向可再生能源系统平稳过渡的四种途径

新冠肺炎疫情使各国更迫切地转向生物质能、地热能、太阳能、氢能、海洋能和风能等可再生能源。图片:安德烈亚斯·古克霍恩(Andreas Gucklhorn)

By Yongping Zhai (翟永平)

在后疫情世界里,亚太国家和地区在向可再生能源转型时应努力确保人人都能随时随地获得清洁能源。

2020年或许是向可再生能源转型的决定性时期。新冠肺炎疫情是百年一遇的突发公共卫生事件,给全球经济按下了重置键。自疫情暴发以来,越来越多国家、城市和企业宣布要在本世纪中叶实现净零排放的目标。

在努力推进必要的能源转型时,许多利益相关方强调必须要注重转型的“社会公正性”,让包括最弱势群体在内的所有人都能负担得起能源服务。

同样重要的是,能源转型必须“有保障”,能源供应链要为人们生活、经济活动和公共服务的日常运转提供优质服务。低碳转型在实现净零排放的目标时不能牺牲能源系统的稳定性,在疫情使人们不得不居家办公和学习的情况下尤其如此。

目前的全球能源系统仍以技术成熟的传统化石燃料为主。2019年,煤炭、石油和天然气约占全球一次能源消费的84%,可再生能源约占12%,核能占4%。能源转型的本质是,在具有成本效益的系统中利用适当的能源技术将终端应用与可再生资源相匹配,使可再生能源所占份额达到90%以上,甚至达到100%。

就这一长期目标而言,地球上并不缺可再生能源。生物质能、地热能、太阳能、氢能、海洋能和风能被统称为“BiGSHOW”——这个词由菲律宾能源部高级科学研究专家克拉丽塔·德·耶苏(Clarita S. De Jesus)女士首创。这些可再生资源遍布全球,其分布比化石燃料更为均匀。

有人担心,可再生能源比例高的能源系统不如以化石燃料为主的能源系统可靠。的确,可再生能源系统相对较新,存在一些不确定因素,但我们有切实可行的解决方案。概括而言,有四种途径来保障未来低碳能源体系的持久性、平稳性和安全性。

首先,要“实现零排放”,需要审慎、全面的长期规划。因此,每个承诺要实现净零排放的国家/地区都应当制定路线图,并在其中明确以下三个里程碑的时间表:何时以多大幅度降低单位GDP二氧化碳排放(碳强度);二氧化碳总排放量何时达到峰值;何时实现净零排放。

例如,中华人民共和国(中国)制定的目标是:到2030年,碳强度比2005年下降60%~65%;在2030年前,二氧化碳排放达到峰值;到2060年前,实现碳中和。在实现上述目标的过程中,规划时应始终关注到能源系统的可靠性。

在降低碳强度方面,“过渡技术”尚有进一步利用的空间,如提高基于化石燃料的现有能源设施的效率、“煤改气”等。尽管天然气仍属于化石燃料,但其碳排放比煤炭低50%~60%,还可灵活加以运行,平衡太阳能和风能的间歇性。

其次,可再生能源应该能够随时可用,无论冬夏,都能满足全天的各种能源需求。虽然储能技术至关重要,但多元化的可再生能源组合可以让能源系统更有保障。

在中国青海省,一座850兆瓦的太阳能光伏发电站与装机容量为1,280兆瓦的龙羊峡水电站并网,成为了世界上首座水光互补光伏电厂,采用水光互补的方式发电,弥补了太阳能间歇性的不足,提供可预测的电力输出。

新冠肺炎疫情是百年不遇的突发公共卫生事件,给全球经济按下了重置键。

第三,可以将高度集成和集中的大型系统转向分散、局部的小型系统,通过为用户提供量身定制的解决方案来优化能源需求、消费和管理,能源系统也将更不易受到大规模停电的影响。数字技术的应用可以增强能源系统抵御破坏性事件、限制其影响、适应其后果、并迅速恢复供电的能力。

与此同时,基础设施日益数字化也是一把双刃剑:数字化带来了额外的挑战,需要保护能源供应链和服务免受网络攻击。网络攻击的威胁须在增强能源基础设施的气候适应力的同时加以解决。就网络抗压能力而言,区块链大有作为,因为其本身就具有防御网络攻击的能力。

第四,区域合作是确保全球能源系统完整性的有效途径。印度最近提出了“一个太阳、一个世界、一个电网”(OSOWOG)的概念,希望通过可用于转移太阳能电力的共同电网来连接140个国家和地区。支撑这一概念的是“太阳永不落” 的愿景,即:无论何时,地球上总会有个角落照到阳光。

同样,中国一直在推动全球能源互联互通,并将其作为在全球范围内大规模开发、传输和利用可再生能源资源的现代能源系统平台。要实现“一个太阳、一个世界、一个电网”和全球能源互联互通等梦想,只能循序渐进,要先在世界不同地区建设国家电网并实现区域间互联互通,同时在各国/地区建设社区微电网。

创新是实现这一进程的关键。在孟加拉国,高等级先进导体能兼顾降低能耗和加强电力传输,并与无人机技术结合使用,提高系统的运行效率和安全性。

在后疫情世界里,亚太各国和地区在推进能源转型时应努力兼顾“公正”,确保人人都能随时随地获得有保障的清洁能源。

作者:亚行可持续发展和气候变化局能源行业研究中心主任翟永平