IEA：加速能源技术变革 促进全球能源系统转型

近日，国际能源署(IEA)发布《能源技术展望2017：加速能源技术变革》报告指出，能源技术创新是推动全球能源系统转型和应对气候变化问题的核心所在，同时也是实现经济可持续发展和能源安全目标的重要支撑。尽管种种迹象显示全球能源系统正处于历史性的转型时刻，但目前较慢的进展难以满足2℃目标的发展需求，各国需要积极出台和实施相关政策以及加大投资力度，加速低碳技术的研发、示范和部署，促进能源系统的转型。报告提出了目前清洁能源转型中存在的四个主要问题，具体如下：

1、需要实施强有力的政策来引导和加速能源系统转型

种种迹象表明全球能源系统正经历转型时期，能源结构发生显著变化：在电力部门，2016年可再生能源和核电新增装机容量满足了全球大部分的电力需求增量，而且核电的新增装机容量也达到了1993年以来的最高水平;伴随新型交通运输技术的蓬勃发展以及生活水平的提高，电动汽车、家用电器、电子设备等一系列用电产品的需求和销量将会大幅增加，意味着全球电力需求会进一步增加。

IEA对各种能源技术转型进展进行了追踪和分析，结果表明2016年仅有3种能源技术(可再生能源、电动汽车和储能)取得了显著进展，符合2℃情景目标的发展需求;其他众多能源技术由于缺乏恰当的政策支持，转型的进展速度较为缓慢。能源效率、生物能源和碳捕集与封存(CCS)技术进步的潜力巨大，但需要强有力的政策支持以促进该技术领域的投资和创新。总的来说，目前清洁能源技术进步的水平距离2℃情景的目标需求还有较大差距，只有少数能源技术能够实现可持续发展目标，因此需要继续实施强有力的政策来引导和加速能源技术创新。

2、能源系统集成耦合对于可持续能源未来发展至关重要

各种能源技术是相互影响的，必须协同开发和部署。经济、安全和可持续的能源系统将具备能源资源多元化特性，以及更多的分布式发电占比。因此，从系统的角度来看，不仅需要更好地整合和管理各种能源技术，提高效率降低能源系统成本，还需要更多的技术和燃料选择。可持续的能源系统不能仅靠单项技术创新，而需要从系统的角度来集成耦合各种能源技术以提高整个能源系统的效能。而有效的规划工具、支持性监管框架以及密切的政策对话对实现能源系统集成至关重要。

集成互联的电力系统是能源转型的关键。提高电气化水平有助于增加电力系统的灵活性、效率和环境效益。持续下降的成本和恰当的监管治理推动储能等系统集成技术蓬勃发展。2016年，新增储能容量(主要是电池技术)增长了50%以上。此外，新兴的数字化技术的广泛部署也有助于加速能源系统转型。

能源系统集成和增强的需求响应有助于提高能源服务的效率。智能能源系统可以实现需求响应精确控制。先进计量设施、智能电器或双向智能电表等技术可以为消费者提供先进的用能管理，同时能够激励消费者在能源系统中发挥积极主动的角色。这些方法可以刺激更有效的能源利用，并有助于负载管理和系统灵活性。

高效、低碳的能源系统将需要在多个基础设施领域持续的投资。长期协调的规划才能实现更强大和更智能的基建投资，以确保持续的系统效率和可靠性。大型市场(如德国和中国)的电力输送能力已经出现瓶颈，不利于电气化和波动性可再生能源的未来扩张。此外，考虑到二氧化碳的排放量巨大，多数CCS项目的运输和存储基础设施不太可能具有经济性。从地方层面到区域层面的有效协调和规划，有助于缓解这些障碍。

技术进步需要强有力、协调统一的政策支持。虽然新技术的经济竞争力正在改善，但政策驱动力并没有足够的市场影响力来指导技术方向选择。能源安全和可持续发展需要充分的市场引导与法规来鼓励长期投资。市场本身并不能提供必要的动力。在各个能源部门协调统一的政策，应在政府和企业决策包括税收、国际贸易、城市规划和创新等方面充分考虑能源政策目标。

3、更加激进的可持续能源系统转型目标并没有转化为实际行动

目前面临的关键挑战是确保能源领域转型的势头，并加快进度。“巴黎协定”呼吁各国共同努力以实现“联合国可持续发展目标”显示出强有力的全球号召力，为实现可持续发展的长期目标提供了一个清晰的政策信号指引，引导能源部门走向可持续发展。

当前的发展路径还不够完善，深度脱碳化需要更多的努力以及持续的政治承诺。。报告提供了至2060年能源领域发展的三种途径：参考技术情景(RTS)、2℃情景(2DS)和超越2℃情景(B2DS)。RTS提供了一个基准情景，考虑了各国现有的与能源和气候有关的承诺。2DS和B2DS均符合国际政策目标的快速脱碳途径。2DS情景已经是能源技术展望报告系列的主要气候情景，被决策者和利益相关者广泛用来评估气候战略。B2DS情景首次着眼于按照国家在“巴黎协定”中更远大的愿景，清洁能源技术发展到实际应用的极限，能够起到多大的作用。

图1 2DS情景中各技术领域在减少CO2排放量方面的基准贡献度

现有的技术创新需要强有力的政策支持以实现全球气候目标。在B2DS情景中，能源行业将在2060年达到净零排放，到2100年时全球平均温升为1.75℃，这是“巴黎协定”目标范围的中值。这意味着所有可用的政策杠杆在全球各个能源领域的碳减排潜力都需要被彻底释放，将需要前所未有的政策行动以及所有利益相关方的努力和参与。

4、协调一致行动与有效的技术组合是经济高效的解决方案的关键

所有领域都需要采用最具成本效益的解决方案。能源供应和需求方面都有很多技术机遇，需要一系列技术来提供安全和负担得起的能源服务，同时减少排放量。目前的趋势将使终端用能需求中的电力占比从现在的18%增加到2020年RTS情景中的26%，是所有能源运营商中相对增长最大的。终端电气化也可以从对化石燃料的直接依赖转向脱碳电力。在2DS和B2DS情景中，电力成为最大的终端能源载体，略高于石油。这种转变在交通运输方面特别明显，电力成为B2DS情景中地面运输的主要燃料。

脱碳能源是清洁能源转型的支柱。到2060年，全球电力部门可以在2DS情景下达到零二氧化碳排放量。这将需要部署大量的技术组合，包括可再生能源发电74%(包括配备CCS的可持续生物能源发电2%)、核能15%，配备CCS的化石燃料发电7%，其余来自天然气发电。

更高效的建筑用能能够支持能源系统的转型。从现在到2030年间，高效照明、制冷和电器的快速部署可以节能50 EJ，相当于今天全球电力需求的近四分之三。这些节能将允许更大规模的电力转型，而不会给电力部门带来额外的负担。

技术和政策可以引导交通运输业转型并提高可持续性。电气化成为运输部门主要的低碳途径。这一趋势已经部分形成，在RTS情景中到2030年电动汽车数量预计将从现在的200万辆增长28倍，2DS情景中将这一目标扩大到1.6亿辆，B2DS情景则进一步预计将达到2亿辆电动汽车，导致道路上90%的汽车在2060年之前将转变为电动汽车。在强有力的政策支持下，需要重大技进步和基础设施投资推动交通电气化快速发展将。更好的城市规划或更多地使用公共交通等减少个人交通需求的政策和技术，可以使新技术的部署更加易于管理，并显著减少所需的投资。

能源密集型产业在任何可持续转型战略中均充当重要角色。工业能源需求是终端用能部门中最高的，RTS情景中预计到2060年工业用能需求将增加约三分之二。在提高制造效率、最大限度利用当地可用资源以及优化材料使用中均存在很多机会。尚未商业化的技术能够在工业脱碳过程中发挥重要作用，在2DS情景中有助于减少18%的二氧化碳累计排放量，B2DS情景中则减少36%。这表明需要支持钢铁、水泥、化工等经济战略部门的创新。

在供暖制冷方面节能的潜力很大，但很大程度上尚未开发。目前建筑和工业的供暖和制冷占终端能源消费量的40%左右，而交通运输仅占27%。此外，供暖和制冷需求的近65%依赖于化石燃料。到2060年，随着能源效率的提高以及向清洁能源(包括脱碳电力和区域供暖)的转型，供暖和制冷的化石燃料消耗量将减半。

在发电和燃料转型中，负排放至关重要。在B2DS情景中，配备CCS的生物能源(BECCS)到2060年将提供近5亿千瓦的“负排放”。这些负排放是能源部门在2060年之前实现中性排放的关键。虽然BECCS技术面临着巨大的挑战，但其能够实现能源系统中技术难度很大或成本很高的减排，这将需要在可持续生物能源和CCS方面进行大规模的技术学习和扩张。

创新必须在从早期研究到全面示范和部署的各个阶段均得到支持。向新的能源系统转型需要渐进和激进的创新。在创新的所有阶段，如从基础和应用研究到开发、示范和部署阶段，各国政府的长期支持均非常重要。将资源分配给各种技术必须考虑创新的短期和长期机遇及挑战，同时反映技术成熟度。

图2 能源技术创新过程示意图

各级政府和私营部门之间的国际合作至关重要。多边合作可以提高能源技术创新的成本效益，并在全球范围内树立信心。全球化正在促进更开放的创新框架以帮助汇集资源、加速研发和保证示范，并促使成熟技术的更快部署。增加本地创新能力对于创新技术的成功部署极其重要，有利于实现当地政策和环境目标以及全球可持续发展目标。

报告最后针对现存问题，为加快建立清洁和安全的未来能源系统提出了数个可供决策者采纳的建议：

(1)制定发展愿景

各国政府应制定可持续能源未来发展的愿景，解决多重能源政策目标挑战，并跟踪实现目标行动进展情况。确保行动路径和进展能够满足实现能源安全、气候目标需求，这对于能源部门如何选择应对多重能源目标挑战的最佳方案并达成一致性的政策目标至关重要。

(2)加强国际合作

加强国际合作以实现全球气候和可持续发展目标。联合创新计划创造了有利于技术的制造商和用户的市场机会，同时为全球能源系统的最具成本效益的转型做出贡献。与当地利益相关方合作提高能力以及分享最佳实践，可以支持适应当地情况的地方行动。

(3)加大技术创新的政策支持力度

在技术创新周期的各个阶段，都要加大政策支持力度。公共支持应该是可衡量的，并涵盖创新的各个阶段(包括研究、开发、示范和部署)，以促进渐进和激进的创新，以及针对特定技术的部署措施。将国际能源署技术合作计划、清洁能源部长会议和创新使命等现有举措适当地纳入所有政策决策过程。

(4)完善市场设计

调整政策、金融和市场机制，以支持不断变化的技术环境衍生的新商业模式。市场设计和法规应利用更多的能源信息，实现新能源交易模式。应在国家、区域和地方政府以及其他能源利益相关者之间建立更有效的机构对话和协调，加快能源领域转型，探索新的解决方案。

(5)重视能源部门的数字化

决策者应该更好地了解能源领域日益普及的数字化技术带来的机遇和挑战。数字化和能源领域日益融合，带来了新的前景和风险。因而需要更好的数据和更严格的分析，以确保数字化与不断变化的能源前景以最明智和最具成本效益的方式实现“互利共赢”。