引用报告
IEA (2023), 电网与保障能源转型, IEA, Paris https://www.iea.org/reports/electricity-grids-and-secure-energy-transitions?language=zh, Licence: CC BY 4.0
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执行摘要
现代化、智能和更大规模的电网对成功的能源转型至关重要
电网是当今电力系统的支柱,随着清洁能源转型推进,电网将愈加重要,但目前得到的关注不足。一百多年来,电网一直在为家庭、企业和工业输送电力。目前,清洁能源转型正在推动我们的能源系统发生转变,扩大电力在各经济体中的作用。因此,各国要想实现净零排放转型,需要有更大、更强、更智能的电网作为支撑。
要实现各国的国家能源和气候目标,全球用电量在未来十年的增速需要比过去十年加快20%。全球若要在2050年实现净零排放、将全球气温升幅限制在1.5℃,全球电力需求增长需要加快步伐。随着全球增加电动汽车部署、安装更多电力采暖制冷系统,以及扩大电解制氢规模,扩大电网对赋能电力需求增长至关重要。
要实现国家目标,还需要在2040年前新增或整修超过8000万公里的电网线路(相当于全球现有电网的总长度)。电网对于电力供给去碳化和可再生能源有效融合发展至关重要。在各国的国家能源和气候目标都按时全面实现的情景中,未来二十年风能和太阳能光伏发电将占全球新增发电装机总量的80%以上;而在过去二十年间,这一比例不足40%。在国际能源署(IEA)的2050年净零排放情景中,风能和太阳能将占到新增装机的近90%。要加快部署可再生能源,就必须对配电网进行现代化改造,并新建输电线路走廊,以连通远离城市和工业区等需求中心的可再生资源,如沙漠太阳能光伏发电项目和海上风电项目。
现代化和数字化电网对保障清洁能源转型期间的电力安全至关重要。随着太阳能光伏、风能等波动性可再生能源占比增加,电力系统需要更加灵活,以适应发电量的变化。在基于各国已有气候目标的情景下,2022-2030年间对系统灵活调节能力的需求将翻倍。电网既要以新的方式运行,又要充分利用屋顶太阳能等分布式资源以及各种灵活性来源的优势。这包括部署巩固电网的技术,以及通过数字化释放需求响应和储能的潜力。
电网或将成为清洁能源转型中的薄弱环节
至少有30亿千瓦的可再生能源发电项目正在排队等待并网(其中15亿千瓦的项目已处于后期阶段),相当于2022年太阳能光伏和风力发电新增装机的五倍。这表明,电网正在成为净零排放转型的瓶颈。全世界范围内待连网的项目数量很可能更多,因为我们目前能够获取的连网队列数据来自部分国家,这些国家占全球风能和太阳能光伏发电装机的一半。虽然可再生能源投资不断快速增长,自2010年以来几乎翻了一番,但全球电网投资却鲜有变化,仍然保持在每年约3000亿美元。
延迟电网投资和改革将大幅增加全球二氧化碳排放量,减缓能源转型速度,导致1.5°C的目标遥不可及。在本报告中,我们创设了电网延迟情景,探讨与国际能源署以气候为重点的模型情景相比,程度更低的投资、现代化、数字化和运营变革将带来的影响。电网延迟情景中将带来更慢的转型,也就是说可再生能源消纳放缓且化石燃料用量增加。电网延迟情景下,电力行业到2050年的累计二氧化碳排放量将与各国气候目标一致的情景下高出580亿吨。该数量相当于全球电力行业过去四年的二氧化碳排量总和。这也意味着全球长期气温升幅将远超1.5°C,升幅超过2°C的可能性为40%。
Power sector CO2 emissions worldwide in the Grid Delay Case and the Announced Pledges Scenario, 2010-2050
打开在天然气市场脆弱、天然气供应安全堪忧的情况下,不扩建电网会导致各国更加依赖天然气。在电网延迟情景中,同与各国气候目标一致的情景相比,2030年后全球天然气进口量每年将增加800亿立方米以上,煤炭进口量将增加近5000万吨。电网发展的延迟还可能成倍增加带来经济损失的停电的风险。目前,此类停电每年造成的损失约为1000亿美元,占全球GDP的0.1%。
当今行动可保障未来的电网
需要审议并更新法规,以支持在部署新电网的同时,改进资产的使用。电网监管需要激励电网跟上电力供需的快速变化步伐。因此,要消除行政障碍,奖励绩效和可靠性,鼓励创新。还要完善监管风险评估,以便基础设施得到加速建设和高效利用。
输配电网的规划需要进一步契合并融入政府的长期宏观规划进程。新建电网基础设施从规划、许可到完工往往需要5-15年,而新的可再生能源项目只需1-5年,新的电动汽车充电基础设施只需不到2年。电网规划需要结合各部门长期能源转型规划的输入,预期并赋能分布式资源增长,连接海上风能等资源富集地区,并考虑与交通运输、建筑和工业等其他行业以及氢能等燃料之间的联系。在情景方案制定的过程中,利益攸关方和公众的切实参与是获得相关考量信息的关键。公众需要知晓并了解电网与能源转型成功之间的关联。
要实现国家气候目标,全球电网投资需要在停滞十多年后,到2030年翻近一番,达到每年6000亿美元以上,投资重点是配电网的数字化和现代化。令人担忧的是,在除中国以外的新兴经济体和发展中经济体中,近年来尽管电力需求增长强劲,能源普及需求旺盛,但电网投资却有所下降。发达经济体的电网投资稳步增长,但仍需加快步伐,才能快速实现清洁能源转型。2030年以后,所有地区的投资都将继续增长。
Average annual investment in grids and renewables by regional grouping in the Announced Pledges Scenario, 2011-2050
打开电网扩建需要安全的供应链和高技能劳动力。各国政府可以建立稳固透明的项目资源储备、实现采购和技术安装标准化,来支持供应链的扩展;还需要确保系统中各项要素具有互操作能力,以便系统在未来能够灵活调节。此外,整条供应链以及运营商和监管机构都需要大量高技能专业人员。必须建立人才储备梯队,确保将数字技能纳入电力行业课程,并通过技能再培训和在职培训,应对好能源转型和自动化程度提高对工人的影响问题。
电网发展的最主要障碍因地区而异。印度、印度尼西亚、韩国等国家面临的核心挑战是公用事业的财务健康,而在许多新兴市场和发展中经济体,尤其是撒哈拉以南非洲国家,主要障碍在于融资难、资本成本高。财务方面的障碍可以通过改善电网企业的补偿方式、推动有针对性的电网筹资以及提高成本的透明度来化解。在欧洲、美国、智利、日本等辖区,最大的障碍在于需要增加公众对新项目的接受程度并开展监管改革。要克服此类障碍,政策制定者可以加强规划,确保监管风险评估允许先行投资,精简行政手续,从而加快电网建设进度。