西門子能源觀點(diǎn) 能源轉(zhuǎn)型：五個(gè)需要直面的事實(shí)

海平面上升、冰川融化、極端天氣事件日趨頻繁，這是不爭(zhēng)的事實(shí)。向清潔能源轉(zhuǎn)型是我們邁向未來的關(guān)鍵。然而，尚有許多問題亟待解決。西門子能源全球首席執(zhí)行官克里斯蒂安·布魯赫(Christian Bruch)在談到能源轉(zhuǎn)型時(shí)說：“我們正在推進(jìn)的能源轉(zhuǎn)型不僅復(fù)雜，而且涉及的領(lǐng)域廣、范圍大。這其中，有些關(guān)鍵要素仍然尚未具備。”

的確，過去幾年間，技術(shù)的進(jìn)步給我們帶來了希望。但是，當(dāng)前的能源轉(zhuǎn)型卻充滿了不確定性，撲朔迷離，錯(cuò)綜復(fù)雜。為此，西門子能源全球CEO克里斯蒂安·布魯赫(Christian Bruch)和其他一些專家，講述了他們眼中氣候變化背后的事實(shí)，并整理出一系列我們需要直面的真相。

人口和電力需求在日益增長(zhǎng)。地緣政治的失衡充滿風(fēng)險(xiǎn)。電網(wǎng)還無法完全滿足交通、供暖、制冷以及工業(yè)脫碳所需的廣泛電氣化需求。采用氣候中立燃料所需的基礎(chǔ)設(shè)施也尚未完善。如果要將全球變暖控制在1.5攝氏度的溫升范圍內(nèi)，我們不僅需要重塑整個(gè)能源系統(tǒng)，還必須重新定義作為消費(fèi)者的我們?nèi)绾问褂媚茉?、看待能源。這些都是我們需要面對(duì)和思考的事實(shí)。

這份清單無疑不是全部，每個(gè)問題又與其它問題有著錯(cuò)綜復(fù)雜的聯(lián)系，但這提供了一個(gè)基礎(chǔ)，讓我們以坦誠(chéng)的態(tài)度，投入探討整個(gè)能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型背后深層次的問題。

事實(shí)之一：化石燃料是個(gè)答案

2021年，全球可再生能源占比增加了8%，約占全球電力消費(fèi)的三分之一。中國(guó)、印度、美國(guó)和歐盟在可再生能源領(lǐng)域都取得了進(jìn)展，但是，仍有一些主要障礙使我們無法完全依賴這些能源。

首先，風(fēng)能和太陽(yáng)能是間歇性的。目前，我們無法有效儲(chǔ)存來自這些能源的剩余電力，用于陰天和無風(fēng)天的供電。另一方面，電網(wǎng)設(shè)計(jì)的初衷是為了防止停電、保障穩(wěn)定供電。因此，比其它化石燃料更清潔的天然氣，作為可再生能源的可靠補(bǔ)充，是解決方案的重要組成部分。

廣州作為粵港澳大灣區(qū)建設(shè)的中心城市，承擔(dān)著引領(lǐng)區(qū)域發(fā)展的重任，而安全高效、清潔低碳的能源供應(yīng)，是支撐其發(fā)展的重要一環(huán)。西門子能源為位于廣州增城的華電福新能源股份有限公司提供了兩臺(tái) SGT5-8000H 重型燃?xì)廨啓C(jī)，助力中國(guó)華電，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展提供可靠的能源保障。

事實(shí)上，如果不推廣使用一些過渡銜接技術(shù)，比如燃?xì)淙紮C(jī)，就無法推廣可再生能源。如果現(xiàn)在每個(gè)燃煤電廠都改用天然氣發(fā)電，二氧化碳排放量就能減少一半。此外，如果氣候中立燃料相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施得以完善，西門子能源的燃?xì)廨啓C(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá) 75% 的綠色氫氣混比運(yùn)行，到2030年，將可使用 100% 氫氣燃燒。但是，在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)之前，我們今天就需要馬上見效的解決方案。

2021年年底，由國(guó)家電投集團(tuán)北京重型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)研究院與西門子能源聯(lián)手打造的中國(guó)首個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)摻氫燃燒示范項(xiàng)目正式投運(yùn)，整體方案可行性得到驗(yàn)證。該項(xiàng)目位于湖北荊門高新區(qū)，運(yùn)行有兩臺(tái) 56 MW 的西門子能源 SGT-800 燃?xì)廨啓C(jī)，為園區(qū)供電的同時(shí)供冷供熱。 西門子能源助力對(duì)其中一臺(tái) SGT-800 燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器進(jìn)行燒氫改造，項(xiàng)目一期為在2021年12月 15% 摻氫燃燒;二期規(guī)劃在2022年底開展 30% 摻氫燃燒，屆時(shí)機(jī)組將具備 0% - 30% 摻氫運(yùn)行條件下自由切換的靈活性。經(jīng)測(cè)算，改造后，僅荊門一臺(tái) SGT-800 燃?xì)廨啓C(jī)在混燒 30% 氫氣的情況下，每年可減少 1.8 萬(wàn)噸二氧化碳排放。

向“綠色”轉(zhuǎn)型邁進(jìn)的每一步都好過原地踏步，也好過等待完美解決方案的出現(xiàn)。因此，在越來越多可再生能源接入能源系統(tǒng)的同時(shí)，就讓我們利用現(xiàn)有手段來改變現(xiàn)狀吧。

事實(shí)之二：技術(shù)其實(shí)不是障礙

我們擁有能夠大幅減少溫室氣體排放的能源技術(shù)。盡管我們?nèi)匀恍枰粩鄤?chuàng)新，從而實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)的大規(guī)模商業(yè)化和更高的經(jīng)濟(jì)性，但技術(shù)其實(shí)并不是障礙。問題的核心在于，我們?nèi)绾巫屗腥斯餐瑢?shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

麥肯錫報(bào)告稱，在歐洲，“在實(shí)現(xiàn)向凈零排放轉(zhuǎn)型的過程中，將在創(chuàng)造約1100萬(wàn)個(gè)工作崗位的同時(shí)，減少600萬(wàn)個(gè)工作崗位。”失之桑榆，收之東隅，類似的情形遍及全球各地，而那些經(jīng)濟(jì)高度依賴煤炭的地區(qū)受到的影響會(huì)格外嚴(yán)重，極有可能蒙受脫碳化進(jìn)程所帶來的最嚴(yán)峻的沖擊。

這是一次大規(guī)模的轉(zhuǎn)型。如果我們要避免大面積的落后與失業(yè)，就需要為千百萬(wàn)工人提供再培訓(xùn)和支持。到2040年，全球電力消費(fèi)總量預(yù)計(jì)還會(huì)翻一番。對(duì)于人口不斷增長(zhǎng)、電力供應(yīng)依然不足、清潔能源投資缺乏的發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體來說，電力消耗尤其巨大。技術(shù)進(jìn)步應(yīng)該讓人人受益，這些問題需要盡早解決。

所有這些都要求能源轉(zhuǎn)型是一個(gè)公正的過程，在氣候變化所帶來的風(fēng)險(xiǎn)和收益之間實(shí)現(xiàn)公平分配，以及在社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間達(dá)成新的平衡。否則，我們所努力實(shí)現(xiàn)的凈零排放的未來，就根本談不上以人為本。

事實(shí)之三：可再生能源，其實(shí)需要付出代價(jià)

人們往往大談風(fēng)能和太陽(yáng)能是免費(fèi)能源，但是，現(xiàn)實(shí)情況卻遠(yuǎn)非如此。更大規(guī)模地使用可再生能源，并取代一個(gè)基于完全不同模式的能源體系，代價(jià)非常高昂。

例如，在將全球變暖控制在1.5攝氏度的溫升情景模式下，預(yù)計(jì)到2050年，對(duì)電解槽——將風(fēng)能和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為綠氫的關(guān)鍵部件——的需求將從現(xiàn)在的300兆瓦飆升到5000吉瓦。但是，要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，需要大量投資。歐盟已經(jīng)投入1500億歐元，以加快綠色轉(zhuǎn)型，并在非洲開展綠氫生產(chǎn)。但如果要實(shí)現(xiàn)全球經(jīng)濟(jì)活動(dòng)凈零排放，緩解全球變暖，預(yù)計(jì)全球?qū)⒃?050年前投入約54萬(wàn)億歐元。

即使沒有徹底棄用化石燃料，向可再生能源和綠氫轉(zhuǎn)型也會(huì)對(duì)地緣政治格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，特別是對(duì)于世界上那些石油和天然氣生產(chǎn)國(guó)。根據(jù)“2021年政治風(fēng)險(xiǎn)展望”，對(duì)石油出口依賴度最大的國(guó)家也是政治不穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)最高的國(guó)家。這些國(guó)家需要對(duì)這種現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)整，以避免嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)后果。

可持續(xù)能源系統(tǒng)的原材料供應(yīng)也是一個(gè)棘手的問題。僅舉一例：銥是制氫設(shè)備所需的一種化學(xué)元素，探明儲(chǔ)量主要位于南非。如果推進(jìn)向綠氫轉(zhuǎn)型，那么預(yù)計(jì)僅在2040年對(duì)銥的需求就是當(dāng)前的五倍。所有這些變化將構(gòu)成全新的全球格局，對(duì)一部分人來說意味著重大機(jī)遇，而對(duì)另一部分人來說則是重重顧慮，而我們也才剛剛開始為此付出代價(jià)。

事實(shí)之四：基礎(chǔ)設(shè)施是個(gè)問題

向電網(wǎng)輸送可再生能源，這本身并不能解決氣候危機(jī)。交通、工業(yè)、供暖及制冷的總和占了溫室氣體排放的最大份額。如果不把這些行業(yè)與電力行業(yè)進(jìn)行耦合，就無法實(shí)現(xiàn)我們的氣候目標(biāo)。2019年，全球工業(yè)排放總量為360億噸，接近全球二氧化碳排放量的四分之一。為了繼續(xù)實(shí)現(xiàn)我們的氣候目標(biāo)，僅工業(yè)每年就必須減排超過50億噸二氧化碳。

行業(yè)耦合的技術(shù)已經(jīng)成熟，但是，配套的基礎(chǔ)設(shè)施仍然滯后。此外，能源結(jié)構(gòu)的變化也會(huì)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。目前，電網(wǎng)還不完全具備分布式能源發(fā)電上網(wǎng)的能力。電網(wǎng)如果不進(jìn)行擴(kuò)建和升級(jí)改造，行業(yè)耦合就無法實(shí)現(xiàn)。這是確保來自可再生能源的電力以低損耗到達(dá)電力消費(fèi)地區(qū)的唯一途徑。這需要大量的工作。根據(jù)德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和氣候行動(dòng)部的數(shù)據(jù)，德國(guó)需要升級(jí)或新建7500多公里的電網(wǎng)，巴西預(yù)計(jì)需要新增的輸電網(wǎng)約為3.5萬(wàn)公里，而美國(guó)則要超過100萬(wàn)公里。

新線路從建設(shè)到投入使用需要十年以上的時(shí)間，因此這樣的建設(shè)項(xiàng)目無法一蹴而就，需要大幅增加資本投入，而這部分的成本最終會(huì)轉(zhuǎn)嫁到消費(fèi)者身上。2021年，西門子能源為浙江華電臺(tái)州玉環(huán)海上風(fēng)電一期項(xiàng)目提供創(chuàng)新變壓器解決方案，該方案包含 22 臺(tái) FITformer WIND 油浸式變壓器，這也是西門子能源首批在中國(guó)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、研發(fā)與交付全流程的 66 kV 油浸式變壓器產(chǎn)品。

事實(shí)之五：能源轉(zhuǎn)型，其實(shí)我們無法獨(dú)自完成

美國(guó)承諾到2030年排放量減半。德國(guó)正在逐步淘汰煤炭。中國(guó)提出到2060年實(shí)現(xiàn)氣候中立。歐盟希望到2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放。

超過130個(gè)國(guó)家已經(jīng)或者正在制定凈零排放目標(biāo)。但是，實(shí)現(xiàn)這樣的能源轉(zhuǎn)型任務(wù)艱巨，需要商業(yè)界、政府和社會(huì)都參與其中。能源轉(zhuǎn)型，首先從對(duì)氣候的貢獻(xiàn)實(shí)現(xiàn)透明化開始，這樣才可以明確責(zé)任，幫助我們做出明智的決定。

但是，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。企業(yè)需要不斷創(chuàng)新清潔能源技術(shù)，探索清潔能源發(fā)展和交易的新模式;在政治層面，需要在全球范圍內(nèi)在地區(qū)和國(guó)際層面開展工作，制定合適的合作框架，以確保這些技術(shù)可行可靠。例如，制定科學(xué)合理的碳價(jià)機(jī)制將激勵(lì)企業(yè)將氣候風(fēng)險(xiǎn)納入經(jīng)營(yíng)成本。改革化石燃料補(bǔ)貼政策將使清潔能源在公平競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境下具備競(jìng)爭(zhēng)力。

在通往凈零排放的道路上，會(huì)產(chǎn)生價(jià)格上漲，社會(huì)不得不面對(duì)更加自覺消費(fèi)的新模式。作為個(gè)人，我們可能無法解決這一氣候變化問題，但是所做的選擇將至為重要。要解決這一問題，就不能孤軍奮戰(zhàn)。政府和商業(yè)界必須協(xié)同努力，滿足社會(huì)的需求，而消費(fèi)者需要了解我們?yōu)榻ㄔO(shè)更綠色的未來、更健康的地球所要付出的代價(jià)。如果這三個(gè)方面齊頭并進(jìn)，我們就有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)真正的能源轉(zhuǎn)型。

在中國(guó)，西門子能源長(zhǎng)期致力于與各方合作伙伴攜手，通過在各自領(lǐng)域中的專業(yè)知識(shí)和技能，建立和加強(qiáng)更加開放、包容和共贏的合作，共同推進(jìn)中國(guó)的能源轉(zhuǎn)型，為實(shí)現(xiàn)中國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。

西門子能源為國(guó)家電網(wǎng)江蘇無錫供電公司建設(shè)的 110 kV 清舒變電站提供了國(guó)內(nèi)首批兩臺(tái) 145 kV 零碳無氟環(huán)保型 GIS 設(shè)備。西門子能源高壓開關(guān)設(shè)備采用真空滅弧技術(shù)和潔凈空氣絕緣技術(shù)，全球變暖潛能為零。結(jié)合站內(nèi)其他先進(jìn)設(shè)備和環(huán)保集成系統(tǒng)，清舒站從建設(shè)、投運(yùn)到退役，預(yù)計(jì)全生命周期內(nèi)將減少碳排放 1.8 萬(wàn)噸。

自2019年西門子與國(guó)家電力投資集團(tuán)有限公司(國(guó)家電投)簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議后，雙方的合作就愈加緊密。截止目前，雙方已經(jīng)在重型燃?xì)廨啓C(jī)、綠氫發(fā)展及應(yīng)用、能源行業(yè)數(shù)字化等多個(gè)方面開展深入交流和合作。

2021 年 1 月 28 日，西門子能源深圳創(chuàng)新中心正式落成。作為西門子能源不斷拓展的全球創(chuàng)新組織網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，深圳創(chuàng)新中心將以清潔能源技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新業(yè)務(wù)開拓為核心，充分依托粵港澳大灣區(qū)的產(chǎn)業(yè)與人才優(yōu)勢(shì)，旨在發(fā)展成為聯(lián)合開放、產(chǎn)學(xué)研一體協(xié)同發(fā)展的新型研發(fā)機(jī)構(gòu)，賦能大灣區(qū)綠色發(fā)展。

文章作者：Oliver Sachgau

Oliver Sachgau住在柏林，是能源和金融專家，他的作品刊載于彭博社、《華盛頓郵報(bào)》、《財(cái)富》雜志和《獨(dú)立報(bào)》。

資料來源：

1. James Lockhart Smith and Franca Wolf, (2021年3月25日). Energy transition a political risk nightmare for least competitive oil producers. https://www.maplecroft.com/insights/analysis/energy-transition-a-political-risk-nightmare-for-least-competitive-oil-producers

2. Europen Commission. EU-Africa: Global Gateway Investment Package. https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/stronger-europe-world/global-gateway/eu-africa-global-gateway-investment-package_en

3. United Nations: For a livable climate: Net-zero commitments must be backed by credible action. https://www.un.org/en/climatechange/net-zero-coalition