1、清潔能源轉型的安全性【譯者按】今年 7 月，國際能源署首次發布清潔能源轉型的安全性。報告指出在清潔能源轉型的總體背景下，特別是在實現凈零排放的過程中能源安全的決定性因素也在不斷演變,因此各國政府和工業部門要尤其警惕新興的能源安全問題。報告重點論述了新興能源安全問題及清潔能源安全轉型的八項關鍵原則，并就促進國際合作，特別是二十國集團（G20） 的內部合作，提出了相關建議。賽迪智庫節能與環保研究所對該報告進行了編譯，期望對我國有關部門有所幫助?！娟P鍵詞】電力系統 能源轉型 安全 數字技術- 9 -一、全球能源行業正在經歷一場根本性變革在實現凈零排放的道路上，能源安全的重要性日益增加。當前，確保以合

2、適的價格、穩定地提供燃料及相關關鍵能源商品是各國最基本的能源政策目標。然而，隨著清潔能源轉型的推進， 傳統的能源安全風險不但尚未消除，新的問題也隨之出現。所涉及的能源安全問題包括能源供應可能出現中斷、進而引發價格波動，且需從原來確保燃料供應轉向確保關鍵礦物供應。此外，隨著電氣化程度越來越高，電力安全問題也越來越重要。二、清潔能源安全轉型的八項關鍵原則（一）提高能源效率是實現清潔能源安全轉型的“第一動力”。能源效率是“第一燃料”，用更少的能源做更多的事情是能源安全的基礎。能源效率是實現減排目標和支持終端應用電氣化的關鍵支柱。這是各國家和地區近期或長期實現能源安全的一項具有成本效益的戰略。迄今為止

3、節能及相關行為的轉變速度遠遠無法滿足需要，應進一步加強并拓展能效技術與利用。目前，建筑、交通、電力和工業過程都有諸多節能解決方案，這些成熟的技術方法將對碳減排起到關鍵作用。預計到 2050 年，世界人口將增長 40%，而能源消費量將較目前減少 8%。鑒于近年來全球能效提升速度放緩，未來能效目標和實施進度需大幅提高，持續降低國內生產總值的能源強度（如圖 1），智能電網、數字化和相關技術的創新是提高全系統能效的有利工具。此外，大量的資金投入是擴大能效的必要條件。圖 1：能源效率、太陽能和風能是實現近期減排目標的優先選擇來源：國際能源署（2021），2050 年凈零排放:全球能源行業路線圖（二）提高

4、電力系統靈活性以實現智能電網全面且完善的可再生能源組合有助于增強能源種類多樣性和能源系統恢復力，抵御能源危機。預測到 2025 年，全球可再生能源發電量將超過燃煤發電量，在成本大幅下降、資源廣泛獲取和強有力的政策支持下，太陽能光伏和風力發電量將率先實現大幅增長。目前，對大多數經濟體來說，太陽能光伏和風力發電是最具成本效益的清潔電力來源，需不斷提高電力系統靈活性以推動其大規模并網，這是保障電力安全的關鍵因素。目前，無論是化石燃料還是可再生能源，傳統發電廠都為電 力系統提供了較大的靈活性。燃煤發電廠是中國和印度電力的主 要來源；而天然氣發電廠是歐洲和美國電力的主要來源；在巴西、加拿大和歐盟等一些國

5、家，水力發電則是當地電力系統貢獻最大 的來源；而在法國，核能對其電力系統具有重要貢獻。在歐洲部 分國家，需求響應和儲能技術正成為電力系統靈活性的關鍵因素。 未來，各國政府應積極采取行動，推進電力系統基礎設施投資， 進行燃煤和燃氣發電廠改造/轉換為生物質共燃發電模式，以更低 的負荷系數進行更靈活的供電。推進市場監管改革，激勵清潔能 源發電，以更低的碳排放鞏固電力安全。（三）開發并利用各種低碳發電資源，推進電力供應多樣化發展發電系統多樣性是能源安全的最佳保障，充分多樣化的發電組合可以有效緩解電力供應中斷和價格波動帶來的風險，維持電力系統安全。風能和太陽能光伏增長推動了全球發電組合的靈活性。水力發電

6、是當今全球最大的低碳電力來源，而土地和水資源的限制是加快建設新水電面臨的一個重要障礙，且現有的水力發電設施老化程度較高，全球超過 40%的水力發電設施使用年限超過 40 年。太陽能熱和地熱可以提供具有較高年容量因子的可調度電力， 但由于近年來投資滯后，新增裝機容量不到全球每年新增可再生電力總裝機量的 1%。生物能源（生物質或沼氣）可實現燃煤發電的共燃轉換，但對于大型燃煤電廠使用生物質能需要專門的設施。核能是僅次于水電的第二大低碳能源，小型模塊化機組正推廣建設，到 2050 年全球核電裝機容量將翻一番，從而有助于電力行業碳減排。此外，一些 G20 國家正在引領碳捕集、利用和封存（CCUS）技術的

7、開發和應用。其他低碳燃料，如氨、氫、生物燃料和合成甲烷以及配備CCUS 技術的天然氣，比直接燃燒化石燃料的碳排放水平更低，從而在減排的同時能夠提高電力系統的靈活性。（四）確?，F有能源基礎設施的高效利用清潔能源轉型不僅包括對提高能源效率和新型低碳能源的投資，還包括對現有能源基礎設施的有效利用，如現有的油氣管道、 煉油廠、燃煤電廠、大型水電廠、建筑物和城市其他基礎設施。不同地區現有基礎設施碳排放水平差異明顯，發達經濟體的基礎設施往往比新興經濟體和發展中經濟體的基礎設施使用時間更長，尤其在電力行業，如中國燃煤電廠平均使用年限為 13 年，亞洲其他地區為 16 年，而歐洲約為 35 年，美國約為 40

8、 年。在清潔能源轉型中，現有的燃煤和燃氣電廠可以提供具有成本效益的選擇，以提供充足的電力和輔助服務。為實現對現有基礎設施的碳減排，一種選擇是為現有傳統工廠配備 CCUS 技術以減少排放，另一個選擇是改造和重新利用現有電廠，使用低碳燃 料進行共燃發電。截至 2019 年底，全球只有 49 個國家（大部分是歐盟成員國）制定了使用可再生能源供熱和制冷的國家目標。未來需加速推進可再生能源供熱和制冷區域系統轉型路徑的探 索研究，包括以可再生能源為基礎的電氣化、燃燒可再生氣體和 可持續的生物質，以及直接利用太陽熱能和地熱能等措施。（五）推進石油和天然氣系統現代化轉型雖然在清潔能源轉型過程中，石油、天然氣和

9、煤炭總體消費量在下降，但這并不意味著沒有燃料供應危機。圖 2 顯示了 2000至 2020 年間各種燃料的全球供應情況，同時也對 2050 年凈零排放路徑進行了展望。由于能效標準、行為方式、政策和電動汽車的發展存在不確定因素，傳統能源安全隱患仍然存在（見圖 3）。雖然傳統能源的供應量在減少，但石油和天然氣行業與氫能、CCUS 技術和海上風能等相關領域合作密切，對于難以脫碳的碳密集型領域，低碳技術的應用仍具有挑戰。石油向更清潔能源轉型將加速煉油行業的變革，對能源安全產生影響。石油產品結構將有顯著變化，運輸部門燃料需求將下降，煉油部門需要適應產品組合的動態變化，確保足夠的產品存儲能力，以應對未來可

10、能的供應鏈中斷。生物燃料將擴大其在清潔能源轉型中的作用，隨著其在能源供應中所占的份額越來越大，生物燃料的生產、運輸 和儲存都將面臨新的挑戰。建立透明的市場和可持續的供應鏈對確保生物燃料供應安全至關重要。隨著世界在清潔能源道路上不斷邁進，國際能源署各成員國的石油應急儲備系統將繼續成為確保石油供應安全的關鍵工具。圖 2：2000-2020 年固、液、氣體燃料全球供應以及 2050 年凈零排放設想來源：國際能源署（2021），2050 年凈零排放:全球能源行業路線圖圖 3：在對全球石油需求的各種設想中，傳統安全問題依然存在來源：國際能源署（2021），石油 2021：分析并預測至 2026 年（六）

11、數字化為能源安全提供了機遇但也帶來了新的風險數字化正在迅速改變能源系統，利用數字技術能釋放更多的需求機會、整合更多可再生能源，電動汽車將采用智能充電等方式實現電力供應和需求的智能平衡，加速清潔能源轉型。化石燃料供應鏈通過數字化技術實現了高度的自動化。但與此同時，互聯互通和自動化程度的提高也增加了網絡攻擊的安全風險。惡意攻擊可能導致能源系統設備和進程失去控制，進而造成物理破壞和廣泛的能源服務中斷。聯網設備和分布式能源的不斷擴展加劇了能源系統網絡安全問題。政府在增強網絡安全、抵御攻擊事件中將發揮關鍵作用，包括提高安全意識，與利益相關方合作，不斷識別、管理和溝通新出現的漏洞和風險。（七）促進投資多樣

12、化是抵御安全風險的最佳選擇目前仍處于試驗期的各類低碳技術，需盡快完成研發與部署。 要盡可能使用一切低碳技術，以安全且成本最優的方式實現氣候目標，就要求各國政府必須進行戰略性引導，并增加研發投入。清潔能源技術的研發、試驗和運用將有助于抵消創新技術的不確定性，從而提高創新技術的可用性，并提升能源安全。解決現有能源相關基礎設施的排放問題，同時充分利用其系統價值，是實現清潔能源安全轉型的關鍵要素。國際能源署在2020 世界能源展望中進行了詳細分析，并表示能源基礎設施若繼續像過去一樣運行，全球溫度將持續升高 1.65°C。如圖 4 所示，許多 G20 國家的能源供應均以化石燃料為主。現有能源基

13、礎設施的轉型面臨著重大挑戰，同時也是重要的投資點。圖 4：按來源劃分，2019 年G20 各國能源供應總量來源：國際能源署（2021），世界能源收支政策制定者需對現有資產的存量和價值進行全面評估，并據此制定一個框架，以激勵持有資產者妥善解決排放問題、環境影響及安全問題。例如對現有基礎設施資產進行改造和再利用，減少對群體的不利影響。（八）在清潔能源轉型過程中注重以人為本能源轉型無疑將對某些行業或群體產生不同程度的影響（如圖 5）。以人為本的能源轉型將構建一個更加包容、公平的社會。- 14 -隨著越來越多的國家加速推進能源清潔轉型，人們日常生活將發 生諸多變化，需不斷推進公眾對能源清潔轉型的支持，

14、以加強能源供應和獲取的安全性和可靠性。政府需制定政策，降低能源獲 取成本，特別是對條件貧困的人群，以普遍獲得更清潔的空氣和更健康的生活條件。此外，需要開拓新的就業渠道，創造可持續的就業和職業，為就職于傳統能源行業的從業人員提供新的就業機會。圖 5：依據2050 年凈零排放設想，2019 年和 2030 年全球能源行業就業崗位情況來源：國際能源署（2021），2050 年凈零排放：全球能源行業路線圖三、幾點建議一是 G20 各國應開展具有建設性的對話和合作，以有效落實能源效率政策和措施。G20 各國應立即采取行動，在短期內推動一項重大舉措，以挖掘出所有可用技術的潛在效能。這些國家應 加大政府合作

15、力度，以籌集資金，加強效率標準，擴大數字化和其他措施，進而實現到 2030 年的目標，即能源強度需每年降低4%，而這一數字是過去 20 年平均值的三倍。2030 年之后，仍需繼續注重能源效率，將其作為降低所有終端使用行業能源消耗的一種具有成本效益的根本辦法，并在未來使用低碳能源時抵御技 術和政策上的不確定性。二是加快對太陽能光伏和風能的利用。有助于加快可再生能源利用的政府行動包括：制定有效的政策和監管框架，必要時提供有利的財政激勵措施，以及提供拍賣、采購方案等市場發展工具。要促進對可再生能源發電的利用，需將其安全納入電力系統， 并得到社會認可。為加快變革，重要的是要擁有強大的電網、可調度的發電

16、廠、存儲技術以及需求響應措施，以提供靈活、有彈性的電力系統。在清潔能源道路上，現有的低碳可調度發電源是電力系統運行的重要驅動力。在某些情況下，延長這些發電廠的壽命可能不失為經濟有效的選擇。而在其他情況下，可以對一些發電廠進行改造或另作它用，以促進向清潔能源的轉型，例如， 在燃煤電廠中可以混合燃燒生物質或氨氣。此外，區域電力市場一體化和互聯也可以提高利用效率，從而確保電力系統的彈性和韌性。三是 G20 各國需推動加大對清潔發電、網絡基礎設施和終端使用行業的投資。扶持性基礎設施和技術對于變革能源系統至關重要。對此，各國政府將發揮決定性作用，提供戰略遠景、政策信號和公共財政支持，以刺激私人行為體采取行動，并促進創新。 在制定政策時，需要向市場發出明確信號，以刺激新的商業模式和私人支出。為大規模基礎設施調動資本需要各部門之間更加緊密地合作，包括開發商、投資者、公共金融機構和各國政府等。私人倡議和資本對清潔能源轉型至關重要，然而，世界各地的大多數能源投資仍然只是在響應政府設定的條件。四是在清潔能源轉型期間，G20 國家須時刻警惕化石燃料的供應安全。由于投資不足，化石燃料供應減少的速度可能會超過需求下降的速度，從而造成供不應求。此外，化石燃料供應可能將集中在數量有限的低成本生