去中心化能源能否够好、够快?

作者
Arnaud de Giovanni

EY Global Renewables Leader

Future-focused thinker with over two decades of experience guiding power and utilities businesses through transformation.

Ben Warren

EY Global Power & Utilities Corporate Finance Leader

Adviser on procurement, regulatory policy and mergers and acquisitions across the entire energy, waste and water value chains.

14 分钟 2022年11月15日

显示相关资源

  • RECAI 60th edition November 2022 (pdf)

  • RECAI 60 Top 40 ranking November 2022 (pdf)

  • RECAI 60 PPA Index November 2022 (pdf)

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RECAI60:要实现脱碳目标,各市场应大幅提升其电网消纳可再生能源的规模。

安永可再生能源吸引力指数(RECAI)第60期专题报告摘要。

下载报告全文(EN)

概要
  • 在天然气价格飙升、地缘政治紧张局势加剧、供应链短缺和极端天气事件增加等因素的共同影响下,可再生能源发电的需求日益迫切。
  • 分布式能源 (DER) 和智能电网将在确保全球能源供应及2050年前实现全球净零排放等方面发挥关键作用。
  • 应优先关注网络安全,因为能源基础设施整合了更多依赖物联网互联互通性的新技术。

前,对能源韧性的需求空前迫切。在地缘政治紧张局势加剧、供应链短缺、极端天气事件增加以及天然气价格飙升等因素的共同作用下,增加可再生能源发电、加速能源多样化和增加能源储存成为全球范围内的优先事项。

2022年联合国气候变化大会第27次缔约方会议 (COP27) 期间,来自世界各地的数千名政要和企业代表的讨论议程中也包含这些话题,他们希望共同合作(EN),应对由气候紧急情况带来的诸多挑战。

去中心化已经讨论了几十年,我们直到最近,在更强有力的监管法规推动下,才看到各市场在可再生能源消纳和电网灵活性提升方面的一些切实的进步。

对拟实现净零排放的市场而言,可再生能源消纳还需大幅提升。分布式能源 (DER) 在电网消纳一部分绿色能源的过程中可发挥至关重要的作用,而当务之急是提供新的、更高效的并网、调节和管理的解决方案。

长期以来,需求响应或电力区域性挑战一直是集中式电网的一个弱点。但是,智能电网已成为新的关注点,凭借双向通信和控制能力提供电力和数据的双向流动,优化电网运行,实现对需求变动的实时响应。

更具能源韧性的未来即将来临,一个更具灵活性的电力系统正乘势而上。

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第1章

分析:去中心化能源系统与智能电网

去中心化能源资源在提升全球能源韧性方面将发挥关键作用。

全球范围内,从集中式电网向去中心化分布式电力系统的转变正在加速,涌现出一大批可选方案,如微电网、小型可再生能源、热电联产以及分布式储能和可控负荷等等。

这种转变的主要驱动因素是各市场实现脱碳目标的压力不断加大,特别是在乌克兰战争以来,各国都希望加强能源安全,分布式能源也迎来了利好环境,技术成本不断下降,监管支持日益增强,尤其值得关注的是美国《通胀削减案》和欧盟《再生能源计划》 (REPowerEU Plan) 等提出的税收优惠政策。

分布式能源可提高电网灵活性,并在提高能源韧性方面发挥关键作用,使各市场能够适应不断变化的供需条件,并在特殊情况下迅速恢复。自发自用分布式系统产生的多余电量可以储存下来,在集中式电网发生停电时供使用。因此,在应对近年来多发的极端天气导致的大量电网故障方面,分布式能源将发挥至关重要的作用。

全球各个市场正在采取多种措施,促进更多分布式能源的消纳,如支持分布式太阳能发电的表计政策和安装房顶光伏 (rooftop PV) 发电板的利好法规等等。

当然,也不乏挑战。例如修建适应极端冷热天气条件的能源基础设施,以及为加速部署的电动汽车提供充足的电源保障。

可再生能源的间歇特性需要更复杂的储能系统或传统发电容量来平衡,智能电网可能处于这种不断变化的能源格局的核心。凭借强大的数据流,智能电网提供更高的可靠性、效率和灵活性,从智能电表使用户可以监控其用电情况,到局部故障自动化隔离以避免全网中断等等。

更复杂的储能系统或传统发电容量对解决可再生能源的间歇性问题至关重要,而在能源转型进程中,智能电网将处于中心地位。

实际上,在一些缺乏成熟国家电网的市场上,智能电网技术正在创建一种新的分布式商业模式,即整体电网由可以独立运行的多个微电网组成。这为偏远农村地区和人口密集、用电需求激增时容易出现局部或全网断电情况的城市地区提供了更高的韧性。

虽然具备多项优点,智能电网同时也面临着一些挑战,特别是充分提升智能化水平以管理分布式能源,聚合多种电源同时控制电网平衡以满足需求。

此外,分布式能源生态系统的互联互通性还可能导致网络安全问题,潜在攻击面的增加使这类系统更容易遭受网络攻击。

储能和供电管理方面也可能出现问题。举例来说,规模不断扩大的电动汽车可能在给电网带来压力的同时提供支持,一方面,电动汽车能够消纳可再生能源发电余量;另一方面还可以充当实时需求响应资产的角色。但是,如何优化电动汽车作为分布式能源的作用还需要大量的工作。

根据国际能源署发布的数据,到本世纪20年代末,为加速可再生能源利用,电网年均投资额将增加近两倍,达到8000亿美元。与此相匹配的数字化资产投资额将需要增加80%。1 

因此,各市场如果要实现这些技术的潜能,通过提高电网灵活性来加强能源韧性和实现全球脱碳目标,就需要在分布式能源领域持续加强政策和监管支持。

去中心化能源能否够好、够快?

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第2章

关键发展:全球可再生能源领域亮点

从德国的重大政策变动到美国的绿氢激励机制——世界各国在可再生能源领域的动作

在地缘政治紧张局势和经济不确定性等因素造成的持续波动和不可预测性影响下,全球各国政府都在加速实施可再生能源计划,降低对进口能源的依赖。

下载 RECAI top 40 ranking (EN),了解各项技术的得分情况,以及得出排名与得分的具体方法论。

在本期RECAI报告中,我们重点探讨了全球40大市场中10个市场的重要发展。

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第3章

PPA指数

高电价和市场波动可能使企业购电协议自2013年以来首次出现同比下降

在经历了较长时间的指数级增长之后,2022年,企业购电协议(PPA)锁定的发电量预计将低于2021年,但可能仍将高于2020年。

目前,企业希望通过购电协议对冲电力批发市场长期价格波动的风险,需求高启,市场转向对卖方有利。但是,政策的不确定性和成本曲线的快速变化等因素使开发商很难就商业条款达成一致。

已加入RE100的公司越来越多地将PPA视为一项有价值的金融工具和强有力的绿色资质。与很多市场提供的国家/地区补贴相比,长期PPA的低价与短期市场的高价之间的较大差额为企业带来了既得财务收益,为开发商带来了长期资金保障和灵活性。

尽管当前的市场状况尚不适应PPA的发展,但是PPA在全球市场进一步扩张的基本面依然强劲。

PPA Index

Reca infographic

安永企业PPA指数采用四大支柱的关键参数分析每个国家/地区企业PPA市场的增长潜能并进行排名。如欲了解数据和方法论详情,请下载安永企业PPA指数(EN)

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第4章

地区焦点:高增长市场

RECAI 60推出一个全新指数,重点列示经济规模超出表现预期的那些市场

为比较可再生能源市场的吸引力,RECAI采用了多项能体现可再生能源投资机会规模的指标,因此自然而然地对大型经济体有益。但是,通过根据国内生产总值 (GDP) 进行归一化处理,我们能发现那些在可再生能源领域表现优异的市场。在本期主题报告中,我们介绍三个这种小规模经济体的雄心勃勃的能源转型计划。

Recai top 10 ranking
摩洛哥 (归一化排名:1, RECAI排名:19)

摩洛哥的目标是使可再生能源发电量占比在2030年前达到52%,在2050年前达到80%。2虽然截至2020年该市场的表现略低于其中期目标,但目前来看,2030年目标应能实现。

摩洛哥年均光照长达3000小时,具备非常好的太阳能发电条件,3而阿特拉斯山脉等地形特征可以提供抽水蓄能,使电力系统具备相当的灵活性。该国的政策支持也十分强劲,风电价格达到世界最低水平——每千瓦时不到3美分。

展望未来,摩洛哥正在培育绿氢产业。摩洛哥可再生能源管理局通过许可审批、土地获取与融资等一系列框架机制吸引外国直接投资,必要时还可提供国家投资担保。

 

智利(归一化排名:5, RECAI排名: 17)

受益于得天独厚的可再生能源发电资源禀赋4 ,智利计划在2050年之前实现碳中和目标。到2020年底,智利已实现了50%以上的可再生能源发电,正在按规划向2030年之前实现70%的目标前进。5

截至目前,智利的成功应部分归功于其创新性拍卖程序:电力供应商可以竞标四个标段的供电合同:全年不间断供电、按季度供电、白天供电和夜间供电。但是,可再生能源行业仍面临挑战,包括从可再生能源发电侧(智利北部和南部地区)向圣地亚哥周围的大都市中心输电。智利国家电力调度中心发布的数据显示,到2025年输电项目预计将需投资32亿美元。此外,扩大可再生能源发电市场所面临的其它阻碍因素还包括缺乏切实的监管规则、融资难、电网缺乏灵活性以及电费收缴困难等。

智利将绿氢作为其碳中和计划的重要组成部分,希望在2050年之前成为全世界最大的氢燃料出口国之一。尽管实现这一目标的路径尚不明朗,但是,智利此举对全世界来说是好消息。智利采矿业脱碳将是全球低碳经济转型道路上的一大步。

 

葡萄牙( 归一化排名:8, RECAI排名:25)

一直以来葡萄牙主要依赖水电和风力发电,但2019年电力市场发展方向发生了转变。葡萄牙一改多年来光伏发电领域投资不足的状况,在2019、2020和2021年拍卖中分配了2.3GW的新增装机容量。投标方创造了光伏电价的全球最低纪录。

2020年,葡萄牙还采取了一项非常规做法,在12个拍卖标段中的8个纳入储能方案。从而成为首批推出大型发储混合(可再生能源+储能)项目的市场之一。

2021年葡萄牙延续可再生能源创新举措,在竞标中推出了七座大坝总计263MW的漂浮式光伏项目。照此态势,加上计划中的12GW的太阳能装机容量,到2030年,葡萄牙预计将实现80%的绿色发电占比。

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第5章

洞察:为什么说各市场必须实现网络安全智能化

随着能源系统不断去中心化,应对传统技术和新技术面临的网络安全威胁必须成为优先事项

近年来,能源基础设施领域发生了一系列信息网络攻击事件,其中最引人注目的是2021年5月美国最大的燃油管道Colonial遭遇的勒索软件攻击。6因此,确保能源基础设施的信息网络安全成为最受关注的问题。能源行业的去中心化转型与智能电网技术的实施都进一步放大了防范信息网络安全的重要性。

电厂、电网、管道和云端系统等所有的关键设备都非常容易遭受信息网络攻击。由于新技术越来越依赖物联网和工业物联网,防范攻击的难度势必也将越来越大。

智能电表等物联网设备的使用扩大了潜在攻击面,这些设备中有很多并不具备完整的操作系统,设置简单,有时还采用硬编码密码,这些都会带来其它更多问题。由于这类设备通常价格低廉,它们常常被遗忘,联而不管。 

由于涉及到日志生成,监控也是一个问题。这些设备的设置和设计往往十分相似,也意味着它们暴露在攻击者更快的横向移动或攻击向量之下。因此,在很多使用相同硬编码密码的设备中,一次成功攻击往往意味着大量设备可能在几秒钟内被控制。

旧设备也可能出现问题,因为很多现存的运行技术系统都是价值数十亿美元的基础网络投资的组成部分,在下一轮20年或40年一度的大规模投资前无法升级。短期修补也可能带来扰动系统连续运行的风险。

能源行业的去中心化转型和智能电网技术的采用都强调了确保最佳网络安全措施到位的必要性。

包括澳大利亚和中国在内的一些市场正在采取相关监管措施,制订、修订或加强网络安全法规。同时,欧盟委员会也提出了一项《欧盟网络韧性法案》(EU Cyber Resilience Act) 议案。该法案若能通过,将要求制造商满足“带有数字元素的产品”进入欧盟市场的最低信息网络安全标准。

信息网络安全环境变化迅速,攻击者也日益复杂。因此,全球各市场内外联动将在制订更有效的保护策略方面发挥关键作用。

例如,美国去年成立了国家网络总监办公室 (the Office of the National Cyber Director)7,旨在扩大私营部门和多个联邦主管部门之间的协作与信息共享。美国还加强了与韩国之间的双边信息网络安全合作,后者在关键基础设施领域建立和提升网络韧性方面拥有30多年的经验。

随着更多电网互联技术的应用以及行业持续不断地去中心化,保护关键基础设施免受网络攻击的难度只会越来越大。因此,要避免电力供应出现中断的重大事故,各市场都必须尤其重视信息网络安全的重压性。

  • 显示文章参考资料#隐藏文章参考资料

    1. 《智能电网:任重而道远》,国际能源署(IEA),跟踪报告 – 2021年11月
    2. 《非国际能源署成员国能源政策:摩洛哥2019年》,国际能源署,2019年5月
    3. 同上
    4. Bertram, Rebecca,“来自智利的好消息”,Energy Transition,2021年5月11日
    5. 《2022年可再生能源统计》,国际可再生能源署(IREA),2022年7月
    6. Marks, Joseph and Schaffer, Aaron, “一年前,Colonial Pipeline永久性地改变了网络世界,” 《华盛顿邮报》,2022年5月6日
    7. 《国家网络安全策略》,韩国国家安全办公室,2019年4月

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结语

本期RECAI报告探讨了对打造一个极具韧性和可持续性的未来能源世界至关重要的事项。

在天然气价格飙升、地缘政治紧张局势加剧、供应链短缺和极端天气事件增加等因素的共同影响下,可再生能源发电的需求日益迫切。

分布式能源和智能电网将在确保全球能源供应及在2050年前实现全球净零排放等方面发挥关键作用,然而,各市场必须加速其电网中可再生能源技术的整合。

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Future-focused thinker with over two decades of experience guiding power and utilities businesses through transformation.

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