终版slides3.a-jeff hi pen re futures ref beijing draft chn updated可再生能源未来展望研究

1、Renewable Electricity Futures可再生能源未来展望研究Beijing, China中国北京September 15, 20142014 年9月15日 Jeffrey Logan 可再生能源未来展望研究（2012年）. Hand, M.M.; Baldwin, S.; DeMeo, E.; Reilly, J.M.; Mai, T.; Arent, D.; Porro, G.; Meshek, M.; Sandor, D., editors. Lead authors include Mai, T.; Sandor, D.; Wiser, R.; Heath, G.;

2、Augustine, C.; Bain, R.; Chapman, J.; Denholm, P.; Drury, E.; Hall, D.; Lantz, E.; Margolis, R.; Thresher, R.; Hostick, D.; Belzer, D.; Hadley, S.; Markel, T.; Marnay, C.; Milligan, M.; Ela, E.; Hein, J.; Schneider, T.A U.S. DOE-sponsored collaboration among more than 110 individuals from 35 organiz

3、ations.由美国能源部赞助的、来自35个组织机构的110多名人员参与的合作项目。美国可再生能源国家实验室 （NREL）是隶属于美国能源部能源效率和可再生能源办公室的国家实验室，由可持续能源联盟负责管理。RE Futures is a low carbon, low air pollutant, low fuel use, low water use, domestic, and sustainable electricity vision. 可再生能源未来展望是一种低碳、低污染、低燃耗、低水耗、国内的、可持续的能源愿景。To what extent can renewable energy

4、 technologies commercially available today meet the U.S. electricity demand over the next several decades?当前投入使用的可再生能源技术在多大程度上可满足美国未来几十年内的电力需求？Renewable Electricity Futures Motivation可再生能源未来展望推动力RE Capacity Growth 2000-20102000-2010年可再生能源产能增长Source: RE Data Book (DOE 2011)来源：可再生能源数据手册 （2011年能源部）2010

5、 Electricity Generation Mix2010年发电组合装机容量（GW）光伏（PV）聚光型太阳能热发电 （CSP）风能地热能生物质能水电核能 20%煤炭 45%天然气&石油 25% 来源：可再生能源未来展望研究（2012年）地热能 0.4%聚光型太阳能热发电0.03%光伏 0.08%风能 2.3%生物质能 1.4%水电 6.2% Renewable Electricity Futures Introduction可再生能源未来展望简介RE Futures does.可再生能源未来展望.RE Futures does not可再生能源未来展望不Identify commercia

6、lly available RE generation technology combinations that meet up to 80% or more of projected 2050 electricity demand in every hour of the year. 确定能够满足80%以上2050年预测电力（每小时）需求的可用可再生能源发电技术组合。Consider policies, new operating procedures, evolved business models, or market rules that could facilitate high l

7、evels of RE generation.考虑可促进高比例可再生能源发电的政策、新运营程序、成熟业务模型或市场规则。Identify electric sector characteristics associated with high levels of RE generation.确定与高比例可再生能源发电有关的电力部门特点。Fullyevaluate power system reliability.全面评估电力系统可靠性。Explore a variety of high renewable electricity generation scenarios.探讨各类高比例可再生能

8、源发电情景。 Forecast or predict the evolution of the electric sector.预测或预估电力部门的发展。Estimate the associated U.S. electric sector carbon emissions reductions.预估相关的美国电力部门碳减排。Assess optimal pathways to achieve a low-carbon electricity system.评估实现低碳电力系统的最优路径。Explore a select number of economic, environmental a

9、nd social impacts.探讨各类经济、环境和社会影响。Conduct a comprehensive cost-benefit analysis.开展综合成本效益分析。Illustrate an RE-specific pathway to a clean electricity future to inform the development of integrated portfolio scenarios that consider all technology pathways and their implications.阐述特定可持续能源清洁电力路径，为考虑所有技术路径

10、及其影响的综合组合情景的开发提供信息。Provide a definitive assessment of high RE generation, but does identify areas for deeper investigation.对高比例可再生能源发电进行明确评估，但确定待进一步深入研究的领域。ReEDS(capacity expansion)电量扩容Modeling Framework 建模框架Technology cost & performance技术成本&性能Resourceavailability资源可用性Demand projection需求预测Demand-sid

11、e technologies需求端技术Grid operations电网运营Transmission costs传输成本Black & Veatch博莱克威奇（Black & Veatch）国际公司Technology Teams技术团队FlexibleResources灵活资源End-UseElectricity终端用能SystemOperations系统运营Transmission传输ABB inc.GridView(hourly production cost)（每小时生产成本）rooftop PV penetration屋顶式光伏比例2050 mix of generators2050

12、年发电机组合does it balance hourly?每小时电力供需是否平衡？Implications影响GHG Emissions温室气体排放Water Use水耗Land Use土地使用Direct Costs直接成本Capacity & Generation 2010-2050容量 & 发电 2010-2050年High resolution modeling using 134 nodes &hourly time steps使用134个节点&每小时步骤的高分辨率建模(屋顶式光伏市场比例)Scenario Framework 情景框架参考情景低需求基准探索性情景高比例可再生能源影响

13、80%可再生能源无技术改进情景80%可再生能源增量技术改进情景80%可再生能源变革性技术改进情景技术改进影响有限传输 有限灵活性有限资源系统局限影响核心80%可再生能源情景替代性化石燃料基准高需求基准化石燃料成本假设影响 需求增长假设影响80%可再生能源高化石燃料成本低化石燃料成本高化石燃料技术改进80% 高需求可再生能源敏感性情景低需求低需求高需求可再生能源技术改进假设彩色编码无技术改进（NTI）增量技术改进（ITI）变革性技术改进（ETI）Biopower 100 GW生物发电 100 GW聚光型太阳能热发电 37,000 GWSolar CSP 37,000 GWGeothermal 3

14、6 GW地热能 36 GWHydropower 200 GW水电 200 GWSolar PV 80,000 GW(rooftop PV 700 GW)太阳能光伏 80,000 GW（屋顶式光伏700 GW）Wind 10,000 GW风电 10,000 GWStand-alone独立式Cofired with coal 共烧煤炭 Trough 低 Tower 高 Hydrothermal 水热 Run-of-river 径流式水电 Residential 住宅 Commercial 商业 Utility-scale 电力公司 Onshore 陆上风电 Offshore fixed-botto

15、m 海上风电With thermal storage储热Geographic location, technical resource potential, and output characteristics are unique to each RE generation technology.每种可再生能源发电技术的地理位置、技术资源潜力和产出特征不同。Abundant Renewable Energy Resources丰富的可再生能源Darker Colors = Higher Resource深色 = 高资源区A Transformation of the U.S. Electri

16、city System美国电力系统转型RE generation from technologies that are commercially available today, in combination with a more flexible electric system, is more than adequate to supply 80% of total U.S. electricity generation in 2050while meeting electricity demand on an hourly basis in every region of the co

17、untry.当前可用的可再生能源发电技术，加之更灵活的电力系统，在满足美国各地区每小时的电力需求的同时，可充分满足美国2050年80%的总发电量。生物发电 地热能水电聚光型太阳能热发电光伏风电化石能源&核能来源：可再生能源未来展望研究（2012年）Renewable generation resources could adequately supply 80% of total U.S. electricity generation in 2050 while balancing hourly supply and demand可再生能源在平衡每小时电力供需的同时，可充分满足美国2050年8

18、0%的总发电量。80% 可再生能源年发电量（TWh）装机容量（GW）储能海上风电陆上风电屋顶式光伏电力公司光伏聚光型太阳能热发电水电地热能估算生物质能共烧生物质能天然气共烧煤炭煤炭核能基准可再生能源 %可再生能源 %总发电量 %年发电量（TWh）年年风电光伏聚光型太阳能热发电水电地热能生物质能天然气煤炭核能可变能源发电基准风电光伏聚光型太阳能热发电水电地热能生物质能天然气煤能核能负荷风电光伏聚光型太阳能热发电水电地热能生物质能天然气煤能核能负荷90% 可再生能源70% 可再生能源60% 可再生能源50% 可再生能源40% 可再生能源30% 可再生能源90% 可再生能源30% 可再生能源40%

19、可再生能源50% 可再生能源60% 可再生能源70% 可再生能源80% 可再生能源RE-ITI scenarios可再生能源-增量技术改进情景Baseline scenario 基准情景80% RE-ITI scenario 80% 可再生能源-增量技术改进情景Installed capacity is sufficient to meet summer afternoon peak demand from diverse reserves supplying firm capacity.用于保证可靠容量的多样化储备的装机容量足以满足夏季午后的峰值需求。Supply and Demand Ba

20、lanced Every Hour of the Year每小时电力供需平衡装机容量（GW）电力（GW）储能7月16日7月17日7月18日7月19日来源：可再生能源未来展望研究（2012年）弃风风电光伏燃气轮机燃气联合循环水电聚光型太阳能热发电煤炭生物发电地热能核能变化负荷负荷提供可靠容量Especially during low-demand periods in the spring months, flexibility options include flexible generators, flexible load, new transmission, and wide area

21、coordination.尤其是春季低需求期间，灵活方案包括灵活发电、灵活负荷、新输电和大范围协调。Flexible Electricity System Manages Variability灵活电力系统控制可变性装机容量（GW）电力（GW）储能4月27日4月28日4月29日4月30日来源：可再生能源未来展望研究（2012年）弃风风电光伏燃气轮机燃气联合循环水电聚光型太阳能热发电煤炭生物发电地热能核能变化负荷负荷Significant Long-Term RE Industry Growth显著的可再生能源行业的长期增长No insurmountable long-term constrai

22、nts to RE technology manufacturing capacity, materials supply, or labor availability were identified.未发现可再生能源技术生产力、物资供应或劳动力可用性方面的不可克服的长期局限。平均可再生能源装机率（GW/年）低需求 高需求美国2010年可再生能源装机容量全球2010年光伏装机容量全球2010年风电装机容量来源：21世纪可再生能源网络（2011年），可再生能源未来展望研究（2012年）80% renewable electricity in 2050 could lead to:2050年80%

23、的可再生能源可实现： 80% reduction in GHG emissions (combustion-only and full life-cycle) 80%的温室气体减排 （仅燃烧和全生命周期） 50% reduction in electric sector water use (withdrawals and consumption).减少 50%电力部门水耗 （抽水量和用水量）High RE Reduces Emissions and Water Use高比例可再生能源有助于减少排放和水耗温室气体减排（MMT CO2 e）基准情景80%可再生能源-增量技术改进情景抽水量 用水量抽水量（百万加仑/天）用水量（百万加仑/天）基准情景80%可再生能源-增量技术改进情景基准情景80%可再生能源-增量技术改进情景来源：可再生能源未来展望