全球对电池的需求正在增加,这在很大程度上是由通过启动流动性和更广泛的能量过渡来减少气候变化的必要性驱动的。正如分析师倾向于低估可再生能源产生的能源量一样,电池需求预测通常会低估市场规模,并经常校正。在较早的出版物中,麦肯锡,全球电池联盟(GBA)和Systemiq的2019年联合报告,这是2030年可持续电池价值链的愿景,我们预计到2030年的市场规模为2.6 TWH,年度增长为25%。但是,麦肯锡电池洞察团队的2022年分析预测,从开采到回收利用,整个锂离子(Li-ion)电池链从2022年到2030年可能每年增长30%以上,当时它将达到4000亿美元以上的价值,并且市场尺寸超过4.7 twh。
2023 年德国《可再生能源法》(Erneuerbare- Energien-Gesetz,EEG)规定,到 2030 年,至少 80% 的电力消耗必须来自可再生能源。1 这意味着必须从可再生能源中产生高达 600 太瓦时 (TWh) 的电力,而今天这一数字约为 260 TWh。2022 年能源危机之后,政策制定者在一定程度上降低了这一目标的优先顺序。然而,德国和欧洲的电力市场此后已经稳定下来;现在的电价和天然气价格与俄乌战争开始前大致相同(图 1)。这为下一步措施铺平了道路,特别是加速可再生能源的扩张和推动煤炭淘汰,以及随后的天然气淘汰。本周报告更新了早期基于模型的情景分析 2,并讨论了 2022 年及以后的结果。
季节性抽水储能(SPHS)潜在地点,可确定用于开发固定生成/抽水能力1GW的SHP设施的潜在地点,其量超过510万。SPHS的成本从0.007至0.2 US $ 3不等,用于储能的1.8至50 US $/MWH的储能和370至600 US $/kW的安装容量。1902个站点可以开发,存储容量成本低于50 US $/MWH,总存储容量为17.3 TWH,2017年大约79%的世界电力消耗。在墨西哥,SPHS项目可以是在级联安排的山脉中专门开发的,可以开发某些项目,而存储成本低于10 us $/mWh。大多数已确定的地点位于土地需求低于10 km 2 /TWH的地区。
清洁电气化应成为实现净零排放经济的所有战略的核心,电力将应用于比现在更广泛的终端应用,所有电力都将以零碳方式生产。电气化是满足大多数能源需求的最有效方式。由于可再生能源发电成本迅速下降,以及电力转换带来的固有效率提升,清洁电气化可以降低能源系统总成本,同时还能带来重大的当地和全球环境效益。正如 ETC 关于全球电力系统的最新报告所述,到 2050 年,直接用电占最终能源总需求的比例可能且应该会从今天的 20% 增长到接近 70%,支持直接电气化的发电量将从 27,000 TWh 增长到约 90,000 TWh [图表 0.1]。1
人工智能、机器学习、加密货币挖掘和云计算等新的数据中心应用加速了对更紧凑外形中更强大处理能力的需求。这种需求增加了视频流等传统活动的基本负荷。一个不可避免的后果是能源需求大幅增加。根据国际能源署 (IEA) 的数据,到 2026 年,数据中心(包括用于人工智能和加密货币的数据中心)的电力消耗可能会翻一番。数据中心是许多地区电力需求增长的主要驱动力。2022 年全球数据中心的总电力消耗估计为 460 太瓦时 (TWh),到 2026 年,数据中心的总电力消耗可能达到 1,000TWh 以上。这一需求大致相当于日本的电力消耗 [1] 。预计这些数字还将进一步上升,从而为提高数据中心内电力输送网络的效率提供环境和商业激励。
使用美国区域经济、温室气体和能源 (US-REGEN) 模型 1 进行的情景分析表明,当未部署化石能源发电时(即未与化石燃料一起部署二氧化碳捕获、去除或负排放技术时),储能(化学、电化学、机械和热能存储技术)在深度脱碳中发挥着更重要的作用。在 VRE 在电力供应中的份额增加到约 70% 且化石能源发电变得不可用的情况下,储能对于平衡可再生能源变得更具竞争力。这些情景表明,氢能发电和储能放电为美国提供了终端使用总电力供应的约 9%。在 100% 可再生能源的情况下,储能变得更加重要,氢能发电和储能放电分别提供 108 TWh 和 627 TWh,约占终端使用总电力供应的 20% [6]。
表20。tpes在参考方案下,燃料,2022-2028表21。家庭电气化水平(百分比)表22。人均用电(kWh)表23。在发电组合中分享(百分比)表24。 能量强度(2018年恒定价格以每人为单位的脚趾)表25。 燃料输入,燃料(MTOE),2040年和2050年,参考与CES表26。 非功率要求,燃料(MTOE)参考与CES表27。 Gross Generation,fuel(TWH),2040年和2050年参考vs. CES表28。 安装容量,燃料(MW)表29。 总的原能总供应,燃料(MTOE):2022,2040&2050:CES-1与CES-2表30。在发电组合中分享(百分比)表24。能量强度(2018年恒定价格以每人为单位的脚趾)表25。燃料输入,燃料(MTOE),2040年和2050年,参考与CES表26。非功率要求,燃料(MTOE)参考与CES表27。Gross Generation,fuel(TWH),2040年和2050年参考vs. CES表28。安装容量,燃料(MW)表29。总的原能总供应,燃料(MTOE):2022,2040&2050:CES-1与CES-2表30。燃油(MW)的容量增加和总安装容量:CES-1与CES-2表31。Gross Generation,By Fuel(TWH):2022,2040&2050:CES-1与CES-2表32。最终使用部门的能量强度,脚趾/php百万:2022、2030和2050
2022 年的总发电量比 2021 年下降 5.2%,主要是由于核电厂发电量下降(-12.8%,或 -6.4 TWh)。Tihange 2 号机组的开采于 2022 年 2 月 1 日结束,Doel 3 号机组于 2022 年 9 月 23 日关闭。然而,就总发电量而言,2022 年仍然是仅次于 2021 年的第二高年份。在过去十年中,最显着的增长是可再生能源,与 2013 年相比,其发电量增长了 102.4%(或 +12.0 TWh)。石油产品和固体化石燃料的使用量急剧下降(过去十年分别下降了 -15.4% 和 -55.9%),这主要得益于可再生能源。最后一座使用固体化石燃料的发电厂于 2016 年关闭。如今仍使用该燃料组生产的电力来自钢铁行业生产的气体和小型多燃料热电联产厂。
中国已经降低了温室气体排放增长速度,部分原因是由于对陆上风电的大量投资。相比之下,对海上风电的投资一直很小,直到最近才开始受到成本观念的限制。本文使用同化气象数据来评估中国未来的海上风电潜力。对省级的分析表明,总潜在风电资源是目前沿海地区电力需求的 5.4 倍。最近欧洲和美国市场的经验表明,中国可以利用潜在的海上资源,在高成本情况下以具有成本竞争力的方式提供 1148.3 TWh 的能源,在低成本情况下提供 6383.4 TWh 的能源,相当于 2020 年后沿海地区能源总需求的 36% 至 200%。分析强调了海上风电将给中国带来显著的益处,有望大幅减少温室气体排放,并带来空气质量的附带效益。
中国已经降低了温室气体排放增长速度,部分原因是由于对陆上风电的大量投资。相比之下,对海上风电的投资一直很小,直到最近才开始受到成本观念的限制。本文使用同化气象数据来评估中国未来的海上风电潜力。对省级的分析表明,总潜在风电资源是目前沿海地区电力需求的 5.4 倍。最近欧洲和美国市场的经验表明,中国可以利用潜在的海上资源,在高成本情况下以具有成本竞争力的方式提供 1148.3 TWh 的能源,在低成本情况下提供 6383.4 TWh 的能源,相当于 2020 年后沿海地区能源总需求的 36% 至 200%。分析强调了海上风电将给中国带来显著的益处,有望大幅减少温室气体排放,同时改善空气质量。