全球能源绿色低碳转型的几点思考-全球能源互联网发展合作组织 刘泽洪

全球能源绿色低碳转型的几点思考刘泽洪2023年12月1.挑战与思路全球温室气体浓度持续攀升至近80万年以来的最高水平，2015-2023年成为人类有记录以来最热的9年，造成经济社会损失影响巨大。浓度1.4浓度1.4NOAAGiobsIfemp(1850-2023Year全球平均气温上升趋势(1850-2023年)3GlobalEnergyIntercon1.1全球能源转型的新形势1.1全球能源转型的新形势全球绿色低碳转型进入快速发展新阶段。各国将绿色清洁发展、实现碳中和作为提高经济竞争力、提升国际影响力、抢占科技制高点的重大机遇和关键抓手。2012201320142015201620172018201920122013201420152016201720182019:42017—2022年全球清洁能源投资4GlobalEnengyInterconDewlopmentandGlobalEnengyInterconDewlopmentandCooperationOngant能源安全保供压力大、高碳产业转型难度高、极端天气影响加剧等挑战制约能源转型实践。33.8亿干瓦。新能源“大装机小出力”特征明显，发电1965—2022年大停电总次数与极5GlobalEnergyInterco1.3能源包容公正韧性转型的内涵DewlopmentandCooperationCn0rga1.3能源包容公正韧性转型的内涵立足能源命运共同体宗旨和发展中国家立场，提出能源包容、公正、韧性转型内涵。清洁能源与化石能源包容发展有助于提升能源系统气候韧性@包容多能互补互联互通清洁能源与化石能源包容发展有助于提升能源系统气候韧性@包容多能互补互联互通高效互动以人为本以人为本协调发展普惠可及充裕性可靠性>能源公正转型：遵循以人为本理念，以能源清洁发展推动充裕性可靠性能源系统韧性提升有利于清洁能源更好更快发展能源公正转型有助于提升社会能源系统韧性提升有利于清洁能源更好更快发展能源公正转型有助于提升社会6统筹减排与安全、转型与民生、减缓与适应“三对关系”,以全球能源互联网为全球碳中和系统方案，通过推动清洁能源与化石能源、能源与产业、能源与气象“三个协同”,转型包容转型清洁能源与化石能原协同公正转型韧性转型71.挑战与思路GlobalEnergyIntercoDewwlopmentGlobalEnergyIntercoDewwlopmentandCooper基于全球综合评估模型框架，集成经济社会预测、能源技术组合、电力系统规划、气候规划(GOPT)。1全球碳中和实现路径全球力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现全社会碳中和，总体可分为尽早达峰、快速减排、全面中和三阶段。2.2全球碳中和路径DewolopmentandCooperationOrani2.2全球碳中和路径全球能源互联网发展合作组织全社会碳减排电力系统在碳中和进程中累计贡献将超过80%,通过电能替代与绿氢助力全行业减排。生产碳排放实现2030年达峰，2050年降至21.3亿吨能源生产体系风光水火储”多能互补的能源生产体系源2040年左右超过化石能源成为能源供应主体，2050年全球总装机404亿千瓦(含储能),风光水火储占比分别为25%、45%、6%、13%、9%,风光水等可再生能源装机占比超过3/4,各类储能加速发展，储能电池占比7%,抽水蓄能占比2%。全球能源互联网发展合作组织20202025203020352040204520502055年风电光伏光热◆清洁能源装机占比能源消费体系电为中心、“电氢冷热气”互通互济的能源消费体系气占比分别为56%、8%、15%、7%。全球能源互联网发展合作组织乙吃标望乙吃标望%(a)终端现状(b)终端2025年(d)终端2060年(c)(d)终端2060年的的DevwlopmentandCoopDevwlopmentandCoop能源配置体系广域互联、电氢协同的清洁能源配置网络GlobalEnergyIntercon2.4方案特色2.4方案特色全球能源互联网碳中和方案，已纳入联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告，成为全球七个典型代表性减排路径之一。费量，充分保障能源安全充裕。电气化水平达到63%,清洁化水3344球GDP比重不超过2%,创造综合价值累计超过美元的能源投资能获得1.挑战与思路4.主要结论加快清洁能源开发·光伏基地化开发。全球集中式光伏潜力约2.6万亿干瓦，5000万亿干瓦时，度电成本低至1.65美分。350万亿干瓦时，陆上风电成本低至1.75美分。■树林■辨地农田■域市■冰雪■水体■树林■辨地农田■域市■冰雪■水体全球能源互联网发展合作组织宁夏腾格里沙漠风光基地宁夏腾格里沙漠风光基地并网发电。二期200万千瓦项目是目前中国最大的中国金寨分布式可再生能源发电并网工程中国金寨分布式可再生能源发电并网工程子站远动接口集群调控子站稳态调控动态调控到控装面接口置则控装置接口测控e理擦口测储能则控装置逆变器测控装四3.1清洁与化石能源协同促进包容转型DowwlopmentandCooponutlo3.1清洁与化石能源协同促进包容转型低碳化利用生物质改造需要的关键技术包括原料的预低碳化利用的多种原料适用性技术等行业深度减排存实施煤炭洁净化生产、实施煤炭洁净化生产、降低火电煤耗，提升已建化石能源基础设施清洁高效水平利用多措井举提升火电调峰深度、调频能力和热电解耦运行煤电综合利用模式与燃氢机组替代模式比较煤电综合利用模式与燃氢机组替代模式比较装机量(万干瓦)发电量(亿干瓦时)(美元/kWh)(美元/kWh)(美元/kWh)(亿美元)燃氢低、CCUS中(燃氢：0.057,CCUS:0.02)9燃氢中、CCUS中(燃氢：0.064,CCUS:0.02)燃氢高、CCUS中(燃氢：0.071,CCUS:0.02)DowlopmontandCoopotatlnnDowlopmontandCoopotatlnn0r运行，最大掺氨量大于每小时21吨，氨燃尽率达到99.99%,标志着燃煤机组掺氨进入工程应用阶段。使用氨能等清洁燃料对化石能源进行替代是欧洲煤电机组生物质改造欧洲煤电机组生物质改造欧洲正掀起燃煤电厂改造为生物质电厂的潮流，中欧例改燃生物质机组路线。英国Drax电厂走在燃煤电厂GlobalEnengyInterconne3.1清洁与化石能源协同促进包容转型DewlopmentandCooperatlon3.1清洁与化石能源协同促进包容转型新型储能发展机分别达到7.4亿干瓦、28.5亿干瓦。2050年锂(钠)离子电池储能循环次数提升至1万~1.4万次；压缩空气储能系统效率提升至70%;氢能系统效率提高至60%~65。DewwlopmentandCooperation0nganization3.1清洁与化石能源协同促进包容转型DewwlopmentandCooperation0nganization 丰宁抽水蓄能电站德德国NextKraftwerke虚拟电厂项目DewlopmentandDewlopmentandCooper推动更具经济性和操作性的终端电能替代模式，通过以电补热、以电补冷、以气补3.1清洁与化石能源协同促进包容转型·公路交通：加强充电基础设施建设，突破氢燃料汽车电池核心技术。到2050年，全球交通用氢规模增加至2.5亿吨标准煤，氢能占公路交通用能比重达10%。·航运与航空：航运运输加快以清洁能源替代传统燃料；航空运输加快氢动力飞机的研发和应用，推广机场智能化改造。到2050年，航运航空用氢规模达2亿吨标准煤。>建筑领域推广电采暖、绿色节能建筑等，提高建筑领域用能效率。·推广清洁能源采暖。集中供暖为主的国家，推广效率更高的燃气锅炉和电锅炉，分散供暖为主的国家，推广清洁能源采暖与电采暖。·加强电力基础设施建设。推动大功率、高性能电采暖、电炊具等技术与装备创新，提高配电网可靠性和智能性。到2050年，建筑领域电能消费进一步增加至34亿吨标准煤，电气化率达68%。20302050■电能消费■氢能消费20302050■电能消费量——电气化率GlobalEnergyIntercoDewelopmentGlobalEnergyIntercoDewelopmentandCooper动平台为全球提供了可借鉴的创新模式。壳牌壳牌Refhyne电制氢项目深圳电动汽车与电网互动运营管理平台深圳电动汽车与电网互动运营管理平台1新型产业发展能源电力基础设施变革，将重塑相关制造业、服务业发展形态，为经济增长提供新动能。计2030年，光伏和风电产业市场规模将分别达到7000亿美2015～2022年全球新能源汽车销售数量28场规模分别达到2100亿美元和100亿美元2015～2022年全球新能源汽车销售数量28国网新能源云平台国网新能源云平台中国江苏怡宁能源微碳慧能科创产业园中国江苏怡宁能源微碳慧能科创产业园传统产业转型升级高载能产业的高质量绿色转型，为发展中国家绿色可持续工业化提供发展新机遇。>钢铁行业加快构建电为中心、电-氢-生物质电市场规模将在2030达到2500亿美元，2050年3.2能源与产业协同促进公正转型DowwlopmentandCmopetatlonm3.2能源与产业协同促进公正转型内蒙古风光火一体化多能互补项目内蒙古风光火一体化多能互补项目印尼加里曼丹工业园印尼加里曼丹工业园DowlopmentandCooperationOnganizationDowlopmentandCooperationOnganization3区域发展与电网互联将清洁能源资源优势转化为经济优势，促进国家间区域间清洁能源合作，提升各国碳减排力度，共同实现全球碳中和目标。全球跨区互联到2050年清洁能源发电量将增加12.3%,累积节省火电装机3000万干瓦和储能7000万干瓦，节省投资1000亿元。■低成本有限制互职情最■标准变本有限制且职情景■低或本无限制互联情最■标准建本无服制面联情景大容量跨国跨洲输电工程实现突破，成为促进非洲、南美洲清洁能源开发的动脉和枢纽。埃塞俄比亚一肯尼亚±500干伏直流输电工程埃塞俄比亚一肯尼亚±500干伏直流输电工程巴西美丽山特高压直流输电二期项目巴西美丽山特高压直流输电二期项目3.2能源与产业协同促进公正转型DewolopmentandCooperation3.2能源与产业协同促进公正转型保障社会公平正义以集约化、互联化方式开发清洁能源，提升电力可及性、降低用能成本，增加体面就业。DevelopmentandCooper电网覆盖为学校提供电力保障电网覆盖为学校提供电力保障美国大湖区能源转型投资与就业创造域。2022年五大湖地区各州新能源相关就业人数增加DewlopmentandDewlopmentandCooperationOrgani1能源电力系统的气候敏感性能源电力系统已成为气候高敏感性基础设施。表现为电源的出力受阻、电网的设施损毁、负荷的急剧增加复杂交织。2022年中国某区域2022年中国某区域GlobalEnergyIntercon3.3能源与气象协同促进韧性转型3.3能源与气象协同促进韧性转型全球能源互联网发展合作组织提升韧性就是实现能源电力基础设施气候“脱敏”,显著降低气候风险，提升高比例可再生能源条件下的安全可靠水平。减缓和适应是应对气候变化的两大策略，二者相辅相成，缺一不可。减缓是指减少温室气体排放，增加碳互作用结果，气候变化不一定导致灾害，必须与暴露能须电力原候的影致灾因子气候系统致灾因子经济社会系统(能源电力系统)风光水等极端气侯事件用电负荷能源电力系统与气候风险的相互关系3.3能源与气象协同促进韧性转型提升能源气候韧性机理框架通过减缓和适应并重，降低气候风险“三要素”减少风险损失。减缓适应风险要素减缓适应风险要素号电力系统3.3能源与气象协同促进韧性转型全球龙源互数网发解合作a织3能源气象协同发展构建气候适应型能源电力系统，建设多元主体电源、智能互联电网、灵活开放负荷，加强能源电力与供水、交通、通讯等基础设施的协同应灾能力。通片气性空化的不同均，912通片气性空化的不同均，912·10革比肉损头，0a4d下2空气保a风风2n2n放和4贝真化.例如2气体38E·H工心不泛的工诊0·H工心不泛的工诊0DewlopmentandCooperationOnDewlopmentandCooperationOn筛选分析数据绘制柱状图筛选分析数据绘制柱状图像识别K-means聚类3.3能源与气象协同促进韧性转型全球能源互联网发展合作组织风电/光伏(多年/小时级)优化负荷需求发电数据成本数据风电/光伏多年小时级出力数据常规储能周风/光发电政策规划源-网-储协同2年俄罗斯远东35至50年新增容量全球能源互联网发展合作组织电力气象服务保障北京冬奥100%绿色电力供应电力气象服务保障北京冬奥100%绿色电力供应电力-供水-供气协同应灾保障关键负荷恢复电力-供水-供气协同应灾保障关键负荷恢复考虑配电网、供水、供电、医院之间的复杂耦合性，建立灾害后协同应灾机制，通过电力流、供水流、天然气流、交通流协同调度，确保医院等关键负荷的运行能力。电力潮流供水水流天然气流交通流3.3能源与气象协同促进韧性转型多系统协同应急恢复气候感知多系统协同应急恢复气候感知与机理研究智能监测防灾减灾技术网架优化规划防灾减灾技术电力-供水-供气协同电力-供水-供气协同恢复技术恢复技术三网融合三网融合能源气象融合发展技术体系气候气象监测、预测技术快速发展，在电网设备运行、调控及防灾减灾中发挥重要作用。合电网冰冻灾害预报技术与覆冰实时监视预警技术，实现了电网冰灾应急自动决策。该技术在冰冻灾害省份推广后，已节约输电线建立完善政策和市场机制，积极动员政府、企业、社区、公众各方资源，提升全社会的响应能力。3.3能源与气象协同促进韧性转型将适应气候变化上升为国家战略、建设国家级服务体系，促进全社会更好应对气候风险。欧洲委员会和航