西門子|能源轉型：五個需要直面的事實
http://www.debgrams.com 2022-06-30 15:59 來源：西門子工業業務領域
海平面上升、冰川融化、極端天氣事件日趨頻繁，這是不爭的事實。向清潔能源轉型是我們邁向未來的關鍵。然而，尚有許多問題亟待解決。西門子能源全球首席執行官克里斯蒂安·布魯赫（Christian Bruch）在談到能源轉型時說：“我們正在推進的能源轉型不僅復雜，而且涉及的領域廣、范圍大。這其中，有些關鍵要素仍然尚未具備。”
的確，過去幾年間，技術的進步給我們帶來了希望。但是，當前的能源轉型卻充滿了不確定性，撲朔迷離，錯綜復雜。為此，西門子能源全球CEO克里斯蒂安·布魯赫（Christian Bruch）和其他一些專家，講述了他們眼中氣候變化背后的事實，并整理出一系列我們需要直面的真相。
人口和電力需求在日益增長。地緣政治的失衡充滿風險。電網還無法完全滿足交通、供暖、制冷以及工業脫碳所需的廣泛電氣化需求。采用氣候中立燃料所需的基礎設施也尚未完善。如果要將全球變暖控制在1.5攝氏度的溫升范圍內，我們不僅需要重塑整個能源系統，還必須重新定義作為消費者的我們如何使用能源、看待能源。這些都是我們需要面對和思考的事實。
這份清單無疑不是全部，每個問題又與其它問題有著錯綜復雜的聯系，但這提供了一個基礎，讓我們以坦誠的態度，投入探討整個能源系統轉型背后深層次的問題。
事實之一：化石燃料是個答案
2021年，全球可再生能源占比增加了8%，約占全球電力消費的三分之一。中國、印度、美國和歐盟在可再生能源領域都取得了進展，但是，仍有一些主要障礙使我們無法完全依賴這些能源。
首先，風能和太陽能是間歇性的。目前，我們無法有效儲存來自這些能源的剩余電力，用于陰天和無風天的供電。另一方面，電網設計的初衷是為了防止停電、保障穩定供電。因此，比其它化石燃料更清潔的天然氣，作為可再生能源的可靠補充，是解決方案的重要組成部分。
廣州作為粵港澳大灣區建設的中心城市，承擔著引領區域發展的重任，而安全高效、清潔低碳的能源供應，是支撐其發展的重要一環。西門子能源為位于廣州增城的華電福新能源股份有限公司提供了兩臺 SGT5-8000H 重型燃氣輪機，助力中國華電，為當地經濟發展提供可靠的能源保障。
事實上，如果不推廣使用一些過渡銜接技術，比如燃氫燃機，就無法推廣可再生能源。如果現在每個燃煤電廠都改用天然氣發電，二氧化碳排放量就能減少一半。此外，如果氣候中立燃料相應的基礎設施得以完善，西門子能源的燃氣輪機能夠實現高達 75% 的綠色氫氣混比運行，到2030年，將可使用 100% 氫氣燃燒。但是，在實現這一目標之前，我們今天就需要馬上見效的解決方案。
2021年年底，由國家電投集團北京重型燃氣輪機技術研究院與西門子能源聯手打造的中國首個燃氣輪機摻氫燃燒示范項目正式投運，整體方案可行性得到驗證。該項目位于湖北荊門高新區，運行有兩臺 56 MW 的西門子能源 SGT-800 燃氣輪機，為園區供電的同時供冷供熱。 西門子能源助力對其中一臺 SGT-800 燃氣輪機的燃燒器進行燒氫改造，項目一期為在2021年12月 15% 摻氫燃燒；二期規劃在2022年底開展 30% 摻氫燃燒，屆時機組將具備 0% - 30% 摻氫運行條件下自由切換的靈活性。經測算，改造后，僅荊門一臺 SGT-800 燃氣輪機在混燒 30% 氫氣的情況下，每年可減少 1.8 萬噸二氧化碳排放。
向“綠色”轉型邁進的每一步都好過原地踏步，也好過等待完美解決方案的出現。因此，在越來越多可再生能源接入能源系統的同時，就讓我們利用現有手段來改變現狀吧。
事實之二：技術其實不是障礙
我們擁有能夠大幅減少溫室氣體排放的能源技術。盡管我們仍然需要不斷創新，從而實現這些技術的大規模商業化和更高的經濟性，但技術其實并不是障礙。問題的核心在于，我們如何讓所有人共同實現可持續發展。
麥肯錫報告稱，在歐洲，“在實現向凈零排放轉型的過程中，將在創造約1100萬個工作崗位的同時，減少600萬個工作崗位。”失之桑榆，收之東隅，類似的情形遍及全球各地，而那些經濟高度依賴煤炭的地區受到的影響會格外嚴重，極有可能蒙受脫碳化進程所帶來的最嚴峻的沖擊。
這是一次大規模的轉型。如果我們要避免大面積的落后與失業，就需要為千百萬工人提供再培訓和支持。到2040年，全球電力消費總量預計還會翻一番。對于人口不斷增長、電力供應依然不足、清潔能源投資缺乏的發展中經濟體來說，電力消耗尤其巨大。技術進步應該讓人人受益，這些問題需要盡早解決。
所有這些都要求能源轉型是一個公正的過程，在氣候變化所帶來的風險和收益之間實現公平分配，以及在社會進步和經濟增長之間達成新的平衡。否則，我們所努力實現的凈零排放的未來，就根本談不上以人為本。
事實之三：可再生能源，其實需要付出代價
人們往往大談風能和太陽能是免費能源，但是，現實情況卻遠非如此。更大規模地使用可再生能源，并取代一個基于完全不同模式的能源體系，代價非常高昂。
例如，在將全球變暖控制在1.5攝氏度的溫升情景模式下，預計到2050年，對電解槽——將風能和太陽能轉化為綠氫的關鍵部件——的需求將從現在的300兆瓦飆升到5000吉瓦。但是，要達到這個目標，需要大量投資。歐盟已經投入1500億歐元，以加快綠色轉型，并在非洲開展綠氫生產。但如果要實現全球經濟活動凈零排放，緩解全球變暖，預計全球將在2050年前投入約54萬億歐元。
即使沒有徹底棄用化石燃料，向可再生能源和綠氫轉型也會對地緣政治格局產生深遠影響，特別是對于世界上那些石油和天然氣生產國。根據“2021年政治風險展望”，對石油出口依賴度最大的國家也是政治不穩定風險最高的國家。這些國家需要對這種現狀進行調整，以避免嚴重的經濟后果。
可持續能源系統的原材料供應也是一個棘手的問題。僅舉一例：銥是制氫設備所需的一種化學元素，探明儲量主要位于南非。如果推進向綠氫轉型，那么預計僅在2040年對銥的需求就是當前的五倍。所有這些變化將構成全新的全球格局，對一部分人來說意味著重大機遇，而對另一部分人來說則是重重顧慮，而我們也才剛剛開始為此付出代價。
事實之四：基礎設施是個問題
向電網輸送可再生能源，這本身并不能解決氣候危機。交通、工業、供暖及制冷的總和占了溫室氣體排放的最大份額。如果不把這些行業與電力行業進行耦合，就無法實現我們的氣候目標。2019年，全球工業排放總量為360億噸，接近全球二氧化碳排放量的四分之一。為了繼續實現我們的氣候目標，僅工業每年就必須減排超過50億噸二氧化碳。
行業耦合的技術已經成熟，但是，配套的基礎設施仍然滯后。此外，能源結構的變化也會對電網穩定性產生影響。目前，電網還不完全具備分布式能源發電上網的能力。電網如果不進行擴建和升級改造，行業耦合就無法實現。這是確保來自可再生能源的電力以低損耗到達電力消費地區的唯一途徑。這需要大量的工作。根據德國聯邦經濟事務和氣候行動部的數據，德國需要升級或新建7500多公里的電網，巴西預計需要新增的輸電網約為3.5萬公里，而美國則要超過100萬公里。
新線路從建設到投入使用需要十年以上的時間，因此這樣的建設項目無法一蹴而就，需要大幅增加資本投入，而這部分的成本最終會轉嫁到消費者身上。2021年，西門子能源為浙江華電臺州玉環海上風電一期項目提供創新變壓器解決方案，該方案包含 22 臺 FITformer WIND 油浸式變壓器，這也是西門子能源首批在中國實現設計、研發與交付全流程的 66 kV 油浸式變壓器產品。
事實之五：能源轉型，其實我們無法獨自完成
美國承諾到2030年排放量減半。德國正在逐步淘汰煤炭。中國提出到2060年實現氣候中立。歐盟希望到2050年實現凈零排放。
超過130個國家已經或者正在制定凈零排放目標。但是，實現這樣的能源轉型任務艱巨，需要商業界、政府和社會都參與其中。能源轉型，首先從對氣候的貢獻實現透明化開始，這樣才可以明確責任，幫助我們做出明智的決定。
但是，這還遠遠不夠。企業需要不斷創新清潔能源技術，探索清潔能源發展和交易的新模式；在政治層面，需要在全球范圍內在地區和國際層面開展工作，制定合適的合作框架，以確保這些技術可行可靠。例如，制定科學合理的碳價機制將激勵企業將氣候風險納入經營成本。改革化石燃料補貼政策將使清潔能源在公平競爭的環境下具備競爭力。
在通往凈零排放的道路上，會產生價格上漲，社會不得不面對更加自覺消費的新模式。作為個人，我們可能無法解決這一氣候變化問題，但是所做的選擇將至為重要。要解決這一問題，就不能孤軍奮戰。政府和商業界必須協同努力，滿足社會的需求，而消費者需要了解我們為建設更綠色的未來、更健康的地球所要付出的代價。如果這三個方面齊頭并進，我們就有機會實現真正的能源轉型。
在中國，西門子能源長期致力于與各方合作伙伴攜手，通過在各自領域中的專業知識和技能，建立和加強更加開放、包容和共贏的合作，共同推進中國的能源轉型，為實現中國碳達峰、碳中和目標做出貢獻。
西門子能源為國家電網江蘇無錫供電公司建設的 110 kV 清舒變電站提供了國內首批兩臺 145 kV 零碳無氟環保型 GIS 設備。西門子能源高壓開關設備采用真空滅弧技術和潔凈空氣絕緣技術，全球變暖潛能為零。結合站內其他先進設備和環保集成系統，清舒站從建設、投運到退役，預計全生命周期內將減少碳排放 1.8 萬噸。
自2019年西門子與國家電力投資集團有限公司（國家電投）簽署戰略合作框架協議后，雙方的合作就愈加緊密。截止目前，雙方已經在重型燃氣輪機、綠氫發展及應用、能源行業數字化等多個方面開展深入交流和合作。
2021 年 1 月 28 日，西門子能源深圳創新中心正式落成。作為西門子能源不斷拓展的全球創新組織網絡的重要組成部分，深圳創新中心將以清潔能源技術研發與創新業務開拓為核心，充分依托粵港澳大灣區的產業與人才優勢，旨在發展成為聯合開放、產學研一體協同發展的新型研發機構，賦能大灣區綠色發展。
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