脫碳路徑

1．歐洲電力部門正在帶頭履行歐洲的氣候承諾

在2015年巴黎協(xié)議中，195個聯合國成員國同意到2100年將全球氣溫上升限制在2攝氏度以下。超過這個溫度范圍的后果可能是戲劇性的：海平面上升，森林火災和強降水事件的頻率更高，而且干旱持續(xù)時間更長、強度更大。氣專委認為，溫室氣體的持續(xù)排放將導致“氣候系統(tǒng)所有組成部分的長期變化，增加對人類和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重、普遍和不可逆轉影響的可能性”。

為實現巴黎協(xié)定所設定的目標，需要各部門采取決定性行動應對氣候變化。歐盟承諾，到2030年，減排量至少低于1990年水平40％，并進一步提出到2050年減排80～95％的目標。如今，歐洲70％的排放量來自經濟部門的能源使用。以Eurelectric為代表的電力部門致力于領導所需的能源轉型和確保成本效益高的脫碳，以支持歐洲在全球市場上的競爭力。在今年早些時候發(fā)布的新愿景中，考慮到關鍵轉型技術的不同起點和商業(yè)可用性，電力部門承諾在本世紀中葉之前實現碳平衡。

因此，電力部門將通過直接和間接電氣化支持其他部門的脫碳努力。歐洲電力公司完成了一項綜合研究，以評估電力部門對整個經濟體脫碳的潛在貢獻。在研究的第一階段，我們已經制定了三個歐盟電氣化方案，在2050年實現了主要能源使用部門（交通、建筑和工業(yè)）80％、90％和95％的脫碳。在研究的第二階段，我們分析了在2050年之前，以最低成本推動電力部門實現碳平衡的脫碳途徑，這是在第一階段確定的三種電氣化方案中的每一種。

我們發(fā)現，電氣化與電力部門的完全脫碳相結合，是實現整個社會脫碳目標的直接、有效和高效的途徑。歐盟經濟中80～95％的能源脫碳需要在一系列脫碳杠桿上加大力度，在這些杠桿中，建筑、工業(yè)和交通最終用途的直接電氣化可以發(fā)揮重要作用。能源效率措施和其他碳中性燃料將補充電氣化以實現這些目標。

歐盟28國和歐洲經濟區(qū)國家的排放量

2．通過電氣化，到2050年歐盟可以減少80～95％的二氧化碳排放

電氣化通過3種方式減少溫室氣體排放：

首先，電氣化使太陽能、風能、水力和核能等各種可再生能源從排放燃料轉變?yōu)樘贾行噪娏Α?/p>

其次，與大多數應用的傳統(tǒng)解決方案相比，電氣化解決方案的效率更高，從而降低了總的能源需求。例如，電動汽車的能源消費僅占傳統(tǒng)汽車的25％。在空間供暖中，熱泵的性能系數是典型燃氣鍋爐性能系數的4～5倍。

第三，通過電能生產氫和x動力等燃料，電氣化可以減少不適合直接使用電能的最終用途的排放，例如海運和航空，以及選定的工業(yè)過程。

95％的脫碳是通過強大的電氣化、能源效率和來自其他非排放燃料的支持實現

目前，交通、工業(yè)和建筑部門的能源消費中只有大約22％是電氣化的。歐盟要想在2050年前實現95％的能源減排，直接電氣化需要提供最終能源消費量的接近60％。生產氫氣和x－to－x需要額外生產600～1200太瓦時的電力。這相當于到2050年，最終總電力需求為4800～6000太瓦時。這是可以實現的，從現在到2050年，電力供應的年平均增長率為2．6％，同時通過提高能效每年將總能源消費量降低1．3％。實現80％脫碳和90％脫碳，電力供應量同比平均增長1．4％和2．1％，直接電氣化率分別達到38％和48％。

各行業(yè)用電強勁，交通運輸增長強勁

我們的研究發(fā)現，所有行業(yè)的電氣化潛力都很大

在交通領域，在我們最雄心勃勃的方案中，高達63％的最終能源消費將是電力消費。到2050年，我們將看到96％的乘用車、48％的卡車和58％的公共汽車通電。市場的發(fā)展將推動車隊的電氣化，例如電池成本的迅速下降和充電基礎設施的擴展。此外，對內燃機汽車、車隊排放和現金激勵的監(jiān)管限制將進一步增加電動汽車的使用量，就像在挪威等一些市場已經發(fā)生的那樣。

鐵路運輸，這已經是70％的電力將增加到93％。到本世紀中葉，只有很少的線路會繼續(xù)使用其他燃料，例如柴油、生物燃料或在某些情況下可能使用氫氣，因為電氣化在技術上或經濟上都具有挑戰(zhàn)性。對于航空和海運領域的大規(guī)模電氣化將需要進一步的技術突破，以降低存儲成本，增加能量密度，并解決其他技術問題。

在建筑部門中，節(jié)能是減少排放的主要來源，其次是通過采用熱泵實現電氣化。由于工業(yè)化和制造標準化推動的成本降低速度加快，以及為脫碳目的對燃氣和燃油供熱機組增加稅收，預計熱泵經濟性將變得越來越具有競爭力。雖然它們在成本上還不能與普通鍋爐相比具有競爭力，但政府的激勵和監(jiān)管將繼續(xù)推動它們在許多地區(qū)的應用，從而使學習效果和成本下降。

最后，到2050年，一系列工業(yè)過程在技術上可以直接通電，達到總能源消費的50％。鋼鐵生產中的電氣化乙烯生產和電弧爐（eaf）就是最突出的例子。進一步的潛力來自間接電氣化，例如通過電解生產氫氣，并將其用于鋼鐵和氨生產中取代碳基原料。電力相對于其他能源的相對競爭力，以及政府支持在國際競爭中公平競爭，避免碳泄漏，將是推動這一轉變的關鍵因素。

不同的起點：雖然潛力巨大，但各地區(qū)的起點差異很大。在規(guī)模的一端是北歐國家，在工業(yè)和建筑高度電氣化的推動下，北歐國家的電氣化水平已經達到32％，但在運輸部門，購買的新私人車輛中，現在有三分之一是電動汽車。規(guī)模的另一端是波蘭等東歐國家，電氣化水平接近18％。在能源結構、經濟形勢和工業(yè)活動方面，這些不同的起點要求歐盟各國采取不同的途徑和水平的努力。

按方案列出的直接電氣化結果

3．有可能以更低的成本實現電力部門的碳平衡

經濟部門的電氣化只有在電力不排放的情況下才能減少能源排放。我們的研究表明，在滿足日益增長的電力需求的同時，在2050年前以一種劃算的方式完全實現電力部門的脫碳是有可能的。能夠實現碳平衡的成本最低的能源系統(tǒng)具有以下特點：

可再生能源普及率很高，輸電能力也很強。到2045年，可再生能源，包括水力發(fā)電和可持續(xù)生物質能將占能源供應的80％以上，這將受到成本快速下降、產能因素增加和未開發(fā)資源潛力巨大的推動。太陽能和風能將分別占供應量的15％和50％左右。這將通過區(qū)域內和區(qū)域間的大規(guī)模輸電建設來實現，這將使歐洲各國共享可再生能源的好處。

到2045年，可再生能源占能源供應的80％以上。

在成本最低的碳中性能源系統(tǒng)中，大部分電力由可再生能源和核能提供

對多源提供的系統(tǒng)平衡和靈活性的重要需求。從可調度發(fā)電向可再生能源的全系統(tǒng)轉變，不僅需要時與時之間的平衡，還需要季節(jié)性的平衡，以適應生產的變化。在一個高可再生能源的未來，這將由來自電力部門內外的競爭資源提供。傳統(tǒng)能源包括傳統(tǒng)的固定發(fā)電能力，如水電和核電。此外，我們還將看到，需求方面的反應將發(fā)揮更大的作用，包括電力車輛等新型電力最終用途的調度，以及氫、電制氣或電制甲苯等電力燃料的儲存和靈活生產。

化石燃料的發(fā)電角色正在改變?；茉垂獙⒅鸩教蕴?，到2045年僅占能源供應總量的5％左右。然而，為了確保系統(tǒng)的可靠性，天然氣仍將占總裝機容量的15％左右，特別是在沒有水電或核電的地區(qū)。

降低碳平衡技術的成本，以及創(chuàng)新開發(fā)能夠減少最后一噸二氧化碳排放的技術?？稍偕茉吹睦脤⒁蕾囉谶@些技術的持續(xù)技術發(fā)展和成本改善，尤其是在海上風能等欠發(fā)達行業(yè)。此外，雖然約95％的排放量可以通過向碳中性電力供應的轉型而減少，但還需要CCS和負排放技術等不成熟的技術來減少剩余熱容量的邊際利用所產生的最終排放量。

重要發(fā)現

盡管實現雄心勃勃的脫碳目標需要上述4個因素的全部，但鑒于各地區(qū)現有電力供應結構的起點不同，它們將采取不同的路徑。例如，挪威的電力部門已經實現了90％的無碳排放，而波蘭80％的能源供應依賴煤炭。此外，各區(qū)域獲得能源供應資源的途徑各不相同（例如南歐的太陽能與北海的風能）。各國在能源政策中也對脫碳目標給予了不同的重視，比如在可再生能源普及方面的雄心，以及逐步淘汰煤炭和核能的時間表。例如，波蘭目前正在討論一項政策，即到2040年在其能源結構中保持40％的煤炭。這將意味著波蘭在減少或抵消與這種煤炭生產有關的排放方面要付出巨大的額外成本。

在滿足近年來前所未有的電力需求增長的同時，實現這一碳平衡電力系統(tǒng)將需要大量投資?？傮w而言，要實現所需的產能建設，以滿足日益增長的需求，并向碳中性發(fā)電機組轉型，將需要平均每年900億至1100億歐元的投資。這些投資不僅有助于電力系統(tǒng)的脫碳，還有助于其他通過電氣化減排的經濟部門的脫碳。

減少大部分排放的成本為18～65歐元／噸二氧化碳。然而，正如預期的那樣，減少最后幾噸排放的成本要高得多。據估計，這些排放將被CCS和直接空氣捕捉等不成熟的技術所抵消。因此，這些解決方案的成本在很大程度上取決于降低成本和技術發(fā)展的速度，而這本來就很難預測。此外，未來還可以選擇與其他部門交換負排放，通過將電力部門與整個經濟領域的努力聯系起來，降低電力部門脫碳的社會總成本。

在一個低碳電力行業(yè)，批發(fā)電力供應成本的前景正在迅速改變。由于可再生能源的成本下降，近年來碳平衡發(fā)電的總成本大幅下降。我們預計，在一個完全脫碳的系統(tǒng)中，批發(fā)電力供應（不包括稅費）的成本為70～75歐元／微瓦時（包括儲能）。這明顯低于之前的，例如歐盟委員會2011年路線圖預測的發(fā)電成本為105歐元／兆瓦時，而電力供應只有80％是脫碳的。

95％的排放量通過向碳中性電力供應的轉型而減少

4．要實現這一雄心勃勃的目標需要什么？

為了達到所需的電氣化和脫碳水平，并使歐盟經濟在2050年前走上完全碳平衡的道路，電力供應和需求方面都需要幾個推動者。

首先，政治承諾對所有地區(qū)和經濟部門的深度脫碳至關重要。與目前相比，實現電力行業(yè)的脫碳，需要歐洲內部和各地區(qū)更強有力的協(xié)調與一體化。區(qū)域資源可用性（如太陽能和風能）意味著，需要在區(qū)域間建立高傳輸能力，以分享整個歐洲低成本可再生能源能力的好處。在需求方面，鼓勵采用電力解決方案和創(chuàng)造“公平競爭環(huán)境”的聯合政策機制將是重要的。特別是那些受地區(qū)和全球市場價格影響的行業(yè)。

其次，公民積極參與到更加分散的電力市場中，將是一個關鍵的推動因素。這包括需求側反應和自我發(fā)電，當地能源社區(qū)，以及社會對高可再生能源的接受程度提高，建設新的輸電線路。解決電力稅收問題，確保清潔能源運營商之間的公平競爭，將是實現消費者接受的必要條件。

第三，各經濟部門之間的合作，對于利用協(xié)同效應，并對脫碳路徑產生溢出效應，將十分重要。例如，雖然CCS在減少電力部門的剩余排放方面可能發(fā)揮著微不足道的作用，但對于沒有替代技術解決方案的行業(yè)來說，它也將是解決方案的重要組成部分，例如減少水泥行業(yè)的過程排放。另一個例子是電力燃料生產，它既能在工業(yè)和交通領域實現脫碳，又能為高可再生能源電力系統(tǒng)提供重要的平衡。此外，這些電力燃料為電力部門提供的相對較低成本的靈活性也部分取決于現有的天然氣管道基礎設施，這是一個能夠提供季節(jié)性儲存的巨大的儲能系統(tǒng)。這也降低了擱淺成本的可能性，因為管道基礎設施和供熱可以在低碳、高電氣化的系統(tǒng)中得到再利用和再利用。

第四，有效的市場化投資框架和充分的市場設計，以應對高比例間歇性可再生能源電力系統(tǒng)的投資和運營挑戰(zhàn)。例如，所有資源的價值必須基于它們對可靠性和彈性的貢獻，碳中性投資可以從自愿的長期能源合同中受益。還需要有意義的二氧化碳價格信號，以充分激勵全面脫碳，并在能源供需方面吸引必要的投資。

第五，一個更智能、更強大的配電網，將在整合新的市場參與者方面發(fā)揮重要作用，比如分散式太陽能光伏和地方彈性資源，以及通過管理地方擁堵和重新調度、供應安全和電網彈性等問題，增強消費者的權能。配電網面臨的挑戰(zhàn)包括整合更分散的資源、通過智能計量實現數字化、為電動汽車充電的基礎設施，以及獲得地方靈活資源，這些都需要在2050年前投入大量資金。此外，專業(yè)消費者的不斷增加將在分銷層引發(fā)額外的投資需求，從而帶來一組全新的網絡客戶，例如本地存儲設施。因此，根據最終的成本結構變化以及未來分析中決策辦公室的作用和職責，闡述未來決策辦公室的投資需求是至關重要的。

最后，公正的轉型意味著歐洲任何地區(qū)都不應落后。在電氣化和能源轉型過程中面臨更困難起點的會員國將需要支助和專門資金。對投資成本的支持必須特別針對煤炭依賴地區(qū)以及碳泄漏風險高的能源密集型產業(yè)。區(qū)域一體化和共享資源還可以降低剛剛開始這一轉型的國家的成本。

業(yè)內的主體共同起草并對其實施進行監(jiān)控。