进攻 ： 工业界在能源转型中保持领先地位

电力和天然气实践 进攻：工业界在能源转型中保持领先地位 通过升级能源战略，工业企业可以降低能源成本，适应市场波动，实现雄心勃勃的脱碳目标——方法如下。 本文是MauroErriquez，AlvaroGonzález，DiegoHernándezDíaz和HumayunTai的共同努力，代表了麦肯锡电力和天然气实践的观点。 ©GettyImages 2024年4月 最近的市场动荡能源转型加速带来的持续挑战给社会的所有部门带来了压力，从政府到公用事业再到消费者，包括工业。 工业高度暴露于能源成本，最近由于入侵乌克兰等重大破坏而导致的价格波动严重影响了该行业的能源成本基准。1此外，该行业必须大幅减少排放，以实现公司为未来几年和几十年设定的雄心勃勃的脱碳目标。 为了应对这些挑战，工业界可以重新考虑其能源战略，重点是四个主要目标：减少排放，采购负担得起的能源 ，确保供应安全以及确保其竞争力。尽管这并不容易，但工业界的短期行动可以帮助维护和确保商业生存能力。 在本文中，我们重点介绍了欧洲工业企业面临的挑战，并提出了制定强有力的能源战略来应对这些挑战的理由。我们描述了工业企业如何阐明其能源战略，从供需优化模型到伙伴关系战略和治理。最后，我们概述了工业企业可以采取的四个关键行动，使他们能够面对当前的挑战，并为不确定的未来做好准备。 关键挑战和应对策略 面对高昂的电价、可持续发展目标以及脆弱的能源供应链 ，市场波动往往会打乱，一些工业企业正在努力保持其业务的财务可持续性。应对能源战略中的这些关键挑战可以帮助工业企业实现长期的业务安全。 优化能源成本-一种减少成本结构压力和波动性的方法能源市场前所未有的动荡导致了创纪录的能源价格。在欧洲，在乌克兰入侵后的2022年3月至9月期间，电价上涨了十倍以上。2同样，天然气价格上涨了十倍 ，预计在2025年后仍将比能源危机前的平均水平高出约1.5至两倍（图表1）。 工业面临着一个极具挑战性的能源环境。例如， 能源密集型行业——如铝和氨——由于能源成本高昂，它们的总成本基础增加了100%以上。3 除了这些升高的水平外，波动性还为能源价格的发展增加了额外的挑战。随着能源系统随着可再生能源系统（RES）的渗透而增长，波动性也会如此。 展望未来，在动荡的市场中，大量的现货敞口可能会成为问题。 工业企业的近期行动可能会限制能源价格对竞争力的影响 。 例如，正在不断探索能源效率杠杆，因为进一步减少对欧洲的天然气供应可能会对经济活动产生重大影响。 考虑到所有这些因素，越来越多的工业企业正在寻求优化其能源成本，并提高其能力，以确保通过周期波动的弹性 。 确保能源供应，避免生产中断 工业企业通常通过自己的资产在现场产生其最终能源需求的很大一部分，例如，通过热电联产（CHP） 1“平衡法案：确保欧洲天然气和电力市场的安全”，麦肯锡，2023年4月25日。 2在2010年至2020年期间，乌克兰入侵前的平均电价从30欧元到50兆瓦时（MWh）不等，而2022年3月至9月的平均电价高于500欧元/MWh；能源信息管理局数据库，2023年9月；彭博数据库，2023年9月；Montel数据库，2023年9月。 3MartinBohmert，XavierBosquet，AlvaroGonzalez和XavierVeil，“优化工业能源消耗和风险的五个杠杆”，麦肯锡，2022年7月21日。 附件1 确保能源供应，避免生产中断 欧盟国家的电价， 截至2023年9月9日欧元/兆瓦的每月平均批发价格 各国天然气价格指数， 截至2023年9月9日欧元/兆瓦的每月平均批发价格 法国德国意大利西班牙法国西班牙 荷兰(TTF)²亨利集线器 平均2018-21平均2018-213c 600 500 400 300 200 100 0 201820202022202420182020202220242026 1历史数据：按月计算的每日批发平均价格；预测数据：截至2023年9月9日的月度数据。 2所有权转让设施。3不包括HenryHub.来源：Montel 麦肯锡公司 工厂。通常在化石燃料上运行,这些资产使工业面临商品价格波动和供应问题。在电力的情况下,更高的RES渗透率可能会增加电网约束,所以-即使有稳定的电网连接-工业 在电网拥堵严重的时期可能会出现中断。 转向可再生资源并不一定解决工业场所的供应安全。生物质或生物燃料仍然使工业受到供应 链问题和价格波动作为主要资源需要在市场上得到保障。太阳能光伏（PV）或小型水电资产是间歇性的，主要资源不必在市场上得到保障，需要灵活的资产或电网进口来匹配工业需求。 确保工业过程的恒定可靠的能源供应对于避免生产中断和履行商业承诺非常重要。多样化的能源或 在系统中建立有限但关键的冗余可以提高未来供应的安全性-例如，尽管安装了新的可再生现场资产，但仍保持电网连接能力，或者保留传统的化石燃料资产，如燃气锅炉作为备用。 如今，北欧有一些工业企业能够根据需要打开和关闭岛屿模式。随着工业企业权衡“弹性溢价”的可能性与面对安全短缺的生产损失的可能性，这种模式在全球范围内越来越多地被探索。 实现雄心勃勃的脱碳目标工业不仅面临着创纪录的高价带来的压力，而且如果他们想通过实现为许多工业部门设定的不太远的净零目标来证明自己的未来，那么他们的足迹可能也会受到时间压力来脱碳。为了实现1.5°的途径，全球的工业将需要减少二氧化碳 10千兆吨（Gt）的排放量，因此，许多工业企业为未来十年设定了雄心勃勃的脱碳目标（图表2）。 需要达到脱碳目标-能源是造成范围1和2排放的很大一部分。许多工业公司都设定了2030年或更早的近期目标，迫切需要大幅减少范围1和2的排放。然而，许多工业企业缺乏实现其目标所需的强有力的能源战略（包括工具、能力和治理）。战略的实施需要时间。面临的挑战是替代能源决策。 通常涉及时间与成本的权衡，因此可能需要数年的实施 。 建立有弹性的能源战略 在我们与各行业的合作中，我们已经看到，健全的能源 战略是成功管理这些障碍的公司的一个常见因素，尽管很难定义。 定义和实施能源战略的旅程不会对所有人都是平等的 欧洲的工业，因为一些行业更容易受到化石燃料的影响 ，脱碳可能是有代价的。对于纸浆和造纸、汽车、优质制造商等行业的工业，拥抱能源转型可能会带来以下机会: -应用正确的能源效率杠杆可能会降低高达50％的能源成本基线4 4麦肯锡分析。 附件2 预计工业部门将大幅减少二氧化碳排放。 每个部门的COy减排缺口千兆吨COs 50当前轨迹 电力运输 2020 2030 2040 2050 40建筑物 工业农业森林砍伐 30CDR² 1.5º通路 20世界各地的工业 需要减少10千兆吨的二氧化碳排放量 10 0 1麦肯锡的全球能源观点（GEP）参考案例提供了我们对从今天到2050年能源需求将如何演变的共识。 2CO去除，包括植树造林和直接空气捕获等措施。来源：1.5°C情景分析，全球能源视角 ，麦肯锡，2022年4月。 麦肯锡公司 —用可再生能源优化和脱碳能源供应(更准确地说，他们的电力成本水平化)比从电网采购能源更具竞争力 ，例如，陆上风电的水平化成本 或太阳能低于大多数欧洲国家目前的市场电力现货价格 —减少对电网进口的依赖也可以降低成本波动（通过减轻电力和化石燃料价格峰值的影响），即使采用稳健的对冲策略也无法避免，尤其是当自我发电包括可调度发电和/或公司可再生能源时 工业界可以将重点放在以下五个方面，以制定强大的能源战略，克服关键挑战并抓住任何机遇：能源效率；电力和热力供应优化；风险和市场弹性；实施方法；和能源治理。 需求优化：能源效率可以节省高达55％ 在能源成本高昂的时期，重新审视雄心勃勃的能效计划可能会产生新的，有吸引力的机会-有时最便宜的兆瓦时（MWh）是从未消耗的。国际能源署最近指出，能效投资处于有史以来的最高水平。5 Industrialswouldlikelygainfromunderstandingtheenergyefficiencypotentialinthecontextofthenewenergyworld. Thisstepcanbetakenbefore 考虑到可能影响公司能源采购战略和组合的消费状况和数量的可能变化，探索供应方面的机会。 能源效率不是一个新的话题，但是高能源价格已经减少了二氧化碳密集型倡议的投资回报时间，因为这些倡议可能带来的储蓄增加。战略举措 可以节省大约30%到55%的能源。6 对于工业而言，最大的节约机会在于过程热领域。各种解决方案可用于解决工程和车间问题，并重新思考流程和能源系统设置，包括先进的热集成和系统设计。存在热回收 、泵和风扇系统设计以及更多的能效计划。但是，所有决策都需要考虑能源使用以及能源成本。 例如，电价的每小时波动性正在增加。例如，在2022年3月，盘中价格幅度达到每兆瓦时400欧元以上，比2021年高出9倍。7That 意味着任何可以从高价小时转移到低价小时（或时期）的MWh都可以享受400欧元的折扣。随着系统中间歇性资源的增加，如可再生能源，价格的每小时波动性可能会保持在很高的水平，这样，需求灵活性的价值将会增长。工业部门可以提高其消费灵活性，以适应可再生能源，并利用较低的电力成本，例如，通过改变工作时间和安装电池。 供应优化：在逐个站点的基础上进行全面的电力和热力优化，以定义投资组合视图 优化为工业过程提供最终单位电能或热能的产品组合对于有效的能源战略至关重要。 这可以通过在优化的系统设置中组合不同的技术和仪器并考虑它们的成本经济性、操作行为和约束来实现。 在某些工业部门中，能源需求的很大一部分以过程热的形式出现。热和电域通常紧密耦合-例如，在热电联产或热泵等热资产中。工业通常拥有并运营大量 5能源效率2022，IEA，2022年12月。 6麦肯锡分析。 7“五个杠杆”，2022年7月21日。 现场能源资产，这些现有系统必须嵌入到能源战略中。 Industrialscantakeanintegratedperspectivewhendefiningtheirfutureenergystrategytomeettheirdecarbonizationimpositions.Themostcost-effectiveapproachoftenexplosesamultipleofleverssibilitally,suchas: —先进的能效计划和工艺翻新 —替代燃料，如生物质或沼气，用于现有能源资产 —先进的热集成和电气化 —直接采购或可再生电力，通过自有资产，如现场太阳能光伏或新的市场工具，如购电协议（PPA） —集成先进的技术，如电或热存储 —现有能源资产的翻新 成本最优和碳最小的能源系统通常使用这些杠杆的组合来利用个人优势并通过冗余增加弹性。例如，考虑一家优化其能源系统的典型工业公司：该组织通过从自然，燃气发电和电网发电转换为可再生能源发电的组合来降低成本和碳排放。这是通过使用一系列技术以及嵌入在现有能源系统中的电气化发热和储热来实现的。 风险和弹性：通过从化石燃料多元化来建立供应安全和市场弹性 风险管理已成为工业企业减轻能源价格波动对成本影响的关键能力。能源成本目前不确定，取决于市场演变， 可能会严重影响工业的利润率和策略。任何能源策略都需要针对市场进行测试，并考虑几种市场情景。当波动性是常态时，弹性就变得至关重要。 领跑者已经在应用数学技术来预测能源成本。通过这样做 ，工业界可以对成本以及投资回报实现概率观点 任何降低能源成本和排放的投资。代替基于能源市场的确定性观点的单个业务案例，公司可以对成本的概率分布函数和业务案例的所有相关KPI有一个视角。重要的是，任何能源策略都应该在广泛的能源场景中具有弹性 。最具弹性的能源战略可能是减少发生高能源成本的可能性