近日,國際能源署(IEA)通過評估清潔能源轉型背景下能源安全的演變過程,發布了《清潔能源轉型的安全性》報告。報告指出隨著對可再生電力、關鍵礦產和電網數字化依賴的不斷增加,以及石油和天然氣在能源系統中占比的不斷變化,能源安全的決定性因素也在不斷演變。各國政府和工業部門必須提高抵御更頻繁的能源威脅能力,尤其是新興
近日,國際能源署(IEA)通過評估清潔能源轉型背景下能源安全的演變過程,發布了《清潔能源轉型的安全性》報告。報告指出隨著對可再生電力、關鍵礦產和電網數字化依賴的不斷增加,以及石油和天然氣在能源系統中占比的不斷變化,能源安全的決定性因素也在不斷演變。各國政府和工業部門必須提高抵御更頻繁的能源威脅能力,尤其是新興的能源安全問題。報告提出在未來能源轉型過程中,需不斷加強國際合作,特別是在二十國集團(G20)內部加強合作交流,以實現本世紀中葉或本世紀下半葉凈零排放。報告具體要點如下:
1、能源效率是實現清潔能源轉型的首要條件能源效率是“第一燃料”,用更少的能源做更多的事情是能源安全的基礎。能源效率是實現減排目標和支持終端應用電氣化的關鍵支柱。這是各國家和地區近期或長期實現能源安全的一項具有成本效益的戰略。目前,建筑、交通、電力和工業過程都有諸多節能解決方案,這些成熟的技術方法將對碳減排起到關鍵作用。預計到2050年,世界人口將增長40%,而能源消費量將較目前減少8%。鑒于近年來全球能效提升速度放緩,未來能效目標和實施進度需大幅提高,智能電網、數字化和相關技術的創新是提高全系統能效的有利工具。此外,大量的資金投入是擴大能效的必要條件。
2、提高電力系統靈活性推動波動性可再生能源并網全面且完善的可再生能源組合有助于增強能源種類多樣性和能源系統恢復力,抵御能源危機。預測到2025年,全球可再生能源發電量將超過燃煤發電量,在成本大幅下降、資源廣泛獲取和強有力的政策支持下,太陽能光伏和風力發電量將率先實現大幅增長。目前,在大多數經濟體,太陽能光伏和風力發電是最具成本效益的清潔電力來源,需要不斷提高電力系統靈活性以推動其大規模并網,這是保障電力安全的關鍵因素。目前,無論是化石燃料還是可再生能源,傳統發電廠都為電力系統提供了較大的靈活性。燃煤發電廠是中國和印度電力的主要來源;而天然氣發電廠是歐洲和美國電力的主要來源;在巴西、加拿大和歐盟等一些國家,水力發電則是當地電力系統貢獻最大的來源;而在法國,核能對其電力系統具有重要貢獻。在歐洲部分國家,需求響應和儲能技術正成為電力系統靈活性的關鍵因素。未來,各國政府應積極采取行動,積極推進電力系統基礎設施投資,進行燃煤和燃氣發電廠改造/轉換為生物質共燃發電模式,以更低的負荷系數進行更靈活的供電。推進市場監管改革,激勵清潔能源發電,以更低的碳排放鞏固電力安全。
3、推進低碳發電組合多樣化維持電力系統安全發電系統多樣性是能源安全的最佳保障,一個充分多樣化的發電組合可以有效緩解電力供應中斷和價格波動帶來的風險,維持電力系統安全。風能和太陽能光伏增長推動了全球發電組合的靈活性。水力發電是當今全球最大的低碳電力來源,而土地和水資源的限制是加快建設新水電面臨的一個重要障礙,且現有的水力發電設施老化程度較高,全球超過40%的水力發電設施使用年限超過40年。太陽能熱和地熱可以提供具有較高年容量因子的可調度電力,但由于近年來投資滯后,新增裝機容量不到全球每年新增可再生電力總裝機量的1%。生物能源(生物質或沼氣)可實現燃煤發電的共燃轉換,但對于大型燃煤電廠使用生物質能需要專門的設施。核能是僅次于水電的第二大低碳能源,小型模塊化機組正推廣建設,到2050年全球核電裝機容量將翻一番,從而有助于電力行業碳減排。此外,一些G20國家正在引領碳捕集、利用和封存(CCUS)技術的開發和應用。其他低碳燃料,如氨、氫、生物燃料和合成甲烷以及配備CCUS技術的天然氣,比直接燃燒化石燃料的碳排放水平更低,從而在減排的同時能夠提高電力系統的靈活性。
4、確保有效利用現有的能源基礎設施清潔能源轉型不僅包括對提高能源效率和新型低碳能源的投資,還包括對現有能源基礎設施的有效利用,如現有的油氣管道、煉油廠、燃煤電廠、大型水電廠、建筑物和城市其他基礎設施。不同地區現有基礎設施碳排放水平差異明顯,發達經濟體的基礎設施往往比新興經濟體和發展中經濟體的基礎設施使用時間更長,尤其在電力行業,如中國燃煤電廠平均使用年限為13年,亞洲其他地區為16年,而歐洲約為35年,美國約為40年。在清潔能源轉型中,現有的燃煤和燃氣電廠可以提供具有成本效益的選擇,以提供充足的電力和輔助服務。為實現對現有基礎設施的碳減排,一種選擇是為現有傳統工廠配備CCUS技術以減少排放,另一個選擇是改造和重新利用現有電廠,使用低碳燃料進行共燃發電。截至2019年底,全球只有49個國家(大部分是歐盟成員國)制定了使用可再生能源供熱和制冷的國家目標。未來需加速推進可再生能源供熱和制冷區域系統轉型路徑的探索研究,包括以可再生能源為基礎的電氣化、燃燒可再生氣體和可持續的生物質,以及直接利用太陽熱能和地熱能等措施。
5、推進石油和天然氣系統現代化轉型雖然在清潔能源轉型過程中,石油、天然氣和煤炭總體消費量在下降,但這并不意味著沒有燃料供應危機。由于能效標準、行為方式、政策和電動汽車的發展存在不確定因素,傳統能源安全隱患仍然存在。雖然傳統能源的供應量在減少,但石油和天然氣行業與氫能、CCUS技術和海上風能等相關領域合作密切,對于難以脫碳的碳密集型領域,低碳技術的應用仍具有挑戰。石油向更清潔能源轉型將加速煉油行業的變革,對能源安全產生影響。石油產品結構將有顯著變化,運輸部門燃料需求將下降,煉油部門需要適應產品組合的動態變化,確保足夠的產品存儲能力,以應對未來可能的供應鏈中斷。生物燃料將擴大其在清潔能源轉型中的作用,隨著其在能源供應中所占的份額越來越大,生物燃料的生產、運輸和儲存都將面臨新的挑戰。建立透明的市場和可持續的供應鏈對確保生物燃料供應安全至關重要。隨著世界在清潔能源道路上不斷邁進,國際能源署各成員國的石油應急儲備系統將繼續成為確保石油供應安全的關鍵工具。
6、數字化為能源安全提供了機遇但也帶來了新的風險數字化正在迅速改變能源系統,利用數字技術能釋放更多的需求響應機會、整合更高占比的可再生能源,電動汽車將采用智能充電等方式實現電力供應和需求的智能平衡,加速清潔能源轉型。化石燃料供應鏈通過數字化技術實現了高度的自動化。但與此同時,互聯互通和自動化程度的提高也增加了網絡攻擊的安全風險。惡意攻擊可能導致能源系統設備和進程失去控制,進而造成物理破壞和廣泛的能源服務中斷。聯網設備和分布式能源的不斷擴展加劇了能源系統網絡安全問題。政府在增強網絡安全、抵御攻擊事件中將發揮關鍵作用,包括提高安全意識,與利益相關方合作,不斷識別、管理和溝通新出現的漏洞和風險。
7、穩定的關鍵礦物供應鏈對清潔能源技術發展具有重要作用清潔能源技術的部署依賴于充足的關鍵礦物供應,如鋰、鈷、銅、鎳等關鍵礦物是制造各種清潔能源設備的基礎。雖然清潔能源設備中關鍵礦物的消耗量因設備而異,但總體需求量較大,例如一輛普通的電動汽車對礦物的需求量是普通汽車的6倍;建造陸上風力發電廠所需要的礦物是同等容量燃氣電廠的9倍。此外,鋰、鈷和鎳對電池制造至關重要;稀土元素對風力渦輪機和電動汽車至關重要;電網電纜需要消耗大量的銅和鋁;氫電解槽和燃料電池則需要鎳和鉑族金屬。由于關鍵礦物供應短缺和市場價格波動,這將嚴重阻礙清潔能源技術的進一步大規模應用。清潔能源轉型的成功將在很大程度上取決于關鍵礦物的供應情況,關鍵礦物的加工和精煉過程可能對環境帶來危害,需嚴格的法規和監督,以確保社會可接受性,并降低供應方面的不確定性。
8、在清潔能源轉型過程中注重以人為本。以人為本的能源轉型將構建一個更加包容、公平的社會。隨著越來越多的國家加速推進能源清潔轉型,人們日常生活將發生諸多變化,需不斷推進公眾對能源清潔轉型的支持,以加強能源供應和獲取的安全性和可靠性。政府需制定政策,降低能源獲取成本,特別是對條件貧困的人群,以普遍獲得更清潔的空氣和更健康的生活條件。此外,需要開拓新的就業渠道,創造可持續的就業和職業,為就職于傳統能源行業的從業人員提供新的就業機會。
作者: 來源:中國科學院武漢文獻情報中心
責任編輯:jianping