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IEA报告:为什么需要净零示范项目?

作者:中国储能网新闻中心 来源:CWEA公众号编译 发布时间:2022-06-24 浏览:

中国储能网讯:近日,国际能源署(IEA)发布《净零示范项目的必要性》报告。这是对去年发布的具有里程碑意义的报告《全球能源部门2050年净零排放路线图》关于“资助示范项目的国际计划,特别是在技术庞大且复杂的行业,将加速创新进程”等观点的具体补充。报告认为,到 2026 年,全球技术示范资金至少达到 900 亿美元,这是实现净零排放的重要跳板。CWEA公众号全文编译该报告供读者参考。

点击阅读原文查看报告原文,或关注CWEA公众号,后台回复“2206报告”下载报告PDF原文和中文编译版及相关资料。

IEA 估计,到 2026 年,至少需要筹集 900 亿美元的公共资金以完成一系列技术示范项目。这些项目可在 2030 年前投入商业使用,并有助于在本世纪中叶实现净零排放。新的报告解释了支持此类分析的关键考虑因素和技术基础。

如果不大力加速清洁能源创新,到 2050 年实现净零排放是不可能的。

当今市场上可用的技术能够提供到 2050 年实现净零排放情景 (NZE) 中到2030年所需的几乎所有减排量,但要一直实现净零排放将需要 2030 年之后广泛使用的技术今天仍在开发中。到 2050 年,在 NZE 情景下为了实现二氧化碳减排,近50%的减排量需要使用目前尚未完成示范阶段的技术,这一比例在重工业和长途运输等行业甚至更高。为了让这些技术尽快大规模地进入市场,这十年的重大努力至关重要。

对于 NZE 而言,处于早期阶段的清洁能源技术的创新周期需要比历史上通常所需的周期要更快。到 2030 年,将开发中的清洁能源技术推向市场需要比过去最快的能源技术的平均开发速度还要快 20%,比太阳能光伏快 40% 左右。示范阶段的技术,例如水泥生产中的碳捕集利用和储存 (CCUS)技术,将于 2024 年在新西兰投入市场。大型示范阶段的氢基钢铁生产、直接空气捕获技术及其他技术最迟到 2026 年应达到商业规模,大多数小型的示范样机阶段的技术——如固态无制冷剂冷却或固态电池——目前正在示范,需要到 2030 年前完成。

IEA 监控了整个能源系统中 400 多项单独的技术设计和组件的开发进程,这些设计和组件有助于根据IEA 的 ETP 清洁能源技术指南以实现净零排放(ETP Clean Energy Technology Guide)。对于这些技术中的每一种,该技术指南都包含有关成熟度以及开发和部署计划的汇总信息,并列出了成本和性能改进目标以及该领域的领先参与者等情况。

清洁能源技术指南大型海报高清PDF下载

https://iea.blob.core.windows.net/assets/355d9b26-b38c-476c-b9fa-0afa34742800/iea_technology-guide-poster.pdf

IEA(2020),清洁能源创新,IEA,巴黎https://www.iea.org/reports/clean-energy-innovation

放大局部,比如发电技术,分为太阳能,风能,水电,地热,核能,煤炭,天然气、生物质、天然气等等。风电子技术又分为陆上,海上,Airbone风能系统等。海上风电还可以继续分出固定基础、漂浮式基础和漂浮式混合平台等。非常翔实。

几个关键技术领域最需要大型示范项目

创新过程涉及科学概念、工作原型和消费者需求的逐级演示。根据能源领域的常见用法,“示范项目”通常是将新技术以单个全尺寸商业单位的规模引入特定市场的最初几个范例之一。与原型和样机相比,它需要更多的时间、成本,也有更大的风险,但可降低投资者后续安装的风险。孤立起来考虑,示范项目通常是一项亏损投资,因为它们既有资本要求又有风险,它们一般被直接置于通常称之为“死亡谷”(valley of death)的阶段,到了这一阶段,即使有很大的市场潜力,技术也可能无法在商业上取得进展。

那些只有靠规模经济才适合大型化安装的行业中的示范项目,如果没有公共支持,通常最难融到资。即使与消费者习惯支付的成本相比,这些项目额外的生产成本并不高,但面临风险的资本规模庞大——一些行业很容易就超过 10 亿美元——这使得示范项目的商业案例具有很大挑战性。这与大规模制造的设备或数字消费产品不同,通常这些领域实现完全商业化规模的实验成本要低得多。而示范项目技术在其早期阶段需要不同的有针对性的政策组合,随着规模扩大还要进行大型协调现场试验(例如,测试广泛需求响应的有效性或电动汽车如何与智能电网交互等)。清洁能源供应链,包括制造业和关键矿产供应,也将受益于与大型示范项目互补的有针对性的政策支持。

示范项目有三个主要目的:向客户展示该技术在规模上是有效的;降低金融企业和保险公司的风险认知;向监管机构通报成本和市场部署需求。对于那些具备环境和社会效益的技术,例如 NZE 中的技术,通过示范项目降低成本并缩小公共和私营部门之间的知识差距的能力,政府资助支持的理由将得到加强。

有必要增加政府研发和示范项目的支出并重新确定优先次序。纵观全球到 2050 年实现净零排放所需的各项技术,有一个明确的组别最需要重大示范项目。大多数涉及到分子控制层面,而不仅仅是电子控制方面,也包括将可持续生物质转化为负担得起的燃料的项目,通过捕获和储存二氧化碳使其不再排放到大气中以及用低排放替代品替代重工业和长途运输中的化石燃料等技术,主要涉及氢能和相关燃料等。可惜的是,氢能、CCUS、电气化和生物能源目前仅占全球公共清洁能源研发和示范支出资金的 25% 左右。

净零示范项目组合的公共成本触手可及

IEA 估计,到 2026 年,至少需要筹集 900 亿美元的公共资金用于高效的示范项目组合。该投资组合将直接支持并利用示范项目中的私人投资,从而最大可能在 2030 年之前根据 IEA 提出的净零情景2050年路线图中所有部门排放净零所需的各种技术实现商业化。这些技术都是人所熟知的,并且都在试点规模上得到了概念证明,但还需要通过示范项目进行最后的推动。900亿美元的估算依据的是根据每一个排放挑战项目展示两个或多个竞争性解决方案,同时还考虑到监管和地理环境的不同。例如,某些先进生物精炼技术的示范项目如果想要在关键市场上扩大规模并具有可保险性和可销售性,则需要考虑各种生物质原料和具体的气候条件。鉴于过去的经验表明每个地区的故障率都无法做到零故障,因此估算中包含了一些冗余(或放大)的情况。

成本估算基于最新可用的运营项目或先进工程设计。公共部门承担的总成本比例约占50%,而资金需求和工具则因技术领域和地区的不同而各异。总成本包括一个固定周期内的资本成本和运营成本。例如某些技术中,以水电解为例,资本投资只能通过运营补贴保证来解锁。

一些投资组合包括:

集装箱大小的船舶配备替代传动系统。

氨裂解制氢,制氢和制氨过程中的完全一体化。

氢基合成液体和气体燃料的生产。

用于氢生产、储存和分配的集成可再生电力和聚合物电解质膜和固体氧化物电解槽。

仅基于氢气、天然气掺氢或使用 CCUS 的钢铁生产。

新颖配置的漂浮式海上风能。

小型模块化核反应堆。

从非化石来源生产大宗化学品。

CCUS 适用于水泥制造、氢气生产和发电(来自煤、天然气和生物质),但尚未得到验证。

从环境空气中捕获和储存二氧化碳。

通过酶促和热化学处理从纤维素原料中提取先进的生物燃料。

全球合作势在必行

如此规模的加速显然是雄心勃勃的,但也是可能的。它要求市场上尚未准备妥当的技术在多种配置和各种区域环境中能快速大规模地得到展示。在大多数情况下,这些演示净零NZE背景下并行运行,将有助于实现 2050 年净零目标。这种并行进行的做法与典型的技术开发的做法相反:学习通常在不同背景下的连续示范项目中转移,从而在开始广泛部署之前即可建立信心。创新的本质意味着项目出资者和投资者有面临失败的风险,但这种失败却可能是全球投资组合整体取得进展的基础。

IEA 对投资组合成本的估计还取决于国际合作。在利益相关者和项目之间共享知识和学习是一项关键要求。如果政府之间交换信息,监管机构还将制定更有效的政策。如果缺乏合作,项目数量肯定还需要更多,这样投资组合的成本也会更高。

良好的国际合作还可以确保示范项目位于最适合技术推广的地点。新兴市场和发展中经济体在净零情景能源投资中占全球能源投资的40% 以上,超过当前政策情景所预测的 30%。例如,预计到 2030 年重工业中约 85% 的新产能将出现在新兴和发展中国家。

供应链合作对于加速示范项目也至关重要。鉴于技术演示本身为具有挑战性的商业案例,因此为以显著降低碳排放而提供的商品、燃料和服务建立早期需求信号对于部署下一代清洁能源技术非常重要。先进的市场承诺已成功用于引发其他领域的创新,从疫苗到商业航天领域等。一些因需求而聚合的行动计划,例如先行者联盟(First Movers Coalition)、SteelZero 计划、清洁能源部长级工业深度脱碳计划(Clean Energy Ministerial Industrial Deep Decarbonisation Initiative)等,正在收集通过近零排放路线或零排放长途车辆等生产材料的中期采购承诺,这可以转化为未来示范和后续清洁能源项目的可融资协议。

通过资助新兴市场和发展中经济体的示范项目,将加快实现净零排放。清洁能源方面的研发和专利目前主要集中在少数几个地方:欧洲、日本、美国、韩国和中国,约占 2010 年至 2019 年间产生的所有清洁能源国际专利家族的 90%。(https://www.iea.org/reports/patents-and-the-energy-transition)对于尚未参与初始开发的新兴市场和发展中经济体,如果在相同的气候、监管和市场条件下进行测试,技术供应商会发现其技术在这些地区的商业化成功率更高。这样一种动态还有助于这些国家从新技术供应链中获得繁荣发展,并更有效地应对以人为本的转型的必要性。

“跟踪资金的流向”——IEA 将跟踪进展

IEA正在加紧努力评估相关技术领域商业化的进展。在ETP清洁能源技术指南的基础上,IEA 正在与包括创新使命(Mission Innovation) 和IEA技术合作计划(IEA TCP)在内的国际合作伙伴合作开发一个数据库,以跟踪公共和私人资金如何转化为现实世界的示范项目的进展,这些数据将公开提供。创新使命计划还将协调一系列技术任务,其中一些任务将在未来几年提供大型试点和示范项目。

到2022年年中,清洁能源示范项目投资的信号令人鼓舞。作为各国能源系统向净零排放转型计划的核心要素,包括美国、日本、欧盟和中国在内的主要经济体都强调了能源技术创新,并提出或已投资更多的资金。此类计划不光包括上述技术示范项目的投入,还包括其他类型项目中的整体组合的一部分。

在美国,2021 年投资基础设施和就业法案(2021 Investment Infrastructure and Jobs Act)资助了一个新的清洁能源示范办公室,启动资金为 210 亿美元。

日本的绿色创新基金(Green Innovation Fund)在 2021 年至 2031 年间将拨款约 190亿美元用于低碳能源技术示范,并为私人参与此类项目提供 150 亿美元的税收抵免。

欧盟创新基金(The EU Innovation Fund)的预算已达 110 亿美元,用于在2030年前展示创新能源技术,包括用于工业减排的大规模解决方案。作为 2022 年 REPowerEU 计划的一部分,承诺再提供 30 亿美元。随着用于资助项目的排放配额价格的上涨,这些资金可能还会进一步扩大。

在中国,“十四五”能源规划文件对能源创新起到了核心作用:国家科技重大项目预算可能会超过目前每年约 30 亿美元的水平,并包括更多能源相关项目。此外,已宣布到 2025 年期间清洁能源研发每年增长 7%。

德国则宣布以 90 亿美元支持一系列氢能相关项目,其中一些项目可能有助于实现净零示范项目组合。

澳大利亚、韩国、挪威和英国都在扩大对一系列技术示范项目的预期支出,包括 CCUS 和氢能等。

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关键字:新能源

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