电力部门的净零

Summary 电力部门是到2050年实现净零排放的关键。电力部门是排放最严重的部门之一，其任务是促进全球经济的电气化。因此，电力部门必须成为最早在2035年为发达经济体实现净零排放的第一个部门。这是一项艰巨的任务，因为它需要全面改头换面。 煤炭能源仍然是发电和二氧化碳排放的主要来源。尽管预计燃煤发电将被大幅淘汰，但面对天然气价格上涨和大流 行后强劲的经济复苏，天然气向煤炭的转变是挫折，导致排放量恢复了上升趋势。 为了在向净零的过渡中取代化石燃料的电力，有必要大幅扩大可再生能源的发电能力，电网和电池存储。最近的能源危机引发了可再生能源发电投资的可喜加速，但全球年度投资缺口仍然很大。 技术创新太慢了。很大程度上取决于碳捕获，利用和存储（CCUS）减排技术的发展，该技术可应用于煤炭，天然 气和生物质燃烧工厂，也可应用于重工业和制氢等其他部门和应用。如果无法开发CCUS，到2050年可能需要对可再生能源产能进行大量额外投资。 我们发现有证据表明，电力部门的转型落后于计划，这对于实现全球净零排放目标并不是一个好兆头。对于许多排放最 高的国家来说，期望的净零结果与宣布的政策之间仍然存在巨大差距。尽管各国政府最近加强了对能源转型的支持，尤其是在美国和欧盟，但我们可以用更多的火花点燃电力部门的绿化。需要来自公共和私人来源的更雄心勃勃的计划和财政支持。 权力过渡尚未开始 Theenergysectoriskeytodecarbonizingtheglobaleconomyandkeepingthetemperatureriselimedto1.5Cin2100,asitisresponsibleforalmostthreefartersofallemissions.Althoughitisbeingincreasinglydifficulttosuccessinginreachingthis 目标，它仍然是可行的，每一次限制温度上升的尝试对于保持地球对后代的宜居至关重要。政府间气候变化专门委员会（IPCC ）在多份报告中指出，并在2023年3月重申，迫切需要迅速大幅减少CO2排放，需要大幅减少非CO2温室气体（GHG）排放，以将温度变暖限制在1.5C1。CO.2与能源相关的排放，在 电力部门的净零：需要火花 Atradius经济研究-2023年6月 1温室气体将比CO晚达到净零2排放，因为一些难以减少的残余温室气体排放(航空、工业过程、航运、农业)仍然存在。 温室气体（GHG）排放量。到2030年，与2019年相比，二氧化碳排放量必须减少约50％，到2050年达到净零。 考虑到目前的二氧化碳排放趋势，到2050年实现净零排放还有很长的路要走。作为预计达到净零排放的首批部门之一，电力部门仍处于能源转型的早期阶段。到目前为止，其二氧化碳排放量仅在继续增加，而强劲的减排对于使电力部门在2040年完全实现零排放是必要的。在国际能源署（IEA）的2050年净零排放情景中，发达经济体的电力部门最早应在2035年达到净零排放。 考虑到电力部门不仅需要变得更加绿色以减少自身的排放，而且还需要扩大发电和输电能力，以使经济其余部分的电气化和相关的电力需求激增成为可能，这尤其具有挑战性。电力部门绿化的延迟自动意味着实现整体净零目标的延迟。到目前为止 ，电气化的步伐也很缓慢。目前，全球最终能源需求中只有20 ％是电力（发达经济体为22％），但净零过渡路径要求电气化率在未来25年中增加一倍以上，到2050年达到近55％。尽管在净零过渡路径内假设有较大的效率提升，但这意味着全球电力需求翻一番，发达经济体增长50%。 许多国家已经宣布，承诺或通过了气候计划，以减少未来几十年的排放。这些国家约占全球GDP和全球二氧化碳排放量的90％，但尽管有这些雄心勃勃的计划，但许多国家仍未达到目标。更令人担忧的是，这些计划本身远没有达到实现净零过渡的目标。 排放趋势与1.5C不一致 在2020年短暂下降之后，全球二氧化碳排放量在2021年强劲反弹，并在2022年继续攀升，达到有史以来的最高水平。2020年 ，由于全球经济衰退和能源需求下降，Covid19大流行造成了20年来最大的二氧化碳排放量下降。特别是，与石油有关的排放量大幅下降，因为石油在运输、航空和航运中的使用，正是这些部门受到了大流行的严重影响。这种大流行将引发变化并成为排放转折点的希望已经在第二年消失了。 图1：排放恢复了上升 年排放量 60 50 40 30 20 10 0 温室气体排放 CO2排放 资料来源： 根据国际能源署（IEA）全球 与能源相关的二氧化碳排放量在2021年增长了6%，原因是煤炭用于发电。这种从天然气到煤炭的转变也导致了2022年排放量的增加，达到了36.8Gt的历史新高。俄罗斯入侵乌克兰后的天然气价格飞涨，以及2022年剩余时间内天然气价格保持高位 ，推动了这种从天然气到煤炭的转变。IEA在其报告“2022年二氧化碳排放量”中指出，各地区和部门的发展存在差异。在全球范围内，电力和运输的二氧化碳排放量增加，远远抵消了工业和建筑的减少。在区域一级，美国的排放量有所增加，极端天气导致建筑物中天然气的使用增加。中国和欧盟的排放量都有所下降。在中国，由于能源密集型工业生产的下降，略有下降 。在欧洲，冬季温和，行为改变，工业生产和有效的节能措施以及燃料转向可再生能源导致能源需求下降。可再生能源，电动汽车和热泵的使用日益增加，阻止了更强劲的排放增长，这是一个亮点。 只有三个二氧化碳排放国占全球二氧化碳排放量的一半：中国、美国和印度。14个大型经济体占总数的75％。大多数大型排放国的二氧化碳排放量在2021年强劲反弹，并在2022年继续增长 。除去年外，中国一直是全球排放量增加的推动力。在2020年和 2021年，排放量的增加足以抵消世界其他地区的下降。尽管中国的可再生能源发电使用量增幅最大，但电力需求的增长超过了低排放源的增长。因此，煤炭被用来填补这一空白，并导致排放量的增加。 图2：只有三个国家的排放量占全球排放量的50% 2019年最大的二氧化碳排放国 80 12 10 60 8 40 6 4 20 2 0 0 CO2排放量(Gt,rhs) 累计份额排放量(%,lhs) 来源：世界银行 能源部门净零2050年的关键 由于能源占全球总排放量的近四分之三，因此改变能源部门以将温度上升限制在1.5C至关重要。在能源部门中，电力和热力生产是主要的排放部门，其次是工业，运输和建筑物。在本研究报告中，我们将重点关注电力和热力——电力部门——因为它是最大的排放部门，相对容易脱碳，因为发电的替代品广泛可用(风能和太阳能)。 图3：电力部门最大的发射极 每个部门的二氧化碳排放量，Gt 16 14 12 10 8 6 4 2 0 2010 2020 2021 2022 Power Industry 交通运输 建筑物 来源：IEA 近年来，可再生能源的部署成本迅速下降，因此使其成为煤炭和天然气的有竞争力的替代品。尽管如此，电力部门的排放量仅进一步增加，到2022年达到14.6Gt。正如能源危机向我们展示的那样，相对便宜的煤炭价格仍然难以抗拒。鉴于全球电力需求不断增长，尤其是在可再生能源扩张仍低于预期的情况下，情况可能仍然如此。对于某些国家来说，燃烧化石燃料仍然是填补这一空白的简单方法。 到2050年的净零路径 2021年，国际能源署（IEA）发布了“2050年净零”报告，为全球能源部门实现净零能源系统提供了详细的路线图。在NZE情景中，全球温度在2040年左右达到1.6C以下的峰值，然后 在2100年下降到1.4C。这是一项艰巨的任务，因为它需要对 能源部门进行全面改造。自2021年以来，这项任务变得更具挑战性，因为能源危机和大流行后的强劲经济复苏导致二氧化碳排放量增加。考虑到有关能源市场和技术的最新信息，这是IEA提出到2050年净零排放的最新路线图的原因。这也反映了对能源安全的担忧。2尽管这使得途径狭窄，但IEA表示仍然可以实现。 在更新的路线图中，IEA预计能源部门的二氧化碳排放量将从2021年的36.6Gt大幅减少到2030年的23Gt以下。这一减少的一半以上来自电力部门，该部门的排放量将在2030年减半至7Gt ，并在此后的几年中迅速下降。首先，煤炭排放量急剧下降，天然气排放量在2030年至2040年间更快。低排放电力来源的部署将在NZE强劲扩展。在NZE方案中，电力将成为主要燃料。电力在最终消费总量中的份额将从2021年的20%上升到2050年的 50%以上。因此，由于电动汽车，空间供暖和工业生产等最终用 户的电气化，全球发电量在2021年至2050年之间需要急剧增加 。低排放可再生能源，核能，具有碳捕获，利用和存储（CCUS ）的化石燃料发电厂，氢气和氨将迅速扩大并取代有增无减的化石燃料。绿色电力将由能源效率，材料效率和行为变化带来的节能补充。 图4：煤炭排放量将快速大幅下降 电力部门的净零途径，排放量Gt 12 10 8 6 4 2 0 -2 202120302035204020452050 煤油 天然气生物能源和废物 来源：IEA IEA标志着电力部门的一些关键里程碑。从现在开始，不应该批准任何新的有增无减的燃煤电厂进行开发。到2025年，近 50%的电力将来自低排放源。发达经济体将引领全球经济脱碳 。在这些经济体中，电力部门在2035年达到净零，而新兴市场 和发展中经济体在2040年达到净零。电力部门将率先实现净零 排放，为其他部门通过电气化减排提供支持。到2050年，可再 生能源将提供近90%的电力，风能和太阳能将提供70%的电力 ，发电厂每年捕获1.5Gt二氧化碳。 煤炭淘汰过渡途径的关键 由于电力部门煤炭的密集使用，逐步淘汰使用未减少的煤炭发电是NZE方案的核心。2021年，煤炭排放量达到10.5Gt，占电力部门总排放量的73％。 图5：煤炭占大部分排放量 电力部门的排放源，% 1 22 煤炭 油 4 天然气 生物能源和废物 73 来源：IEA 由于当前的危机，这些排放量在2022年增加，但预计这些排放 量将急剧下降，煤炭在全球发电量中的份额将从2021年的36 ％下降到2030年的12％，并在2040年降至零。当然，这取决于当前的发电厂停止提供常规的基本负荷功率（最低要求的电力）。由于煤炭的恒定和可靠的特性，许多燃煤发电厂被称为基本负荷发电厂。逐步淘汰并非易事，因为目前在90多个国 家/地区运营了8,000多家燃煤电厂，并提供了200万个就业机会。例如，在南非，煤炭占发电量的90％以上，政府发现自己处于良好的平衡状态。 2《2022年世界能源展望》，IEA 如何在不伤害在煤矿行业工作的9.3万人的情况下过渡到更绿色的电力组合。因此，政策制定者应该有多种选择。这些措施包括使用碳捕获技术对燃煤电厂进行改造，改造以与氨或生物质共燃，或提早退役。同样重要的是，国际金融支持加速发展中国家的能源转型是不可避免的。 天然气排放量将在2030年后大幅下降。在最新的NZE情景中，燃气发电量将在2025年达到峰值，然后开始下降。2021年，气体排放量约为3.2Gt，占电力部门总排放量的22%。天然气在全球 发电中的份额将从2021年的23%下降到2030年的13%，2050年为0。天然气只有在碳捕获，利用和储存（CCUS）的情况下，才会在发电中发挥作用。到2050年，这将只占总发电量的1%。在许多经济体中，天然气由于其在应对季节性波动方面的可靠性而仍然至关重要。在NZE场景中，剩余电力的电池存储也将起飞 。这可以越来越多地承担天然气的作用，以确保电网的稳定性和可靠性。 不同国家的不同途径 到2050年，所有国家都将为实现净零做出贡献。也就是说，过渡的速度会有所不同。各国将根据现有资源、基础设施、发展和政策，有自己的电力部门脱碳途径。同样，在全球范围内，发达经济体将在2035年达到净