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碳中和目标下欧洲和中国需要装多少光伏?

日期:2021-02-02    来源:光伏头条

能源资讯中心

2021
02/02
09:00
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关键词: 大同能源转型 大同能源论坛 碳中和论坛

【国际能源网专稿】近些年,全球碳排放总量不断增加,各国对于碳排放、气候变化的关注和重视程度逐渐提高,不少国家提出近10-30年碳减排目标,强调未来30年内的可再生能源发电占比目标,带动全球向“碳中和”方向发展。

2021年1月30日,“清华大学·大同第二届能源转型国际论坛暨碳中和愿景下能源转型路径研讨会”之“碳中和愿景下每人一千瓦光伏发展路线图”在线上如期举行。清华大学社科学院能源转型与社会发展研究中心常务副主任、清华大学-联合国防治荒漠化公约组织可再生能源促进生态修复和可持续生计项目部负责人何继江,在会上代表清华能源转型研究中心每人一千瓦光伏组做出“欧洲光伏政策和2050光伏规划”总结报告。

清华大学社科学院能源转型与社会发展研究中心常务副主任

清华大学-联合国防治荒漠化公约组织

可再生能源促进生态修复和可持续生计项目部负责人 何继江

欧洲六国光伏政策情况

为成为全球第一个碳中性大陆,目前,欧盟已经宣布到2030年温室气体减排55%-60%,到2050年达到净零排放的战略目标。何继江认为,这一任务目标的实现,必然离不开电力系统零碳化和大量光伏建设的支撑。

(一)德国:2050年达到355GW的光伏资源量很充分

据何继江介绍,按照目前掌握的数据来看,2019年德国人均光伏装机601W,2020年德国人均光伏装机659W,预计到2030年德国光伏装机人均水平将达到1180W,接近1.2KW。

德国将2030年光伏发展目标设为光伏容量达到98GW容量,以满足因为核能和煤炭逐步淘汰造成的发电缺口。何继江表示,在最新发布的《关于德国光伏最新事实》中有提到,光伏发电建设已不需要等待储能设施的建设,现有电网已经有足够的容纳能力。

此外,德国在2050年光伏发展上也有四种情景预判:

一是德国联邦环境署计划在2050年光伏总量达到275GW,人均3.8KW。这个数据是在安装光伏面积1620平方公里,年有效利用小时数900小时,发电效率17%,年发电量248TWh的基础上测算出来的;

二是弗劳恩霍夫太阳能研究在参考情景、持久情景等的基础上,规划2050年光伏总量达到530GW或800GW的水平,人均6.6KW或10KW;

三是Agora报告提出,到2050年德国光伏装机将实现总量355GW,人均水平4.4KW,在可再生能源中占比63.2%,发电量占比36.9%。也就是说,在2050年年度总发电量达到3310亿KWh,人均4138KWh;

四是德国可再生能源协会希望2050年能够实现1000GW的光伏总量,人均12.5KW。

那么德国是否有合适的土地发展如此之多的光伏项目呢?何继江表示,从资源量评估来看,德国要达到人均4.4KW,300多GW的光伏资源量很充分。

(二)列支敦士登:2030年实现人均光伏2.2KW

何继江介绍,列支敦士登虽然占地面积较小,却是第一个完全用建筑光伏获得人均光伏装机世界冠军的国家,这个奇迹对所有国家所有城市都是一个激励。

何继江指出,列支敦士登计划在2030年实现人均光伏2.2KW。这一目标对于致力于发展建筑光伏的列支敦士登来说并不是天方夜谭。有资源测算表明,建筑光伏理论潜力人均水平大约在4-7KW之间。

此外,列支敦士登计划2050年能耗减少40%,国内自产可再生能源比例不低于36%,二氧化碳排放量减少100%。当地按照这样的目标做了四种情景测算:

第一,建设光伏加上大规模储能电池,利用电网平衡发电。

第二,有187兆瓦光伏加上风电再加上储能电池混合模式。

第三,配备季节性储能方式和大规模光伏结合。

第四,由光伏风电再加上大规模季节性储能。

其中,情景二“风电+光伏+电化学储能”在技术上对列支敦士登发展光伏是最优解,成本比较低,但是由于这个国家地方特别狭小,风机安装存在用地难题,目前在2030年规划中还没有风电计划。

(三)奥地利:2030年实现百分之百可再生能源电力

何继江介绍,截至2019年底,奥地利光伏装机量达1702MW,人均192W,高于中国水平,在欧盟国家中位列11位。

为促进能源转型,奥地利制定了气候与能源发展战略“2030任务”,确定了到2030年温室气体排放量相比2005年减少36%的目标;到2030年,可再生能源在终端能源消费中的占比将提高至45%-50%等。

何继江认为,奥地利在2030年计划当中要实现百分之百可再生能源电力,光伏应该是主角。近两年,奥地利的光伏装机量发展呈快速上升趋势,2021年可能就是2019年的两倍,之后还会不断迅速的增长。何继江说,奥地利计划惟有这样增长才能保证他们在2030年可再生能源的电力。

(四)瑞士:建筑光伏可以替代弃核之后的电力缺口

瑞士于2018年1月开始实施2050年能源战略,文件规定2050年要提高能效,人均用电量要比2000年大幅度减少,促进当地可再生能源占比,尤其是光伏。何继江表示,预计到2050年瑞士将有近一半的电力来自于光伏和风电等“新”可再生能源。

日本福岛核事故之后,瑞士决定将目前三座核电站在运行寿命结束之后关停,并且禁止建造新的核电站。此外,瑞士全民还公投决定出每使用1KW的电时,要交约1.7毛的电费附加费,用于支持弃核和能源转型。取代核电的电力将主要由光伏提供,尤其是由建筑光伏承担弃核之后的发电需求。

据瑞士能源局全国光伏资源测算,仅就建筑而言,如果把瑞士所有适合光伏的建筑物屋顶和立面上安装光伏,它的年发电量大约是670亿KWh。因此,何继江认为,用建筑光伏可以替代弃核之后的电力缺口。

(五)意大利:2030年实现光伏装机量达到50GW

2019年意大利实现了人均345.7KW的光伏装机量,在欧盟排名第四。何继江介绍,意大利计划在2030年实现光伏装机量达到50GW,到2050年光伏装机容量达到200GW的目标。

意大利的一些光伏机构仔细研究了户用光伏发展的潜力,分为以下四种情况:一个是光伏与储能系统结合;第二种是光伏与住宅热泵结合;第三种是光伏与电动汽车结合;第四是光伏和电动公共汽车以及卡车结合。在此次分析当中,研究团队发现安装热泵的家庭在意大利有650万户家庭,这些安装了热泵的家庭都会是下一步安装光伏的极好的用户。

(六)荷兰:2030年实现温室气体排放量减少49%

荷兰比较特殊。这个国家地方狭小,没有荒漠,不是农田就是建筑,但是即便如此也需要满足碳减排2050年的目标,何继江表示,荷兰将在2030年实现温室气体排放量减少49%,至少有35Twh的可再生能源电力以分散式生产风电、光伏。

何继江认为,按照350亿KW时发电目标来测算,如果中间一半的能量是由光伏提供的,它的占地面积最高会到16000公顷,占全国农业用地的0.7%,这个比例并不大,不会对荷兰农业生产安全造成影响。

我国2060年实现碳中和需要多少光伏?

介绍完欧洲光伏发展情况后,何继江抛出一个问题令人深思——中国2060年实现碳中和需要多少光伏?

何继江解答到,如果按人均光伏3.8KW计算,我国至少需要4940GW的光伏;如果按照人均光伏4.4KW计算,我国至少需要5720GW的光伏;如果按照人均光伏6.6KW测算,我国需要8580GW的光伏;如果按照人均光伏10KW计算,我国至少需要13000GW的光伏。

何继江表示,通过资源禀赋来看,中国光伏装机比例应该会高于欧洲,所以中国光伏相比风电有更大的选择优势。为此,何继江估算,我国2060年实现碳中和,人均光伏应该在5-10KW之间,需要约8580GW的光伏资源量。

欧洲光伏发展的政策工具

政策工具是政府治理的手段和途径,是政策目标与结果之间的桥梁。在欧洲国家实现碳中和,大力发展光伏的背景下,必然少不了政策工具的辅助作用。

在列支敦士登,政府能源部门官方网站为大众提供了非常详细、便捷自助式的可视化工具,帮助民众分析境内任何建筑的光伏潜力。何继江表示,在这样的工具支撑之下,列支敦士登说2030年实现人均光伏2.2KW,非常可信。

在瑞士,有“光伏地图”助力光伏发展。这个“光伏地图”使用简单,功能齐全。第一是可以利用地理信息帮助用户测算光伏资源。第二是可以确定光伏电力是否能够接入电网;第三,评估安装后的光伏发电量和盈利情况;第四是获取并对比安装商报价;第五是通知政府及建设部门;第六是向政府提交资料并申请税收减免;第七是安装后调试并运行。

在意大利,政府推出了能效减税政策工程,意思是指把节能跟光伏结合在一起,就可以得到政府的减税政策。2020年疫情之后意大利所公布的减税政策高达110%,分五年退税,这也就意味着,当地居民在开展光伏建设时,不仅不用自己花钱,反而会获得政府倒贴的10%。

在奥地利,实行的是公民电站方式,它是一种光伏理财方法,把光伏当做理财产品进行推广,促进居民安装生产和使用清洁的光伏能源。它有四种形式,一是光伏面板售后回租,二是申购光伏电站股份,三是短期光伏理财凭证,四是屋顶光伏共享。这种参与光伏理财的方式与意大利的“能效减税政策”有异曲同之妙。

在大众积极参与城市能源转型的建设中,不需要自己维护建设屋顶光伏系统,不需要跟电力公司交涉分布式能源余电上网的方式,无需承担光伏系统的技术和经济风险,就可以获得远高于市场基准利率的投资回报。

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