國(guó)際可再生能源署(IRENA)于近日發(fā)布了《可再生能源展望：能源轉(zhuǎn)型2050》報(bào)告，展望了實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)脫碳轉(zhuǎn)型的可再生能源發(fā)展目標(biāo)，為低碳、清潔、可持續(xù)發(fā)展的能源未來(lái)提供參考。報(bào)告提出，當(dāng)前為實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)做出的努力仍有較大差距，到2050年全球能源相關(guān)碳排放需以每年3.8%的速度下降才能使全球平均溫升控制在2℃以內(nèi)，可再生能源在終端能源消費(fèi)占比應(yīng)增至66%，而能源強(qiáng)度改善速度需提高到每年3.2%。

報(bào)告進(jìn)一步指出，加速利用可再生能源促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型能夠成為全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的重要要素，到2050年全球可再生能源就業(yè)崗位將增加三倍至4200萬(wàn)個(gè)，能源相關(guān)工作崗位將達(dá)到1億個(gè)。

報(bào)告主要內(nèi)容如下：

一、為實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)的計(jì)劃與實(shí)際行動(dòng)之間仍有差距

1、各國(guó)為碳減排做出的努力仍然存在差距。一些國(guó)家追求凈零排放，而另一些國(guó)家仍未設(shè)定政策目標(biāo)。在《巴黎氣候協(xié)定》框架下提出的“國(guó)家自主貢獻(xiàn)”(NDCs)目標(biāo)不如在最新的能源計(jì)劃和市場(chǎng)發(fā)展上有雄心。據(jù)IRENA估計(jì)，目前的國(guó)家自主貢獻(xiàn)(NDC)電力目標(biāo)僅為實(shí)現(xiàn)2030年全球氣候目標(biāo)所需可再生能源電力的40%。

新冠肺炎疫情引發(fā)的健康危機(jī)、人道主義危機(jī)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)危機(jī)可能會(huì)拉大差距抑或加速社會(huì)的脫碳進(jìn)程，會(huì)出現(xiàn)哪條發(fā)展路線將在很大程度上取決于各國(guó)將采取的經(jīng)濟(jì)刺激措施，其中最重要挑戰(zhàn)將是發(fā)展的可持續(xù)性、應(yīng)對(duì)能力以及人民健康和福祉改善。通過(guò)建設(shè)脫碳社會(huì)來(lái)實(shí)現(xiàn)全球氣候目標(biāo)仍然需要加快速度。

2、世界迫切需要清潔、可持續(xù)的能源解決方案以加速碳減排步伐。近年來(lái)能源發(fā)展趨勢(shì)表明了加速碳減排的必要性。盡管近年來(lái)可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的份額、能源強(qiáng)度以及終端用能電氣化程度都有所改善，但發(fā)展速度難以滿足全球氣候目標(biāo)需求。根據(jù)當(dāng)前各國(guó)制定的政策承諾及目標(biāo)(即IRENA的參考情景“已規(guī)劃能源情景”)，到2050年全球一次能源需求將從目前的600EJ增長(zhǎng)至710EJ，化石燃料消費(fèi)量仍與當(dāng)前持平，因此將無(wú)法滿足全球碳減排目標(biāo)。

IRENA的“轉(zhuǎn)型能源情景”和“更深度脫碳情景”提供了全球經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期穩(wěn)定以及低碳安全發(fā)展的基礎(chǔ)。根據(jù)“轉(zhuǎn)型能源情景”，到2050年全球化石能源消費(fèi)將下降75%，能源相關(guān)碳排放將以年均3.8%的速度下降至約100億噸，比當(dāng)前水平降低70%，使全球平均氣溫上升2℃以內(nèi)(圖1);而“更深度脫碳情景”則有望到2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放(最遲到2060年前實(shí)現(xiàn))，并使全球溫升控制在1.5℃以內(nèi)。

圖1：到2050年全球一次能源需求、化石燃料需求以及能源相關(guān)碳排放變化

(TPES為一次能源供應(yīng)總量;PES為“已規(guī)劃能源情景”;TES為“轉(zhuǎn)型能源情景”;Gt為十億噸;EJ為艾焦)

二、能源行業(yè)已發(fā)生可喜變化，可再生能源正主導(dǎo)全球電力增量

1、可再生能源發(fā)電增長(zhǎng)速度快于總體電力需求。2019年，可再生能源發(fā)電量的增長(zhǎng)超過(guò)了電力需求的增長(zhǎng)，而化石燃料發(fā)電量出現(xiàn)下降，這是幾十年來(lái)在發(fā)電總量增加的情況下化石燃料發(fā)電量首次出現(xiàn)下降。在許多領(lǐng)域，光伏和風(fēng)能正日益成為成本最低的電力來(lái)源，未來(lái)10年內(nèi)大多數(shù)可再生能源的成本將具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2、交通運(yùn)輸?shù)碾姎饣尸F(xiàn)出加速變革的早期跡象，但建筑和工業(yè)部門(mén)的可再生能源消費(fèi)增速較慢。由于太陽(yáng)能光伏和風(fēng)能(包括海上風(fēng)能)的成本快速下降，加上電池、電動(dòng)汽車等關(guān)鍵技術(shù)成本迅速下降，可再生能源制氫也被視為潛在的運(yùn)輸燃料，交通運(yùn)輸部門(mén)的轉(zhuǎn)型速度正在加快。但可再生能源在建筑及工業(yè)領(lǐng)域的部署仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)所需水平，必須加速提高能效和促進(jìn)生物燃料發(fā)展。

3、到2050年，能源相關(guān)碳排放平均每年需要下降3.8%，可再生能源和能效將做出巨大貢獻(xiàn)。按照“轉(zhuǎn)型能源情景”，到2050年能源相關(guān)碳排放將比今天的水平下降70%，其中一半以上的減排量來(lái)自可再生能源(包括發(fā)電和終端用能部門(mén))，約1/4來(lái)自能效，加上直接和間接電氣化(例如綠色氫能和電動(dòng)汽車等技術(shù))，共可貢獻(xiàn)90%以上的減排量(圖2)。按照“更深度脫碳情景”，剩余的減排量(其中2/3以上來(lái)自航空、船運(yùn)和重工業(yè)等具有挑戰(zhàn)性的部門(mén))，主要依靠增加可再生能源、電氣化(直接使用和綠色氫能)、進(jìn)一步提升能效、采用碳管理以及其他消費(fèi)習(xí)慣的改變等來(lái)完成。在能源領(lǐng)域以外，還需要努力減少非能源使用產(chǎn)生的排放，土地使用、土地利用變化和林業(yè)產(chǎn)生的排放以及煤炭、石油和天然氣行業(yè)中的氣體排放。

圖2：報(bào)告各情景到2050年全球能源相關(guān)減排情況預(yù)測(cè)(單位：十億噸/年)

4、作為降低碳排放的主要解決方案，能效和可再生能源需加速部署。能效和可再生能源是實(shí)現(xiàn)全球能源轉(zhuǎn)型的兩個(gè)關(guān)鍵解決方案。然而，由于能源需求持續(xù)增長(zhǎng)，2010年以來(lái)可再生能源在全球終端能源消費(fèi)中所占的份額僅在10%左右緩慢增長(zhǎng)。2019年能源強(qiáng)度僅增長(zhǎng)1.2%，低于過(guò)去十年的平均水平(1.8%)。按照“轉(zhuǎn)型能源情景”，可再生能源、能效和電氣化將共同貢獻(xiàn)90%的能源相關(guān)減排量，可再生能源在終端能源消費(fèi)占比到2030年應(yīng)增至28%，到2050年需達(dá)到66%，而能源強(qiáng)度改善速度需提高到每年3.2%，才能滿足全球氣候目標(biāo)(圖3)。

圖3：到2050年可再生能源在終端能源消費(fèi)占比及能源強(qiáng)度提升速度變化

(TFEC為終端能源消費(fèi)總量;PES為“已規(guī)劃能源情景”;TES為“轉(zhuǎn)型能源情景”)

三、為實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)對(duì)能源系統(tǒng)的投入將帶來(lái)多方面的收益

1、為了確保氣候安全，需要擴(kuò)大對(duì)清潔能源技術(shù)的投資并轉(zhuǎn)變投資方向。需要將化石燃料投資轉(zhuǎn)向可再生能源和能效，逐步取消化石燃料補(bǔ)貼。到2050年，“轉(zhuǎn)型能源情景”中能源系統(tǒng)總投資需要達(dá)到110萬(wàn)億美元，約占同期年均GDP的2%。其中，超過(guò)80%的資金應(yīng)投資可再生能源、能效、終端用能電氣化以及電網(wǎng)和靈活性。如果以年度計(jì)算，每年的投資水平應(yīng)達(dá)到約3.2萬(wàn)億美元。相比之下，2014-2018年期間平均每年的投資約為1.8萬(wàn)億美元，而在“已規(guī)劃能源情景”下未來(lái)將達(dá)到2.9萬(wàn)億美元/年。如果希望實(shí)現(xiàn)“零碳排放”，到2050年對(duì)能源系統(tǒng)總投資需要達(dá)到130萬(wàn)億美元(見(jiàn)圖4)。

圖4：到2050年能源系統(tǒng)總投資情況(單位：萬(wàn)億美元)

2、加快可再生能源部署和提高能效回報(bào)將遠(yuǎn)大于投入。按照“轉(zhuǎn)型能源情景”，能源轉(zhuǎn)型每花費(fèi)1美元，將獲得3-8美元的投資回報(bào)(圖5)。換言之，到2050年“轉(zhuǎn)型能源情景”將增加19萬(wàn)億美元的成本，但通過(guò)降低環(huán)境和健康損害，將獲得50-142萬(wàn)億美元的回報(bào)。要實(shí)現(xiàn)凈零排放，“更深度脫碳情景”將需再增加16萬(wàn)億美元投入，如果實(shí)現(xiàn)完全無(wú)排放則將增加26萬(wàn)億美元成本，但零碳排放帶來(lái)的收益將達(dá)到62-169萬(wàn)億美元。另一種衡量成本的方法是在此期間減少一噸碳排放的成本。對(duì)于“轉(zhuǎn)型能源情景”，該成本為34美元/噸，對(duì)于“更深度脫碳情景”凈零排放，成本為100美元/噸，對(duì)于“更深度脫碳情景”完全零排放，成本為156美元/噸。

圖5：到2050年能源系統(tǒng)脫碳轉(zhuǎn)型的成本及收益(單位：萬(wàn)億美元)

3、可持續(xù)的能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型有望帶來(lái)全新的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，提升GDP增速并更深入改善民生。到本世紀(jì)中葉，GDP增速將比當(dāng)前計(jì)劃提升2.4%。累計(jì)收益將達(dá)到98萬(wàn)億美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型所需的額外投資。能源轉(zhuǎn)型有望帶來(lái)全新的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，到2050年全球可再生能源就業(yè)崗位將增至4200萬(wàn)個(gè)，是現(xiàn)有崗位的4倍，能效相關(guān)崗位將達(dá)2100萬(wàn)個(gè)，電網(wǎng)和靈活性相關(guān)崗位達(dá)到1450萬(wàn)個(gè)，能源相關(guān)工作崗位將達(dá)到1億個(gè)，比當(dāng)前就業(yè)崗位多72%。世界各地區(qū)將感受到環(huán)境和健康水平的提升，大眾福祉得到廣泛改善，福祉指數(shù)將提高13.5%。

四、實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的五大技術(shù)途徑

1、電氣化

(1)電力將成為未來(lái)能源系統(tǒng)的核心能源載體。盡管可再生能源補(bǔ)貼不斷減少，全球GDP增速不斷放緩，但可再生能源發(fā)電技術(shù)成本下降和新增裝機(jī)容量正在刷新紀(jì)錄。在能源轉(zhuǎn)型的情況下，到2050年，電力將成為核心的能源載體，在終端能源消費(fèi)占比從20%增長(zhǎng)到接近50%，全球總用電量將增加一倍以上。

(2)電力在終端能源消費(fèi)占比增速將增至四倍，從每年增長(zhǎng)0.25個(gè)百分點(diǎn)增至1個(gè)百分點(diǎn)。在現(xiàn)有計(jì)劃的基礎(chǔ)上，每年還要增加1000TWh的電力需求，用于終端用能的電氣化。為滿足這一額外的可再生能源電力需求，每年需新建超過(guò)520GW的可再生能源發(fā)電容量。到2030年，可再生能源發(fā)電占比需從目前的26%上升到57%，到2050年則將上升至86%。可再生能源成本下降將加速這一增長(zhǎng)，2020年投產(chǎn)的太陽(yáng)能光伏和風(fēng)能項(xiàng)目中4/5的機(jī)組發(fā)電成本將低于所有化石燃料發(fā)電。

IRENA新能源發(fā)電裝機(jī)總量預(yù)測(cè)(2017-2050)

(3)終端用能部門(mén)電氣化將推動(dòng)可再生能源電力需求增長(zhǎng)。在交通領(lǐng)域，電動(dòng)汽車的數(shù)量將從2019年的約800萬(wàn)輛增至2050年的11億輛以上。在供暖領(lǐng)域，熱泵效率提升是傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)的2-4倍，到2050年，熱泵安裝數(shù)量將增加10倍，向此類高效電氣化技術(shù)的轉(zhuǎn)變也會(huì)帶來(lái)能效的提升。

2、提升電力系統(tǒng)靈活性

(1)電力系統(tǒng)的靈活性是集成高比例波動(dòng)性可再生能源電力的關(guān)鍵因素。氣候友好型能源系統(tǒng)是分布式、數(shù)字化和電氣化。目前，一些國(guó)家對(duì)波動(dòng)性可再生能源的并網(wǎng)比例超過(guò)30%，這意味著波動(dòng)性可再生能源的瞬時(shí)滲透率可能接近甚至超過(guò)電力需求，造成的電力過(guò)剩為進(jìn)一步電氣化提供了新的機(jī)遇。在“轉(zhuǎn)型能源情景”中，73%的裝機(jī)容量和超過(guò)60%的發(fā)電將來(lái)自波動(dòng)性可再生能源(光伏和風(fēng)能)，而目前這一比例僅為10%。

(2)電力系統(tǒng)必須在技術(shù)創(chuàng)新、商業(yè)模式、市場(chǎng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)運(yùn)行等方面實(shí)現(xiàn)最大的靈活性。在技術(shù)層面上，長(zhǎng)期和短期儲(chǔ)能對(duì)于增加靈活性都很重要，固定式儲(chǔ)能(不包括電動(dòng)汽車)的容量需要從現(xiàn)在的30GWh增加到2050年的9000GWh。如果將電動(dòng)汽車用于電網(wǎng)儲(chǔ)能計(jì)算在內(nèi)，則將增加14000GWh至23000GWh。然而，大部分靈活性仍將通過(guò)其它方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括電網(wǎng)擴(kuò)張和運(yùn)行措施、需求側(cè)靈活性和部門(mén)耦合。智能解決方案如電動(dòng)汽車智能充電可通過(guò)利用儲(chǔ)能容量和需求側(cè)的靈活性潛力，極大地促進(jìn)波動(dòng)性可再生能源并網(wǎng)。到2050年，“轉(zhuǎn)型能源情景”下對(duì)終端用能電氣化、電網(wǎng)和靈活性的投資將達(dá)到26萬(wàn)億美元。

3、傳統(tǒng)可再生能源

水電、生物能源、光熱和地?zé)岬瓤稍偕茉炊加兄@著的開(kāi)發(fā)潛力，其在“轉(zhuǎn)型能源情景”中的減排貢獻(xiàn)達(dá)到1/4以上，其中尤其重要的技術(shù)是水電和生物能源。

(1)水電可以為未來(lái)的能源系統(tǒng)提供重要的協(xié)同作用。在“轉(zhuǎn)型能源情景”下，到2030年水電裝機(jī)容量將需增加25%，到2050年需增加60%，而抽水蓄能容量則需增加一倍，即未來(lái)30年共需新增水電裝機(jī)容量達(dá)到800GW，相當(dāng)于2020年歐盟電力系統(tǒng)總?cè)萘?。水力發(fā)電和其他可再生能源技術(shù)在電力系統(tǒng)運(yùn)行方面的協(xié)同作用包括通過(guò)水力發(fā)電減輕風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電的短期波動(dòng)性成本，以及實(shí)現(xiàn)資源的季節(jié)性互補(bǔ)。多用途水電基礎(chǔ)設(shè)施還可以提供諸如調(diào)節(jié)河流流量和減少洪水等功能。

增加水電容量包括新建機(jī)組、升級(jí)現(xiàn)有電廠的渦輪機(jī)和系統(tǒng)，以及通過(guò)對(duì)非發(fā)電水壩進(jìn)行改造。對(duì)于新建水電站需考慮當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境影響以探討可行性。還需根據(jù)電力系統(tǒng)實(shí)際需求對(duì)水電機(jī)組進(jìn)行調(diào)整，包括更快、更頻繁地爬坡，以及評(píng)估氣候變化對(duì)供水和水庫(kù)蓄水需求的影響等。

(2)生物能源在終端用能領(lǐng)域?qū)⒆兊迷絹?lái)越重要。目前，生物能源在可再生能源的使用中占很大比例，并將繼續(xù)成為工業(yè)發(fā)電和供熱以及交通運(yùn)輸?shù)闹匾剂蟻?lái)源。在“已規(guī)劃能源情景”下，到2050年現(xiàn)代生物能源(不包括生物燃料的傳統(tǒng)用途)在一次能源供應(yīng)占比將從目前的5%增加到10%。在“轉(zhuǎn)型能源情景”中，生物能源在難以電氣化的領(lǐng)域，如船運(yùn)、航空和工業(yè)領(lǐng)域中將發(fā)揮重要作用，既可用于供熱，又可作為原料，到2050年其在一次能源供應(yīng)中占比將增至23%。與此同時(shí)，占生物能源需求很大一部分的傳統(tǒng)生物能源將逐步被淘汰。

4、綠色氫能

(1)氫能可以為難以直接通電的能源需求提供解決方案。目前，每年大約生產(chǎn)120Mt(14EJ)的氫氣，幾乎所有都來(lái)自化石燃料或由化石燃料發(fā)電，僅有不到1%的“綠色”氫能。綠色制氫技術(shù)正取得進(jìn)展，2020年全球最大(10MW)的綠色制氫工廠將在日本投產(chǎn)。綠色制氫主要通過(guò)可再生能源電力電解水生產(chǎn)，其成本正在迅速下降。

在未來(lái)幾年內(nèi)，綠色氫氣將在低成本可再生能源電力的地區(qū)具備藍(lán)色氫氣(由配備碳捕集與封存系統(tǒng)的化石燃料制氫技術(shù)生產(chǎn))的成本競(jìng)爭(zhēng)力。隨著成本的進(jìn)一步下降，在未來(lái)5-15年內(nèi)，許多地區(qū)的綠色氫氣成本將低于藍(lán)色氫氣。某些能源密集型產(chǎn)業(yè)未來(lái)可能會(huì)遷移到可再生能源資源豐富的地區(qū)，以開(kāi)發(fā)綠色氫氣的應(yīng)用潛力，如用于煉鋼和氨生產(chǎn)。第一家利用綠色氫制氨的工廠預(yù)計(jì)將于2020年投產(chǎn)。

(2)綠色氫可以進(jìn)一步加工成碳?xì)浠衔锘虬保詼p少船運(yùn)和航空排放。天然氣行業(yè)也將氫視為天然氣系統(tǒng)低碳化和延長(zhǎng)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施壽命的潛在解決方案。氫的商品屬性開(kāi)發(fā)尚處于萌芽階段，但它可能成為清潔能源的載體，增加對(duì)豐富、遙遠(yuǎn)、成本低廉的可再生能源資源的利用，這一發(fā)展可能產(chǎn)生重要的地緣政治影響，并進(jìn)一步加速對(duì)可再生能源發(fā)電的需求。到2050年，在“轉(zhuǎn)型能源情景”下，每年將生產(chǎn)160Mt(19EJ)的綠色氫，但這僅能滿足當(dāng)今全球能源需求的5%，每年還將生產(chǎn)80Mt(10EJ)藍(lán)色氫。要達(dá)到這一產(chǎn)量，必須大幅擴(kuò)大電解槽規(guī)模，從現(xiàn)在起到2050年，每年需新增50-60GW的容量。

5、通過(guò)創(chuàng)新應(yīng)對(duì)行業(yè)挑戰(zhàn)

(1)“更深度脫碳情景”提出在“轉(zhuǎn)型能源情景”基礎(chǔ)上進(jìn)一步脫碳的挑戰(zhàn)。在“轉(zhuǎn)型能源情景”下，到2050年電力將滿足一半的能源需求，剩下一半中1/3由終端用能的可再生能源提供，其余2/3由化石燃料提供。進(jìn)一步減少化石燃料使用的解決方案包括增加可再生能源(生物能源、光熱、地?zé)?的直接使用，提高能效，以及深度電氣化等。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，“轉(zhuǎn)型能源情景”下2050年剩余碳排放中有3/4來(lái)自船運(yùn)、航空和重工業(yè)等行業(yè)，因此仍需應(yīng)對(duì)此類行業(yè)的減排挑戰(zhàn)。在這些具有挑戰(zhàn)性的行業(yè)，生物燃料、合成燃料、新材料和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的技術(shù)進(jìn)步都極為重要。在中國(guó)等許多國(guó)家和地區(qū)，工業(yè)是占主導(dǎo)地位的能源消費(fèi)領(lǐng)域，占終端能源消耗約一半。因此，迫切需要通過(guò)創(chuàng)新為鋼鐵、水泥和石化等關(guān)鍵行業(yè)找到工業(yè)過(guò)程和非能源使用的零碳排放解決方案。此外，創(chuàng)新對(duì)于解決航空和海運(yùn)等難以電氣化的運(yùn)輸方式仍至關(guān)重要。

(2)“更深度脫碳情景”提供了零碳排放的實(shí)現(xiàn)情景。在“轉(zhuǎn)型能源情景”基礎(chǔ)上，可再生能源、綠色氫和基于可再生能源的電氣化貢獻(xiàn)了剩余減排量的60%，還有37%來(lái)自能效和用能行為變化，其余3%來(lái)自碳捕集、利用與封存(CCUS)和核能。與“已規(guī)劃情景”相比，若要將能源和工業(yè)過(guò)程相關(guān)的碳排放完全消除，各類技術(shù)所做出的貢獻(xiàn)將為：可再生能源占43%、能效占26%、電動(dòng)汽車占12%、綠色氫占9%、藍(lán)色氫和CCS占7%、用能行為變化占2%、核能在1%以下(電動(dòng)汽車和用能行為變化也可以被視為能效的一部分，或者電動(dòng)汽車使用可再生能源電力也可歸為可再生能源)。

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