清洁能源展望2022 分析与评论（英）

ISSN1831-9424 2 0 2 2 清洁能源展望：分析和批判性审查 31261欧元在 本出版物是欧盟委员会科学和知识服务机构联合研究中心（JRC）的技术报告。它旨在为欧洲决策过程提供基于证据的科学支持。所表达的科学产出并不意味着欧盟委员会的政策立场。欧盟委员会或代表委员会行事的任何人均不对本出版物的使用负责。有关本出版物所用数据的方法和质量的信息，其来源既不是欧统局也不是欧盟委员会的其他服务，用户应与参考来源联系。地图上使用的名称和材料的列报并不意味着欧洲联盟对任何国家、领土、城市或地区或其当局的法律地位，或对其边界或边界的划定表示任何意见。 联系信息 名称:TarvydasD。 电子邮件：Dalius.TARVYDAS@ec.europa.eu电话 ：+3122456-513 欧盟科学中心 https://joint-research-centre.ec.europa.eu JRC130719 31261欧元在 pdfisbn978-92-76-57878-9——石头1831-9424doi:10.2760/309952kj-na-31-261-en-n 卢森堡：欧盟出版局，2022年 ©欧盟,2022年 欧盟委员会文件的重复使用政策由2011年12月12日关于委员会文件重复使用的第2011/833/EU号决定实施（OJL330，2011年12月14日，第39页 ）。除非另有说明，否则本文档的重复使用均根据知识共享署名4.0国际（CCBY4.0）许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）授权。这意味着只要给予适当的信用并指出任何更改，则允许重用。 欧洲联盟/欧洲原子能共同体不拥有与以下要素有关的版权：封面插图-©tock.adobe.com 如何引用本报告：TarvydasD.，清洁能源技术观察：清洁能源展望：分析i和批判性评论-2022年Statu技术发展，趋势，价值链和市场报告，欧盟出版办公室，卢森堡，2022年，doi：10.2760/309952，JRC130719。 内容 摘要1 前言2 确认3 执行总结4 1介绍6 2能源场景8 2.1背景8 2.2选择标准8 2.3方法论的方法12 3低碳能源系统发展期货13 3.1主要的能源13 3.2能源使用行业14 3.3温室气体排放17 3.4宏观经济学19 3.5投资可再生能源发电能力21 4低碳能源技术前景23 4.1生物能源23 4.2太阳能能源28 4.3地热32 4.4热泵35 4.5氢36 4.6水电40 4.7海洋43 4.8风46 5结论50 参考文献53 缩写的列表,并定义56 的列表数据57 . 我 摘要 该报告评估了主要政府间组织、工业界、学术界和非政府组织在2019年初至2021年底期间发布的能源情景研究。它综合介绍了选定的低碳能源技术组别的未来可能发展趋势：生物能源、太阳能、地热能、环境热能、氢能、水电、海洋能源和风能。它强调了这些技术在全球和欧盟能源结构中可能发挥的作用，以及欧盟在这些技术部署中的份额。 比较不同行为者创造的能源情景有助于更好地了解这些技术在未来能源系统中可能发挥的作用，它们如何相互作用，将它们整合到现有系统中需要什么，以及它们如何受到社会和行为变化的影响。该报告提炼了对推动脱碳努力的主要技术的看法，如中期（2030年）和长期（2050年）时间范围内的能源情景研究所见，平均所需的努力并讨论了异常值背后的可能假设。 前言 本报告是清洁能源技术观察站（CETO）的产出。CETO的目标是提供基于证据的分析，为政策制定过程提供支持，从而提高清洁能源技术和解决方案的研发与创新政策的有效性。它监督欧盟在实现欧洲绿色协议所需的清洁能源技术方面的研究和创新活动;并评估欧盟清洁能源部门的竞争力及其在全球能源市场中的地位。 CETO由DG研究与创新能源联合研究中心与DGEnergy协调实施。 确认 作者特别感谢以下同事的评论和贡献：JoseMOYA（JRC）、CatrionaBLACK（JRC），感谢他们为编写报告提供了宝贵的意见。 格拉纳塔·斯特凡诺·尼古拉（DGCLIMA），波波尼·丹尼尔（DGRTD），KITOUSALBAN（DGCLIMA），DOSREISPieroCarlo（DGCLIMA）和PEKARFerenc（JRC）的审查和评论。 JRC同事NigelTaylor（CETO项目负责人），AndreasSCHMITZ和AnaVAZQUEZDIAZ（CETO副项目负责人）的支持，审查和评论。 作者 Tarvydas,替 执行概要 尽管达成了《巴黎协定》，但全球温室气体排放量仍在继续上升。COVID-19大流行能够在2020年略有减少，但这并没有持续下去。2021年，CO2排放量再次上升，预计2022年将创造新的世界纪录。通过《欧洲绿色协议》和最近的REPowerEU计划 ，欧盟正在加快经济脱碳的努力，到2030年将温室气体排放量减少至少55%，到2050年实现碳中和。 俄罗斯入侵乌克兰引发了巨大的全球能源市场混乱。许多以天然气为过渡燃料的情景研究失去了相关性。本报告基于俄罗斯入侵前发布的情景研究（REPowerEU除外），未考虑地缘政治动荡和能源价格的不稳定。尽管如此，所提供的内部信息仍然有助于理解能源部门向碳中和过渡的挑战。 有许多能源情景研究侧重于净零或巴黎兼容的未来。本报告研究了13项研究，重点关注可以促进向碳中和经济过渡的八组技术。从每项研究中，选择一个情景，研究深度脱碳途径。 在这些研究中，有一个共同的理解：未来属于电力。尽管雄心水平、方法论方法和转型速度存在差异，但所有研究都认为电子推动了全球和欧洲经济。在如何发电和使用电力方面可能存在分歧，但共识是明确的：为了减少排放，需要大幅增加所有最终用途部门的电气化。它可以直接或通过启用中间技术（如绿色氢和合成燃料）来完成。到2030年，电力和电力燃料可以满足欧盟最终总需求的40%以上。根据一些能源情景研究，到2050年，电力和电力燃料可以满足欧盟总最终需求的90%。在全球范围内，电气化达到较低水平，到2030年约占总最终需求的30%，到2050年平均接近70%。 虽然未来的能源结构尚无定论，但两种主要技术将主导电力行业：风能（陆上和海上）和太阳能（主要是光伏）。在大多数情况下，这两种技术提供了2050年所有发电量的70-80%左右。在某些极端情况下，风能和太阳能的份额可以高达90%。情景研究对太阳能还是风能更重要并不一致。 太阳能能源和风是目前发展最快的电力生产技术，根据情景研究，到2050年，它们将主导市场。未来10年，全球太阳能装机容量将平均增长七倍，达到太阳能总装机容量约5000吉瓦。在同一时期，全球风电装机容量将平均增长到3000吉瓦（一些异常值接近6000吉瓦），与2019年相比，发电量将增加近六倍。2030年后，增长将继续：到2050年，全球太阳能装机容量将达到10，000-15，000吉瓦，占总发 电量的22-40%。到2050年，全球风电装机容量将达到7000-8000吉瓦，平均发电量占全球电力的30%以上。在所审查的大多数研究中，到本世纪中叶，全球约80%的电力是使用风能和太阳能装置生产的。在欧盟，太阳能发电的增长较慢-十年内“仅”增长了三倍，到2030年平均装机容量约为370吉瓦。此后，这一趋势仍在继续，平均达到约1000吉瓦，到2050年提供欧盟电力的13-22%。在欧盟，到2030年 ，风能的装机容量将与太阳能相似（平均约365吉瓦），但到2050年将更低（平均约670吉瓦）。 在未来,大多数氢将由间歇性可再生电力产生。到2030年，全球和欧盟的氢能源需求可以忽略不计。研究尚未就哪些行业将推动其转型达成一致，但在2030年至2050年间，氢消费量增加，以运输和工业为首。 大多数的生物能源，无论是在全球还是在欧盟，都用于最终需求部门。从中期（2030年）来看，目前水平略有上升。尽管生物能源消费水平变化不大，但部门需求发生了变化。研究表明，建筑部门对固体生物质的需求正在下降，而更多的生物能源将用于工业和运输部门。到2050年，全球趋势将出现分歧：一些情景预计2030年后增长，而另一些情景则出现下降。在欧盟，与2030年相比，2050年的生物能源利用率将降低，其中建筑行业引领下降。 地热电力装置的数量仍然很少，在统计上与新兴技术相当。2020年，全球地热发电装机容量仅为14吉瓦，到2050年可能达到200吉瓦左右。在欧盟，研究预计地热容量不会显着增加，即使在2050年，份额也可以忽略不计。 水电是目前用于发电的主要可再生能源，占可再生能源容量的50%，发电量的63%。到2030年，全球或欧盟的能源情景都没有看到水电有任何重大发展。到2050年，在大多数研究中，水电可能达到全球总装机容量的2000吉瓦左右，占总电力供应的不到10% 。 海洋能源是一项新兴技术，目前全球安装量仅为0.5吉瓦，其中一半在欧盟。可以得出结论，即使具有很高的增长潜力，到2050年海洋能源也不会发挥重要作用。 热泵（环境热量）通常不直接包含在能源情景研究结果中。然而，能源情景研究强调了环境热量在未来最终用途能源结构中的重要性。热泵可以满足建筑行业的供暖需求和工业中的中低温供热需求。到2030年，全球热泵的数量可能在2亿至6亿之间变化，到2050年将达到18亿。在欧盟，热泵可以在2050年提供530TWh的最终能源。 1介绍 在《巴黎协定》签署后的六年中，194个国家提交了国家自主贡献（UNFCCC，2022b）。然而，与2015年相比，世界现在离气候目标更远。COVID-19危机导致全球一氧化碳略有减少22020年的排放量，但不会持续太久——2021年恢复到大流行前的水平，其CO继续达到新的高度2排放之旅。2021年8月，政府间气候变化专门委员会（IPCC）正式宣布了其第六次评估报告（AR6）的第一部分，题为“气候变化广泛、迅速和加剧”（IPCC，2021年）。IPCC基本上得出结论，气候变暖的速度比先前预期的要快，因此应立即采取行动 。另一方面，也有积极的变革迹象——欧盟可以被视为减少一氧化碳努力的展示2排放：尽管经济产出不断增长，但自2015年以来，欧盟的温室气体排放量稳步下降。然而，为了尽量减少气候变化，应在全球范围内加强脱碳工作。 人们普遍认为，应该停止气候变化，而且这样做的时间框架正在结束。经济脱碳的方式有很多种。每个人都同意解决方案的一部分应该（至少部分）基于技术：为了减少一氧化碳2经济的足迹，我们应该用可再生能源取代化石燃料。这仍然留下了应该使用哪些可再生技术以及在多大程度上使用的问题。另一个悬而未决的问题是，未来我们实际需要多少能源。不停止增长的消费可能会达到地球的硬极限（罗马俱乐部，2022年）。提高能源效率是解决方案的一部分，但行为和社会改变也可能是必要的。 技术创新和部署，以及资源的可用性、经济增长、社会变化甚至饮食偏好，更不用说流行病、极端天气事件或地缘政治动荡等不可预测的事件，将影响人类生产、转化和消费能源的方式以及能源系统在环境上可持续的程度。俄罗斯入侵乌克兰造成的全球能源市场混乱引发了能源情景研究的范式变化（例如，REPowerEU计划（欧盟委员会，2022年）修订了Fitfor55（欧盟委员会，2019年b））。这些因素对能源系统转型的影响程度显然存在不确定性。时间跨度越长，不确定性范围越大。这就是为什么有许多能源情景正在研究中期（2030年）和长期（2050年及以后），其中包括影响能源系统的更广泛的社会和宏观经济趋势。情景研究使用不同的假设、范围和工具，为能源系统在未来如何发展提供了广泛的观点。 需要深入审查各种行为者创造的一系列能源情景，以更好地了解选定的技术在未来能源系统中可能发挥的作用，它们如何相互作用，将它们整合到现有系统中需要什么，以及它们将如何受到社会