全球能源转型展望：新型电力系统—电力、可再生发电和电网分析和预测至2050（英）

能源过渡 OUTLOOK 新电源系统 电力，可再生能源发电，和网格到2050年 1 ELECTRICITY经济与建模数字化GRIDS灵活性和储存可负担性DNV新电力系统 前文2050在假设的两周内 恶劣的天气条件和没有风力发电。 新的电源系统-系统最 我们的预测对目前的diffi崇拜并不敏感面对可再生能源行业，特别是风能 关于本报告 本报告扩展了我们的电力预测 第2章我们的能源转型展望, 2023年。DNV能源系统部门的专家有为本报告提供了额外的材料 需求建模、电网运营、 数字化和人工智能，以及新的市场模式和 为fi灵活性提供资金的机制。 在本报告中，我们加深了对以下方面的报道： -需求响应和相关的技术和 □财务考虑因素 -按小时对电力系统进行建模以进行测量恶劣天气的影响，包括一例 覆盖英国权力的无风两周市场 -网格增强技术 -数字化的影响，重点是 抵制变革、网络安全和人工智能 -fi灵活性市场对 加强全球电动汽车的参与 在提供车辆到电网服务方面，以及关于平均持续时间的不同假设 公用事业规模的锂离子电池存储 -市场设计，以促进fi灵活性和长期性- 电力脱碳的定期投资 权力，是由紧张的供应链和现金流造成的。 的电力是由太阳能和风-准备成为新的 几乎每个国家的能源现实接下来的三十年。 电子fi阳离子，更具体地说，fi脱碳电力对正在进行的能源转型至关重要 也是fi对抗气候变化的核心。 这对人类的福祉也至关重要：我们是进入一个电力将带来清洁的时代， EFfi有效，现代能源几乎适用于每一个这个星球上的个人。 我们预测风能和太阳能可能会供应 到2040年，世界电力的50%。到本世纪中叶，该份额将上升到近70%。到那时 全球用电量将增加一倍与今天的使用相比。 我们预计人均GDP平均增长60% 从现在到本世纪中叶。 随着家庭变得更加繁荣，他们将 他们的最终用途越来越电气化。在这样做的时候，他们将利用较大的EFfi系数， 电力带来-例如流动性和加热 -总的来说，我们fi发现家庭将是在能源上花费的收入越来越少 需要。在宏观层面，世界将支出大约是能源百分比的一半 2050年全球GDP比现在高。 获得绿色奖具有挑战性，需要以声音为基础的投资和大胆的政策了解能源技术。新市场 必须实施确保需求的模型 遵循供应，而不是相反，这 是目前的情况。这些是我们探索的主题在这份报告中深入。可变可再生能源需要与足够的存储空间配对。更改 但是这些直接的压力只会很小 对可再生能源份额的抑制作用 到2050年的电力组合。发展主线很清楚。新权力现实的速度 被各国所拥抱将对安徽有深刻的影响他们经济的竞争力。显然， 然而，这不仅仅是经济效率 股份。我们能源的成功电气化fi阳离子系统是我们可以采取的最重要的一步使世界更接近 巴黎协定。 我希望这份报告能激发行动。一如既往，我期待您的反馈。 这些是DNV中的一些核心fi编码需求模式，尤其是新的需求来源 能源转型展望，现在是第七版。 预测的背后是一个全面的系统 能源供应、使用和贸易的动力学模型 到2050年，在10个世界区域内和之间。该模型旨在捕获发生的动态 每年或更长时间。然而，你会 在这份报告中发现，我们的电力市场方面预测解决了供需动态 例如，我们可以向您展示英国新电力系统在 运输、热泵和 必须预期基于电解的氢气，并且回应。电网必须超过两倍 在容量上，以及在新建筑转变的程度上- 任务和分配将需要时间，网格增强技术(GET)应该被实施以获得 现有网格中最大的。这是一个数字之一数字化投资至关重要的领域 在新的电力系统中，包括，正如我们所展示的，人工智能的投资和部署。 RemiEriksen 集团总裁兼首席执行官 DNV 2 CONTENTS 前言 2 4网格 48 亮点 4 4.1电网预测 49 执行摘要 5 4.2拥塞—复原力 5356 1电力需求和供应 11 —稳定性 56 1.1电力需求 12 4.3数字化电网运营 57 1.2确保电力供应—区域概览—核能和新电力系统—氢气 19212325 5灵活性和存储 5.1灵活性 —绿色氢5.2储电 61626566 2政策和负担能力 26 —价格套利与锂离子电池储能 68 2.1电力市场2.2成本轨迹2.3近期挑战2.4长期挑战2.5按小时计算的建模功率 —长期风旱的影响 272931343638 6政策、fi灵活性和可负担性 6.1促进和促进fi灵活性6.2脱碳电气化fi阳离子投资 —非自由化市场中的特殊fic问题6.3解决能源三难问题 7071737576 3数字化和AI 40 3.1新电力系统中的人工智能 41 参考文献 79 —AI在新权力中发挥作用的例子 项目团队 81 系统价值链 43 3.2构建值得信赖的工业AI解决方案 45 ! 单击该部分你想探索 ELECTRICITY经济与建模数字化GRIDS灵活性和储存可负担性DNV新电力系统 HIGHTS 1电力的种植和绿化3电网是新电力系统成功的关键 到2050年，全球电力需求将翻一番 到2040年，全球50%的电力将被供应 太阳能和风能；到2050年，这一份额将上升到70% 到2050年，电力将脱碳近90％ -在全球范围内，电网容量将增长2.5倍，每年到2050年，电网支出增加一倍以上， 达到9700亿美元 -网格增强技术（GET）的组合可以扩展现有电网容量在短期内减少10%至50% Grid 削峰 Valleyfilling 通常消耗优化消费 2新的需求模式和fi灵活性 中期，“新线”建设加速 -GET和新的连接取决于一个主要的数字化升级 Prosumer需求响应 -到2050年，对短期fi灵活性的需求将翻一番 -锂离子电池将在全球范围内主导流动性需求 2050年，提供比水力发电多三倍的储存量 新的电力系统将为社会负担得起 □灵活性的来源 100110100110100010 AI 101101001110010111 011001100110 需求来源 41001011010011010001100100 &抽水蓄能 -使需求跟随供应将是一个关键方面新电力系统 -需要创新的新市场设计来刺激快速fi灵活性市场、需求响应和 电力脱碳的长期投资 -强大的网络安全和建立信任的人工智能系统是数字化的关键推动者 和个人 -尽管电网投资较高，但电网费用转嫁给 世界大多数地区的消费者将保持稳定或下降 -消费者的电力单位成本可能保持稳定；电子fi阳离子将降低家庭整体能源消耗 -新的电力系统可能会带来实质性的绿色 不仅是家庭的红利，也是城市和国家的红利，加强更深入和更快过渡的理由 01010101001110010111011 太阳能和风能Triemma SECURITY 政策 可负担性可持续性 4 ELECTRICITY经济与建模数字化GRIDS灵活性和储存可负担性DNV新电力系统 执行摘要产生了13%。到2040年，这两个来源将 负责50%的发电量， 到2050年迅速上升到70%。2050年，82% 电力将来自可再生能源—i.e. 水电、地热和生物质 太阳能和风能。核能将仅占6% 这些变化将在整个 世界的地区。的快照区域电力混合 in2040说明了这一点(表1)。到2050年，所有地区远高于太阳能和风能的50%大关 他们的力量混合在一起，只有东北欧亚大陆仍然严重依赖化石fi红色一代。图2 从现在开始，太阳能发电量预计将减半 和2050年，使太阳能成为最便宜的能源- tricity在21美元/兆瓦时左右。风能的LCOE是预计将下降44%(在岸)，36%(离岸 □X)和到2050年的75%(离岸fiX)。 快速变化：生长和绿化 在接下来的25年里,全球电力需求设定为 双。2022年，电力占世界的20% □nal能源使用。到本世纪中叶，这将是37%。 同时,电力将被绿化(图 1）.去年，风能和太阳能在电力中所占的份额 到2050年发电量(从其 目前的份额为9%)，尽管绝对值增长了41% 从今天开始，这表明它是多么的巨大电力组合即将发生的变化。那 世界上只有12%的电力 到2050年从化石来源-一个显著的逆转对于煤炭、天然气和石油，但与 净零排放轨迹。 说明了生长和绿化的现象电力三大区域电力： 市场：中国、北美和欧洲。 这种显着的膨胀和脱碳 权力既是由政策驱动的，也是由戏剧性的和风能和太阳能成本的持续降低 代。均衡的能源成本(LCOE)for 只有12%的电力来自化石 2050年的来源-一个显著的逆转，但是结果与净零轨迹不一致。 TABLE1 风能和太阳能在区域和全球电力组合中的份额 Middle 亚东和 北 印度人 南 北 拉丁语 撒哈拉 北 东大 Sub- East OECD 美国美国 Europe Africa Africa 欧亚大陆 中国大陆 Asia 太平洋fi 世界 c 分享风和太阳能2023 16% 16% 24% 5% 6% 2% 13% 7% 6% 13% 16% 分享风和太阳能2050 80% 62% 76% 56% 56% 30% 75% 66% 62% 67% 69% Yearshare 后 交叉50% 2037 2039 2033 2045 2045 2050 2040 2040 2045 2036 2040 5 ELECTRICITY经济与建模数字化GRIDS灵活性和储存可负担性DNV新电力系统 新的需求来源 全球电力需求将从33 PWh到2050年达到68PWh。这种增长主要是由通过对现有应用程序的迅速增长的需求 以及全新的需求类别。 运输的电气化fi阳离子，四分之三的 世界汽车将在2050年实现电动化，增加7PWh作为新需求。电解槽连接到 网格将使用3.4PWh/yr(图3)提供绿色氢和电子燃料。随着气候变暖， 扩大的需求空间冷却将添加一个 到本世纪中叶，额外的7.5PWh/yr需求。 随着世界各地的家庭稳定通电，电力在 建筑物能源结构，从2022年的34%上升到52% 在2050年。电力使用制造将几乎绝对值加倍，特别强 工业热泵市场的增长制成品的生产和 电弧炉在炼钢中的份额 到2050年，26%到49%。 新的需求模式 启用需求跟随供应变量 可再生能源发电将是必不可少的 计量(带有用于覆盖决策的选项) 先进的关税计划是 两者对规模的有效需求响应住宅和工业消费者。 未来电力系统中的元素。这个需求响应可能会导致新的模式 涉及既定范式的逆转 供应应始终与需求保持一致。同时考虑到给定的限制 网络，需求可以转移到吸收峰值 或在没有可再生能源发电的情况下出现低谷存储或作为昂贵存储的替代方案 options.Thepotentialfor需求响应是非常大。然而，消费者的fi财务收益 应该胜过努力，这并不总是 在目前的电力系统中清除。自动化通过智能激活需求响应 同步行为，与电动汽车一起 和热量的电子fi阳离子，将使需求更相关。这带来了挑战 电力供应商要充分预测 必要的生产水平。然而，更广泛的采用智能电表和其他监控 设备将提供更多的数据 复杂的数据驱动模型来应对需求模式的转变。 6 ELECTRICITY经济与建模数字化GRIDS灵活性和储存可负担性DNV新电力系统 关于fi灵活性和存储的新市场 作为可变可再生能源的份额 (VRES)在能源结构中增长，这是一个主要的新市场因为fl将出现供需的灵活性。 我们估计，随着VRES的8倍增长，全球需要短期fi灵活性几乎将 双（图4）。灵活性市场将因 地理位置，取决于可再生能源等因素穿透力和互连器的可用性 国家内部和国家之间。锂离子电池出现作为全球flx灵活性的主要来源，以及我们预计它们的容量将激增至1.2TWh 2030年，到2050年进一步扩大到27TWh。这些 图4 电池将与可再生能源集成或 作为独立系统运行。持续的生存能力 热电厂的数量将越来越多地由以下因素决定他们的操作能力(而不是) ramp功率的能力 生产迅速上升和下降将变得至关重要，延长期间的运营成本也是如此，在 廉价的可再生能源占主导地位。 电