报告分享 | 工业应用中的可再生能源——2050 年潜力评估

联合国工业发展组织（UNIDO，United Nations Industrial Development Organization）早在2011年1月份就已经发布了一个关于可再生能源在工业应用领域2050年潜力评估报告，报告认为，到 2050 年，大约 21% 的制造业的能源和原料可以从可再生能源获取。彼时，报告发布距离《巴黎协定》的签订尚有近5年的时间，但到了今年，已是《巴黎协定》签署生效6年后了。在COP26延迟一年后召开的今天，再来回顾这部10年前的报告，依然有一些值得我们参考和借鉴的观点。风能专委会CWEA公众号特编译该报告执行摘要并转发供下载。

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该报告作为一个技术文件，由联合国工业发展机构 (UNIDO) 在当年的能源和气候变化处处长 Pradeep Monga 的总体指导下编写。由Emanuele Taibi、Dolf Gielen 和 Morgan Bazilian 三位作者共同撰写。并受国际能源机构可再生能源部门负责人及多位专家的技术支持，还包括欧盟可再生能源机构的专家。

制造业约占到全球能源使用总量的三分之一。大约四分之三的工业能源使用与能源密集型商品的生产有关，例如黑色金属和有色金属、化学品和石化产品、非金属矿物材料以及纸浆和纸张的生产等。在这些行业中，能源成本占总生产成本的比重很大，企业管理者特别注重压低能源成本。因此，与能源成本占总成本比例较小的领域（如建筑和运输行业）相比，这些能源密集型行业提高能源效率的空间往往较小。这使得通过工业能效措施来减少二氧化碳 (CO2) 的总体潜力平均限制在 15% - 30%。

报告认为，从2010年到 2050 年，工业生产预计将增加 4 倍。在能源效率的提高没有强有力的贡献的情况下，在工业领域想要减少温室气体 (GHG) 的排放，则需要大幅提高可再生能源和二氧化碳捕集与封存 (CCS)。

早在2010年，尽管可再生能源在发电和住宅应用方面受到了广泛的关注，但可再生能源在工业中的应用受到的关注却很少。当时可再生能源在工业中只发挥了相对较小的作用。

而且，在2010年前后，生物质对工业中可再生能源的贡献额最大，在2007 年占其最终能源使用量的 8% 左右。

但报告通过对可再生能源在工业应用中的长期潜力的分析表明，到 2050 年，制造业中多达 21% 的最终能源使用和原料可以来自可再生能源。也就是每年近 50 艾焦 (EJ/yr)，在 GEA 情景 M 中，当时作为该研究基线预测的工业领域最终能源使用总量约为 230 EJ/年。包括来自生物质原料和工艺处理用能源的 37 EJ/yr 以及来自太阳能热装置和热泵的超过 10 EJ/yr 的工艺热能。

报告认为，到 2050 年，主要用于工艺热能的生物质能的使用，有可能在制浆造纸和木材行业分别增加到 6.4 EJ/年和 2.4 EJ/年。这意味着制浆和造纸行业几乎要增长三倍，而木材行业则要增长五倍多。在这两个行业的最终能源使用总量中，其全球平均份额分别达到 54% 和 67%。此外，包括一些能源密集度最高的行业，如化工、石化和水泥，也有增加生物质使用的潜力，但只有共同齐心协力，才可能实现这一潜力。

对于化学品和石化产品行业，更广泛的生物质部署将主要取决于对生物精炼厂的投资，这些精炼厂可以通过生产一系列产品来赚取利润并分散风险。

在水泥行业，最需要的是一个适当的废物管理政策框架和一些激励措施，以增加它们在水泥生产中的使用。

有趣的潜力在于生物基汽车轮胎的开发，及其在使用寿命将尽时在水泥窑中的后续使用。

报告分析表明，到 2050 年，生物质能占化工和石化行业最终能源使用量的 22%（9 EJ/年），生物质作为替代燃料，可能占水泥行业最终能源使用量的 30%（5 EJ/年）。

在全部工业领域中，生物质有潜力贡献 37 EJ/yr。但是，这种潜力的实现还取决于运行良好的市场，以及新标准和预处理（pre-processing）技术的开发。大约三分之一的潜力（12 EJ/年）可以通过区域间贸易的可持续生物质原料来实现。

到 2050 年，太阳能热有潜力为工业领域贡献 5.6 EJ/yr。预计其中近一半将用于食品行业，世界经合组织国家、中国和其他地区之间的区域分布大致相等，主要在拉丁美洲 (15%) 和其他亚洲国家和地区 (13%)。而成本在很大程度上取决于辐射强度。预计太阳能热的成本将下降 60% 以上，主要是由于学习效果曲线的推动，预计从 2007 年的每吉焦 (GJ) 17 - 34 美元下降到 2050 年的 6 - 12 美元/吉焦。

热泵在低温处理过程等应用中也将发挥作用，预计到 2050 年将贡献 4.9 EJ/年。其中大部分 (43%) 将集中在食品行业，主要在OECD经合组织国家 (60%)、中国(16%) 和前苏联国家 (15%)。有用的能源供应的成本预计将下降 30% 至 50%，主要由于资本成本的下降、性能改善以及更趋一致由市场驱动的国际电价的下降，从2007 年约 9 ~35 美元/吉焦下降到 2050 年的 6 ~ 18 美元/吉焦。

生物燃料与化石燃料的竞争，主要取决于各个国家能源政策框架和能源的价格。在2000年至2010年中，不同国家工业用天然气最终使用价格的最高值和最低值有时会差到 60倍。2009年底最大差异比是10倍。在煤炭价格方面，不同国家之间价格差异最大比例高达30倍，2009年底则下降为15倍。

在化石燃料依然有补贴的情况下，可再生能源的成本竞争力不够。但早在2010年，报告就认为在许多情况下以及无补贴化石燃料的国家，可再生能源已经具有了成本竞争力。如果考虑到二氧化碳排放量反映其长期经济和环境影响的经济处罚的情况下，可再生能源更具有成本竞争力。当然，在2010年价格情况下，有政策补贴化石燃料的地方，会强烈影响到可再生能源的竞争力。

报告认为，从总体上讲，工业领域可再生能源的增加有可能贡献 2050 年所有预期温室气体减排量的 10% 左右，接近20亿吨二氧化碳排放量，占工业领域预期总减排量的 25%。相当于法国、德国、意大利和西班牙2010年左右的二氧化碳排放总量，或相当于当时美国总排放量的三分之一左右。

当然，只有制定具体的政策来保证有利于私营投资的商业环境，尤其是在能源转型期，才可能实现这种潜力。

报告指出，当时的实践显示了成功部署可再生能源的一些具体条件，这些条件有助于指导未来的政策制定。研发部署以及通过规模经济降低成本被认为是优先事项。从长期来看，需要设定50 美元/吨的二氧化碳价格，有利于可再生能源技术和工业原料市场的发展。

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CWEA

来源：UNIDO

https://www.researchgate.net/publication/339948715_Renewable_Energy_in_Industrial_Applications_-_An_assessment_of_the_2050_potential

http://www.indiaenvironmentportal.org.in/files/Renewables_%20Industrial_%20Applications.pdf

编译：风能专委会CWEA公众号

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