近日,國際能源署(IEA)發(fā)布《可再生能源2021:至2026年分析與預測》報告,預測到2026年可再生能源技術在電力、交通運輸和供熱領域中的部署情況和面臨的主要挑戰(zhàn)。報告指出,到2026年全球可再生能源發(fā)電裝機容量將較2020年增加60%以上,達到1800吉瓦以上,相當于目前全球化石燃料和核能的裝機容量之和;此外,
二、生物燃料領域
1、盡管生產(chǎn)成本高昂,但未來五年全球生物燃料需求仍將增長
未來五年,全球生物燃料需求將增長410億升,漲幅達到28%,恢復到疫情前水平,占全球燃料需求增量的五分之一。政府政策支持是生物燃料可持續(xù)發(fā)展的主要驅(qū)動力,此外還包括如整體交通燃料需求、成本和具體政策設計都將影響生物燃料需求的快速增長。生產(chǎn)成本上漲正在減緩生物燃料需求的增長,例如巴西、阿根廷、哥倫比亞和印度尼西亞正在通過暫時減少或推遲生物燃料項目來管理不斷攀升的原料成本,預計這些行動將導致2021年生物燃料需求減少3%,即50億升。雖然需求增長放緩,但2021年生物燃料需求將從疫情后的大跌恢復到2019年水平。但這種恢復是不平衡的。2021年全球乙醇需求仍較2019年水平低4%,到2023年才能完全恢復。但相比之下,2021年生物柴油和生物噴氣燃料的擴張幅度遠遠超過2019年水平,2021年這些燃料的總需求比2019年增長15%,即70億噸。其中美國生物柴油和中國生物柴油的需求增長是推動該領域需求增長的主要原因。
圖5 2021-2026年不同種類(左)和不同地區(qū)(右)生物燃料需求增長預測
2、亞洲生物燃料生產(chǎn)總量將在2026年之前超過歐洲,乙醇和生物柴油為代表的生物燃料增長迅速
預計在未來五年內(nèi)亞洲生物燃料的產(chǎn)量將超過歐洲,這主要歸功于強有力的政策支持、不斷增長的液體燃料需求和出口擴張驅(qū)動。亞洲國家印度尼西亞和馬來西亞生物柴油摻混目標和印度的乙醇政策是推動生物燃料產(chǎn)量增長的主要因素。到2026年北美生物燃料需求漲幅最大,美國和巴西是全球最大的生物燃料需求和生產(chǎn)中心。
預計未來五年生物柴油需求將增加2倍,這主要歸功于美國和歐洲的政策支持。然而在絕對需求量上,乙醇的需求增長量仍將超過生物柴油,這主要歸功于拉丁美洲和亞洲不斷增長的需求所致。
3、美國、歐洲、印度和中國四大主要市場的政策支持將有助于生物燃料需求的持續(xù)增長
美國、歐洲、印度和中國政府激勵政策將在未來五年內(nèi)對全球生物燃料前景產(chǎn)生深遠影響,在加速案例情景中,全球生物燃料需求量將增加一倍以上,漲幅達到每年近9%,上述四大主要市場將占這一漲幅的三分之二。其中亞洲將占據(jù)最大的上升空間,超越巴西成為全球第二大生物燃料生產(chǎn)市場。生物噴氣燃料需求也將大幅增長,到2026年將增長近60億升。在美國,可持續(xù)航空挑戰(zhàn)為航空業(yè)設定了一個目標,即到2030年使用110億升可持續(xù)航空燃料(SAF),為實現(xiàn)這一目標,政府正在制定與溫室氣體強度相關的SAF稅收抵免政策。在歐洲,頒布了包括ReFuelEU在內(nèi)的一攬子計劃,制定了到2025年SAF使用占比將達到2%的目標。在中國,政府宣布在2030年實現(xiàn)碳達峰,作為承諾的一部分,中國計劃大力推廣先進液體生物燃料和SAF等替代燃料。在印度,政府計劃在五年內(nèi)實現(xiàn)乙醇使用占比達到11%,成為僅次于美國和巴西的第三大乙醇市場。
4、生物燃料需要更快的應用部署以實現(xiàn)2050凈零排放目標
要實現(xiàn)2050凈零排放目標,生物燃料需求量將比主要案例情景中的需求量增加一倍,比加速案例情景中的需求量增加40%以上。這主要是減少交通運輸過程的碳排放,特別是減少航運和海運過程的碳排放。
圖6 至2026年不同情景預測的生物燃料需求量增長情況
為實現(xiàn)凈零排放目標,各國需要在現(xiàn)有政策的基礎上,制定更加雄心勃勃的目標。但在制定高標準政策時需要考慮生物燃料生產(chǎn)的可持續(xù)性,避免對生物多樣性、淡水系統(tǒng)以及糧食價格和供應產(chǎn)生負面影響。主要國家在主要案例情景和加速案例情景的生物燃料市場目標如表1所示。
表1 要國家在主要案例情景和加速案例情景的生物燃料市場目標
印度尼西亞
主要案例情景:到2026年印度尼西亞生物燃料使用比例將達到40%,其中大部分來自于生物柴油,可再生柴油使用占比僅占3%,沒有乙醇或生物噴氣燃料的生產(chǎn)和使用。所有生物燃料出口量維持在2020年水平。
加速案例情景:可再生柴油使用占比將再額外提高5%,由于幾乎所有的燃料生產(chǎn)均來自國內(nèi),到2026年出口量將下降。
歐洲
主要案例情景:歐盟成員國實施RED II或更嚴格的國內(nèi)目標,非歐盟成員國實施本國國內(nèi)目標。德國生物柴油和乙醇使用份額保持不變,而可再生柴油的使用占比則增加到2.5%;法國乙醇使用份額擴大,生物柴油使用水平保持不變,可再生柴油使用占比增加到2%,到2025年生物噴氣燃料使用份額將達到2%;西班牙乙醇和生物柴油的使用水平保持不變,但可再生柴油和生物噴氣燃料使用占比將增加到3%和0.5%;芬蘭、荷蘭和英國的乙醇使用占比均接近10%;瑞典生物噴氣燃料使用占比將增加到3%;意大利可再生柴油使用占比將增加到5%。
加速案例情景:歐盟設定了2%的SAF目標,此外還實施了對RED II擬議的更改,重點將交通溫室氣體碳強度減少13%。此外,歐盟維持并加強了生物燃料的可持續(xù)性要求,限制了一些生物燃料的進口,到2025年英國將實現(xiàn)1%的SAF國內(nèi)生產(chǎn)目標。
其他國家
主要案例情景:加拿大將在2022年實施清潔燃料標準;馬來西亞將在2023年開始實施;泰國到2026年前將實現(xiàn)生物燃料使用占比達到15%,其中生物柴油使用占比將增加到10%;新加坡可再生柴油和生物噴氣燃料生產(chǎn)規(guī)模將擴大;阿根廷生物柴油使用占比將維持在5%,乙醇使用占比將增加到12%;哥倫比亞到2022年乙醇使用占比將恢復到10%,到2026年生物柴油使用占比將維持在10%左右。
加速案例情景:加拿大同美國一道支持SAF目標;馬來西亞將工業(yè)部門生物柴油使用占比擴大到20%;阿根廷生物柴油使用占比再提高10%;哥倫比亞生物柴油使用占比將增加到13%;泰國到2026年將實現(xiàn)20%的乙醇使用占比,并允許10%的乙醇產(chǎn)量進行出口。
三、可再生能源供熱領域
1、全球可再生能源供熱進展緩慢
供熱是全球最大的能源終端應用,占2021年全球終端能耗的近一半,遠遠高于電力(20%)和交通運輸(30%)。工業(yè)過程占供熱領域能耗量的51%,建筑物供暖(空調(diào)、暖氣和烹飪)占46%,剩余用于農(nóng)業(yè)部門,主要進行農(nóng)作物溫室種植。2020年全球供熱需求下降了2%,主要是由于疫情導致經(jīng)濟活動減少,但可再生熱能消耗量同比增長超過3.5%。中國貢獻了全球超過四分之一的供暖能耗(其中70%用于工業(yè)部門),而美國、歐盟、俄羅斯合計占全球供暖能耗的35%。2020年供熱領域相關的CO2排放量達到131億噸,占碳排放總量的40%。供暖領域嚴重依賴化石燃料,2020年可再生能源在該領域僅占不到四分之一,這一比例在過去三十年幾乎保持不變。
圖7 2010-2020年建筑部門與工業(yè)部門可再生和不可再生供熱能耗及相關CO2排放量
2、到2026年需加大可再生能源供熱以實現(xiàn)2050凈零排放目標
預計未來五年內(nèi)全球供熱需求將增加17艾焦耳,增長幅度高達9%,是過去十年的三倍。這幾乎都來自工業(yè)部門供熱需求的不斷增長,其中一半的需求增長來自中國和印度。未來五年內(nèi),傳統(tǒng)生物質(zhì)能需求預計將小幅下降1.7艾焦(下降7%),這主要受中國和印度進行生物質(zhì)爐灶的升級改造影響導致。全球先進可再生供熱消耗量預計將比需求量增長更快,增長5.4艾焦耳,漲幅近四分之一。未來五年,建筑部門貢獻供熱增長的絕大部分。未來五年雖然可再生能源供熱占比將從2020年的11%增長到2026年的13%,但這仍不足以抑制不可再生能源供熱導致的碳排放。預計未來五年內(nèi),與供熱相關的化石燃料燃燒釋放的CO2將增長5%,相當于6億噸CO2。因此,可再生能源供熱所占份額必須以2.5倍的速度增長,再加上人們外出方式的大規(guī)模改變以及建筑和工業(yè)部門材料和能源效率的改進,才能實現(xiàn)2050凈零排放目標。
圖8 至2026年建筑部門與工業(yè)部門可再生能源供熱能耗及其在供熱需求中的占比預測
注:展望情景指的是截至2021年9月政策制定的目標
3、未來需針對建筑和工業(yè)部門采取及時有效的行動以實現(xiàn)凈零排放目標
在IEA凈零排放情景中,現(xiàn)代可再生能源供熱在建筑部門消耗量增長速度是展望情景的2倍,而在工業(yè)部門幾乎達到3倍。未來五年,與展望情景相比,凈零排放情景中現(xiàn)代生物能源消耗量將額外增加5.1艾焦耳,工業(yè)部門和建筑部門各貢獻50%。在工業(yè)部門這一差距主要來自水泥生產(chǎn)中使用了更多的城市固體廢棄物,以及造紙過程中對廢棄物的再利用;在建筑部門,將更廣泛地推進改進的生物質(zhì)爐灶替代傳統(tǒng)生物能源。此外,在可再生電力方面,通過熱泵和直接電氣化過程(如用電弧爐)實現(xiàn)更高水平的終端用能電氣化。在凈零排放情景中,到2026年全球建筑物中安裝的熱泵數(shù)量將比展望情景增加50%,到2030年將增加到6億臺,主要是頒布化石燃料鍋爐使用禁令。到2030年熱泵將滿足建筑物20%的能源需求,高于2019年5%的利用水平。在太陽能供熱方面,未來五年在凈零排放情景中直接太陽能供熱能耗增長速度是展望情景的2.5倍以上,相差1.1艾焦耳。這一增長主要來自于建筑領域大規(guī)模安裝太陽能熱水器、工業(yè)制造過程中太陽能供熱的擴張。因此,使用太陽能供熱系統(tǒng)的住宅數(shù)量將從2020年的2.5億戶增加到2030年的4億戶,到2050年將增加到12億戶。值得注意的是,現(xiàn)有集中供暖系統(tǒng)的脫碳潛力遠遠超過了目前的預測,到2026年可再生能源在全球集中供暖的使用份額將增加1倍以上。這意味著可再生能源集中供暖的增長速度需要比展望情景快6倍。
圖9 至2026年全球可再生能源供熱消耗量變化及供熱相關的CO2累計排放量
長遠來看,凈零排放情景預測在建筑和工業(yè)部門,生物甲烷、可再生能源和氫能等用于供暖的清潔氣體應用場景將更為廣泛,但目前應用仍受到一定的限制,這些基于可再生能源的能源載體可以通過漸進式摻混入當前燃料中,利用現(xiàn)有的天然氣基礎設施繼續(xù)輸送,并最終應用于終端設備。除擴大可再生能源供熱應用范圍外,改變?nèi)藗兂鲂蟹绞、?yōu)化材料和提高能源效率對滿足凈零排放過程中供熱需求至關重要。此外,更高效的烹飪和取暖技術取代傳統(tǒng)生物能源應用也是實現(xiàn)凈零排放的一個關鍵要素。
作者: 來源:先進能源科技戰(zhàn)略情報研究中心
責任編輯:jianping