电力是终端能源需求增长最快的部分，在接下来的25年里，它将持续超过整个能源消耗增长的速度。随着发电结构的变化和老旧基础设施的升级，电力行业目前吸引的投资超过了油气行业的总和，这是非常必要的投资。
（来源：微信公众号 全球能源互联网期刊 作者：中文期刊编辑部）
随着风能和太阳能光伏等输出随机的可再生能源的兴起，全球电力供应也在发生变化。尽管这使电力处于清洁能源转型的最前沿，为近10亿无电人口提供了获得能源的途径，帮助减少空气污染和实现气候目标，但这些变化需要对电力系统的设计和运行方式采取新的方法。否则，电气化的增加可能导致能源系统安全性降低，突显出在这个关键领域迫切需要制定政策行动。
▶ 终端能源消费电气化是一种很有前景的脱碳能源利用途径
如今，电力占总终端能源消费的19%，随着电能需求的增长超过所有其他燃料，这一比例将会继续上升。在新政策情景下，到2040年这一比例将达到24%，与完全电气化相去甚远。虽然将电气化技术推向这一水平还有相当大的空间，但并不是所有的终端用途都能轻松实现电气化，例如工业中的高温加热需求、长途航空运输和海运，由于经济或技术障碍，电气化更难实现。
⬆ 新政策情景下不同燃料终端能源总消费年增长量
⬆新政策情景下电能消费占终端能源总消费的份额
▶但是电力增长主要由发展中经济体来推动
在经济和人口迅速增长、对更多商品和服务的需求以及日益加大的电气化政策的推动下，发展中经济体将在新增能源需求中占最大份额。到2040年，仅中国工业使用的电机驱动系统就将占全球电能需求增长的近五分之一。发展中经济体的家用空调数量从目前的6亿台将增加到25亿台，制冷需求日益增加，预计也会出现类似的增长。电动汽车和电热水器的加速使用可能会使发展中经济体的电能需求增长更快。
⬆新政策情景下各地区的电能需求
▶与此同时，发达经济体的电力需求增长缓慢
照明、制冷、电动机等的能效持续提高，使得发达经济体的电力需求相对平稳。电气化在家庭、办公和工厂的电动汽车与供热方面取得的进展，为电能需求的增长提供了来源。然而，即使是广泛的电气化也不足以推动这些地区电力需求的大幅增长，因为电动汽车和热泵的能效进步减少了运输和供暖所需耗费的额外电力。例如：到2040年，电动汽车将占发达经济体新车销量的100%（目前为1%），这将使电力需求年均增长1.1%，因为电动汽车的效率是传统汽车的两倍以上，且库存周转率更低。
“电亮未来”情景 Future is Electric Scenario (FiES)
政策的选择将对电力行业未来的发展产生重大影响，特别是如何利用关键手段来促进电力需求增长。政策和法规在实现更高的电气化方面起着决定性的作用：鼓励加快电动汽车充电设施的推广，在建筑和工业领域更多使用电供热，推动实现电能的广泛普及或提高人们生活水平。
今年的《世界能源展望》介绍了“电亮未来情景”Future is Electric Scenario (FiES)，以检验如果电气化的经济机遇实现最大化，电力需求会发生什么变化。例如，在FiES中到2040年，半数的汽车将是电动车；建筑行业和工业的供热需求中电力所占比例快速增长；数字经济连接了几乎所有的消费设备和电器；完全消除了无电人口。
⬆电亮未来情景与新政策情景下终端能源使用的电气化水平（EAF为电弧炉，LDV为轻型车辆，2/3-W为二/三轮车，Trucks仅为重型车辆）
强有力的终端电力消费政策将推动电力需求在2040年比新政策情景高出近7000TWh，这一增幅相当于中国和印度当前的电力需求总和。电力需求增长的最大潜力在于运输和加热的电气化。电动汽车的推广得益于它们在大多数主要市场上与内燃机汽车相比竞争力的提高，但这需要基础设施的充分普及。
“电亮未来”对于能源和环境的影响是重大的。石油需求将在2030年达峰，电能的支出将在2035年之前超过石油产品。电气化减少了空气污染物的排放，与新政策情景相比减少了近200万人的过早死亡。
然而，尽管电气化为终端能源使用的脱碳提供了一条路径，但在该情景下，如果不加大电能供给方面脱碳的努力，整个能源部门的碳排放仍将持续增长。仅仅依靠电气化还不足以让世界走上实现气候目标的轨道，仍然需要更全面的能源系统战略。随着可再生能源和其他低碳电力资源得到更广泛的应用，电气化可以帮助走上更可持续的发展轨道。
⬆2040年“电亮未来”情景相对于新政策情景各部门电力需求变化
⬆ 不同情景下能源相关二氧化碳排放量
▶太阳能光伏和天然气正在重构电力行业装机容量
由于成本下降和政府优惠政策，太阳能光伏发电装机容量将大幅增加——到2025年将超过风电，到2030年代中期超过煤炭，成为全球总装机容量的第二位，仅次于天然气。燃气电厂的装机容量将在2030年前超过煤炭，因为各国都在寻求解决碳排放和空气污染问题，同时又要满足灵活性和充分性的需求。
⬆ 新政策情景下的不同类型能源装机容量
⬆ 新政策情景下的不同类型能源发电量
▶这也意味着发电结构正在发生变化（尽管变化速度比装机容量慢）
煤炭仍然是最大的发电来源，不过随着时间的推移，煤炭所占的份额大幅下降，天然气几乎可以填补这一降幅。到2040年，可再生能源发电将增长约25%，占比达到41%。水电仍然是低碳电能的最大来源，其次是风能和太阳能。
核电稍有增加，但是所在地理位置将发生重大变化。随着工业在美国、欧洲和日本等主要市场面临挑战，传统的核电大国将在2040年迎来一波退役潮。与此同时，以中国、印度和俄罗斯为首的发展中国家的核电将大幅增加。
▶灵活性将成为电力安全的基石
建立灵活的电力系统以适应未来能源系统向电气化、低碳化和数字化的转变，对于确保安全可靠至关重要。政府政策需要将灵活性作为电力系统设计和管理的核心组成部分。
由于电力需求和供应的不断演变，灵活性的需求将会增加，在电气化和日常用电方式的其他变化的推动下，可能需要更大的灵活性来管理需求的峰值。随着风能和太阳能光伏发电份额的增加，系统的灵活性需要管理其电能输出的不稳定。
系统灵活性需求可以通过六个整合阶段来描述。进入更高的阶段通常对管理电力系统的专门实践、政策和投资提出了更高的要求。对于阶段1和阶段2中的系统，现有的灵活性来源能够满足任何灵活性需求。在初始阶段以上，需要针对先进灵活性措施的定向投资来管理输出随机的可再生能源的整合。一个国家所处的阶段不仅取决于输出随机的可再生能源在年发电量中的比例，而且还受到现有灵活性资源以及太阳能光伏、风能和需求曲线匹配的影响。展望未来，一些国家将进入一个未知的领域，在那里，周期性的供应过剩可能会成为常态。
随着各国逐步进入更高阶段，对灵活性不断增加的需求将得到一系列来源的满足。当前，发电厂和输电互联为电力系统提供了绝大部分的灵活性。今后，需求侧响应和包括电池储能在内的储能技术将在保证能源安全方面发挥越来越大的作用。
⬆ 输出随机的可再生能源发电份额与新政策情景中的不同阶段
▶在正确的地点、正确的时间进行投资，以保证电力供应
电力部门的投资需要及时有效，以确保电力安全。政府政策将在所有市场中发挥不可或缺的作用。在竞争性批发电力市场，输出随机的可再生能源的份额不断上升，给投资所需的价格信号带来下行压力，可能还需要进行市场改革，以确保足够的投资水平来维持电力供应。
⬆新政策情景中竞争性市场和受监管框架下的发电厂投资
在受严格监管的市场中，过度投资的风险仍然存在，因为目前在建或正在规划阶段的装机将超过系统的新增需求，使10多亿家庭的电价承受能力受到影响。例如，按照目前的水平，发展中经济体过剩的装机容量将使每个家庭每年损失近15美元。
⬆到2030年新政策情景下一些受监管市场的计划新增装机容量与系统需求
▶恰当的政府政策与市场设计将至关重要
在竞争性电力市场中投资不足的风险威胁着电力供应的安全。如果没有协调一致的行动和市场改革，一些发达经济体的电力供应可能会发生波动甚至危险。在重新确定电力供应的方向时，政策制定者必须考虑技术成本以外的因素，还要考虑到向电力系统提供的所有服务的价值。
批发电价的下行压力也减少了所有类型发电来源的收入。为了缩小能源销售收入与总发电成本之间日益扩大的差距，对额外收入来源的需求正在增加，并可通过容量和灵活性市场来提供。例如，在欧盟，能源占总发电成本的比例不断下降，除非到2030年二氧化碳价格升至30美元以上，否则这种情况在未来将变得更加明显。
⬆新政策情景下欧盟长期发电成本的组成
本文内容来源于国际能源署网站（www.iea.org），不代表本刊观点，版权归原作者所有。由于编辑水平有限，翻译难免存在纰漏，仅供参考，内容请以英文原文为准。
全球能源互联网，以清洁和绿色方式满足全球电力需求。
GEI meets global power demand with clean and green alternatives.
