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【专题论文】全球能源互联网发展合作组织张士宁、马志远等:全球可再生能源发电减排技术及投资减排成效评估分析

日期:2020-07-31    来源:全球能源互联网期刊

国际电力网

2020
07/31
13:34
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关键词: 可再生能源发电 清洁发电 海上风电

本文首先梳理提出电力部门减排技术总体框架;其次,分析全球及重点国家可再生能源发电减排路径,并提出可再生能源投资减排成效评估方法,分析全球及重点区域或国家2010—2018年间可再生能源投资减排成效;最后量化分析全球能源互联网下满足巴黎协定2℃温控目标的可再生能源投资需求。

1 可再生能源减排路径

根据IEA统计数据,全球清洁发电占比从1990年的36.6%降为2017年的35.1%,这主要是由于核电和水电发展速度远低于电力需求增速,而其他清洁电源体量较小。全球清洁发电占比每5年提高比例均低于1个百分点,减排量曲线位于灰色线以下。相比来看,德国30年间清洁发展成效显著,减排路径也有逐渐“攀爬”的趋势,2010—2015年间减排量占比达到7.3%。

图1 清洁能源发电减排路径变化图

2 可再生能源减排路径

根据IEA统计数据,全球清洁发电占比从1990年的36.6%降为2017年的35.1%,这主要是由于核电和水电发展速度远低于电力需求增速,而其他清洁电源体量较小。全球清洁发电占比每5年提高比例均低于1个百分点,减排量曲线位于灰色线以下。相比来看,德国30年间清洁发展成效显著,减排路径也有逐渐“攀爬”的趋势,2010—2015年间减排量占比达到7.3%。

(1)全球可再生能源单位投资减排成效

2018年水电单位投资CO2减排成效达到15.8 kg/美元,明显高于其他可再生能源减排成效。其次为陆上风电,2018年单位投资CO2减排成效达到13.3 kg/美元,相比2010年提高44.5%;光伏单位投资减排成效增长最为显著,2018年达到8.7 kg/美元,相比2010年提高3倍。生物质可广泛来源于成本低廉的农业副产品和林业废弃物,同时容量因子较高(全球平均值在80%以上),导致度电成本较低,因此生物质发电单位投资减排成效较高,2018年CO2减排成效为12.0 kg/美元;地热发电仍处于开发前期阶段,高温地热资源使得地热发电具有较好的竞争优势,2018年单位投资CO2减排成效为10.3 kg/美元,相比2010年减少37%。当前海上风电和光热单位投资CO2减排成效较低,分别为5.8和4.0 kg/美元,但均有增长的趋势。

图2 2010—2018年可再生能源单位投资减排成效评估

(2)全球可再生能源投资减排成效评估

2018年全球可再生能源投资的总减排成效约为30亿t CO2,光伏和风电投资减排成效占比超过90%。图 3为2018年全球可再生能源投资总减排成效前15位国家,可以看出全球可再生能源投资减排成效主要集中在中国、美国和欧洲各国,其中中国2018年可再生能源投资的总减排成效为13.2亿t CO2,占全球总减排成效的45%;其次为美国,投资减排成效为4.5亿t CO2,占全球比重15%。

 图3 2018年各国可再生能源投资减排成效评估分布图

(3)全球能源互联网情景下能源投资

全球能源互联网情景下,2016—2050年清洁能源投资年均投资达到6440亿美元,其中非生物质可再生清洁电力达到5280亿美元,高于全社会化石能源投资的5000亿美元。2008—2018年可再生能源投资增速稳定在5%以上,全球能源互联网实现2℃温控目标下,2050年可再生能源投资需要达到9180亿美元,2018—2050年的可再生能源投资年均增速需要达到11.4%,投资增速相比当前增速翻一番。

 图4 全球能源互联网满足2℃温控目标的全球年均能源投资与其他模型结果对比

3 可再生能源减排路径

根据IEA统计数据,全球清洁发电占比从1990年的36.6%降为2017年的35.1%,这主要是由于核电和水电发展速度远低于电力需求增速,而其他清洁电源体量较小。全球清洁发电占比每5年提高比例均低于1个百分点,减排量曲线位于灰色线以下。相比来看,德国30年间清洁发展成效显著,减排路径也有逐渐“攀爬”的趋势,2010—2015年间减排量占比达到7.3%。

结论

1)可再生能源减排路径研究表明,减排量占比曲线与清洁发电占比呈单调递增的“凸函数”关系。若要充分发挥清洁电源在电力部门中的减排作用,首先应该推动清洁能源规模化发展,否则清洁占比的提高对减排作用有限。

2)提出可再生能源单位投资减排成效评估方法。2018年水电单位投资CO2减排成效达到15.8 kg/美元,显著高于其他可再生能源。其次为陆上风电13.3 kg/美元,相比2010年提高44.5%;光伏发电单位投资减排成效增长最为显著,2018年单位投资减排成效达到8.7 kg/美元,相比2010年提高3倍。

3)分析全球可再生能源减排成效及可再生能源投资需求。2018年全球可再生能源投资的总减排成效约为30亿t CO2,光伏和风电投资减排成效占比超过90%。全球能源互联网实现2 ℃温控目标下,2050年可再生能源投资需求为9180亿美元,是2018年的3.2倍;2018—2050年可再生能源累积投资需要达到19.3万亿美元,可再生能源投资年均增速需达到11.4%,相比当前投资增速翻一番。


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