綠色星球的能源轉(zhuǎn)型

是時(shí)候用風(fēng)能、太陽能和水力發(fā)電等清潔能源中的碳中性能源替代化石燃料，為應(yīng)對全球變暖做出積極貢獻(xiàn)。

未來 10 年將決定地球的未來?，F(xiàn)在，比以往任何時(shí)候都更需要進(jìn)行綠色轉(zhuǎn)型。在接受《電力電子新聞》的獨(dú)家采訪時(shí)，Enel 集團(tuán)戰(zhàn)略、經(jīng)濟(jì)和情景規(guī)劃負(fù)責(zé)人 Francesca Gostinelli 將分析將改變市場以實(shí)現(xiàn)完整能源轉(zhuǎn)型的各種技術(shù)和承諾。

得益于與可再生能源相關(guān)的戰(zhàn)略和商業(yè)模式，以及最終用途的電氣化，包括以前未電氣化的部門，大幅減少溫室氣體排放的道路越來越明顯。在脫碳較為復(fù)雜的地區(qū)，使用可再生能源生產(chǎn)的綠色氫將發(fā)揮關(guān)鍵作用。除此之外，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化促進(jìn)了能源效率的提高，將進(jìn)一步減少溫室氣體排放。

Francesca Gostinelli，Enel 集團(tuán)戰(zhàn)略、經(jīng)濟(jì)和情景規(guī)劃負(fù)責(zé)人

可再生能源、微電網(wǎng)和其他能源趨勢更加重視世界各地老化的電力基礎(chǔ)設(shè)施和輸配電線路的可靠性。輸配電線路和微電網(wǎng)沿線的電力監(jiān)控和基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是什么？

在 Enel，我們相信公用事業(yè)公司有潛力擴(kuò)大其當(dāng)前的作用，通過提供技術(shù)創(chuàng)新、能效解決方案和新型服務(wù)，引領(lǐng)能源轉(zhuǎn)型并充當(dāng)可持續(xù)能源模型的促進(jìn)者和加速器。是未來凈零世界的重要推動者。電力公司確實(shí)通過促進(jìn)能源最終使用的電氣化和提供“超越商品”的服務(wù)，加速采用高度電力到完全電力的行為，從而為脫碳能源世界開辟了道路。

整個基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化以及數(shù)字設(shè)備和現(xiàn)場傳感器的集成正在將網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)?a target="_blank">智能電網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)狀況和能量流動的實(shí)時(shí)觀察。為了實(shí)現(xiàn)對潮流和網(wǎng)絡(luò)本身狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測，第一步是安裝智能電表，這是一個真正的電網(wǎng)傳感器，即使在低電壓水平下也能提供信息，涉及最終配備此類設(shè)備的客戶。這奠定了智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，其數(shù)字化水平可以通過遠(yuǎn)程控制和先進(jìn)的自動化以及控制系統(tǒng)進(jìn)一步提高，這些功能不僅可以改善電網(wǎng)監(jiān)控，還可以改善其管理，通過自我修復(fù)或?qū)崟r(shí)潮流預(yù)測等創(chuàng)新功能。這種電網(wǎng)數(shù)字化還有助于將混合開/關(guān)微電網(wǎng)和靈活性服務(wù)無縫集成到能源系統(tǒng)中。

10 年后，綠色能源投資的成果將越來越多地成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?。能源生態(tài)系統(tǒng)變得越來越大，聯(lián)系越來越緊密。我們今天如何開始節(jié)約用電？

到 2050 年向凈零排放過渡需要大幅增加對電力和基礎(chǔ)設(shè)施部門的投資，以及促進(jìn)采用創(chuàng)新的終端服務(wù)。電力處于能源階段的中心，為加快脫碳和能源使用效率提供了前所未有的機(jī)會。能源生態(tài)系統(tǒng)確實(shí)變得越來越大，聯(lián)系越來越緊密，但對最終用戶來說也越來越復(fù)雜。在值得信賴的能源合作伙伴的指導(dǎo)下，將風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)化為機(jī)遇，降低成本，增強(qiáng)可持續(xù)性和彈性，并產(chǎn)生新的收入來源。

與其他能源載體相比，對于相同的最終能源使用效率更高，因此可以實(shí)現(xiàn)大量節(jié)能。在運(yùn)輸部門，通過大規(guī)模部署比內(nèi)燃機(jī)汽車效率高 5 倍的電動汽車，可以顯著提高效率[國際能源署，IEA，2020 年世界能源展望]。在建筑領(lǐng)域，主要通過部署比燃油或燃?xì)忮仩t使用的能源少 4 倍的熱泵來實(shí)現(xiàn)能效提升 [IEA，2020 年世界能源展望]。在工業(yè)部門，通過工業(yè)過程的電氣化，特別是在化學(xué)、食品和造紙部門，有很大的機(jī)會提高效率。

太陽能和風(fēng)能等新的可再生能源越來越多地與傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)集成，以滿足不斷增長的需求，同時(shí)幫助減少 CO 2排放。告訴我有關(guān)此集成的信息。市場方面的下一個挑戰(zhàn)是什么？

未來十年，能源轉(zhuǎn)型必須以前所未有的速度加速。這意味著能源生態(tài)系統(tǒng)將由越來越脫碳的能源容量組成，可再生能源的份額將大幅增長，無論是在傳統(tǒng)發(fā)電[供應(yīng)]方面，還是在需求方面，由于分布式能源。至于太陽能和風(fēng)能，我認(rèn)為我們不能再說它們是新能源，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)在發(fā)電組合中發(fā)揮了重要作用。在全球范圍內(nèi)，這些能源已經(jīng)在許多國家代表了從新工廠生產(chǎn)電力的最便宜的方式，并且在 20 年內(nèi)，全球可再生能源容量預(yù)計(jì)將比今天增長 4 倍以上 [IEA，2020 年世界能源展望]，移動朝向更小的裝置。結(jié)果將是滿足總能源需求所需的發(fā)電廠數(shù)量顯著增加。此外，由于其固有的性質(zhì)，可再生能源發(fā)電廠將比舊的集中式傳統(tǒng)發(fā)電廠分布更廣，更靠近最終消費(fèi)地點(diǎn)。與配電網(wǎng)直接相連的可再生能源的份額不斷增加，這一趨勢突顯出來，到 2050 年，可再生能源將從目前的 24% 增長到 67% [BNEF NEO 2020]。發(fā)電廠規(guī)模的縮小和非本地化意味著發(fā)電和配電的新范式?？稍偕茉窗l(fā)電廠將比舊的集中式常規(guī)發(fā)電廠分布更廣，更靠近最終消費(fèi)地點(diǎn)。與配電網(wǎng)直接相連的可再生能源的份額不斷增加，這一趨勢突顯出來，到 2050 年，可再生能源將從目前的 24% 增長到 67% [BNEF NEO 2020]。發(fā)電廠規(guī)模的縮小和非本地化意味著發(fā)電和配電的新范式?？稍偕茉窗l(fā)電廠將比舊的集中式常規(guī)發(fā)電廠分布更廣，更靠近最終消費(fèi)地點(diǎn)。與配電網(wǎng)直接相連的可再生能源的份額不斷增加，這一趨勢突顯出來，到 2050 年，可再生能源將從目前的 24% 增長到 67% [BNEF NEO 2020]。發(fā)電廠規(guī)模的縮小和非本地化意味著發(fā)電和配電的新范式。

配電將在直接互連所有這些具有間歇性行為的新一代資源方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，需要對能量流進(jìn)行細(xì)致的協(xié)調(diào)以確保電力供需之間的平衡，管理所有連接到電網(wǎng)的設(shè)備及其需求. 在這種新能源場景中，配電運(yùn)營商必須保證可靠的服務(wù)以及在市場、政策和客戶的推動下可能導(dǎo)致最終消費(fèi)更快電氣化的所有行動。與此同時(shí)，新的市場設(shè)計(jì)必須對所有人開放和透明，以參與為能源供應(yīng)商和客戶創(chuàng)造新的機(jī)會。后者需要得到明確的監(jiān)管和市場框架的支持，該框架定義了不同參與者的角色和職能，主要是電力分銷商的角色和職能，從而促進(jìn)電力系統(tǒng)可用靈活性的優(yōu)化，并促進(jìn)適當(dāng)?shù)耐顿Y水平由電網(wǎng)運(yùn)營商提供。此外，基于上一代能源的邊際成本的能源定價(jià)可能無法在可再生能源占主導(dǎo)地位的漸進(jìn)式、幾乎為零的邊際成本系統(tǒng)中提供所需的投資信號，因此需要努力調(diào)整市場設(shè)計(jì)，其中新的充足來源發(fā)電方面的靈活性需要通過一致的定價(jià)來獎勵。從而促進(jìn)電力系統(tǒng)可用靈活性的優(yōu)化，并促進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)營商的適當(dāng)投資水平。此外，基于上一代能源的邊際成本的能源定價(jià)可能無法在可再生能源占主導(dǎo)地位的漸進(jìn)式、幾乎為零的邊際成本系統(tǒng)中提供所需的投資信號，因此需要努力調(diào)整市場設(shè)計(jì)，其中新的充足來源發(fā)電方面的靈活性需要通過一致的定價(jià)來獎勵。從而促進(jìn)電力系統(tǒng)可用靈活性的優(yōu)化，并促進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)營商的適當(dāng)投資水平。此外，基于上一代能源的邊際成本的能源定價(jià)可能無法在可再生能源占主導(dǎo)地位的漸進(jìn)式、幾乎為零的邊際成本系統(tǒng)中提供所需的投資信號，因此需要努力調(diào)整市場設(shè)計(jì)，其中新的充足來源發(fā)電方面的靈活性需要通過一致的定價(jià)來獎勵。

最終目標(biāo)是建立可行且高效的能源轉(zhuǎn)型。

生長和支持可再生能源有很大的挑戰(zhàn)，不僅從氮化鎵和碳化硅器件'的視點(diǎn)而且還取決于考慮到良好的控制定義，優(yōu)化和分布式能源的數(shù)字管理的點(diǎn)。在這種情況下有哪些挑戰(zhàn)？

傳統(tǒng)上，系統(tǒng)運(yùn)營商依靠旋轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性來提供電網(wǎng)穩(wěn)定性和質(zhì)量。熱力發(fā)電的稀缺性將幾乎完全使水力發(fā)電和基于數(shù)字技術(shù)（例如“需求響應(yīng)平臺、電池儲能”）的普遍滲透所賦予的新的靈活性解決方案發(fā)揮作用。

為了有效地從分布式能源系統(tǒng)的靈活性中受益，公用事業(yè)公司需要在技術(shù)支持解決方案和智能電網(wǎng)技術(shù)的邊緣開展工作，以優(yōu)化電網(wǎng)管理（智能電表、數(shù)字雙胞胎、需求響應(yīng)、車輛到電網(wǎng)等） ，解決網(wǎng)絡(luò)擁塞并提供高分辨率的價(jià)格信號（負(fù)載曲線優(yōu)化、可再生能源和電動汽車與存儲的集成）。

為了應(yīng)對分布式能源和發(fā)電的高級管理挑戰(zhàn)，Enel多年來一直致力于實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)條件和能量流的實(shí)時(shí)可觀察性。作為世界上最大的配電網(wǎng)運(yùn)營商之一，Enel正在為其網(wǎng)絡(luò)做好準(zhǔn)備，以更積極地參與能源系統(tǒng)的可靠性，通過采購和采用靈活的服務(wù)和解決方案來進(jìn)行擁塞管理以及電壓調(diào)節(jié)，當(dāng)這些是系統(tǒng)的最佳解決方案時(shí)。此外，由于我們的“開放式”Enel靈活性實(shí)驗(yàn)室基于位于西班牙和意大利的四個設(shè)施，我們使參與新興靈活性市場的所有利益相關(guān)者能夠在模擬、仿真甚至真實(shí)互聯(lián)電網(wǎng)中協(xié)作、測試和驗(yàn)證其靈活性解決方案的互操作性。

我們有不同的可再生能源、光伏和風(fēng)能。但我們還有其他來源。當(dāng)前的趨勢是什么，哪些技術(shù)可以為領(lǐng)導(dǎo)力提供創(chuàng)新？

可再生能源、電氣化和數(shù)字化的擴(kuò)大是加速能源轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)脫碳的主要支柱。我們堅(jiān)信可再生能源將需要大幅增加，我們已準(zhǔn)備好做出貢獻(xiàn)：在 10 年內(nèi)，Enel 計(jì)劃增加總計(jì) 95,000 兆瓦的新可再生能源容量，達(dá)到約 145,000 兆瓦的可再生能源總?cè)萘?，大約是3×今天的容量。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們將在 10 年內(nèi)籌集約 1900 億歐元的投資。到 2030 年底，我們的可再生能源占總發(fā)電量的份額將高于 80%，同時(shí)我們將減少 CO 2根據(jù)巴黎協(xié)定，與 2017 年基準(zhǔn)年相比，單一排放量減少了 80%，達(dá)到了科學(xué)目標(biāo)計(jì)劃認(rèn)證的目標(biāo)，與 1.5?C 氣候路徑保持一致。

風(fēng)能和太陽能是當(dāng)今成熟且具有成本競爭力的技術(shù)，但我們正與合作伙伴不斷創(chuàng)新，以達(dá)到更高的效率和有效性水平，同時(shí)促進(jìn)循環(huán)，端到端地融入整個價(jià)值鏈。此外，我們正在尋求儲能系統(tǒng)的整合——我們的目標(biāo)是到 2030 年達(dá)到 20 TWh——以提高太陽能和風(fēng)能的能力，為電網(wǎng)提供靈活性和足夠的服務(wù)，并降低限電風(fēng)險(xiǎn)。此外，綠色氫正在補(bǔ)充由可再生能源驅(qū)動的電氣化。當(dāng)然，電氣化仍然是對大部分最終能源消耗進(jìn)行脫碳的最具成本效益的方式；由可再生能源生產(chǎn)的綠色氫可以為所謂的“難以減排”行業(yè)的脫碳做出寶貴貢獻(xiàn)，如化工、航空和海運(yùn)。由于電解槽成本的降低，預(yù)計(jì)到 2030 年，該技術(shù)將與基于化石燃料的替代品競爭。此外，還有其他技術(shù)，例如潮汐能，正在以原型的形式進(jìn)行測試，并且可能與下一次脫碳浪潮相關(guān)。

請務(wù)必記住，除了有形資產(chǎn)外，數(shù)字資產(chǎn)還代表著一系列關(guān)鍵的“技術(shù)”。在不斷變化的監(jiān)管框架內(nèi)管理這種日益增加的復(fù)雜性、推動可持續(xù)能源轉(zhuǎn)型時(shí)，數(shù)字平臺一直并將繼續(xù)成為關(guān)鍵。作為基于平臺的公用事業(yè)公司，Enel 能夠創(chuàng)造共享價(jià)值：開設(shè)有助于提高利潤率的新業(yè)務(wù)，降低整個價(jià)值鏈的運(yùn)營成本，并使利益相關(guān)者和整個社會的利益最大化。

政府和消費(fèi)者對可持續(xù)未來的壓力越來越大，這意味著脫碳和電氣化解決方案的需求比以往任何時(shí)候都大。此外，超級跑車正在投資電動汽車。您如何預(yù)測未來幾年電動汽車市場的演變？

世界瞬息萬變，電動汽車也是如此。據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng) [BNEF] 和國際能源署稱，要在本世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)凈零排放，到 2030 年全球銷售的所有汽車中有 60% 必須是電動的，而到 2035 年這一比例必須達(dá)到近 100% [BNEF, Electric車輛展望，EVO 2021；IEA，2021，到 2050 年凈零]。未來的出行是電動的，因?yàn)樗咝?[IEA，2020 年世界能源展望]，它可以實(shí)現(xiàn)零排放的駕駛體驗(yàn)，改善我們居住社區(qū)的空氣質(zhì)量并提高駕駛時(shí)的舒適度。

但電動汽車已經(jīng)成為我們現(xiàn)在的一部分。如今，全球道路上已經(jīng)有 1200 萬輛乘用電動汽車，其中僅 2020 年就售出超過 300 萬輛 [BNEF，EVO2021]。許多汽車制造商通過在該領(lǐng)域進(jìn)行大量投資，迅速改變了他們的價(jià)值主張，從而向市場發(fā)出了明確的信號。

10 年來，Enel 一直處于部署電動汽車充電技術(shù)和相關(guān)服務(wù)的最前沿，旨在實(shí)現(xiàn)向電動汽車的過渡。

此外，電動汽車市場的發(fā)展以及隨之而來的對增強(qiáng)型充電基礎(chǔ)設(shè)施的需求，正在引領(lǐng)配電網(wǎng)絡(luò)的重大更新和授權(quán)。此外，在該領(lǐng)域，Enel 正在努力應(yīng)對不斷增加的電力消耗，同時(shí)部署能夠應(yīng)對智能充電技術(shù)的電網(wǎng)，并為電力系統(tǒng)提供靈活性，同時(shí)降低總體成本。如果我們想加快交通部門的脫碳和電氣化，這將是關(guān)鍵。

電動汽車和儲能在能源轉(zhuǎn)型中的作用是什么？

電動汽車是能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵驅(qū)動力，預(yù)計(jì)將導(dǎo)致對可再生能源產(chǎn)生的電力需求增加。這意味著對電力系統(tǒng)靈活性的需求正在快速增長。如前所述，在 20 年內(nèi)，全球可再生能源容量預(yù)計(jì)將比現(xiàn)在增長 4 倍以上 [IEA，2020 年世界能源展望]，這為可再生能源創(chuàng)造了一個巨大的市場，但也為由儲能和電池確保的系統(tǒng)靈活性創(chuàng)造了新的機(jī)會。因此，人們對儲能系統(tǒng)的開發(fā)及其在能源矩陣中的集成越來越感興趣。

我們認(rèn)為，能夠最大限度地利用儲能的解決方案是將可再生能源生產(chǎn)設(shè)施與儲能資產(chǎn)并置，這可以使混合電廠為電網(wǎng)提供靈活性和充足的服務(wù)，從而提供完整且具有競爭力的服務(wù)。能源轉(zhuǎn)型下電力系統(tǒng)需求的脫碳解決方案。這就是為什么在我們的戰(zhàn)略計(jì)劃中，一個重要的章節(jié)專門用于可再生能源工廠的存儲。如前所述，我們的目標(biāo)是到 2030 年達(dá)到 20 TWh 的電池儲能。

與此同時(shí)，我們預(yù)計(jì)零售業(yè)將出現(xiàn)增長，小型電池系統(tǒng)將被放置在工廠甚至建筑物中。我們可以考慮擁有自己的存儲系統(tǒng)的公寓。電池和存儲等靈活性解決方案的增長速度必須與對電氣系統(tǒng)靈活性的需求一樣快。

另一方面，根據(jù)用戶行為特征和相關(guān)的充值優(yōu)化模型，包括商業(yè)模式的進(jìn)一步演進(jìn)（例如，旨在降低同時(shí)期的管理系統(tǒng)、車輛到電網(wǎng)、智能充電等），電動汽車可以發(fā)揮作用作為靈活性服務(wù)提供者的角色。為此，配電網(wǎng)的作用再次成為實(shí)施相關(guān)智能充電技術(shù)的關(guān)鍵，它應(yīng)該能夠確保電力系統(tǒng)的靈活性，同時(shí)降低總體成本。

“能源轉(zhuǎn)型是一項(xiàng)需要許多不同參與者共同努力的挑戰(zhàn)：我們可以共同建立一個具有氣候適應(yīng)能力的未來，我們可以利用改變我們生產(chǎn)和消費(fèi)方式的需求來推動大流行后的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇能源，技術(shù)和創(chuàng)新不會停止讓我們感到驚訝，”戈斯蒂內(nèi)利說。

能源轉(zhuǎn)型正在進(jìn)行中。其目的是在未來幾年進(jìn)行大量投資，從而大幅減少排放?？稍偕茉?、電氣化和數(shù)字化的擴(kuò)大是加速經(jīng)濟(jì)脫碳的主要支柱。軟硬件部署、政策完善、融資創(chuàng)新、制度建設(shè)等方面的突破將加快進(jìn)程。

審核編輯 黃昊宇