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arXiv:2005.07571v1 [physics.soc-ph] 2020 年 5 月 15 日
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风能和太阳能等可再生电力来源在效率、成本和可用性方面取得了显著发展，但系统集成仍然是一个挑战。实现完全可再生的电力供应需要大规模存储技术和灵活的用户来克服长时间的低发电量。同时，其他行业（如交通和工业）必须实现电气化以取代化石燃料。电转甲烷是一项有前途的技术，因为它能够利用现有基础设施实现大规模储能和行业耦合。在这项工作中，我们分析了德国电力、交通和工业部门的共同转型，同时考虑到最近关于在 2038 年之前逐步淘汰煤炭的决定。我们使用开源框架 OSeMOSYS 中具有高技术和时间分辨率的技术经济优化模型来评估可再生能源的必要容量和存储规模以及系统成本和相关排放。我们发现转型分为三个相当不同的阶段，由排放差距缩小和煤炭逐步淘汰推动。到2030年，太阳能发电将大幅扩张，而到2040年，煤炭将主要被化石天然气取代。此后，排放上限将变得非常具有挑战性，因此所有灵活性选项都将大大扩展：存储、削减和灵活的电转甲烷。

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