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根據國際可(ke)再生能(neng)源署發布(bu)《全球能(neng)源轉(zhuan)(zhuan)型(xing)(xing)：2050年(nian)路線圖》（2019版）的(de)(de)(de)主(zhu)要觀(guan)點(dian)，在限制氣(qi)候變化和促進可(ke)持續增(zeng)長的(de)(de)(de)背景(jing)下，全球能(neng)源轉(zhuan)(zhuan)型(xing)(xing)勢在必行。盡管近(jin)年(nian)來(lai)轉(zhuan)(zhuan)型(xing)(xing)工作有所進展(zhan)，但(dan)是想要進一步(bu)發展(zhan)，則不(bu)可(ke)忽視“電氣(qi)化”這個突破(po)點(dian)。該(gai)報告(gao)了概述未來(lai)“電”的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變，討論可(ke)再生能(neng)源電氣(qi)化的(de)(de)(de)深(shen)入觀(guan)點(dian)。筆者總(zong)結了報告(gao)有關(guan)未來(lai)能(neng)源轉(zhuan)(zhuan)型(xing)(xing)中“電氣(qi)化”的(de)(de)(de)發展(zhan)預測與主(zhu)要路徑，希望為各位能(neng)源從業者提供(gong)啟發。

2050年“電氣化”發展預測

可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源應用(yong)成本的下降是電(dian)氣(qi)化(hua)解決方案發(fa)展的新機(ji)遇。近年來，可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源發(fa)電(dian)占比(bi)逐(zhu)步提高，若與清潔電(dian)力配對(dui)使用(yong)，電(dian)氣(qi)化(hua)則(ze)可(ke)成為未(wei)來減少碳排放的關(guan)鍵解決方案。預估到(dao)2050年，電(dian)力將成為主要的能(neng)(neng)源載(zai)體(ti)，從目前能(neng)(neng)源消(xiao)耗占比(bi)的20％增(zeng)長到(dao)幾乎50％，消(xiao)耗量增(zeng)加一倍(bei)以上。在未(wei)來，可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源消(xiao)耗將增(zeng)加至總(zong)能(neng)(neng)耗的三分之二，發(fa)電(dian)比(bi)例高達86％。

若(ruo)可(ke)(ke)再生能源發電與深(shen)層電氣(qi)化趨勢相結合，預計(ji)可(ke)(ke)減少60％的(de)CO2排放，同時還可(ke)(ke)提高能源效率(lv)，降低總體能源需(xu)求。隨(sui)著全球范圍內電力(li)占比的(de)提高，電動汽(qi)車(che)和電加熱(re)將發揮越來越大的(de)作(zuo)用。預計(ji)到2050年，所有汽(qi)車(che)（包括公(gong)共汽(qi)車(che)及大型(xing)貨車(che)）中約有70％將由電力(li)驅動。

圖(tu)1：到2050年，電力將成為主要能(neng)源，同時總能(neng)耗(hao)將減少，可再生(sheng)能(neng)源占比(bi)增加

加快可再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)部署，結合深(shen)層電氣化和提高能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)效(xiao)率(lv)是實現低碳(tan)(tan)可持續發展的(de)(de)(de)重要手(shou)段。2050年可實現90％的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)減(jian)排(pai)(pai)(pai)(pai)量，其中(zhong)僅可再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)、供熱和運(yun)輸電氣化就(jiu)可減(jian)少排(pai)(pai)(pai)(pai)放的(de)(de)(de)75％。報告分(fen)析(xi)了碳(tan)(tan)減(jian)排(pai)(pai)(pai)(pai)的(de)(de)(de)兩種路(lu)徑，即(ji)各(ge)國正在實施或計劃(hua)實施的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)排(pai)(pai)(pai)(pai)放政策路(lu)徑（參考路(lu)徑）和基于可再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)技(ji)術(shu)以及(ji)提高能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)效(xiao)率(lv)的(de)(de)(de)低碳(tan)(tan)技(ji)術(shu)路(lu)徑（RE路(lu)徑），相比參考路(lu)徑，RE路(lu)徑下(xia)的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)排(pai)(pai)(pai)(pai)放可進一(yi)步減(jian)少總量的(de)(de)(de)70%（見(jian)圖2）。

圖2：RE路徑下不同措施(shi)對能源相關CO2排放量的減少程度

日益(yi)增(zeng)(zeng)長(chang)的(de)電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)將改變(bian)電(dian)(dian)(dian)力部門(men)和(he)需求(qiu)之間的(de)相互作用(yong)。為了實現(xian)電(dian)(dian)(dian)力供(gong)需相匹配，預計在(zai)RE路(lu)徑(jing)下將對電(dian)(dian)(dian)網的(de)基礎設施(shi)投資13萬億美元以提高電(dian)(dian)(dian)網柔性，與(yu)(yu)參考路(lu)徑(jing)相比(bi)，增(zeng)(zeng)加(jia)了約4萬億美元。此外(wai)，電(dian)(dian)(dian)網規(gui)范和(he)電(dian)(dian)(dian)價(jia)機制也做出相應(ying)調(diao)整，使(shi)得能(neng)(neng)源(yuan)消(xiao)(xiao)費者能(neng)(neng)夠(gou)更自由地(di)生(sheng)產(chan)和(he)消(xiao)(xiao)費自己(ji)的(de)能(neng)(neng)源(yuan)，并(bing)推廣有助于負(fu)荷管理的(de)數字化技術(shu)。在(zai)部署(shu)節(jie)能(neng)(neng)措施(shi)方(fang)面，與(yu)(yu)參考路(lu)徑(jing)相比(bi)，RE路(lu)徑(jing)所(suo)需的(de)節(jie)能(neng)(neng)量幾乎(hu)減少了一半(ban)，并(bing)增(zeng)(zeng)加(jia)了電(dian)(dian)(dian)氣化供(gong)熱和(he)運輸(shu)應(ying)用(yong)以及電(dian)(dian)(dian)力和(he)能(neng)(neng)源(yuan)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)終端中(zhong)可再生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)利用(yong)率。

圖3可再生能源、能源效率及不(bu)同路徑(jing)對(dui)電氣化(hua)程(cheng)度的影響(xiang)

2050年“電氣化”主要實施路徑

微網和(he)(he)(he)離(li)網等解決方案是實(shi)現更(geng)高電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)接入(ru)率的關鍵，使(shi)用可再生能源(yuan)的用戶(hu)部(bu)門一旦電(dian)(dian)(dian)氣(qi)化(hua)(hua)，便可利(li)用協(xie)同增效措施提高能效和(he)(he)(he)能源(yuan)強(qiang)度(du)。這是因為電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)驅(qu)動(dong)電(dian)(dian)(dian)器和(he)(he)(he)熱泵比(bi)基于化(hua)(hua)石燃料(liao)的系統(tong)效率更(geng)高，提高電(dian)(dian)(dian)氣(qi)化(hua)(hua)程度(du)可減緩整(zheng)體(ti)一次能源(yuan)使(shi)用量的增長。加(jia)快運輸和(he)(he)(he)供熱行(xing)業的電(dian)(dian)(dian)氣(qi)化(hua)(hua)對(dui)于能源(yuan)轉型的下一階(jie)段至關重要。

圖4：擴大可再生能(neng)源的(de)裝機(ji)不僅是為(wei)了電力部門，也是為(wei)了供暖(nuan)和交通(tong)運輸部門

到2050年，將有(you)86％的(de)電力(li)來(lai)自可(ke)再(zai)(zai)生能源(yuan)，其(qi)中60％的(de)電力(li)將來(lai)自太陽能和(he)(he)風能。根據風能和(he)(he)太陽能光伏迅(xun)速擴張的(de)趨勢，預計2050年的(de)裝機容量(liang)分別超過6000吉(ji)瓦(wa)和(he)(he)8500吉(ji)瓦(wa)。要生產出如此多的(de)可(ke)變可(ke)再(zai)(zai)生能源(yuan)（VRE），滿足供需關(guan)系、智能、數字(zi)化(hua)和(he)(he)柔性電網系統就必不可(ke)少。與今天相比(bi)，未來(lai)的(de)電力(li)系統采(cai)用(yong)分布式能源(yuan)結構、電力(li)交易和(he)(he)需求(qiu)響應(ying)的(de)比(bi)例將大(da)大(da)增加。

到(dao)2050年(nian)，電力在(zai)消耗能源(yuan)總(zong)量(liang)中所占的(de)比例(li)將從(cong)今(jin)天的(de)20％增加(jia)到(dao)近50％，工業和建(jian)筑中消耗的(de)電力將翻倍(bei)。

目前，運輸(shu)行業深受能(neng)源(yuan)行業的(de)(de)影響(xiang)也面(mian)臨(lin)巨大的(de)(de)轉型，到(dao)2050年，電(dian)(dian)(dian)動汽車的(de)(de)數量將(jiang)超過10億，在運輸(shu)領域的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)力消耗將(jiang)從目前的(de)(de)1％增長到(dao)40％以(yi)上。隨著城(cheng)市(shi)化進(jin)程(cheng)的(de)(de)迅速(su)發(fa)展，清潔的(de)(de)運輸(shu)方式和(he)低碳的(de)(de)能(neng)源(yuan)服務(wu)能(neng)大幅提(ti)高(gao)城(cheng)市(shi)宜居性。由可再生能(neng)源(yuan)電(dian)(dian)(dian)力驅動的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)車、公(gong)共(gong)汽車、兩輪和(he)三輪車以(yi)及非機動車輛將(jiang)成為城(cheng)市(shi)交通(tong)的(de)(de)主要形(xing)式。

通過智能城市規劃，推出(chu)充(chong)電和其(qi)他供(gong)應的(de)基礎設施以及智能監管系統。增強電動出(chu)行(xing)設備(bei)的(de)連接性和大數(shu)據的(de)實時共享(xiang)性，利用自(zi)動駕駛技術和共享(xiang)行(xing)為，可以帶來更多的(de)出(chu)行(xing)服(fu)務解(jie)決方案。

除此之外，為建筑物開發和(he)(he)部署可(ke)再生供暖和(he)(he)制冷(leng)解決方案也是一個發展(zhan)方向(xiang)。丹麥奧(ao)爾(er)胡斯(si)的(de)區域(yu)供熱網絡同時使(shi)用電(dian)鍋(guo)爐和(he)(he)電(dian)熱泵，其一半的(de)電(dian)力需求可(ke)以利(li)用風能(neng)滿足。電(dian)加熱和(he)(he)電(dian)冷(leng)卻在需求方面提(ti)供了靈活(huo)性，從(cong)而允許電(dian)力部門(men)和(he)(he)用電(dian)部門(men)之間有更大(da)(da)的(de)耦合(he)，更大(da)(da)程(cheng)度的(de)利(li)用可(ke)變發電(dian)源。

提高電(dian)氣化(hua)(hua)，自動化(hua)(hua)和連接性(xing)將有(you)助于減(jian)少能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)損(sun)失，促進(jin)用能(neng)(neng)(neng)(neng)行為改變以減(jian)少能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)消耗，并有(you)助于提高分布(bu)式可再生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)的滲(shen)透率。預(yu)估到(dao)(dao)到(dao)(dao)2050年(nian)，電(dian)力部門的規模將增(zeng)(zeng)加一倍以上，新增(zeng)(zeng)14000GW的新太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)和風能(neng)(neng)(neng)(neng)，使得電(dian)網需要更大的柔性(xing)來適(shi)應(ying)太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)和風能(neng)(neng)(neng)(neng)每日和季節性(xing)變化(hua)(hua)。電(dian)力行業亟需轉型(xing)，以適(shi)應(ying)不斷(duan)增(zeng)(zeng)長的可變可再生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)份(fen)額，開發具(ju)有(you)高水平技術、高靈(ling)活(huo)性(xing)（通過靈(ling)活(huo)的供(gong)應(ying)，傳輸，分配，存儲，需求響應(ying)，X線供(gong)電(dian)，電(dian)動汽車等）的電(dian)源(yuan)(yuan)系(xi)統(tong)，并輔以靈(ling)活(huo)運行。

同時，更好的(de)市場信號(hao)協調資源使用，也成為應對VRE產(chan)生的(de)不確定性和可變性的(de)重要手段(duan)之一。例(li)如，國家或地區電網互連幫(bang)助平衡電力供需情況(kuang)，實時定價的(de)智能電表(biao)助于將需求(qiu)轉移到電力供應充足的(de)時間(jian)段(duan)。

需(xu)求側管理（例如(ru)在工業中）可(ke)以將負荷轉移到高(gao)峰供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時間(jian)，其他形式(shi)的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)存儲（例如(ru)在建筑物中的夜間(jian)供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)）和智能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網，將有(you)助于進一步整合(he)可(ke)變可(ke)再生能(neng)源，而實(shi)時市(shi)場(chang)定價將使發電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)價值能(neng)夠在不同(tong)時間(jian)進行(xing)評估。

圖(tu)5：RE路徑下，2050年電(dian)力(li)供需(xu)匹配情況(kuang)

大(da)量研究表(biao)明電氣化是(shi)未來(lai)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)發展(zhan)的基石(shi)，它與能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)效(xiao)率、可(ke)再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)之間有著緊(jin)密(mi)的聯系。與可(ke)再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)技(ji)術(shu)結合(he)，可(ke)以減輕碳排放，緩解環境壓(ya)力；與人工智能(neng)(neng)、物(wu)聯網(wang)、區塊鏈等技(ji)術(shu)結合(he)可(ke)以提高能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)效(xiao)率，同時增加電網(wang)柔性。