(xiàn)了全球的高度共 識。 能源是影響氣候變化的重要因素,能源轉(zhuǎn)型對于應對氣候變化十分 重要。盡管能源轉(zhuǎn)型有多種可能情 景,本文主要介紹其中的兩種。一是 漸變轉(zhuǎn)型的情景,就是按照當前的技 術、政策和產(chǎn)業(yè)的趨勢繼續(xù)發(fā)展。另外一個是碳排放迅速下降的快速轉(zhuǎn)型 的情景,它所對應的轉(zhuǎn)型路徑和《巴 黎協(xié)定》規(guī)定的2℃目標要求是一致的,但這個路徑需要強有力的政策干預和支持。


2018年,全世界一次能源消費總而可再生能源會從2017年的4%升到 29%,在整個能源結(jié)構(gòu)里非化石能源 的比例會升到44%。對比漸進情景和 快速轉(zhuǎn)型情景的碳排放差額可以看 到,電力工業(yè)承擔的減碳任務最重, 同時它也應該是最先實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的 一個行業(yè)。之所以會轉(zhuǎn)型,主要是氣候變化驅(qū)動的,氣候變化領域當前最重要的文件就是《巴黎協(xié)定》,它為能源低碳發(fā)展甚至為整個社會的發(fā)展起到了塑型作用。 全球:1.5℃溫升成熱潮 《巴黎協(xié)定》之所以達成,根本原因在于氣候變化是人類社會可持續(xù)發(fā)展面臨的最大威脅,保護全球生態(tài)量是138.6億噸標準油,按照世界人口75億計算,每人平均消費接近2噸標準油。從世界能源消費結(jié)構(gòu)來看,石油占比是33.6%,煤炭占比27.2%,天然 氣占比23.9%,水電和核能分別是6.8% 和4.4%,可再生能源是4%左右。


現(xiàn)實情況是,能源行業(yè)的發(fā)展面 臨雙重挑戰(zhàn),一方面是經(jīng)濟發(fā)展需要 更多的能源,另一方面它需要更低的 碳排放,因此技術進步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào) 整非常重要。與漸進性情景的能源需 求增長30%相比,快速轉(zhuǎn)型情景由于 能源效率提高和更精心的管理,能源 需求增量相對2017年會增加20%,但 是結(jié)構(gòu)會發(fā)生巨大變化。到2040年快 速情景之下煤炭比例甚至會降到7%,而可再生能源會從2017年的4%升到 29%,在整個能源結(jié)構(gòu)里非化石能源 的比例會升到44%。對比漸進情景和 快速轉(zhuǎn)型情景的碳排放差額可以看 到,電力工業(yè)承擔的減碳任務最重, 同時它也應該是最先實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的 一個行業(yè)。之所以會轉(zhuǎn)型,主要是氣 候變化驅(qū)動的,氣候變化領域當前最 重要的文件就是《巴黎協(xié)定》,它為 能源低碳發(fā)展甚至為整個社會的發(fā)展 起到了塑型作用。


全球:1.5℃溫升成熱潮


《巴黎協(xié)定》之所以達成,根本 原因在于氣候變化是人類社會可持續(xù)發(fā)展面臨的最大威脅,保護全球生態(tài)安全、實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展,已成為世 界可持續(xù)發(fā)展的核心議題。 《巴黎協(xié)定》重申了2℃的全球 溫升的控制目標,同時提出要努力實 現(xiàn)1.5℃的目標。兩者盡管只差0.5℃, 但是需要付出的額外努力和成本非常 大,對我們國家也有重要的影響。同 時,它規(guī)定了未來實現(xiàn)這一目標的步 驟和輪廓:為了實現(xiàn)長期目標,締約 方應該盡快達到溫室氣體排放的全球 峰值,之后要求快速下降。到21世紀 下半葉,實現(xiàn)溫室氣體源的人為排放 與平衡,即所謂的碳中和,大約會在 2070年左右實現(xiàn)。


與一般的“自上而下”分配指標 的方式不同,《巴黎協(xié)定》采取的是 “自下而上”的方式,要求世界各國 應制定、通報并保持其“國家自主貢 獻”,通報頻率是每五年一次,新的 貢獻應比上一次有所加強,并且反映 出該國可實現(xiàn)的最大力度。


減緩方面,發(fā)達國家和發(fā)展中國 家有所區(qū)別,要求發(fā)達國家繼續(xù)提出 全經(jīng)濟范圍絕對量減排目標,鼓勵發(fā) 展中國家根據(jù)自身國情向全經(jīng)濟范圍 絕對量減排或者限排目標邁進。資金 方面,因為發(fā)達國家歷史的責任,要向發(fā)展中國家提供資金支持,鼓勵其他國家在自愿基礎上出資。


《巴黎協(xié)定》達成了“協(xié)定”加 “決定”的法律形式,具有最大包容 性,照顧了各方的核心關切;堅持了 《公約》下,公平、共同但有區(qū)別的 責任和各自能力原則,考慮不同國情 等根本原則,確立了“自下而上”的 模式,形成各方結(jié)合國情自主決定貢 獻(NDC)的局面;提出了將全球溫 升控制在2℃以內(nèi),并爭取控制在1.5℃ 以內(nèi)的長期目標和全球低碳、氣候韌 性和可持續(xù)發(fā)展的共同愿景。中國國 家主席習近平和時任美國總統(tǒng)奧巴馬 為巴黎協(xié)定的達成、簽署、生效和實施發(fā)揮了關鍵作用,做出了關鍵貢 獻。


當前,《巴黎協(xié)定》和實施細則 已經(jīng)基本達成,2020年后各方合作 應對氣候變化的制度安排已經(jīng)基本確 立,下一步主要的任務就是落實在行 動上和提高力度。其中,處理好2℃和 1.5℃目標的關系特別重要?,F(xiàn)在呼吁 1.5℃的熱潮不斷地涌現(xiàn)。今年9月份, 聯(lián)合國秘書長古特雷斯召開聯(lián)合國全 球氣候峰會,提升各國領導人的政治 意愿,呼吁各方為實現(xiàn)溫升1.5℃提 高力度。今年12月初,聯(lián)合國全球氣 候變化大會將在西班牙召開,將完成 《巴黎協(xié)定》第6條市場機制未決問題的談判,主席國智利擬將推動各國提 高力度作為本次大會的核心議題。 《IPCC1.5℃特別評估報告》認 為,氣候變化已經(jīng)不是未來的挑戰(zhàn), 而是眼前的威脅。實現(xiàn)1.5℃溫升控制目標,需要從現(xiàn)在起就要采取大規(guī) 模的減排措施。如果按照2℃溫控目 標,2030年減排二氧化碳和2010年相 比要下降25%,1.5℃的目標則要下降 45%。2℃目標要求在21世紀的下半 葉,即2070年左右要達到凈零排放, 而按照1.5℃的目標,到2050年就要實 現(xiàn)這一目標,這意味著要提前20年實 現(xiàn)凈零排放。需要指出的是,發(fā)達國 家的能源結(jié)構(gòu)是偏低碳的,實現(xiàn)碳中 和條件遠遠好于我國,所以實現(xiàn)1.5℃ 目標對我國的壓力會非常大。


明年是一個關鍵年份,各方將根 據(jù)《巴黎協(xié)定》的要求,更新2020年后的自主貢獻目標,提出到21世紀中葉的長期溫室氣體低排放發(fā)展戰(zhàn)略。


中國:電力引領轉(zhuǎn)型


按照《巴黎協(xié)定》的要求,2020 年中國要向聯(lián)合國遞交一個強化自主 貢獻目標,以及到2050年的長期溫室氣體低排放發(fā)展戰(zhàn)略。 我國能源結(jié)構(gòu)的特點決定了能源轉(zhuǎn)型具有天然的難度。從結(jié)構(gòu)角度來講,最顯著的特點就是煤炭長期占主導地位,近年在國家的引導之下逐漸下降。2018年煤炭消費占比是59%。 2018年我國一次能源消費總量是46.4 億噸標準煤,人均能源消費大概是世界平均數(shù)的1.2倍,折合成標準油接近2.4噸。 在習近平主席生態(tài)文明思想指導 下,中國制定了積極、有力度的自主貢獻減排目標,推動能源革命,促進經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級,中國綠色低碳的轉(zhuǎn)型 正在穩(wěn)步進行。 能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略 (2016~2030)勾畫了我國未來能源的大的輪廓,制定了包括2030年碳排放達峰,非化石能源的比例到2020 年要達到15%,2030年要達到20%, 2050年非化石能源占比要達到50%等 一系列目標。文件中也提出,電力工業(yè)到2030年要實現(xiàn)非化石能源發(fā)電占比達到50%,這是一個非常嚴格的要求。


要實現(xiàn)這樣的目標難度很大,可以用任重道遠來形容。首先,數(shù)字說起來很容易,但是每一個百分點都意味著巨大的裝機容量。按照上述規(guī)劃,中國發(fā)電容量的增加是以10億千瓦來計算的,所以將來可能是3倍甚至是4倍當前的裝機容量。此外,即使按照2050 年50%非化石占比的規(guī)劃,我們離《巴黎協(xié)定》目標還是有差距的。


未來,能源消費將以電力為主體,電力消費總量也有比較大的增長空間;在電力供應側(cè),非化石能源占比將快速增加;在電力需求側(cè),終端部門電氣化水平將顯著提高;電力生 產(chǎn)和輸送的布局將由大范圍資源優(yōu)化配置逐步過渡到大范圍資源優(yōu)化配置與分布式、就地平衡并舉;發(fā)電技術將實現(xiàn)突破性進展,并與儲能技術、 智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、多能互補體系、分布式應用系統(tǒng)等新技術和新模式協(xié)同發(fā)展,促進電力系統(tǒng)快速向信息物理深度融合、智能化演變。


清華大學的研究顯示,能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的行動時機對碳排放軌跡會有很大的影響。越晚行動,到2050 年前剩余煤電/火電容量愈少,導致電網(wǎng)可調(diào)度調(diào)峰容量缺乏;而且晚行 動會導致煤電在短時間內(nèi)大規(guī)模退役,帶來的投資成本浪費和社會成本可能會很高。因此,建設新的煤電項 目需要格外慎重,要避免成為擱淺資 產(chǎn)。需要指出的是,煤電發(fā)展碳捕獲 與封存(CCS)技術,捕碳率一般為 90%,要實現(xiàn)凈零排放,還需要負碳 排放(BECCS)技術,但是生物質(zhì)資源量是否足夠始終是有疑問的。另 外,可再生能源的接入,會帶來跨區(qū)域輸電、儲能容量需求和投資規(guī)模的 增加,同時可再生能源高比例滲透, 存在不同時間尺度的挑戰(zhàn),分布在電 力系統(tǒng)規(guī)劃、運行、穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)等環(huán) 節(jié),不僅需要大量的投資,還需要創(chuàng) 新性解決方案。


總之,低碳能源轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為全 球發(fā)展的共識和主格調(diào),不可逆轉(zhuǎn)。 我國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型已經(jīng)在路上, 但是以煤為主的能源結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟持續(xù) 增長使得能源轉(zhuǎn)型任重道遠。1.5℃溫 升控制目標對我們國家的挑戰(zhàn)和壓力 是巨大的。電力工業(yè)在全社會碳減排 中擔負著特殊重要的作用,它是先行 者,也是調(diào)節(jié)器。電力工業(yè)低碳轉(zhuǎn)型 存在著許多技術和經(jīng)濟挑戰(zhàn),一方面需要創(chuàng)新,搶占技術制高點,增強核心競爭力。另一方面也需要進行前瞻性的研究和政策部署。


原標題:誰來引領能源轉(zhuǎn)型


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