全天候无碳能源 (24/7 CFE) 的影响

传统上公司采购可再生能源来 100% 抵偿全年的电力消耗,协议在较长时段 (比如一年) 内来匹配供需。由于气候危机的紧迫性,促使采取了更大胆的行动—24/7 全天候无碳能源 (CFE) 契约,即每天每小时都以清洁能源来满足公司用电需求,进而推动实现全球电网系统全面脱碳转型。

来自柏林工业大学的 Tom Brown 教授 对欧洲特定公司进行了研究,调查其不同电力的采购策略和成本,同时探讨了 24/7 全天候无碳能源 (CFE) 对欧洲电力系统的其他影响。

近年来,许多公司通过采购清洁电力来减少其碳排放。传统上公司根据其年度的电力需求来采购可再生能源,即实现所谓的 “100%可再生能源匹配”。

然而这种 “100% 年度匹配” 并不意味着完全脱碳,因为可再生能源电力供应具有可变性。例如,在某些季节,风能或太阳能不足的情况下,公司电力供应就不得不依靠化石燃料

这个问题确实存在,让我们用图例来展现:

全天候无碳能源 (24/7 CFE) 的影响
某时段的剩余能源并不能填补其他时段的供需缺口

上图是一家公司为期两周的供需数据,该公司的电力总需求量 (如图灰色区域) 和 采购风力总电力 (如图蓝色区域) 是匹配一致的。

  • 第一周,清洁能源过剩 (蓝色面积大于灰色面积);
  • 第二周,需求量超过了可用的清洁能源 (蓝色面积小于灰色面积)。

然而遇到了挑战电池储能不支持将第一周的剩余能源完全填补至有供需缺口的第二周,因为过剩电力的转移只能维持几个小时而已,做不到几天甚至几周更长时间。

因此,非常有必要进行更多的创新!

每小时 CFE 目标,有助于减少排放

为应对这一挑战,由 Google 率先推出了全新的方法 —  24/7 无碳能源 (CFE) 即: 全天候无碳能源契约。Google 和其他公司已经按年度将采购可再生能源 100% 抵偿了全年电力消耗,然而,要完全抵偿排放,实现全天候以无碳能源运营,还需要进一步采取措施。

近期,柏林工业大学 (Technical University of Berlin) Tom Brown 教授的研究小组发表了一项新的研究,研究了不同的清洁电力策略对欧洲特定国家的影响。

研究发现,将「年度匹配」调整到 「每小时 CFE 目标」,将大大减少整个电力系统的碳排放。在相关各方的支持下,共同推动「24/7 全天候无碳能源契约」,以实现电力系统的全面脱碳。

根据 Tom Brown 教授团队对 2025 年的模拟:

  • 如果一家公司从爱尔兰的电网购买能源,该公司每小时用电量中无碳能源的占比是 61%;
  • 如果每年采购 100% 的可再生能源来匹配消耗,那么该公司每小时用电量中无碳能源的占比是 85%;

两个数据对比,相较于完全不购买可再生能源,后者的碳排放确实减少了。

但为了进一步减少碳排放,甚至消除排放,公司需要采用更高的每小时 CFE 目标

全天候无碳能源 (24/7 CFE) 的影响
以爱尔兰为例,每小时 CFE 分数达到 85% 以上,将比 “每年采购可再生能源来匹配消耗 (100% RES)” 更能减少碳排放。

助力整个电力系统脱碳

每小时的 CFE 目标有利于整个电力系统脱碳。采用「每小时的匹配」,公司将更快减少整个电力系统的碳排放。

以爱尔兰为例,假设在 2025 年,25% 的公司和工业用电实现了 100% 「24/7 全天候无碳能源」,那么相比于「年度匹配」的数值,爱尔兰每年的二氧化碳排放将减少 60 万吨,这相当于爱尔兰电力部门排放量的 15%。

低于你的成本预期

公司如何才能达到这些目标,它的成本是多少?

分析表明,达到 90 – 95% CFE 的成本 相比 年度匹配的成本,高出不多。但是最后的 5%,因为那些漫长的 Dunkelflauten,如果只使用风能、太阳能和电池储能来实现,成本将增加两倍。

无光伏和风电的时期,即所谓的 “Dunkelflauten”。

庆幸如果借助其他技术,100% CFE 的成本将会更低。例如:储能技术,如氢气储能可存数天或数周的电力;碳捕获和储存 (CCS),先进的地热或先进的核技术,都可以作出贡献。

促进技术创新

推行 24/7 CFE 将催生出一些不成熟技术的早期市场,而这些技术将在未来阶段起到关键作用。正如随着早期市场的形成和制造业的改进,太阳能光伏成本急剧下降一样。24/7 CFE 将加速长期储能技术和清洁电力调度的发展。整个电力系统将在去碳化过程中依赖这些技术,所以早发展,所有人早受益。


如需了解更多,请查阅 Tom Brown 教授的研究

英文原文:Tom Brown 教授 / 柏林工业大学

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