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   要闻动态

世界主要经济体是怎么进行能源电力转型的?

  近日,由国家能源局主办,电力规划设计总院、中国能源传媒集团有限公司承办的《新型电力系统发展蓝皮书》(以下简称《蓝皮书》)发布仪式在京举行。

  《蓝皮书》由国家能源局统筹组织11家研究机构共同编制而成,旨在为电力行业转型发展指明战略方向,全面助力推进能源革命、构建新型能源体系、推动能源绿色发展。

  《蓝皮书》指出,以2030年、2045年、2060年为新型电力系统构建战略目标的重要时间节点,制定新型电力系统“三步走”发展路径,即加速转型期(当前至2030年)、总体形成期(2030年至2045 年)、巩固完善期(2045年至2060年),有计划、分步骤推进新型电力系统建设的“进度条”。


>> 新型电力系统建设“三步走”发展路径

  在总体架构与重点任务方面,《蓝皮书》提出要加强电力供应支撑体系、新能源开发利用体系、储能规模化布局应用体系、电力系统智慧化运行体系等四大体系建设,强化适应新型电力系统的标准规范、核心技术与重大装备、相关政策与体制机制创新的三维基础支撑作用。

>> 新型电力系统图景展望

>> 新型电力系统四大基本特征

  我们节选了《蓝皮书》中“世界主要发达经济体能源电力转型镜鉴”部分如下。

  气候变化给全人类生存和发展带来新的挑战。

  2021年以来,世界多个国家和地区出现了能源电力短缺的局面,俄乌冲突使得全球能源供需紧张形势进一步演变为能源危机。世界各国正在重新调整能源发展战略,积极促进能源供给来源地的多样化,提高能源战略储备能力,推动能源独立安全发展。

  欧盟、美国、日本等发达经济体率先启动能源电力转型,各国新能源发电量近年来呈快速增长趋势。从2010年至2020年,欧洲地区新能源发电量占比由7.7%激增至23.8%,达9210亿千瓦时;美国新能源发电量占比由4.0%增长至12.4%,达4977亿千瓦时;日本新能源发电量占比由2.6%增长至12.5%,达1256亿千瓦时。

  各国结合自身资源禀赋、能源战略、技术水平、政策导向,制定了不同的能源电力转型战略与过渡路径。


>> 2020年世界主要经济体新能源发电量占比

  欧盟注重碳减排,同时关注能源安全。

  欧洲预计2050年实现碳中和,利用其在绿色技术产业积累的领先优势,积极推动可再生能源发展,从多个层面实现可再生能源替代转型。

  主要国家可再生能源快速发展并实现高比例消纳,得益于充裕的发电容量,灵活的发电调节能力,紧凑的电网结构,完善的市场机制,以及可再生能源与其他电源、电网统筹协调规划等多方面因素。

  近年来,在全球通胀与俄乌冲突叠加下,为保障能源安全,欧盟部分国家被迫重启煤电。

  美国注重能源独立,加速能源技术商业化发展。

  美国始终把能源安全放在首位,电源装机结构以气电为主。

  美国电力系统转型包括两方面,一方面是由能源低碳化转型驱动的电源转型,包括扩大新能源发电规模、关停燃煤电厂或附加CCUS装置等;另一方面是由能源转型和现代社会发展共同驱动的电网转型,大力发展智能电网和微电网。同时,美国高度重视技术攻关,包括氢能技术、先进核电技术、生物燃料技术与地热技术、储能技术。

  日本注重电力稳定供应,积极整合可再生能源与氢能。

  日本电力系统规模约为我国浙江与江苏两省总和,装机结构以气电、煤电等化石电源为主。

  其电力系统转型过程中重点关注电力稳定供应,提出将最大限度地开发海上风电、太阳能、地热等可再生能源,推进可再生能源制氢技术的规模化应用,大力发展零排放技术,通过储能、虚拟电厂等手段提升系统灵活性,力求通过能源技术优势弥补资源禀赋的劣势。

>>欧盟能源转型战略

>>美国能源转型战略

>>日本能源转型战略

  为适应新能源在系统中电量占比持续提升,国际主要发达国家立足于其国情和发展阶段制定了能源技术发展战略,通过电力转型适应大规模高比例新能源的并网与消纳。

  目前各国主要通过分布式发电和储能等领域技术革新,推动源网荷储多环节的深度融合,同时积极出台金融、财政、法规制度并完善电力市场建设,助力电力系统转型。各国重点转型措施可为我国新型电力系统构建提供重要参考。

  一是提升终端电气化水平。英国拟通过推广基于热泵技术的供热电气化、加速电动汽车普及的交通电气化等一些举措提升终端用能水平。据英国商业、能源和工业战略部(BEIS)预计,英国终端电气化水平将由2021年的16%上升至2050年的50%以上。现阶段终端电气化水平相对较高的日本、美国和欧洲一些国家将通过对工业、交通运输、供暖和制冷等领域进行终端电气化改造,使终端用能电气化水平进一步提升至50%以上。

  二是大力发展分布式新能源。为实现分布式能源的高效利用,各国积极构建分布式能源网络,通过屋顶光伏、分散式风电、储能和微网建设,来满足终端用户对冷、热、电的用能需求。日本分布式发电以热电联产和光伏发电为主,据日本经济贸易产业省(METI)预计,2030年分布式能源系统发电将占总电力供应的20%。德国针对分布式新能源并网,制定了一系列技术标准规范和并网检测认证制度,鼓励通过新能源电源远程调控技术等手段增强新能源发电的主动可调节性,满足系统安全稳定运行要求。

  三是推进多时间尺度储能规模化发展。在碳中和背景下,各国大力发展以电池储能、压缩空气储能等为代表的长时间储能技术,以提高电力系统调节能力和对新能源的消纳能力。美国国家可再生能源实验室(NREL)预计,2050年储能功率和储能容量将分别达到2亿千瓦和12亿千瓦时以上,储能规模相较目前将增长约10倍。美国能源部已投入大量资金用于支持全钒液流电池、压缩空气储能等技术研发。2050年,电网储能时长将以4小时、6小时、8小时为主,三类储能分别约占储能配置总量的34%、25%和19%。日本积极推动储能规模化发展,预计到2030年储能规模将比2019年增加10倍,商用和家用蓄电池市场规模将达到2400万千瓦时,车载蓄电池市场规模也将扩大到1亿千瓦时。英国主要以投入公共资金支持储能技术创新,通过发布“工业战略挑战基金”、开展“法拉第挑战计划”等措施鼓励对电池储能延寿、系统规模提升、回收利用等方面进行深化研究。

  四是加快布局氢能产业,推动电能与氢能互转利用。以日本、美国和欧洲为代表的发达国家和地区十分重视氢能产业技术创新与发展。美国、德国等制定了与氢能产业相关的发展路线图,拟投入总计数亿美元资金用于开展规模化“制氢、运氢、储氢和氢应用”研究,推进氢能全产业链发展,预计2050年加氢站用氢实现100%绿电制氢。英国的“绿色工业革命十点计划”提出要推动低碳氢能的应用,到2023年,在天然气系统混合氢能比例将达到20%,部署氢能供热研究并规划建设氢能社区、氢能城镇,2030年低碳氢能容量预计达到500万千瓦。氢电转换方面,日本、欧盟部分国家已在氢燃料电池方面取得阶段性成果,日本计划2030年安装530万台配有氢燃料电池的汽车。受限于技术及成本因素,清洁氢气在2035年之前不会用于大规模电力生产,但会在运输和重工业等其他部门发挥效益。2035至2040年,以氢能为基础的电气化应用将大规模应用。据国际氢能委员会预计,2050年氢能将承担全球18%的终端用能需求。

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【编辑:叶先生