綠色等式中被忽視的需求側(cè)

2氣候目標(biāo)不能緩解氣候危機(jī)紀(jì)末，溫升幅度將達(dá)到2.8℃2。2022年的持續(xù)干旱造成野火頻發(fā)、糧食減產(chǎn)，熱浪席卷美國、非洲、中國和歐洲多地。安第斯山脈和喜馬拉雅山脈冰川融化，讓成千上萬人的飲用和灌溉用水付之東流。北極海冰消融之快，遠(yuǎn)超科學(xué)家的預(yù)測。氣候變化已經(jīng)成為現(xiàn)矛盾的是，正如哥本哈根大學(xué)生物海洋學(xué)教授兼可持續(xù)發(fā)展科學(xué)中心負(fù)責(zé)人凱瑟琳·理查森(KathrineRichardson)等氣候?qū)W家在2022年6月所指出的，針對氣候危機(jī)的反應(yīng)迄今為止一直圍繞長期的氣候目標(biāo)，而不是立即采取行動(dòng)。我們需要彌合承諾與行動(dòng)之間上，在實(shí)現(xiàn)國際能源署(IEA)制定的2050年凈零情景所需的2030年前全球碳減排量中，大部分來自于現(xiàn)有技術(shù)4。我們看到，可再生能源正在大力發(fā)展，以加強(qiáng)綠色等式的供給一側(cè)。這確有必要，但我們需要的卻不止于此。如果沒有同時(shí)關(guān)注綠色等式的需求側(cè)3國際能源署指出，能源效率可以幫我們完成凈零之路的三分之一5。提高能效，意味著用更少的能源完成同樣的任務(wù)，即消除能源浪費(fèi)。本冊白皮書將會(huì)探討在應(yīng)對氣候變化的斗爭中，能源效率如何發(fā)揮重大的但一直被忽視了的作用。通過更明智地使用能源，并在工業(yè)、交通和建筑領(lǐng)域全面實(shí)現(xiàn)電氣化，馬上就能降低排放，提高經(jīng)濟(jì)韌性，創(chuàng)造數(shù)百萬個(gè)綠色就位。最綠色、最安全、最經(jīng)濟(jì)的能源就是我們節(jié)約下通過更明智地使用能源，并在工業(yè)、交通和建筑領(lǐng)域全面實(shí)現(xiàn)電氣化，馬上就能降低排放，提高經(jīng)濟(jì)韌性，創(chuàng)造數(shù)百萬個(gè)綠色就業(yè)崗位99—丹佛斯集團(tuán)首席執(zhí)行官方行健4本冊白皮書是《影響力系列白皮書》首篇。這一系列白皮書將圍繞能源效率和電氣化在能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型中的潛力，分享我們的思考和研究。在就能源危機(jī)和綠色轉(zhuǎn)型展開的對話中，能源效率經(jīng)常被忽視。一能源效率不像可再生能源技術(shù)那樣看得見摸得著效在社會(huì)全面電氣化過程中所能起到的關(guān)鍵作用也沒有被充分認(rèn)知。今年六月，來自27個(gè)國家的代表參加了在丹麥森訥堡市舉行的國際能源署年度全球能源效率會(huì)議。這次重量級的部長級會(huì)議專注于能源效率問題，形成了強(qiáng)有力的聲明，發(fā)布了國際能源署《能源效率緊急行動(dòng)的價(jià)值》分析報(bào)告。在此基礎(chǔ)上，本白皮我們撰寫這一系列白皮書，意在依托可靠信源，介紹能效在能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型中發(fā)揮的作用。升控制在1.5℃內(nèi)這個(gè)宏大命題，我們雖無法提供全部答案，但我們想強(qiáng)調(diào)：在綠色能源替代化石能源的過程中，平抑能源需求具有重大的基礎(chǔ)性意義。我們還想借此告訴大家，相關(guān)必MartinRossen本文由丹佛斯集團(tuán)傳播和可持續(xù)發(fā)展部行業(yè)分析與研究負(fù)責(zé)人SaraVadS?rensen撰寫。5本白皮書如不采取緊急行動(dòng)，能源需求將大幅增長，使我們偏離實(shí)現(xiàn)全球氣候目標(biāo)的軌道。相反，如國際能源署所述，通過共同推動(dòng)能效提升，可以貢獻(xiàn)實(shí)現(xiàn)凈零排放所需的總減排量中的三分在全球減緩氣候變化的努力中，制冷普遍是個(gè)盲點(diǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，適應(yīng)氣候變暖，特別是在發(fā)展中國家，制冷需求將成為未來幾十年全球電力能效是電氣化的一個(gè)前提。要想提升電力在能源結(jié)構(gòu)中的地位，首先要減少能源需求，這是一個(gè)基本但被忽視的事實(shí)。前期分析發(fā)現(xiàn)，在提高能效上每花一美元，就能在能源供應(yīng)上節(jié)2030年前全球減排所需的多數(shù)凈零排放技術(shù)今天已經(jīng)掌握9。本文將介紹各行各業(yè)提高能效6綠色等式中被忽視的需求側(cè)生活離不開能源。不論是我們?nèi)∨?、制冷、照明，還是汽車、火車、輪船的運(yùn)行，亦或是為我們供應(yīng)消費(fèi)屏幕上看到的信息來自數(shù)據(jù)中心，它也要靠能源運(yùn)同時(shí)，能源的可獲得性仍有很大問題。還有數(shù)(多數(shù)在非洲)用不上基本的能源基礎(chǔ)設(shè)施。在全球人口中，多達(dá)13%無法使用電力來照明、通訊、教育、冷藏或制冷11。我們的能源系統(tǒng)必須能夠滿足對能源這也許不言自明。但是，這個(gè)簡單事實(shí)的邏輯推論常隨著人口增加而不斷攀升。到2030年，全球人口預(yù)計(jì)將增加7.5億，再到2050年，則將增加近20億10。此外，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源需求一直緊密相連。富裕程度7總之，一方面，全球人口增長和收入增加推高工業(yè)化疊加的能源密集期。這兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)且不可避免的趨勢意味著，我們不能再忽視能源需求了。為了理解應(yīng)對氣候變化中的這個(gè)盲點(diǎn)為何出現(xiàn)、如何克6i能源效率是世界上許多最緊迫挑戰(zhàn)的關(guān)鍵解決方案—它可以使我們的能源供應(yīng)更經(jīng)濟(jì)、更安全、更可持續(xù)。但令人費(fèi)解的是，政商領(lǐng)袖們并未對植根于經(jīng)濟(jì)增長和能源利用之間以往的關(guān)聯(lián)關(guān)系。如120.000100.000GDPGDP(10億美元)80.00060.00040.00020.000020212010200019801965020.00040.00060.00080.000100.000120.000140.000160.000180.000一次能源消費(fèi)(10億千瓦時(shí))8關(guān)系，而是雙向關(guān)系。能耗增加固然加快了經(jīng)濟(jì)增長，但是反過來說也成立：經(jīng)濟(jì)增長推動(dòng)了能耗增球脫鉤。15價(jià)則會(huì)更高。16干旱、颶風(fēng)等極端天氣會(huì)損害健康、降低勞動(dòng)生產(chǎn)率，從而造成長期經(jīng)濟(jì)損失。近期研究顯示，考慮到氣候變化對經(jīng)濟(jì)增長的影響，到2100年，全球GDP將比沒有氣候變暖時(shí)本應(yīng)達(dá)到的水平降源強(qiáng)度提高，排放增長將會(huì)幾乎翻倍，即相比2019年每年增加約80億噸18。改建、制造業(yè)和交通基礎(chǔ)設(shè)施等能效相關(guān)領(lǐng)域，為節(jié)約能源所增加的投資到2030年將會(huì)額外創(chuàng)造1000萬個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)20。加排放。提升建筑、工業(yè)和交通能效，并不會(huì)招致經(jīng)能耗將比今天產(chǎn)出更多；到2030年，經(jīng)濟(jì)總量增加四成，而終端用能卻可能下降5%左右21。風(fēng)能、太陽能等可再生能源都在進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模。這用可再生能源替代化石燃料。但是，一個(gè)常見的誤區(qū)能源支出至少6500億美元19。除此之外，在建筑新建92019年每年80億噸每年80億噸占比增速緩慢，是因?yàn)槿蚰茉葱枨笤黾?。新冠肺炎疫后?jīng)濟(jì)反彈，助推能源需求絕對值出現(xiàn)史上最大增第二，即使一次能源以綠色為主，提高能效仍有必要。在很多領(lǐng)域，唯有提高能效，才能推進(jìn)電氣化。例如，重型建筑機(jī)械只有提高能效，才能縮小電池體積，從而為大規(guī)模電氣化鋪平道路。請見建筑業(yè)案例。10能效，因?yàn)榭稍偕茉吹纳a(chǎn)具有波動(dòng)性。有風(fēng)吹、有日照，才有充沛廉價(jià)的電力供應(yīng)。能源需求也有峰谷之差。一般而言，夜間休息時(shí)用能少；上午和傍晚，則會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷高峰。隨著可再生能源規(guī)模擴(kuò)大，尖峰時(shí)段的供需缺口也會(huì)擴(kuò)大。數(shù)字化賦能的能效裝備和系統(tǒng)有助于縮小供需峰谷差。例如，通過在建筑中使用數(shù)控空間冷熱供應(yīng)等智能化主動(dòng)節(jié)能措施，我合，一個(gè)行業(yè)富余的熱能(例如數(shù)據(jù)中心的余熱)可以用于另一個(gè)行業(yè)(例如本地家庭供暖)，從而降低尖峰能否達(dá)到必要的速度以滿足需求，存在著挑戰(zhàn)?？稍偕茉唇ㄔO(shè)需要場地空間、公眾支持和原料供應(yīng)。在原材料方面，用于可再生能源技術(shù)的鎳、鈷、銅、鋰和稀土等資源的需求不斷增加。歐盟綠色轉(zhuǎn)型所需的原料供應(yīng)嚴(yán)重依賴進(jìn)口。歐盟委員會(huì)因此警若干種材料未來供應(yīng)安全薄弱，當(dāng)前的脫碳情景能源效率是應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。前期分析發(fā)現(xiàn)，在提高能效上每花一美元，就能在能源供應(yīng)上省出兩美元24。濟(jì)體能源效率的關(guān)鍵指標(biāo))能源強(qiáng)度的改善情況會(huì)發(fā)現(xiàn)，能效措施顯然被忽視了。如圖2所示，要實(shí)現(xiàn)凈%432105432102011-2016年數(shù)據(jù)為五年均值。2021年是基于《世界能源1112應(yīng)對氣候變化努力中的盲點(diǎn)制冷對全球民生至關(guān)重要。食品藥品儲(chǔ)運(yùn)需要制冷。在高溫地區(qū)，室內(nèi)制冷讓人們可以健康舒適地工作學(xué)但是，在減緩氣候變化的努力中，制冷在全球范圍內(nèi)仍是盲點(diǎn)。如不馬上采取措施，隨著制冷能耗增加，溫室氣體排放將會(huì)激增，而且幅度空前28。國際能源署近期分析顯示，制冷需求將成為未來幾十年全球電力增量需求的第二大來源29。對不斷增長的制冷需求的忽視，恰恰說明了為什么需要更多關(guān)注綠色等式的加，原因是經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及適應(yīng)氣候變化導(dǎo)致的全球變暖。2013-2021年是有記錄以來最熱的年份30。2022年，全球范圍內(nèi)經(jīng)歷了長期強(qiáng)烈的熱浪侵襲。高溫炎熱、制冷缺乏，構(gòu)成了嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)《柳葉刀》雜(ClimateChange:GlobalTemperature)13家尤其重要，因?yàn)檫@些國家的制冷普及率遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家。據(jù)估計(jì)，每年因此損耗的食物足以養(yǎng)活9.5億此外，缺乏冷鏈儲(chǔ)運(yùn)還造成115萬人死于本可因疫苗鑒于其對健康、福祉、生產(chǎn)力和糧食安全的潛在影是奢侈品。由于全球變暖、人口增長、城鎮(zhèn)化和收入增加，預(yù)計(jì)制冷需求將在未來幾十年間迅速擴(kuò)大。但6000500040003000200010000百萬臺(tái)6000500040003000200010000Projections其它國家和地區(qū)美國1990199520002005201020152020202520302035204020452050美國●中國歐盟印度.印尼.墨西哥●巴西●中東.其它國家和地區(qū)14在室內(nèi)制冷方面，約20億臺(tái)空調(diào)的運(yùn)行能耗對總體和尖峰能源需求都產(chǎn)生了重大影響35。室內(nèi)制冷約占建筑用電總量的16%，2021年終端用電量為2000TWh36。這對電網(wǎng)構(gòu)成了壓力，特別是在炎熱天氣下滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候。酷暑時(shí)節(jié)，室內(nèi)制冷可以占到部分國家民用峰荷的70%以上37。建筑室內(nèi)制冷的能源消耗會(huì)帶來溫室氣體排放。由于制冷劑的泄露和低了能源生產(chǎn)的碳強(qiáng)度，但是制冷碳排放仍然繼續(xù)增加。從1990年到2020年，室內(nèi)制冷的碳排放量翻倍增加又會(huì)加劇全球變暖。問題在于，如何打破這個(gè)循對于食物儲(chǔ)運(yùn)，現(xiàn)有冷鏈技術(shù)可以在發(fā)展中國家減少多達(dá)40%的食物損耗。通過在適當(dāng)?shù)臏囟认路庋b儲(chǔ)對于室內(nèi)制冷，我們可以加大力度推廣高能效方案。不同空調(diào)的能效差異可達(dá)70%。單憑選擇高效方案，就能讓全球制冷能耗減半41。再就是提高制冷方案與需求的匹配度。在西班牙，寫字樓在夏季時(shí)只將空調(diào)區(qū)域制冷是另一個(gè)前景廣闊的方案。新加坡?lián)碛惺澜缟献畲蟮膮^(qū)域制冷系統(tǒng)，借此節(jié)約了40%本，年度全國減排量相當(dāng)于一萬輛機(jī)動(dòng)車42。通過區(qū)降低制冷能耗的技術(shù)已經(jīng)具備；現(xiàn)在，必須聚焦于行動(dòng)。投資于高能效制冷方案，既能確保生活環(huán)境健康舒適，又能減少排放，節(jié)約能源開支，緩解電網(wǎng)壓力。關(guān)于忽視需求側(cè)的風(fēng)險(xiǎn)，制冷只是一個(gè)例子。我們將就如供熱一樣，制冷是必需品，而非奢侈品。美元706050403020020162020202520302035204020452050基線情景高效制冷情景來源：國際能源署(2018)：《制冷的未來，節(jié)能空調(diào)的機(jī)遇》(TheFutureofCooling,Opportunitiesforenergyeicientairconditioning)15解決方案可再生能源這個(gè)主題得到廣泛討論，且在大多數(shù)地方是毋庸置疑的政治正確?？稍偕茉吹陌l(fā)展雖然尚待力在能源組合中發(fā)揮更大作用，最為重要但一直被忽下面，我們將深入研究能效、電氣化和行業(yè)耦合三者之間的關(guān)系，探討為什么這三個(gè)進(jìn)程相互關(guān)聯(lián)，并能在可再生能源建設(shè)的配合下，共同構(gòu)成綠色轉(zhuǎn)型的主要抓手。16消除能源浪費(fèi)。今天，能源浪費(fèi)比比皆是。在交通運(yùn)輸業(yè)，低效車輛和船舶的耗能遠(yuǎn)超所需。在工業(yè)領(lǐng)域，低效電機(jī)浪費(fèi)能源，產(chǎn)生的廢熱又得不到利用。無論是民用還是商用建筑，由于能耗監(jiān)控措施沒有落與此類似，工業(yè)能效提升也可加快。實(shí)踐證明，通過優(yōu)化能源管理，用不了多少資本性投資，就可以在一兩年內(nèi)降本高達(dá)15%45。提高工業(yè)能效的簡便措施，好消息是，我們已經(jīng)掌握了解決之道。雖然能效措施經(jīng)常與建筑采暖制冷相關(guān)，但是在建筑、交通和工業(yè)例如，可以提升機(jī)器設(shè)備的燃料表現(xiàn)，降低柴油消耗。建筑業(yè)占到2021年全球能源相關(guān)碳排放的13%43。其中很大部分來自于在建筑工地作業(yè)的重型機(jī)械?，F(xiàn)有挖掘機(jī)能效僅有30%，能源浪費(fèi)比例高達(dá)70%?，F(xiàn)有技術(shù)可以提升重型機(jī)械能效，例如降低待機(jī)能耗、減少液力損失、回收作業(yè)能量。要完成同樣的工作，好消息是，我們已經(jīng)掌握了解決之道。雖然能效措施經(jīng)常與建筑采暖制冷相關(guān)，但是在建筑、交通和工業(yè)例如，可以提升機(jī)器設(shè)備的燃料表現(xiàn)，降低柴油消耗。建筑業(yè)占到2021年全球能源相關(guān)碳排放的13%43。其中很大部分來自于在建筑工地作業(yè)的重型機(jī)械?，F(xiàn)有挖掘機(jī)能效僅有30%，能源浪費(fèi)比例高達(dá)70%?，F(xiàn)有技術(shù)可以提升重型機(jī)械能效，例如降低待機(jī)能耗、減少液力損失、回收作業(yè)能量。要完成同樣的工作，高效電動(dòng)挖機(jī)能耗僅為低效柴油機(jī)的25%。換言之，通過能效提升和電氣化，可以減少挖機(jī)能耗75%。參見建筑業(yè)案例。對于建筑物，可以采用智能的易用技術(shù)，大幅降低排放。能耗監(jiān)測調(diào)整措施簡便易行。電子溫控系統(tǒng)、模型預(yù)測控制和液力平衡可以顯著降低能耗，同時(shí)改善室內(nèi)氣候。參見LindeHaven案例。用高效熱泵取代化石燃料鍋爐等簡便措施可以節(jié)能多達(dá)75%44。正如上節(jié)所述，可以立即減少建筑物制冷了解了提高能效的直接收益，讓我們再研究一下雖然間接但是重大的收益，即提高能效是實(shí)現(xiàn)電氣化的前提。44.國際能源署(2022)：《第七屆全球能源效率年度會(huì)議政策工具包》(7thAnnualGlobalConferenceonEnergyEiciencyPolicyToolki45.國際能源署(2022)：《第七屆全球能源效率年度會(huì)議政策工具包》(7thAnnualGlobalConferenceonEnergyEiciencyPolicyToolki45.國際能源署(2022)：《能源效率緊急行動(dòng)的價(jià)值》(Thevalueofurgentactiononenergyeiciency)，第7頁17車輛能耗水平。通過采取措施提升能效，減少怠速和液力損失并回收能源，可以大幅降低建筑車輛能耗，繼而縮小所需電池體積、降低電氣化成本。保障電網(wǎng)穩(wěn)定，是能效賦能電氣化的另一個(gè)原因。提升能效，可以縮小能源供需峰谷差，滿足全社會(huì)電氣化對電網(wǎng)穩(wěn)定性的要求。例如，制冷對電網(wǎng)形車輛能耗水平。通過采取措施提升能效，減少怠速和液力損失并回收能源，可以大幅降低建筑車輛能耗，繼而縮小所需電池體積、降低電氣化成本。保障電網(wǎng)穩(wěn)定，是能效賦能電氣化的另一個(gè)原因。提升能效，可以縮小能源供需峰谷差，滿足全社會(huì)電氣化對電網(wǎng)穩(wěn)定性的要求。例如，制冷對電網(wǎng)形成壓力，尤其是在設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的酷暑時(shí)節(jié)。通過提升能效，可以一方面直接減少能源輸入需求，另一方面在電力最便宜、運(yùn)轉(zhuǎn)最高效的時(shí)段制冷(或取暖)，從而實(shí)現(xiàn)削峰填谷。除了削峰填谷，能效措施還有減排效益。當(dāng)清潔能源供應(yīng)不足時(shí)，常用化石能源作為后備，補(bǔ)足可再生能源供應(yīng)缺口。能效措施減少了尖峰時(shí)段的能源需求，就能在能源組合中直接減少化石能源需求。要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)脫碳、提高電氣化率，一大挑戰(zhàn)是確保供需平衡。通過能效措施，能夠提高用能靈活性，除此之外，之所以電氣化是脫碳戰(zhàn)略的關(guān)鍵，還有個(gè)原因非常重要，但常被忽視?由于電力技術(shù)效率更高，所以電氣化可以節(jié)約能源。如前所述，要實(shí)現(xiàn)建筑、交通和工業(yè)領(lǐng)域的能效提升，往往是要用高效能源替代低效能源。電動(dòng)裝備能效遠(yuǎn)高于相應(yīng)的柴油裝備。例如，電動(dòng)熱泵比柴油熱泵的能效高出三四倍47。高效熱泵不但節(jié)能，還可以實(shí)現(xiàn)空間和水加熱的電氣化。能效和電氣化之所以密不可分，這是原因之一。然而，電氣化和能效之間的關(guān)系，不止于電力能效高于化石能源這個(gè)簡單事實(shí)。能效是電氣化的前提。并削峰填谷。但是，要充分實(shí)現(xiàn)提升能效和電氣化水平的效益，行業(yè)耦合是綠色轉(zhuǎn)型中的另一個(gè)關(guān)鍵如建筑業(yè)案例所示，水平的效益，行業(yè)耦合是綠色轉(zhuǎn)型中的另一個(gè)關(guān)鍵降低：要實(shí)現(xiàn)交通電氣化，所需的電池體積取決于18能源浪費(fèi)比比皆是。圖5示出了美國的能源消費(fèi)情況。在能耗總量中，有效做功的部分僅為三分之一，其余三分之二白白浪費(fèi)。行業(yè)耦合是能源系統(tǒng)脫碳的第三個(gè)關(guān)鍵抓手，原因是其能夠減少能源浪費(fèi)。行業(yè)耦合旨在對接能源供需雙方，實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存，從而最大化地促進(jìn)各行業(yè)之間協(xié)同增效。意，您的筆記本電腦正在發(fā)熱。試想規(guī)模龐大的數(shù)據(jù)中心也在這樣發(fā)熱，如果熱量不是直排大氣，而aa是采集后用于周邊建筑和住宅供暖。與此類似，超市制冷大量耗能，由此產(chǎn)生的熱能也可以回收再利意，您的筆記本電腦正在發(fā)熱。試想規(guī)模龐大的數(shù)據(jù)中心也在這樣發(fā)熱，如果熱量不是直排大氣，而aa是采集后用于周邊建筑和住宅供暖。與此類似，超市制冷大量耗能，由此產(chǎn)生的熱能也可以回收再利要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)脫碳、提高電氣化率，要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)脫碳、提高電氣化率，一大挑戰(zhàn)是確保供需平衡。通過整體看待能源系統(tǒng)、打通不同能源來源，供需平衡。通過整體看待能源系統(tǒng)、打通不同能源來源，行業(yè)耦合可以支撐靈活用能，彌合供需缺口，從而充分利用電網(wǎng)容量。隨著我們更多使用可再生能源、加快電氣化步伐，峰荷平衡將尤為重要。行業(yè)耦合可以充分釋放能效提高和電氣化的潛力，讓三者形成合力，共同實(shí)現(xiàn)凈零排放。190.060.7750.480.7758.428.428.4224.78.4224.70.1552.753.754.72.773.793.350.042.353.350.042.356.970.330.884.586.970.330.884.583.150.2114.60.028.990.028.990.089.543.299.543.295.840.020.160.8328.00.02