智能电气化的创新前景利用可再生能源实现终端行业脱碳

智能电气化的创新景观 具有可更新电源的取消终端使用部门 ©IRENA2023 除非另有说明，否则本出版物中的材料可以自由使用、共享、复制、复制、印刷和/或存储，前提是IRENA作为来源和版权持有人给予适当的确认。本出版物中属于第三方的材料可能受单独的使用条款和限制的约束，在使用此类材料之前，可能需要获得这些第三方的适当许可。 引文:IRENA（2023），“智能电气化的创新格局：使用可再生能源使最终用途部门脱碳”，国际可再生能源机构，阿布扎比。 关于IRENA 国际可再生能源机构（IRENA）是一个政府间组织，支持各国向可持续能源未来过渡，并作为国际合作的主要平台，卓越中心以及可再生能源政策，技术，资源和金融知识的存储库。IRENA促进广泛采用和可持续利用各种形式的可再生能源，包括生物能源，地热，水电，海洋，太阳能和风能，以追求可持续发展，能源获取，能源安全以及低碳经济增长和繁荣。 ISBN：978-92-9260-532-2 ACKNOWLEDGEMENTS 本报告是在RolandRoesch（IRENA创新与技术中心主任），FranciscoBoshell（IRENA）和DolfGielen（前IRENA ）的指导下开发的。该报告由ArinaAnisie，JuanPabloJimenezNavarro（IRENA），TomislavAntic，FrancescoPasimeni和HeribBlan 其他贡献者包括：RemiCerdan，DanielGutierrezNavarro，LilianaGomez，StefanGahrens，ElenaOcenic（IRENA） ；张慧明（IRENA/CEPRI）；和GuillaumeDekelver，AlexandreNeve，KarimFarhat，ElpinikiApostolaki，GeorgeWen 该报告由以下人员审查：李波，叶进，郑斌和姚露露（中国电力研究院[CEPRI]）；杰森·雷耶斯·桑切斯（智利国家能源委员会）；诺雷拉·康斯坦丁内斯库（ENTSO-e）；LeldeKiela-Vilmsoe（欧盟委员会）；米开朗基罗·阿瓦伊夫大学（EURECTCTRIA荷兰）；RedaDjebbar和MartiThomas（加拿大自然资源公司）；MireiIsaa（日本新能源和工业技术发展组织[NEDO]）；DegerSaygi（经合组织）；SsaeNies（智能电线）；YYaYa（中国国家电网公司[SGCC]） ；PalaNardoe，PalKomor，RicardoGorii，Lis 本报告各节的补充审查由以下人员进行: 第I节-移动电源：GeorillesDille(阿姆斯特丹市)；ChadaaSasidhara(印度能源效率经济联盟)[]SiemesadGeridhara(印度)；XavierMorea(Altergrid)；HChe,MaWeya,GaoZiaadChegXiChiaElectricalResearch(CHAderMO);MarisooB 第II节-加热和冷却电源：高子汉（中国电力研究所[CEPRI]）；KeesvaderLe（共同期货）；TorbeFder-Kristese，AdreaVoigt（丹佛斯）；BasarVairamoha，RicRahotra，PerryStephes和AlleDeis（电力研究所[EPRI] ）；DiaKoepe和ZoraStajic能源协会（可持续技术研究所）；SamaNimaliGaseara（斯德哥尔摩KTH）；JamesFreema（三菱电机）；MitstoshiOada（新能源和工业技术发展组织[NEDO]）；HasKeller，JaapvaKampe，OlliNissie，SimoKobler和MazrOsar（西门子）；HerbertZodag（TU 第III节-氢电源：KofiMb(CarboTracer)；李阳(CEPRI)；MartiHartvig(Eergiet)；LeooreVaVelze，CaroOag和ScottCrawford(EMEC)；KaijgePrig(FrahoferIstitte)；NiolaosLymperopolos(燃料电池和氢联合承诺[FFLacKogt，StefaBischof和ChristiaTollmie（西门子）；和OctaviaParteie（Vattefall）。 本报告的各个部分受益于以下方面的采访： 第I节-移动电源：马克·弗兰克（DPD瑞士）；乔纳森·斯普罗滕（Elia）；马蒂亚斯·维彻（E.ON）；SveinungKvalø（挪威电动汽车协会）；格雷戈里·波拉斯内（Nuvve）；DirkUweSauer（亚琛工业大学）；和HenrikEngdahl（沃尔沃）。 第II节-加热和冷却电源：VeroiaWil（奥地利AIT）；TorbeFder-Kristese（丹佛斯）；OlivierRacle，LorraieDevoto，AtoioDiCecca和JohaaAyralt（Egie）；ThomasNowa（欧洲热泵协会[EPHA]）；MareMiara（弗劳恩霍夫研究所）；WivaHelde（IEA可持续技术研究所）；SamaNimaliGaseara和MoicaArado（斯德哥尔摩KTH ）；WimVadezade（Mayeawa）；SilviaMadedd（波茨坦气候影响研究所）；SadroIacovella（Thermovalt） ；和TioRya（TioEergy）。 第III节-氢电源：NicolasGeilis(Elia);JanJustusSchmidt(Enapter);MartinHartvig(Energinet);NikolaosLymperopoulos(燃料电池和氢联合承诺[FCHJUEuropa]);和BenjaminMaluendaPhilippi(智利能源部)。 IRENA感谢日本政府经济，贸易和工业部（METI）和挪威政府外交部（MFA）对编写本报告的支持。 有关更多信息或提供反馈：此报告可从下载 免责声明 该出版物和本文的材料“按原样”提供。IRENA已采取所有合理的预防措施来验证本出版物中材料的可靠性。但是，IRENA及其任何官员，代理商，数据或其他第三方内容提供商均不提供任何形式的明示或暗示的保证，他们对使用本文的出版物或材料的任何后果不承担任何责任或义务。 此处包含的信息不一定代表IRENA所有成员的观点。提及特定公司或某些项目或产品并不意味着它们被IRENA认可或推荐，而不是未提及的类似性质的其他项目或产品。本文所采用的名称和材料的呈现并不意味着IRENA表达了任何关于任何地区，国家，领土，城市或地区或其当局的法律地位，或关于边界或边界划界的意见。 智能电气化的创新景观具有可更新电源的取消终端使用部门 前文 FrancescoLa相机 总干事 最近的全球事件导致了能源转型讨论的新紧迫感，但很明显，根据集体承诺将全球温度升高限制在工业化前水平的1.5°C，实现清洁能源的未来将需要采取远远超出可再生能源发电的措施。使所有人受益的成功，包容性的能源转型还必须解决能源安全 ，获取，竞争力，投资和社会公平等方面。 国际可再生能源机构 28th《联合国气候变化框架公约》缔约方会议（COP28）将制定具体计划，各国政府应在未来2-3年内实施这些计划，以显著加快脱碳。为了告知这些零碳途径并将其转化为具体行动，各国政府将需要针对其特定国情的最佳创新组合的指导。因此，创新不仅是全球能源系统持续转型的驱动力，也是显著加快其交付以实现日益紧迫的气候目标的关键。 所有能源转型技术的全球投资在2022年达到创纪录的1.3万亿美元;但这必须每年翻两番，以满足IRENA《世界能源转型展望》中详细介绍的1.5°C情景。投资将需要引导到一系列新兴技术，例如用于绿色氢气生产的储能和电解槽，因为主要经济体正在实施大规模的刺激计划，包括美国的《降低通货膨胀法》和欧盟的《净零工业计划》。在很大程度上，这些举措和相关投资是技术创新以及政策 、市场设计和融资工具创新的结果。 前文 在1.5°C的情况下，电力将成为未来的能源载体，占全球能源消耗的50％以上，而2020年为22％。将需要使运输和加热/冷却部门电气化，以及生产绿色氢，以使难以电气化的部门脱碳，例如化肥生产以及航运和航空的化学和合成燃料生产。同时，将需要整体的智能电气化战略，以实现能源经济的有效结构转型，使运输，建筑和工业的电气化，以促进太阳能和风能的加速利用，同时最大程度地减少所需的投资。 许多智能电气化解决方案已经可用，并已准备好商业化，先锋公司正在创建，试用和部署潜在的变革性创新。然而，及时和有针对性的政府行动对于支持创新和整合新兴解决方案至关重要。2019年，IRENA发布了其第一份创新格局报告，该报告提供了一个创新工具箱，政策制定者可以使用该工具箱将高份额的可再生能源整合到电力系统中，同时保持其可负担性和可靠性。 这份2023年版的报告提供了一个新的工具箱，其中包括100项创新，各国可以将这些创新嵌入到定制的国家战略中，以对最终用途部门进行脱碳。决策者应采取系统的方法，将技术和基础设施的创新与市场设计和监管、系统规划和运营以及商业模式的创新相结合。这需要仔细考虑和理解，以便识别和解决电力系统与最终用途能源部门耦合过程中的障碍。此外，在转让知识、分享经验和复制成功案例时，必须考虑到每个国家能源系统中普遍存在的独特因素。 创新步伐的加快为采用可再生能源和智能电气化战略提供了可持续低碳未来的巨大前景。该创新工具箱旨在提供有关现有和新兴创新的关键信息，政策制定者可以利用这些信息来支持使用可再生能源的最终用途部门脱碳。IRENA随时准备支持各国，根据其具体情况定制这一创新工具箱，以加快公正和公平的能源转型，为国家能源政策目标服务。 CONTENTS Figures8 表10 盒子12 Abbreviations15 执行摘要16 简介24 第一部分移动电源32 1 流动状态和进度的电化33 1.1 1.2 2 2.1 2.2 3 3.1 3.2 3.3 3.4 CONTENTS SECTIONII加热和冷却电源86 4 加热和冷却状态的电和进步的步伐87 4.1智能电气化对未来加热和冷却系统的重要性91 4.2决策者的盲点92 5 加热和冷却的智能电解工具箱95 5.1执行准则98 5.2案例研究104 6 智能电气化的创新景观加热和冷却109 6.1技术和基础设施112 6.2市场设计和监管132 6.3系统规划和操作138 6.4商业模式143 SECTIONIII通向氢气的电源148 7 绿色氢气的现状和进展149 7.1智能电气化在绿色氢发展中的重要性152 7.2决策者的盲点153 8 智能绿色氢气生产的工具箱155 8.1执行准则157 8.2案例研究160 9 智能制氢的创新景观161 9.1技术和基础设施164 9.2市场设计和监管175 9.3系统规划和操作188 9.4商业模式193 参考文献198 智能电气化的创新景观具有可更新电源的取消终端使用部门 Figures FigureS.1系统创新17 FigureS.2智能电气化战略工具箱21 FigureI.12018年和2050年的最终能源组合24 FigureI.2系统创新的维度25 FigureI.3智能电气化的直接和间接途径28 第一部分移动能力 Figure1.1IRENA的1.5°C情景34中运输和电动汽车库存的电力份额Figure1.2全球电动汽车对电力，充电基础设施和投资的需求34Figure1.3电动汽车智能充电对电网的影响36 Figure1.4电动汽车智能充电对比利时和德国电网的影响37 Figure2.1电动汽车智能电气化战略实施指南43 Figure3.1创新对最终用途