能源技术展望2010

工作来完善此评估中的估算值,包括如何平衡潜在的共同利益并确保任何负面共同影响是可以理解、量化并可缓解的(如有可能)。评估地区、国家和地方各级的共同利益和潜在冲突同样重要,因为很多都将是根据具体情况确定的。

各行业调查结果

目前二氧化碳排放量的约84%和能源相关,所有温室气体排放量的65%可以归因于能源供应和能源使用。如果要使全球二氧化碳排放量减半,所有行业都必须大幅降低其二氧化碳强度。但是,这并不意味着每一行业都必须减排50%。基线情景下每个行业都有不同的增长前景和不同的旨在降低排放量的低碳技术选择范围。 能源技术展望2010能详细研究了每个行业有助于实现成本最优低碳未来的潜力,包括所需的技术和政策。

为促进所有行业现有技术和新技术的推广,一个关键讯息就是要迅速行动,考虑长期目标。如果没有长远眼光就会有风险——近期不适当的高资本投资可能会损害未来的减排目标,或在其正常生命周期来临之前被废弃。

电力行业

值得重申的是电力行业脱碳将是全球二氧化碳深度减排工作的中心。目前电力行业占据与能源相关的二氧化碳排放量的41%。基线情景显示,至2050年,由于对化石燃料的继续依赖,排放量将会是现在的两倍。相比之下,BLUE Map情景下,发电的碳排放强度会降低几乎90%(和2007年水平比较),同时,可再生能源发电占全球发电量的近一半,核能占略少于四分之一。另外一个关键变化是,由于二氧化碳捕集和封存技术的广泛应用,大部分仍在继续使用的化石燃料发电二氧化碳排放量会降低很多。

需要重大的政策变化打破目前电力行业对化石燃料的依赖,这是一项具有重要意义的投资。BLUE Map情景需要32.8万亿美元的投资(比基线情景所需的23.5万亿美元多40%),其中超过一半用于新型发电厂。一个关键挑战是目前许多低碳替代方案较传统的化石燃料为基础的技术要昂贵很多。除了扩大研发和示范支持、创造市场机制来促进技术创新,政府应采取政策鼓励尽早关闭那些低效、污染严重的发电厂。所有低碳发电方案必须坚持下去:不包括显著增加该行业CO2减排成本的方案。

一些低碳发电技术向人们提出了独特挑战。例如,需要系统集成支持大量的可变可再生能源(诸如风能、太阳能光伏、径流式水电、波浪能和潮汐能)。此外,还迫切需要加速电力行业二氧化碳捕集和封存的示范,并制定全面的监管措施以保证大规模的商业应用。核电要求在放射性废料处置设施建设和运营方面要更上层楼。

通过从化石燃料到电能的能源消耗转变,近零碳发电的实现为所有终端用能行业CO2减排创造了机会。例如,从依靠柴油或汽油的内燃机汽车到电动车和混合动力汽车,从化石燃料供热到高效热泵。

一些迹象表明,发电行业的改变已经开始发生。可再生能源投资2008年达到历史新高,其中风能和太阳能领先,并在经济不景气的2009年保持相似水平。2009年,与其他发电技术相比,欧洲装机容量最多的是风电。在世界其他地区已经可以看到类似的发展:全球再生能源装机容量,中国现在排名第二,印度第五。也有证据表明,核电正处于复兴阶段。中国,印度和俄罗斯正在计划显著扩大核能容量。拥有核电厂的其他几个国家也在积极考虑开发新的核电容量,但今年来并无新项目启动。

电力网络

不断变化的需求和发电状况需要修改电力网络的设计、运营和部署,区域特色对确定网络配置日趋重要。

虽然仍需要系统规模示范,智能电网(电力和热能储存技术相结合)的灵活性似乎可平衡变化的电力需求和发电量,优化高峰负荷和能源效率方案交付管理。智能电网有助于减少发电和电力使用产生的二氧化碳排放量。

工业

近几十年来,工业能源效率提高,许多行业二氧化碳强度下降。然而,这一进展被全球工业生产增长大大抵销。工业行业的直接二氧化碳排放量占目前二氧化碳排放量大约20%。实现二氧化碳大幅度减排要求广泛采用目前的最佳可得技术,并要求开发和推广一系列新技术,如二氧化碳捕集和封存技术、熔融还原技术、分离膜技术和黑液气化技术。

许多能源密集型工业行业(如钢铁、水泥、化工和石化、纸浆和造纸)二氧化碳捕集和封存技术的成功应用代表着减少工业直接排放最重要的新技术选择。为了达到减排目标,工业行业二氧化碳捕集技术的大规模示范应和电力行业规划的示范项目应同时进行。生物质和废料替代燃料和原料代表着另一个重要选择,但由于资源十分有限,竞争可以抬高价格并使工业应用的吸引力降低。脱碳电力行业通过工业流程电气化将为降低二氧化碳强度提供新的机遇。

需要清晰、稳定、长期的碳定价政策来刺激工业行业技术转型。目前形势下,只有发达国家的排放量受到限制,此种情形引起对竞争和碳泄漏的合理关注。一个全球排放交易系统最终可能是最有效的;同时,涉及具体能源密集型行业的国际协定可能是切实可行的第一步。需要政府干预来建立标准、奖励办法和实行监管改革,去除能源价格补贴应是补贴持续存在的国家的优先事项。

建筑

建筑行业直接产生的二氧化碳排放量占全球排放量10%;加上本行业电力使用产生的间接二氧化碳排放,这个份额达到将近30%。从能源角度来看,建筑物是由围护结构和保温、空间供暖和制冷系统、热水系统、照明系统、家电和消费类产品以及商用设备组成的复杂系统。

大部分建筑寿命久远,这意味着目前全球超过一半的建筑在2050年会仍然存在。经合组织和经济转型国家建筑物退休率低且经济增长缓慢,意味着大部分能源和二氧化碳的节约潜力在于为现有楼宇改造和购买新技术。发展中国家新建筑将会迅速增多,有机会通过提高新建筑效率标准来确保相当快速而大幅的能源节约。

落实目前可获得的低成本高效低碳可选方案对短期内实现具有成本效益的二氧化碳减排至关重要。这将换来时间来开发和应用不太成熟、目前较昂贵但可在长期会发挥重要作用的技术。对于空间供暖和水加热来说,这些技术包括高效热泵、太阳能热系统和使用氢燃料电池的热电联供系统。

克服这些障碍需要一套全面的政策,这些政策可能包括信息宣传、财政和金融激励措施和其他推广政策,以及最低能源性能标准。此类政策必须解决财政困难,发展工业能力并提高研发投资。

服务行业需要政策以实现新建筑物外壳改善,同时也需要高效取暖、制冷和通风系统。鉴于(与住宅行业相比)其在总使用中所占份额更大,需要重大政策措施来提高照明和其他终端用能电器(如办公设备,信息技术设备和制冷设备)的能源使用效率。

近年来显示了一些令人鼓舞的迹象,消费者倾向于使用可减少二氧化碳排放的新技术。2007/08年度,热泵销售在欧洲主要市场显示了双位数的增长。对太阳能热系统的需求也迅速增长,太阳能热系统可进行低温热冷却和/或取暖和水加热。

交通运输

交通运输行业目前占到能源相关的二氧化碳排放量的23%。考虑各种旅行方式都有增加,特别是轻型汽车和飞机,基线情景表明到2050年交通运输能源的使用会比当前增加一倍,相关二氧化碳排放量会是当前的2倍多。到2050年实现二氧化碳深度减排将依赖于通过提高能源效率减缓交通运输燃料使用的上升和增加低碳燃料份额。实现大量节约的另一个途径是鼓励旅客和运输商更多使用巴士和铁路而减少使用轻型汽车、卡车和飞机。

尽管经合组织国家交通运输行业排放会比2007年的水平有绝对削减,但是对于非经合组织国家,人口和收入的强劲增长使交通运输行业达到绝对减排量极其困难。BLUE Map情景下,到2050年经合组织国家的排放量要比2007年少60%,而非经合组织国家从油井到车轮的排放量要比2007年高60%。

通过提高内燃机效率、实现车用动力混合化、使用插电式混合动力电动汽车、电动汽车和燃料电池汽车来减少燃料使用和二氧化碳排放量,其前景看好。实际上BLUE Map情景下所有汽油和柴油汽车的增量效率提高都会带来汽车寿命期内的燃料节省。多数经合组织国家政府目前都具有严格的燃油经济性标准,世界各国许多政府也已经宣布要更广泛地使用电动汽车和插电式混合动力电动汽车。到2020年,这些承诺总计会使超过500万辆的电动汽车和插电式混合动力电动汽车上路。

由于电力和氢燃料的大量使用,轻型内燃机汽车对生物燃料的的需求2030年后开始下降。相比之下,至2050年期间,卡车、船只和航空使用的生物燃料迅速上升,取代了中间馏分石油燃料。

可喜的是,各国政府正在推出交通运输行业二氧化碳减排政策,但还需要更多努力来增加研发、示范和推广经费,提高运输行业协作水平,特别是要更快的削减先进技术的成本。此外,要更加关注激励消费者采用脱离能源密集型、以化石燃料为主的交通运输系统所需的技术、生活方式。

框3 地域差异

ETP 2010对对减少全球排放量意义重大的四个国家或地区的二氧化碳排放趋势和减排方案进行了更详细的分析:经合组织欧洲、美国、中国和印度。他们各自都面临独特的挑战,反映了当前和未来经济发展的水平和不同的自然资源(表现在能源结构中)赋存情况。因此,他们对于二氧化碳排放有着不同的出发点和未来发展轨迹,在基线情景和BLUE Map情景中都有不同的发展方式。虽然减排需要很多相同的技术选择,但是和应用相关的政策方案可能显著不同。

基线情景下,印度二氧化碳排放量相对增加最大,到2050年要增长几乎五倍。中国二氧化碳排放量也显示出大幅增加,2007年至2050年期间几乎会是原来的3倍。美国显示出轻微增长,增幅1%,经合组织欧洲的排放下降8%。BLUE Map情景下,所有国家都比基线情景下表现出大幅度减少;2050年,美国排放量(相比2007年)减少81%,经合组织欧洲减少74%,中国减少30%,而印度增加10%。

BLUE Map情景也保障了这四个国家或地区的能源供应安全,特别是通过减少石油使用来实现。在美国和经合组织欧洲,2050年石油需求比2007年的水平低62%到512%(天然气需求呈现类似的降低)。在中国和印度,石油需求在BLUE Map情景下仍在增长,但到2050年比基线情景低51%～56%。

在经合组织欧洲,电力行业到2050年需要几乎完全脱碳。超过50%的电力生产来自可再生能源,剩余电力生产多数来自核能和利用二氧化碳捕集和封存技术的化石燃料(精确的能源结果各个国家之间差别很大,这反映了当地的条件和机遇)。在工业行业,能源效率与二氧化碳捕集和封存是减排的主要手段。在建筑行业,提高采暖效率是最重要的能源节约措施,并可构成BLUE Map情景下该行业一半以上的减排量。其他缓解措施包括太阳能采暖、热泵、热电联产联产/集中供暖和提高电器效率。经合组织欧洲的运输量预计将保持相对稳定。交通运输行业二氧化碳深度减排可以通过使用高效汽车、向电力和生物燃料转变、以及在转向使用沼气和生物合成气后逐步采用天然气来实现。

对于美国来说,能源效率和燃料转换将是所有终端用能行业中二氧化碳减排的重要措施。基础设施投资对支持向低碳经济的过渡至关重要,特别是对于国家电网和运输网络。现有的大部分发电资产到2050年将被替换,低碳技术,如风能、太阳能、生物质能和核能将会提供实质性的减排机会。许多能源密集型产业在依靠技术改进提高能源效率方面都具有广大空间。同样,轻型汽车的平均能源强度相对较高。到2030年新轻型汽车的燃油效率翻一番可以帮助减少排放。先进的汽车技术在轻型汽车、商业照明和中型卡车行业也会发挥重要作用。在建筑行业,空间制冷效率的提高和更加节能的电器为二氧化碳减排提供了最大的机会。

由于煤炭的主导地位,中国必须大力投资洁净煤技术,如二氧化碳捕集和封存,提高煤炭在发电和工业(其占据中国能源使用和二氧化碳排放量最大份额)中的使用效率。还应优先考虑在能源密集型行业(如钢铁、水泥、化工)中提高能源效率、减少二氧化碳排放量的措施。中国交通运输行业在汽车销售、基础设施建设和新技术引进方面发展非常迅速。BLUE Map情景表明,大幅度减排将取决于交通工具电气化和电力行业的大幅度脱碳。

对于印度面临的挑战将是在二氧化碳排放量轻微增长的情况下实现经济快速发展——这意味着随着人口不断增长能源需求大幅度增加。电力需求将强劲增长,巨大的新增装机容量的需求为建立低碳电力系统创造力独特机遇。

虽然印度有一些世界范围内堪称最高效率的工厂,同时小规模和低效率的工厂也占有很大的份额。

因此,提高整体工业效率将是一个重大挑战。收入增长和工业生产增加将会对印度的交通运输提出更大的要求,使其必须促进公共交通和新型低碳汽车技术的发展。建筑行业对能源的需求也将强劲增长;空间制冷和电器效率的提高,将对抑制能源消耗和排放量增长至关重要。

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