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在各國陸續給出“碳中和”時間表的當下，可再生能源的作用已不可或缺。

近日，國際可再生能源署（IRENA）聯合中國國家電網發布的《可再生能源智能電氣化：推動能源服務轉型》報告顯示，要想實現將全球平均氣溫上升幅度控制在2攝氏度以內，能源系統電氣化將是中短期內的重中之重。

全球能源使用變遷

報告顯示，在1800~2019年的全球能源使用變遷進程中，主導全球能源使用的是傳統生物質能（traditional biomass），即太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，例如薪柴、秸稈、稻草、稻殼及其他農業生產的廢棄物和畜禽糞便等。由于這一能量形式直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，因此可非常便捷地轉化為常規的固態、液態和氣態燃料。

位居其后的是更為熟知的煤炭、石油等傳統能源。相比之下，氫能、風能、水能等可再生能源使用的占比并不大。不過，一個可觀的趨勢是，進入20世紀后，尤其是20世紀下半葉，在全球能源使用中，傳統生物質能的占比開始逐漸降低，從此前的100%逐步放緩至2019年不足10%。同樣，煤炭、石油的使用占比也開始降低，以風能、氫能為代表的可再生能源使用占比異軍突起。

波茨坦氣候影響研究所的研究員魯德爾（Gunnar Luderer）認為，長期以來，化石燃料價格低廉、容易獲取，成為發電的首選。然而，可再生能源發電，特別是依托太陽能的光伏發電的成本如今飛速降低，迄今為止，大多數氣候模型都低估了這種降速。這一進展可以根本性地改變能源結構。魯德爾結合全球碳價進行電腦模擬的結果顯示，到2050年，綠色電力將成為最便宜的能源形式，能夠供應四分之三的能源需求。

可再生能源發電占比需提高

根據《巴黎協定》的目標，到2050年全球化石能源消費量下降須超過75%，可再生能源在全球一次能源消費量中的比例要增長到74%。同時，世界各國也承諾“努力將全球平均氣溫上升限制在工業化前平均溫度的1.5攝氏度”。

國際再生能源署認為，將全球升溫幅度限制在1.5攝氏度以內在技術上是可行的，但全球能源系統必須經歷一次巨大變革，以代替現有基于化石能源為主的系統。

國際可再生能源署的數據顯示，截至2020年，各國對清潔能源的投資累計達5.9萬億美元。這筆投資的一半（3萬億美元）聚焦改善能源使用方面，而真正對于可再生能源的投資僅為1.5萬億美元。另有1.3萬億美元用于基建和電氣化改革。國際可再生能源署預測，在2021~2023年間，國際社會對于可再生能源的投資會以年均2萬億美元的速度增長。

這些新的資金投入將對全球可再生能源的使用產生何種影響？國際可再生能源署認為，隨著可再生能源領域成為投資者的寵兒，在能源系統變革中，可再生能源的使用將會從2015年占總能源消費中的18%，上升到2050年的三分之二。

“如今，在工業、交通或建筑供暖的能源需求中80%是通過燃燒——主要是化石燃料的燃燒——來直接滿足，只有20%依靠電力。研究表明，到2050年，這種局面將得到扭轉，易于脫碳的電力或能成為全球能源供應支柱，使得減排目標更易實現。”魯德爾說。根據國際可再生能源署的預測，要加緊落實2050年的去碳化目標，可再生能源在電力部門的使用占比就要從2015年的不足5%提升至30%以上。

可再生能源如何實現電氣化

國際可再生能源署此前發布的《2021年世界能源轉型展望報告》顯示，到2050年，電力消耗將增加一倍以上，占全球最終能源消耗的50%以上。因此，可再生能源電氣化的步伐必須進一步加快，以滿足到2050年全球清潔電力的更大需求。

前述《可再生能源智能電氣化》報告顯示，2017~2050年的能耗在智能電氣化情景下，盡管初期與“基準情景”下的能耗結果相差無幾，但隨著時間的推移，即便在2030年的能耗峰值期間，“智能電氣化情景”下的能耗也依舊遠低于“基準情景”。而且，到了2050年，得益于智能電氣化，能耗基本從頂峰回落到2017年的初值。

那么，在可再生能源智能電氣化的進程中，來自高碳化石燃料的電力將繼續被太陽能、風能、氫能和其他可再生能源所產生的清潔、低碳電力所取代。

在不同的可再生能源發電種類中，相對而言波動性低和成本低的太陽能光伏（30%）和風能（24%）技術預計將占全球發電總量的大部分。而且，隨著能源終端應用從化石燃料轉變為電力，能源服務的電氣化將變得更為普遍。

上述報告認為，數字化技術對實現能源轉型至關重要，是擴大可再生能源發電和普及電氣化的關鍵環節。諸如智能數字設備、信息和通信技術（ICT）的部署，以及相關操作的實踐，旨在通過更靈活的方式滿足可再生能源的電力需求，優化電力交付和使用過程，提供更高效率的用電服務。

對于各能耗終端而言，可再生能源的智能電氣化未來還有很大的空間。以建筑部門為例，目前每年能源消耗量高達122艾焦（EJ，艾為10的18次方），約占全球終端能耗的30%。其中，一半以上的能源由天然氣、石油、煤炭或生物質能提供，電力約占住宅建筑能源消耗的24%，其中主要用于商業和公共建筑。因此，報告認為，未來通過電加熱器進行供暖以及使用電爐和電烤箱烹飪，或者使用可再生電力生產的氫氣或合成甲烷等燃料，通過天然氣管網供給家庭和商業建筑，有助于建筑行業的智能電氣化。

對于交通運輸行業也是如此。目前，包括公路、鐵路、海運和航空的全球交通運輸部門每年能源消耗量高達121艾焦，耗能僅次于建筑行業，但其中僅有約1%的能源由電力供應。因此，報告認為，在交通運輸領域急需實現能源的電氣化，比如利用可再生電力生產氫氣，為燃料電池汽車或長途運輸火車提供動力，或者在能源密集的貨運和長途運輸行業，利用可再生電力生產合成氣或氫衍生物，以取代化石燃料。

排在耗能第三的是工業部門（119艾焦），其中約28%的能源由電力供應，僅四種能源密集型工業產品，即水泥、鋼鐵、化工產品氨和乙烯，就占工業能耗的60%左右。因此，工業領域實現能耗更高電氣化也迫在眉睫。

報告強調，利用可再生能源實現智能電氣化是未來優先發展方向，但也需要應對供應短缺、負荷失調或者更靈活發電帶來的挑戰。 制圖/蔣皓明