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在印度古吉拉特邦,工人们正在清洁太阳能发电厂内的光伏板。
在印度古吉拉特邦,工人们正在清洁太阳能发电厂内的光伏板。 图片来源:路透社/阿拉米股票图片。
能量
2020年10月13日8:37

国际能源署证实,太阳能现在是“历史上最便宜的电力”

亚慱官网碳纤维短棒

多位作者

10.13.20
能量 国际能源署证实,太阳能现在是“历史上最便宜的电力”

世界上最好的太阳能发电计划现在提供了“史上最便宜的…电”,其技术比大多数主要国家的煤和天然气都要便宜。

这是根据国际能源机构的报告2020年世界能源展望. IEA今天发表的这份长达464页的展望还概述了冠状病毒“异常动荡”的影响以及未来20年全球能源使用的“高度不确定”未来。亚博体育ios

为了反映这种不确定性,今年版极具影响力的年度展望提出了到2040年的四条“路径”,所有这些路径都见证了可再生能源的大幅增长。IEA的主要设想是,到2040年,太阳能发电量将比2018年的预期增加43%,部分原因是新的详细分析显示,太阳能发电比预期便宜20-50%。yabo亚博体育app下载

尽管可再生能源的增长速度更快,煤炭的“结构性”下降,但国际能源机构表示,宣布全球石油使用量达到峰值还为时过早,除非采取更有力的气候行动。同样地,它还说,到2040年,天然气的需求量可能会上升30%,除非对全球变暖的政策反应加快。

这意味着,虽然全球二氧化碳排放量已经达到峰值,但它们“远未达到稳定气候所需的即时峰值和下降”。国际能源机构表示,实现净零排放将需要全球经济各个部门“前所未有”的努力,而不仅仅是电力部门。

IEA首次对2050年达到全球二氧化碳净零排放的1.5摄氏度路径进行了详细建模。报告说,个人行为的改变,如“一周三天”在家工作,将在实现新的“2050年前净零排放”(NZE2050)的过程中发挥“重要”作用。

未来情景

国际能源机构每年秋天都会发布年度世界能源展望(WEO),其中包含了对全球能源系统最详细、最严格的分析。在数百个密密麻麻的页面上,它利用了数千个数据点和国际能源署的数据yabo亚博体育app下载世界能源模型.

展望包括几个不同的情景,以反映将影响全球经济未来路径的许多决策的不确定性,以及在“关键”的未来十年中走出冠状病毒危机的途径。《世界经济展望》还旨在向决策者说明,如果他们想走上更可持续的道路,他们的计划需要如何改变。亚博体育ios

今年,它省略了“当前政策情景”(CPS),它通常“通过概述未来,在现有政策的基础上不增加新的政策,从而提供一个基准”。这是因为“很难想象这种‘一切照旧’的做法在今天的情况下盛行”。

这些情况是冠状病毒大流行前所未有的后果,其深度和持续时间仍极不确定。这场危机预计将引起一场灾难亚博体育ios急剧下降在2020年全球能源需求中,化石燃料受到的冲击最大。

WEO的主要途径是“既定政策情景”(STEPS,以前称为NPS)。这显示出政府承诺超出当前政策底线的影响。然而,最关键的是,国际能源机构对各国政府是否可信地贯彻其目标做出了自己的评估。

报告解释说:

“这些措施旨在对能源部门不同部门制定或宣布的政策进行详细而冷静的审视。它只在得到具体政策和措施支持的情况下才考虑长期能源和气候目标。在这样做的过程中,它为当今决策者的计划提供了一面镜子,并说明了这些计划的后果,而不必猜测这些计划在未来可能会发生怎样的变化。”

然后,展望显示了计划需要如何改变,以规划出一条更可持续的道路。它表示,其“可持续发展设想”(SDS)与巴黎的目标“完全一致”,即将全球变暖控制在“远低于2摄氏度……并努力将其控制在1.5摄氏度”。(本解释为有争议的.)

SDS预计,到2070年,二氧化碳排放量将达到净零,并有50%的机会将全球变暖保持在1.65摄氏度以下,如果负排放按比例使用。

国际能源署此前并未详细列出保持在1.5摄氏度以下50%概率的途径,去年的展望仅提供背景分析和一些广泛的建议yabo亚博体育app下载叙述段落.

今年,世界能源组织首次对“2050年净零排放案例”(NZE2050)进行了“详细建模”。这表明,在2050年实现净零排放的道路上,到2030年,二氧化碳排放量将比2010年下降45%,达到目标的可能性将达到50%1.5C极限.

今年前景展望的最后一条路径是“延迟复苏情景”(DRS),它显示了如果冠状病毒大流行持续,全球经济需要更长时间才能复苏,GDP增长和能源需求的连锁反应会出现什么情况。亚博体育ios

下表显示了在到2030年的十年中,相对于今天的需求(左),不同能源的使用在每一条路径下是如何变化的(右栏)。

左图:2019年按燃料划分的全球一次能源需求,百万吨油当量(Mtoe)。右图:根据展望中的四条路径,到2030年需求的变化。

左图:2019年按燃料划分的全球一次能源需求,百万吨油当量(Mtoe)。右图:根据展望中的四条路径,到2030年需求的变化。资料来源:国际能源署2020年世界能源展望.

值得注意的是,在所有情况下,可再生能源(浅绿色)占需求增长的大部分。相反,随着全球气候政策雄心壮志的增强,化石燃料的增长从上表的左到右逐渐变弱,然后逐渐转为下降。

耐人寻味的是,有迹象表明,国际能源机构(IEA)一直在更加重视SDS,这是一条与“远低于2C”的巴黎目标相一致的途径。在《世界经济展望2020》中,与早期版本相比,它的特点是更频繁、更早地出现在报告中,并且更一致地贯穿整个页面。

这显示在下面的图表中,通过相对页面位置显示了过去四年发表的《世界经济展望》中每一次提到“可持续发展情景”或“可持续发展战略”的位置。

在最近的世界经济展望报告中提到可持续发展情景

在最近四份世界经济展望报告中提到“可持续发展情景”或“SDS”,按相对页面位置排列。资料来源:国际能源署碳简析亚慱官网yabo亚博体育app下载2020年世界能源展望以及以前的版本。乔·古德曼碳简报图表。亚慱官网

太阳潮

今年《世界能源展望》最重要的变化之一隐藏在报告的附件B中,该附件显示了国际能源署对不同发电技术成本的估计。

该表显示,目前太阳能发电的价格比国际能源机构在去年展望中估计的价格便宜20-50%,具体价格区间取决于地区。陆上和海上风电的估计成本也有类似的大幅降低。

这一转变是世界能源组织(WEO)团队进行的新分析的结果,着眼于平yabo亚博体育app下载均值。”资本成本“对于希望建设新发电能力的开发商来说。此前国际能源署假设范围为7-8%对于所有技术,根据每个国家的发展阶段而有所不同。

现在,国际能源署(IEA)对国际上的证据进行了审查,发现对于太阳能而言,资本成本要低得多,在欧洲和美国为2.6-5.0%,在中国为4.4-5.5%,在印度为8.8-10.0%,这主要是由于旨在降低可再生能源投资风险的政策。

国际能源署说,在最好的地点,在获得最有利的政策支持和资金的情况下,太阳能现在可以“以或低于”每兆瓦时20美元的价格发电。上面写着:

“对于那些利用优质资源进行低成本融资的项目来说,太阳能光伏现在是历史上最便宜的电源。”

国际能源署说,新的公用事业规模的太阳能项目目前在欧洲和美国的成本为30-60美元/兆瓦时,在中国和印度仅为20-40美元/兆瓦时,这些国家已经建立了诸如保证价格等“收入支持机制”。

IEA表示,这些成本“完全低于新建燃煤发电厂的LCOE(平准化成本)范围”,与中国和印度现有燃煤发电厂的运营成本“在同一范围内”。如下图所示。

与燃气和煤电的LCOE范围相关的公用事业规模太阳能发电的估计平准化电力成本(LCOE),并提供收入支持。

与燃气和煤电的LCOE范围相关的公用事业规模太阳能发电的估计平准化电力成本(LCOE),并提供收入支持。资料来源:国际能源署2020年世界能源展望.

陆上和海上风电目前也被认为可以获得较低成本的融资。这说明在最新的《世界能源展望》中,这些技术的成本估算要低得多,因为资本成本占到了新可再生能源开发成本的一半。

如果加上过去一年政府政策的变化,这些较低的成本意味着IEA在未来20年内再次提高了对可再生能源的展望。

下表显示了这一点,2040年非水力可再生能源发电量从目前的2873TWh上升到12872太瓦时。这比去年的预期高出约8%,比2018年展望的预期水平高出22%。

全球燃料发电量(太瓦时)。WEO 2020的历史数据和步骤用实线表示,WEO 2019用虚线表示,WEO 2018用虚线表示。
全球发电量,以燃料计,太瓦时。WEO 2020的历史数据和步骤用实线表示,WEO 2019用虚线表示,WEO 2018用虚线表示。资料来源:国际能源署碳简析亚慱官网yabo亚博体育app下载2020年世界能源展望以及以前的版本。碳纤维简图亚慱官网海图.

太阳能是最大的原因,2040年的产量比2018年增长了43%。相比之下,该图表显示了煤炭发电量目前在“结构上”低于此前预期,2040年的发电量比去年预计的低14%左右。国际能源署称,由于冠状病毒大流行,燃料从2020年估计下降8%的情况下再也无法恢复。亚博体育ios

值得注意的是,在今年的步骤中,2040年的天然气发电量也下降了6%,部分原因是这种流行病及其对经济和能源需求增长的长期影响。

总的来说,可再生能源——以“新国王”太阳能为首——满足了STEPS中绝大多数的新增电力需求,到2030年占新增电力需求的80%。

这意味着,到2025年,它们将超过煤炭,成为世界上最大的能源来源,超过了美国加速案例“一年前才由该机构提出。

IEA指出,可变可再生能源的兴起意味着对电网灵活性的需求日益增加。“强大的电力网络、可调度的发电厂、存储技术和需求响应措施都在满足这一需求方面发挥着至关重要的作用,”报告说。

修订后的展望

国际能源署表示,今年的前景展望显示,太阳能发电成本降低,增长速度加快,这意味着从2020年起,每年都将有创纪录的新增太阳能发电能力。

这与前几年的STEPS-pathways形成了鲜明对比,在过去几年中,全球每年的产能增长(扣除退休人数)都在向未来平稳增长。

现在,太阳能的增长稳步上升,如下图所示(实心黑线)。如果考虑到在旧太阳能电站退役时为替换它们而增加的新容量(总容量,虚线),这一点就更清楚了。在SDS和NZE2050的框架下,增长将需要更快。

全球太阳能年净增加量,千兆瓦。
全球太阳能年净增加量,千兆瓦。历史数据以红色显示,而《世界经济展望》连续版本的中央展望以蓝色阴影显示。WEO 2020步骤以黑色显示。虚线显示了总增加量,考虑到旧产能在假定寿命为25年后退役时的替换情况。资料来源:国际能源署碳简析亚慱官网yabo亚博体育app下载2020年世界能源展望以及以前版本的outlook。碳纤维简图亚慱官网海图.

由于不断更新的假设和不断改善的政策环境,太阳能市场前景被提升的故事与煤炭市场的前景形成了直接对比。

《世界经济展望》连续几期都下调了对最脏化石燃料的展望,今年的变化尤为显著,部分原因是冠状病毒之后,人们对煤炭的“结构转变”。亚博体育ios

国际能源署目前预计,未来几年煤炭使用量将略有上升,但随后将下降,如下图(红线)所示。然而,这一轨迹远远低于与SDS一致所需的削减,SDS是一条与“远低于2摄氏度”的巴黎目标(黄色)一致的路径。

历史全球煤炭需求和国际能源署先前对未来增长的核心设想。
历史全球煤炭需求(黑线,百万吨石油当量)和国际能源署之前对未来增长的核心预测(蓝色阴影)。今年的步骤显示为红色,SDS显示为黄色。国际能源署碳排放简析亚慱官网yabo亚博体育app下载2020年世界能源展望以及以前版本的outlook。碳纤维简图亚慱官网海图.

今年的前景对印度来说尤其是剧烈的变化,去年印度的发电用煤增长速度远远慢于预期。

IEA表示,在这些步骤中,到2040年,燃煤发电量将仅增长25吉瓦(GW),比2019年世界能源展望的预期低86%。这意味着印度的煤炭船队在未来20年内几乎不会增长,而不是从2019年的235GW增加近一倍。

同样,根据国际能源署的数据,印度煤炭发电量的增长预计将比去年预期的低80%。

国际能源署预计持续快速退休在美国和欧洲的旧煤炭产能中,到2040年将分别关闭197GW(占当前机组的74%)和129GW(88%)。

综上所述,尽管东南亚地区经济迅速扩张,但这意味着,到2040年,全球煤炭船队仍将首次萎缩。

能源展望

展望显示,综合来看,可再生能源的迅速崛起和煤炭的结构性下降有助于抑制全球二氧化碳排放。但石油需求的稳定和天然气使用量的增加意味着二氧化碳只会趋于平稳,而不是迅速下降,以满足全球气候目标的需要。

这些相互竞争的趋势如下图所示,图中用实线跟踪了国际能源署步骤下每种燃料的一次能源需求。总的来说,到2040年,可再生能源满足了能源需求增长的五分之三,同时又占到总需求的五分之二。石油和核能的小幅增长足以抵消煤炭能源使用量的下降。

1990年至2040年间按燃料划分的全球一次能源需求(百万吨油当量)。
1990年至2040年间按燃料划分的全球一次能源需求(百万吨油当量)。未来需求基于步骤(实线)和SDS(虚线)。其他可再生能源包括太阳能、风能、地热能和海洋能源。资料来源:国际能源署2020年世界能源展望. 碳纤维简图亚慱官网海图.

上图中的虚线显示了需要遵循的截然不同的路径,以符合IEA SDS,这大致是一个远低于2C的情景。

到2040年,尽管石油和天然气仍将是第一和第二大一次能源来源,但所有化石燃料的使用量都将下降。与2019年的水平相比,煤炭将下降三分之二,石油下降三分之一,天然气下降12%。

与此同时,其他可再生能源(主要是风能和太阳能)将跃居第三位,在未来20年内增长近7倍(+662%)。SDS认为水力(+55%)、核能(+55%)和生物能源(+24%)的增长较小,但仍相当可观。

到2040年,低碳能源将占全球能源结构的44%,高于2019年的19%。国际能源署称,煤炭价格将跌至10%,为工业革命以来的最低水平。

然而,尽管发生了这些迅速的变化,但要到2070年,即2050年的最后期限后大约20年,全球才可能实现二氧化碳净零排放,而这一期限将需要保持在1.5摄氏度以下。

尽管英国、欧盟和最近中国制定了包括“全面实施”净零目标在内的战略部署,但这一点仍然存在。

(根据国际能源机构对为实现这些目标而制定的政策的可信性的评估,这些目标只能在这些步骤下得到部分实施。例如,报告的表B.4说,在这些步骤下,英国的政策只有“部分实施”具有法律约束力的目标到2050年实现温室气体净零排放。)

净零位数

国际能源署署长法蒂赫·比罗尔(Fatih Birol)在报告前言中写道,NZE2050“案例”描述了1.5摄氏度的路径,今年首次公布,因为世界能源组织(WEO)小组同意“是时候深化和扩大我们对净零排放量的分析了”。yabo亚博体育app下载

过去18个月,主要经济体宣布或立法净零排放目标包括英国和欧盟。最近,中国宣布了它的意图到2060年达到“碳中和”。[即将进行的碳简报分析将探讨这一目标的含义。]亚慱官网yabo亚博体育app下载

亚ùyabo亚博体育app下载45;官网对过去四个世界经济展望的碳简要分析表明,这些发展以及政府间气候变化专门委员会(IPCC)1.5C专题报道2018年,伴随着《世界经济展望》对这些主题的报道大幅上升。

《2017年世界经济展望》每100页使用“1.5C”的次数不到一次,但2019年增加到5次,2020年增加到每100页8次。“净零”的使用率从2017年和2018年的每100页一次,提高到2019年的6次,今年的报告每100页38次。

然而,NZE2050案例并不是一个完整的WEO场景,因此它没有伴随STEPS和SDS的完整数据集,因此很难完全探索路径。

他说,这似乎“很奇怪”Joeri Rogelj博士他是美国气候变化与环境学院的讲师伦敦帝国理工学院格兰瑟姆学院以及IPCC 1.5C报告的主要协调作者。

国际能源机构已经发布了冗长的附件,详细介绍了世界上一系列主要经济体在每一个主要情景下,不同能源来源的途径以及每个部门的二氧化碳排放量。(今年的步骤和步骤如下。)

去年加入了科学家和非政府组织要求国际能源署将公布一份完整的1.5C情景,它告诉《碳简报》:“NZE2050案例的所有基础数据应亚慱官网与其他WEO情景的细节相同”。

亚慱官网碳简报已经向国际能源署索取了这些数据,如果有更多细节出现,它将更新这篇文章。Rogelj补充道:

“当然,主要的问题是NZE2050计划如何在2050年实现二氧化碳净零排放的目标。这里特别感兴趣的是,该情景打算使用多少和哪种类型的二氧化碳去除[负排放],以及它打算如何做到这一点,同时确保可持续发展。”

《世界经济展望》用了整整一章介绍了NZE2050,特别强调了到2030年的未来十年所需的变化。

(报告还将这一途径与IPCC特别报告中的途径进行了比较,称NZE2050案例的二氧化碳排放轨迹与IPCC相当。)“P2”情景,保持在1.5C以下,“无超调或低超调”,相对“有限”使用贝克斯.)

下表显示了在这些步骤中,二氧化碳排放量如何有效地稳定到2030年,仅低于2019年的水平,而NZE2050案例中,二氧化碳排放量下降了40%以上,从2020年的340亿吨(GtCO2)下降到2030年的20GtCO2。

根据STEPS、SDS和NZE2050,2015-2030年能源和工业过程的全球二氧化碳排放量,十亿吨二氧化碳(GtCO2)。彩色楔形图显示了SDS和NZE2050所需的额外节约。

根据STEPS、SDS和NZE2050,2015-2030年能源和工业过程的全球二氧化碳排放量,十亿吨二氧化碳(GtCO2)。彩色楔形图显示了SDS和NZE2050所需的额外节约。资料来源:国际能源署2020年世界能源展望.

在未来十年所需的能源节约中,电力部门贡献了最大的一部分(上图中的橙色楔形部分)。但能源最终用途(黄色)也有重要贡献,如运输和工业,以及个人行为改变(蓝色),将在下一节详细探讨。

IEA称,这三个楔子将在2030年从SDS到NZE2050所需的额外6.4GtCO2储蓄中贡献大致相等的份额。

以NZE2050为例,2030年低碳能源将满足75%的电力需求,高于目前的40%。到2020年代中期,太阳能发电量必须以每年约300吉瓦的速度增长,到2030年将达到近500吉瓦,而目前的增长率约为100吉瓦。

2019年至2030年间,燃煤发电站的二氧化碳排放量将下降75%。这意味着效率最低的“亚临界”燃煤电厂将被完全淘汰,大多数“超临界”电厂也将关闭。《世界经济展望》说,这一下降的大部分将来自东南亚,占目前全球煤炭产能的三分之二。

虽然核武器只会在人口增长中贡献一小部分零碳生成到2030年,在NZE2050中,IEA指出“大型核设施的长交付周期”限制了这项技术在这十年中更快扩展的潜力。

对工业而言,二氧化碳排放量将减少四分之一左右,其中电气化和能源效率将占最大份额。仅在“发达经济体”,本世纪每个月就有200多万户家庭将进行能效改造。

在运输部门,二氧化碳排放量将下降五分之一,这还不包括下面计算的行为变化。到2030年,一半以上的新车将采用电动汽车,高于2019年的2.5%左右。

行为改变

今年的展望首次详细分析了个人行为改变减少二氧化碳排放的可能性。(这一点即使在过于简单的层面上也很明显,“行为”一词被提及yabo亚博体育app下载122次,而2019年仅提及12次。)

报告称,减少航班、关闭空调等行为转变将对实现净零排放起到至关重要的作用。

虽然SDS呼吁适度改变人们的生活方式,比如增加公共交通的使用,但这些选择只占情景和步骤之间差异的9%。

相比之下,在NZE2050中,这些变化导致了2030年相对于SDS的近三分之一的二氧化碳减排。

该报告详细分析了全球采取具体行动所节省的估计排放量,其中包括全yabo亚博体育app下载球改用晾衣绳、降低车速和在家工作。

作者估计,这些变化中有60%可能受到政府的影响普遍的控制城市汽车使用的立法与日本努力限制家庭和办公室的空调。

如下图所示,人们交通选择的改变占了减排的大部分。道路运输(蓝色条)占2030年节省的一半以上,大幅减少航班数量占另四分之一(黄色条)。

NZE2050情景下三个关键行业的行为变化对年度二氧化碳排放量的影响。

NZE2050情景下三个关键行业的行为变化对年度二氧化碳排放量的影响。资料来源:国际能源署2020年世界能源展望.

据作者说,汽车排放的二氧化碳中约有7%来自3公里以下的行程,这“只需不到10分钟的时间”。在NZE2050场景中,所有这些旅行都被步行和骑自行车所取代。

报告估计,行为转变可能会在2030年使飞行排放量减少60%左右。其中包括实质性的改变,例如取消不到一小时的航班,以及将长途和商务航班的数量减少四分之三。

即便如此,由于生长在航空业,如果不是这样的话,2030年的航空活动总量仍将保持在2017年左右的水平。

剩下的节余来自限制家庭能源使用的决定,比如关闭暖气和空调系统。

在家工作有可能总体上减少排放,因为通勤减少的排放量是住宅排放量增加的三倍多。

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报告估计,如果全球有20%的劳动力每周只能在家工作一天,到2030年,全球将节省约1800万吨二氧化碳(MtCO2),如下图所示。

事实上,NZE2050假设所有有能力这样做的人每周在家工作三天,相当于相对温和的55MtCO2节约。

由于NZE2050的能源结构发生了更广泛的变化,与左列所示的当前情况或中列所示的2030年的步骤相比,广泛在家工作对排放的影响较小。

全球年能源消耗和二氧化碳排放量的变化

在三种不同的情况下,如果20%的人口每周在家工作一天,全球年能源消耗(左y轴)和二氧化碳排放量(右y轴)的变化。交通工具(红色和浅蓝色)减少的排放量超过了在家工作时居民排放量(紫色、深蓝色和灰色)的增加量。资料来源:国际能源署。

虽然这份报告关注的是能源系统的二氧化碳排放,但它也暗指甲烷和二氧化碳的高含量一氧化二氮尤其是全球农业和畜牧业。

它指出,没有转向素食将“很难实现快速减排”。

作者承认,普遍采用拟议的行为改变是不太可能的,但建议有“替代方法”,这样的变化可以结合起来产生类似的结果。

例如,尽管一些地区可能不会出台更严格的限速措施,但其他地区可能会决定将车速降低超过报告中建议的7公里/小时。

西蒙·埃文斯(Simon Evans)是250多名外部同行评论员之一,他们阅读了《世界能源展望》(World Energy Outlook)草稿中的部分内容。

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