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2022年11月24日

我们可以从过去有关脱碳的经验中学到什么?

我已经开发这个网站将近两年了。它始于我对世界各地脱碳状况的好奇。我想知道我们的电力中有多少是来自低碳来源、以及低碳来源在不同的国家是怎样的情况和随著时间的推移会如何持续发展。除了满足我自己的好奇心之外,这个网站还旨在让大众更容易获得脱碳与电力的数据。我希望这可以有助于对未来能源政策进行更加理性和谦虚的讨论。

在能源政策争论中有提出了许多主张,但这些主张往往都是把自身立场视为实际情况,以此拒绝倾听其他不同的看法。当我听到要在一定的时间跨度内建造一定数量的某种能源,或是在要固定年限内将低碳电力的比例提升到一定程度,又或是一切我们需要达到的某个目标是政治意愿时,我的第一个问题是,有哪个地方成功做到了呢?我们的星球有大约 200 个不同的政府运作,它们都有不同的能源政策,这在很多方面都是一个非常有利的情况。这意味著比起将我们的能源和气候未来都押在某一种的策略上,我们可以尝试不同的策略并且学习彼此的经验。

本文试图通过指出我们过去和现在的成就回答脱碳中的一些最重要问题。我的目的是厘清我们所知道有可能达成的(已经有实际成功案例)和我们还不清楚是否有效的(目前还在执行中)「策略」之间的区别。

当然,有些事情还没有完成并不意味著它不会成功,仅意味著我们还不确定它可以做到,绝对值得一试。我并不是在提倡一种方法而否定另一种方法,我提倡谦虚。宣传特定技术或政策肯定有其作用,但我们应该保持怀疑态度,即使我们相信我们最喜欢的方法有90%的成功机会,气候变迁的风险使得我们也必须考虑10%的失败机会。

事不宜迟,让我们进入正题。

电网可以100%使用可再生能源吗?

可以,有5个国家的电力已经是100%来自可再生能源。

衣索比亚、不丹冰岛巴拉圭阿尔巴尼亚的电力全都来自可再生能源。他们绝大部分的电力都来自水力

电网可以100%使用风力太阳能吗?

不清楚,目前最接近的成绩是49%。

2020 年,丹麦 45.8% 的电力来自风力,另外 3.3% 来自太阳能。 尽管风力在过去20年中在丹麦快速扩张,但在 2020 年并没有继续增长。

风力和太阳能从 0% 到 50% 可能比从 50% 到 100% 更容易。原因是风力和太阳能是间歇性的——当太阳不亮,风不吹时,就需要其他能源作为备用。迄今为止,丹麦依靠化石燃料(18%)和进口电力(19%)解决了这个问题。要完全摆脱化石燃料可以通过增加进口电力的数量来实现,从而有效地使丹麦成为更大电网的一部分,然而该电网本身同样也面临著纯粹依靠风力和太阳能运行的挑战。另一种解决方案则是扩展储能技术。

问题是,丹麦目前几乎没有储能能力。还有另外两个国家这样用同样的方法——考虑到平均电力消耗下葡萄牙的储能可以持续大约9小时,立陶宛可以持续大约8小时。这可能还不足以支持100%使用风力和太阳能的电网。但这是一个重要的基础。

在这两者中,葡萄牙拥有最多的风力和太阳能,总共产生了26%的电力。但葡萄牙的增长率低于丹麦,2020年来自低碳能源的电力份额实际上低于2014年。

电网可以100%使用核能吗?

有可能,目前最好的成绩为87%。

2020年,法国67%的电力来自核能。2006年,它从核能获得的最高电力份额为 79%。而立陶宛保持著世界纪录——1993 年,87%的电力来自核能。没什么理由我们不能从 79% 或 87% 提高到 100% 或更高(多余的电力可用于出口,并使经济进一步电气化)。

核能与可再生能源当中只能选择一种吗?

不一定,有三个国家已经从核能与可再生能源的组合中获得了90%以上的电力。

瑞士(94.6%的低碳电力)和瑞典(98%)都从核能获得约三分之一的电力,其余大部分来自可再生能源。 法国也从这种组合中获得电力,但核能占更大的份额(67%)。

主要经济体能否依赖低碳电力?

能,世界第七大经济体已经这样做了。

法国是世界第七大经济体(按名义GDP排名)。其电力91%来自低碳能源。其他值得一提的重要经济体为加拿大巴西(均为83%的低碳电力)。

现代经济能否在没有化石燃料的情况下运转?

我们不知道,这部分还没有成功案例。

电力只占我们总能源消耗的一部分。事实上,我们使用的大部分能源是以化石燃料的形式直接用于工业、农业、运输、供暖等领域。向低碳经济迈进不仅要求我们实现100%的低碳电力,还必须使这些领域电气化(electrify)。

全球范围内,我们使用的能源中只有17%是以电力的形式出现。但有些国家的电气化程度高于其他国家。电力能源占比最高的国家是挪威(49%)、巴拉圭(47%)、塔吉克斯坦(46%)和不丹(43%)。碰巧这四个国家也有93-100%的电力来自低碳能源。总之,他们将近50%的总能源来自低碳资源,相当令人印象深刻,但仍远未达到在没有化石燃料的情况下为100%的经济提供动力的目标。

能通过减少需求来使发电脱碳吗?

可以,有一个国家已经做到了。

1987 年,北韩 39% 的电力来自低碳能源(全部来自水力发电)。 这非常接近当时的世界平均水平(36%)。2020年,北韩84%的电力来自低碳能源,在脱碳上取得了巨大成功。它是怎么做到的?在此期间,水力发电量实际上并没有扩大,反而总发电量还减少了,从1989年的35TWh减少到2020年的14.9 TWh。

在目前80%以上电力来自低碳能源的其他26个国家中,没有一个国家是通过减少电力需求取得成功。他们都是通过投资低碳发电来实现这一目标的。

需要注意的是,北韩总能源供应中只有16%是电气化的。虽然北韩确实表明可以通过减少需求使电网脱碳,但这并不代表它可以在不投资低碳能源的情况下使整个能源供应脱碳。为了在不扩大低碳资源的情况下实现100%的低碳能源,北韩必须同时实现一切电气化,并将整体能源消耗降低约90%。

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