建言“十四五”能源發(fā)展 | 中國如何實現(xiàn)2060年前碳中和目標?

文章來源:北京國際能源專家俱樂部碳交易網(wǎng)2020-10-28 16:23

全球經(jīng)濟到2050/60年實現(xiàn)能源和工業(yè)系統(tǒng)的零碳排放是技術可行和經(jīng)濟可行的

 
從全球看,發(fā)達國家在2050年前、發(fā)展中國家在2060年前實現(xiàn)能源和工業(yè)系統(tǒng)的零碳排放,而不依賴永久性、大規(guī)模、基于自然的碳匯解決方案在技術和經(jīng)濟上是可行的。該結論有以下幾個方面的事實來支撐:
 
首先,來自可再生能源的電力成本及其系統(tǒng)成本大幅下降。例如,光伏的成本在過去十年內(nèi)下降了90%,風電的成本下降了50%~60%。規(guī)模經(jīng)濟和學習曲線效應是成本快速下降的一大驅動力,尤其當全社會舉力發(fā)展可再生能源電力時,相應的成本還有進一步下降的空間。除了平準化成本外,可再生能源電力的實際拍賣價格也體現(xiàn)了成本大幅下降的特征。比如,對于太陽能光伏,很多地方的拍賣價低至約20美元每兆瓦時。此外,儲能的成本大幅下降,為大規(guī)??稍偕茉垂拈g歇性提供了具有成本競爭力的解決方案。在過去十年中,電池的成本下降了85%,還有進一步下降的空間。從2010到2019年,電池價格平均每年下降18%。2017年,彭博新能源財經(jīng)預測,電池價格在2025年將低至100美元/千瓦時,但這一水平已極有可能在2023年達到。針對全球不同區(qū)域的氣候條件和日間/季節(jié)性負荷的變化,可行且具有經(jīng)濟競爭力的解決方案也已經(jīng)存在。能源轉型委員會《踐行使命,打造全球零碳經(jīng)濟》報告指出,到2035年,在可再生能源占比大于80%的電力系統(tǒng),即使在空間受限的地區(qū),全系統(tǒng)的總成本(發(fā)電,日內(nèi)調(diào)峰、季節(jié)性平衡和備用成本)也只有80美元/MWh,接近傳統(tǒng)燃氣發(fā)電相的水平(約65美元/MWh),在條件優(yōu)異的地區(qū),系統(tǒng)總成本甚至可低至31美元/MWh。
 
從需求側看,一方面,電氣化的發(fā)展將大幅提升能源利用效率。在交通領域,到2025年左右,購買和使用電動車的成本將低于燃油車。從百公里等效油耗看,電動汽車的能源消耗量僅為燃油車的1/4。實際上,電動車的滲透率正逐年上升,且發(fā)展速度持續(xù)加快,內(nèi)燃機技術恐怕很快會被淘汰。在建筑供暖領域,以獲取每千瓦時熱量所需的終端能源計算,電熱泵所需的能耗只有標準燃氣鍋爐的12%。另方面,即使在重工業(yè)、長距離和重型交通等難以減排的領域,也有可行的脫碳方案。在重工業(yè)方面,水泥的生產(chǎn)可結合碳捕集、封存和利用(CCUS),以及零碳電力、生物質(zhì)等能源用于供熱,新型水泥化學也將是可行的方案。在鋼鐵生產(chǎn)中,傳統(tǒng)的焦炭還原路徑可結合CCUS,還可采用氫氣直接還原鐵、直接電解等新型路徑。在塑料生產(chǎn)方面,除了CCUS的運用外,電氣化供熱、以生物質(zhì)作為原料和新型的電化學過程都是可行的脫碳方案。對于長距離重型交通,直接電氣化以及以氫、氨、合成燃料為載體的間接電氣化和生物燃料的應用都是可行的方案。
 
從供給側看,除了以上已提到的零碳電力外,零碳氫能的成本競爭力也將大幅提升。一方面,零碳電力價格的大幅下降會使綠氫的成本具有經(jīng)濟性;另方面,制氫設備成本的還將持續(xù)降低。中國在制氫設備的成本優(yōu)勢尤為突出,在彭博新能源財經(jīng)給出的樂觀情景下,中國的大型電解水項目的系統(tǒng)設備成本的目前水平已低至200美元/千瓦,是歐美國家的1/6,到2050年,中國的成本還能進一步降低到80美元/千瓦,即便在保守情景下,中國2050年電解水設備成本也將低至98美元/千瓦??梢姡袊碾娊庵茪湓O備成本下降還有很大的空間,尤其是在未來幾十年內(nèi)對氫的需求大幅上漲的情況下,規(guī)模效應將得到充分的發(fā)揮。
 
總的來說,在零碳圖景中,能源供給和消費方式將發(fā)生較大改變。在全世界終端能源消費總量中,電的占比將由2018年的19%增長到2050年的70%左右,電力需求將從目前的27萬億度/年增長到2050年的90~120萬億度/年。電力除了用于直接電氣化,還將用于氫的生產(chǎn)。與此同時,零碳轉型也將使化石能源的需求大幅下降。和目前水平相比,2050年煤炭和石油的消費量均將下降90%以上,天然氣消費量下降30%以上。
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