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在印度古吉拉特邦,工人们正在清洁太阳能发电厂内的光伏板。
在印度古吉拉特邦,工人们正在清洁太阳能发电厂内的光伏板。 图片来源:路透社/ Alamy Stock Photo。
能源
2020年10月13日37

国际能源署证实,太阳能现在是“历史上最便宜的电力”

西蒙•埃文斯

13.10.2020 | 8:37am
能源 国际能源署证实,太阳能现在是“历史上最便宜的电力”

世界上最好的太阳能发电计划现在提供“历史上最便宜的电力”,其技术比大多数主要国家的煤炭和天然气更便宜。

这是国际能源机构的数据2020年世界能源展望.国际能源署今天发布的这份464页的展望报告还概述了冠状病毒的“异常动荡”影响,以及未来20年全球能源使用的“高度不确定”未来。乐动体育正规吗

反映这种不确定性的是,今年的年度展望报告提出了到2040年的四条“路径”,所有这些路径都认为可再生能源将大幅增长。国际能源署的主要预测是,到2040年,太阳能发电量将比2018年的预期多43%,部分原因是新的详细分析表明,太阳能比预期便宜20-50%。乐动体育app苹果j

尽管可再生能源的增长速度加快,煤炭的“结构性”下降,但国际能源署表示,现在宣布全球石油使用达到峰值还为时过早,除非采取更强有力的气候行动。同样,该机构表示,除非针对全球变暖的政策措施加快,否则到2040年,天然气需求将增长30%。

这意味着,尽管全球二氧化碳排放量实际上已经见顶,但它们“远未达到稳定气候所需的立即峰值和下降”。国际能源署表示,要实现净零排放,不仅需要电力部门,还需要全球经济的各个部门做出“前所未有”的努力。

国际能源署首次包含了到2050年实现全球二氧化碳净零排放的1.5摄氏度路径的详细模型。报告称,改变个人行为,比如“每周在家工作三天”,将在实现这一新的“2050年净零排放”(NZE2050)方面发挥“至关重要”的作用。

未来情景

国际能源署每年秋季都会发布年度《世界能源展望》(WEO),其中包含一些对全球能源体系最详细、最严格的分析。乐动体育app苹果j在数百页密密的文件中,它利用了数千个数据点和国际能源署的数据世界能源模型

该展望包括几种不同的情景,以反映影响全球经济未来路径的许多决定的不确定性,以及在“关键的”未来十年中走出冠状病毒危机的路径。乐动体育正规吗《世界经济展望》还旨在向决策者提供信息,说明如果他们想要转向更可持续的道路,他们需要如何改变计划。

今年,它省略了“现行政策方案”(CPS),后者通常“通过概述未来,在现有政策基础上不再增加新政策,从而提供一个基线”。这是因为“很难想象这种‘一切如常’的做法会在今天的环境中盛行”。

那些情况是从冠状病毒大流行病的前所未有的辐射,这仍然非常不确定其深度和持续时间。乐动体育正规吗危机预计会引起一个急剧下降在2020年的全球能源需求中,化石燃料取得最大的袭击。

世界经济展望的主要途径还是“既定的政策方案”(STEPS,即NPS)。这表明,政府承诺要超越目前的政策基准。然而,至关重要的是,国际能源署会自行评估各国政府是否可靠地实现了自己的目标。

这份报告解释道:

“这些措施旨在对能源行业不同部门已经实施或宣布的政策进行详细和冷静的审视。它只在有具体政策和措施支持的情况下考虑长期的能源和气候目标。在这样做的同时,它为当今政策制定者的计划提供了一面镜子,并阐明了它们的后果,而不会事后猜测这些计划在未来可能会如何变化。”

展望报告显示,为了规划出一条更可持续的道路,需要如何改变计划。它表示,其“可持续发展方案”(SDS)“完全符合”巴黎的目标,即将全球变暖控制在“远低于2摄氏度……并努力将其限制在1.5摄氏度以内”。(这个解释是有争议的。)

SDS将二氧化碳排放量达到2070,并提供50%的几率,保持升温至1.65℃,潜力可停留在1.5℃以下负排放大规模使用。

IEA先前没有设置详细的路径,以低于1.5℃,在50%的概率下,去年的前景仅提供背景分析和一些广泛的概率乐动体育app苹果j段落的叙述

今年,《世界经济展望》首次对“2050年净零排放案例”(NZE2050)进行了“详细建模”。这表明,要想在2030年将二氧化碳排放量降低到2010年水平的45%,并在2050年实现净零排放,实现这一目标的几率为50%,需要采取哪些措施1.5度限制

今年展望的最后一条路径是“延迟复苏情景”(DRS),它表明了如果冠状病毒大流行持续下去,全球经济复苏需要更长的时间,GDP增长和能源需求的连锁下降可能会发生什么。乐动体育正规吗

下面的图表显示了在2030年之前的10年里,不同能源的使用在这些路径下的变化(右栏),相对于今天的需求(左栏)。

左图:2019年按燃料计算的全球一次能源需求,百万石油当量(Mtoe)。右图:展望中四个路径下的2030年需求变化。

左图:2019年按燃料计算的全球一次能源需求,百万石油当量(Mtoe)。右图:展望中四个路径下的2030年需求变化。资料来源:国际能源机构2020年世界能源展望

值得注意的是,在所有情况下,可再生能源(浅绿色)占需求增长的大部分。相比之下,随着全球气候政策的雄心增大,从上图的左到右,化石燃料的增长逐渐变弱,然后逐渐下降。

有趣的是,有迹象表明,国际能源署一直在加大对SDS的重视,这一途径与“远低于2摄氏度”的巴黎目标一致。在《世界经济展望2020》中,与之前的版本相比,它在报告中出现的频率更高,出现的时间更早,在页面中也更一致。

如下图所示,它按相对页面位置显示了过去四年发布的世界展望中每次提到“可持续发展情景”或“可持续发展目标”的位置。

近期WEO报告中可持续发展情景提出

在最近四份《世界经济展望》报告中,按相对页面位置提到了“可持续发展情景”或“SDS”。来源:碳国际能源乐动体育下载app机构简要分析乐动体育app苹果j2020年世界能源展望和以前的版本。图表由乔·古德曼(Joe Goodman)为Car乐动体育下载appbon Brief撰写。

太阳能飙升

今年《世界能源展望》中最重要的变化之一隐藏在报告的附件B中,其中显示了国际能源署对不同发电技术成本的估计。

该表显示,今天的太阳能电量比于去年的展望估计在去年的估计,范围取决于该地区的范围。陆上和海上风的估计成本较大了较大的削弱。

这种变化是《世界经济展望》团队进行的一项新分析的结果,该分析着眼乐动体育app苹果j于平均水平。资本成本为寻求建立新的发电能力的开发商。此前,国际能源机构认为7 - 8%的范围对于所有的技术,根据每个国家的发展阶段而有所不同。

现在,国际能源署回顾了国际上的证据,发现太阳能的资本成本要低得多,欧洲和美国为2.6-5.0%,中国为4.4-5.5%,印度为8.8-10.0%,这主要是因为旨在降低可再生能源投资风险的政策。

国际能源署表示,在最好的地区,在获得最优惠的政策支持和资金支持的情况下,太阳能发电“或低于”20美元/兆瓦时(MWh)。它说:

“对于利用高质量资源的低成本融资项目来说,太阳能光伏现在是历史上最便宜的电力来源。”

IEA表示,新的公用事业规模的太阳能项目现在在欧洲和美国售价30-60美元/兆瓦,在中国和印度只需20-40美元/兆瓦,在那里“收入支持机制”如保证价格已经到位。

国际能源署表示,这些成本“完全低于新建燃煤电厂的平均成本”,与中国和印度现有燃煤电厂的运营成本“处于同一区间”。这如下面的图表所示。

相对于天然气和煤炭发电的LCOE范围,公用事业规模的太阳能发电与收入支持的估计水平成本(LCOE)。

相对于天然气和煤炭发电的LCOE范围,公用事业规模的太阳能发电与收入支持的估计水平成本(LCOE)。资料来源:国际能源机构2020年世界能源展望

陆上和海上风力发电现在也被认为可以获得成本更低的融资。在最新的《世界经济展望》中,这些技术的成本估计要低得多,因为资本成本占到新可再生能源开发成本的一半。

结合过去一年政府政策的变化,这些较低的成本意味着国际能源署再次提高了对未来20年可再生能源的预期。

这在下面的图表中显示,其中2040年非水力可再生能源的发电现在在步骤中达到12,872泰拉瓦(TWH),从今天的2,873吨。这比去年的预期高出约8%,高于2018年展望期预期的22%。

全球燃料发电太瓦时。WEO 2020的历史数据和步骤用实线显示,而WEO 2019用虚线显示,WEO 2018用虚线显示。
全球发电,按燃料计算,太瓦时。WEO 2020的历史数据和步骤用实线显示,而WEO 2019用虚线显示,WEO 2018用虚线显示。来源:碳国际能源乐动体育下载app机构简要分析乐动体育app苹果j2020年世界能源展望和以前的版本。图表由Carbon乐动体育下载app Brief使用Highcharts

太阳能是最大的原因,2040年的产量比2018年《世界经济展望》增长了43%。与此形成鲜明对比的是,从图表中可以看出,从“结构上”来看,燃煤发电目前比此前预期的要低,2040年的发电量比去年预计的低14%左右。国际能源署表示,由于冠状病毒大流行,2020年燃料估计下降了8%,但从未恢复过来。乐动体育正规吗

值得注意的是,在今年的STEPS中,2040年的天然气产量也下降了6%,部分原因是疫情及其对经济和能源需求增长的长期影响。

总体而言,可再生能源——以“新国王”太阳能为首——满足了STEPS中绝大多数的新电力需求,到2030年占到新增电力需求的80%。

这意味着到2025年,中国将超过煤炭,成为世界上最大的能源来源。加速的情况下一年前由该机构提出。

可变可再生源的兴起意味着IEA笔记的电网灵活性越来越多。“强大的电力网络,可调度发电厂,储存技术和需求响应措施所有在满足方面发挥重要作用,”它说。

修订了前景

国际能源署表示,从今年的前景来看,太阳能发电成本的降低和增长速度的加快,意味着从2020年起,每年新增的太阳能发电能力都将打破纪录。

这与该公司前几年在太阳能领域的“STEPS”计划形成了鲜明对比。在前几年,全球每年的产能增加(扣除退休人数)一直停滞不前。

现在,太阳在STEPS中稳步增长,如下图所示(黑线实线)。如果考虑到老的太阳能电站在退休时为替换它们而增加的新产能(总虚线),这一点就更清楚了。在SDS和NZE2050计划下,经济增长需要更快。

全球每年新增的太阳能发电能力为千兆瓦。
全球每年新增的太阳能发电能力为千兆瓦。历史数据用红色表示,而连续版本的《世界经济展望》的中心观点则用蓝色表示。WEO 2020 STEPS以黑色显示。虚线显示的是总增加量,考虑到在假定的25年寿命后退休的老产能的替换。来源:碳国际能源乐动体育下载app机构的简要分析乐动体育app苹果j2020年世界能源展望以及之前的展望版本。图表由Carbon乐动体育下载app Brief使用Highcharts

由于假设的更新和政策环境的改善,太阳能的前景被提升,这与煤炭的前景形成了直接对比。

连续几期《世界经济展望》都下调了对最脏的化石燃料的展望,其中今年的变化尤其显著,部分原因是冠状病毒后人们对煤炭的“结构性转变”。乐动体育正规吗

IEA目前预计,未来几年煤炭使用量将略有上升,但随后会下降,如下图(红线)所示。然而,这一轨迹远未达到SDS所要求的减排目标,SDS是与“远低于2摄氏度”的巴黎目标(黄色)相一致的途径。

历史上的全球煤炭需求以及国际能源署之前对未来增长的主要预测。
历史全球煤炭需求(黑线,数百万吨)和IEA的未来增长的中央情景(蓝色色调)。今年的步骤以红色显示,SDS是黄色的。乐动体育下载appIEA的碳简短分析乐动体育app苹果j2020年世界能源展望以及之前的展望版本。图表由Carbon乐动体育下载app Brief使用Highcharts

今年的前景给印度带来了特别剧烈的变化,预计印度发电用煤的增长速度远低于去年的预期。

国际能源署表示,在STEPS中,到2040年,燃煤发电能力将仅增长2500万千瓦,比《世界能源展望》2019年的预期减少86%。这意味着印度的煤炭船队在未来20年几乎不会增长,而不是在2019年的235GW的基础上增加近一倍。

同样,根据IEA人物,印度煤炭产生的电力的增长日预计比去年的思想慢80%。

国际能源机构预计持续快速退休到2040年,美国和欧洲的旧煤炭产能将分别关闭197GW(目前的74%)和129GW(88%)。

综上所述,尽管东南亚地区出现了快速扩张,但这意味着,到2040年,全球煤炭船队将首次出现萎缩。

能源展望

展望显示,总体而言,可再生能源的迅速崛起和煤炭的结构性下降有助于控制全球二氧化碳排放。但石油需求的稳定和天然气使用量的增加意味着二氧化碳只会持平,而不是像实现全球气候目标所要求的那样迅速下降。

这些竞争趋势在下面的图表中显示,其追踪IEA步骤下的每个燃料的主要能量需求,具有实线。总体而言,可再生能源于2040年满足能源需求增加的三分之一,同时占总数的另外五分之二。石油和核的较小增加足以抵消煤炭能源的下降。

从1990年到2040年,按燃料计算,全球一次能源需求为数百万吨石油当量。
从1990年到2040年,按燃料计算,全球一次能源需求为数百万吨石油当量。未来的需求基于STEPS(实线)和SDS(虚线)。其他可再生能源包括太阳能、风能、地热和海洋能源。资料来源:国际能源机构2020年世界能源展望.图表由Carbon乐动体育下载app Brief使用Highcharts

上图的虚线显示了为达到IEA预测的目标所需要遵循的截然不同的路径,IEA预测的目标大致是低于2摄氏度的水平。

到2040年,尽管石油和天然气仍将是第一大和第二大一次能源来源,但所有化石燃料的使用量将会下降。与2019年的水平相比,煤炭下降了三分之二,石油下降了三分之一,天然气下降了12%。

与此同时,其他可再生能源——主要是风能和太阳能——将跃升至第三位,在未来20年增长近7倍(+662%)。SDS认为,水电(+55%)、核能(+55%)和生物能源(+24%)的增长幅度较小,但仍相当可观。

到2040年,低碳能源将占全球能源结构的44%,高于2019年的19%。据国际能源署称,煤炭价格将降至10%,为工业革命以来的最低水平。

然而,尽管存在这些快速变化,但是,在2050年之后,世界将无法看到净零二氧化碳排放到2070年,这是预留在1.5℃以下的2050年截止日期之后。

这是尽管SDS包括“全面实施”英国、欧盟和最近中国设定的净零目标。

(根据国际能源署对实现这些目标的政策的可信度的评估,这些目标在STEPS下只会部分实施。例如,报告的表B.4说,在STEPS下,只有英国的“一些实施”具有法律约束力的目标到2050年实现温室气体净零排放。)

零的数字

IEA总干事法提赫•比罗尔(Fatih Birol)在该报告的前言中写道,今年首次公布的NZE2050“案例”描述了气温上升至1.5摄氏度的路径,因为《世界经济展望》(WEO)团队认为,“是时候深化和扩展我们对净零排放的分析了”。乐动体育app苹果j

在过去的18个月里,主要经济体宣布或立法零排放目标包括英国和欧盟。最近,中国宣布到2060年达到“碳中和”。[《碳简报》即将进行的分析乐动体育app苹果j将探讨这一目标的含义。]乐动体育下载app

乐Ó乐动体育app苹果j60;体育下载app对最近四个世界经济展望的简要分析表明,这些发展——连同《世界经济展望》的出版政府间气候变化专门委员会(IPCC)关于1.5摄氏度的特别报道2018年 - 已伴随着韦奥上这些主题的覆盖范围大幅上涨。

2017年《世界经济展望》每100页使用“1.5摄氏度”一词的次数少于一次,2019年增加到5次,2020年增加到8次。“净零”的使用率从2017年和2018年的每100页一次上升到2019年的6次,今年的报告中每100页38次。

然而,NZE2050案例并不是一个完整的WEO场景,因此它并没有STEPS和SDS所附带的完整数据集,因此很难全面探索其途径。

他说,这看起来“很奇怪”博士Joeri Rogelj他是气候变化与环境研究中心的讲师伦敦帝国理工学院的格兰瑟姆学院IPCC 1.5C报告的主要作者之一。

国际能源署已经公布了冗长的附件,其中详细介绍了全球一系列主要经济体在其每种主要情景下,不同能源来源和每个部门二氧化碳排放的路径。(今年是STEPS和SDS。)

他去年加入了科学家和非政府组织呼吁国际能源署(IEA)向《碳简报》(Carbon Brief)表示,“NZE2050的所有潜在数乐动体育下载app据都应与其他《世界经济展望》(WEO)的数据一样详尽。”

乐动体育下载app《碳简报》已要求国际能源署提供这些数据,如果更多细节出现,将更新本文。Rogelj补充道:

“当然,主要的问题是,NZE2050计划打算如何在2050年实现二氧化碳净零排放的目标。这里特别值得关注的是,该方案打算使用多少和哪种类型的二氧化碳去除(负排放),以及在确保可持续发展的同时打算如何这样做。”

WEO致力于NZE2050的全部章节,特别强调未来十年到2030年需要的变化。

(它还将该途径与IPCC特别报告中设定的途径进行了比较,称NZE2050案例的二氧化碳排放轨迹与之相当“P2”场景美国的温度控制在1.5摄氏度以下,“没有或很低的超调”,而且使用相对“有限”BECCS。)

下面的图表显示了在STEPS中,二氧化碳排放量如何有效地稳定到2030年,保持在2019年的水平以下,而NZE2050年的情况则看到了40%以上的下降,从2020年的340亿吨(GtCO2)下降到2030年的仅20GtCO2。

2015-2030年,根据STEPS、SDS和NZE2050,能源和工业过程的全球二氧化碳排放量为10亿吨CO2 (GtCO2)。彩色楔板显示了SDS和NZE2050所需要的额外节省。

2015-2030年,根据STEPS、SDS和NZE2050,能源和工业过程的全球二氧化碳排放量为10亿吨CO2 (GtCO2)。彩色楔板显示了SDS和NZE2050所需要的额外节省。资料来源:国际能源机构2020年世界能源展望

在接下来的十年中,电力部门贡献了最大一部分的节能需求(上图中的橙色楔形)。但也有来自能源最终用途(黄色)的重要贡献,如运输和工业,以及来自个人行为变化(蓝色),下一节将进行更详细的探讨。

IEA表示,2030年,从SDS到NZE2050,额外节省的6.4GtCO2中,这三个楔子的贡献大致相当。

根据NZE2050的案例,到2030年,低碳电力供应将满足75%的需求,高于目前的40%。到本世纪20年代中期,太阳能发电能力必须以每年约3亿千瓦的速度增长,到2030年将接近5亿千瓦,而目前的增长速度约为1亿千瓦。

从2019年到2030年,燃煤电厂的二氧化碳排放量将下降75%。这意味着效率最低的“亚临界”燃煤电厂将被完全淘汰,大多数“超临界”电厂也将关闭。《世界经济展望》表示,煤炭产量下降的大部分将来自东南亚,该地区目前占全球煤炭产能的三分之二。

虽然核将有助于增加的一小部分零碳代在NZE2050中,国际能源署指出,“大规模核设施的长期提前期”限制了该技术在本十年更快发展的潜力。

对于工业而言,二氧化碳排放量将减少约四分之一,电气化和能源效率将占最大份额。这十年中,仅在“发达经济体”,每月就会有超过200万户家庭进行节能改造。

在交通部门,二氧化碳排放量将下降五分之一,这还不包括以下计算的行为变化。到2030年,一半以上的新车将是电动的,而2019年这一比例约为2.5%。

行为变化

今年的展望首次包含了对个人行为改变以减少二氧化碳排放的潜力的详细分析。乐动体育app苹果j(即使在简单的层面上,这一点也很明显,“行为”一词被提及122次,而2019年只有12次。)

该报告指出,减少航班和关掉空调等行为转变将在实现净零排放方面发挥重要作用。

虽然SDS呼吁对人们的生活方式进行适度的改变,比如增加公共交通的使用,但这些选择只占该方案和STEPS方案之间差异的9%。

相比之下,在NZE2050中,与2030年SDS相比,这些变化的二氧化碳排放量减少了近三分之一。

该报告详细分析了全球采取具体行动所节省的估计排放量,这些行动包乐动体育app苹果j括在全球范围内改用晾衣绳、放慢驾驶速度和在家工作。

报告作者估计,这些变化中有60%可能受到政府的影响广泛的通过立法来控制城市和日本的汽车使用努力限制房屋和办公室的空调。

如下图所示,改变人们的交通方式是减少排放的主要原因。道路运输(蓝色条)占2030年节省的一半以上,大幅减少的航班数量占四分之一(黄色条)。

在NZE2050情景下,三个关键部门的行为变化对年度二氧化碳排放的影响。

在NZE2050情景下,三个关键部门的行为变化对年度二氧化碳排放的影响。资料来源:国际能源机构2020年世界能源展望

根据作者的说法,大约7%的汽车二氧化碳排放来自于不到3公里的路程,“骑自行车不需要10分钟”。在NZE2050方案中,所有这些行程都被步行和骑自行车取代。

该报告估计,行为转变可以在2030年减少约60%的飞行排放。这些措施包括实质性的改变,比如取消少于1小时的航班,以及将长途航班和商务航班的数量减少四分之三。

即使如此,由于增长在这种情况下,2030年的航空活动总量仍将保持在2017年的水平。

剩下的节省来自于限制家庭能源使用的决定,比如把暖气和空调系统都调低。

在家工作有可能从总体上减少排放,因为通勤减少的排放是住宅排放增加的三倍多。

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该报告估计,如果全球20%能够在家工作的劳动力每周只在家工作一天,到2030年,全球将节省约1800万吨二氧化碳(MtCO2),如下图所示。

事实上,NZE2050方案假设所有能够做到这一点的人,每周在家工作3天,相当于相对温和地节省5.5亿吨二氧化碳。

由于NEEE2050的能量混合的更广泛的变化,与当前情况相比,广泛家庭工作的排放影响很小,在左侧列中所示的情况下,或2030年的步骤,如中间列所示。

全球年度能源消耗和二氧化碳排放的变化

如果20%的人口每周在家工作一天,在三种不同的情景下,每年全球能源消耗(左y轴)和二氧化碳排放(右y轴)的变化。交通(红色和浅蓝色)节省的排放超过了与在家工作相关的住宅(紫色、深蓝色和灰色)排放的增加。资料来源:国际能源机构。

虽然该报告关注的是能源系统的二氧化碳排放,但它也暗示了高水平的甲烷和一氧化二氮这是全球农业特别是畜牧业的结果。

它指出转向素食将“很难实现快速减排”。

作者承认,普遍采用提议的行为改变是不可能的,但建议有“替代方法”,这些改变可以结合起来产生类似的结果。

例如,尽管一些地区可能不会引入更严格的限速,但其他地区可能会决定将车速降低到报告中建议的7公里/小时以上。

西蒙·埃文斯(Simon Evans)是250多名阅读了《世界能源展望》初稿部分内容的外部同行评议者之一。

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