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能源轉型需要創新的電力系統規劃

2022.03.31 永續發展
  • 近兩年來,各國積極提出淨零承諾,為了促使各界掌握能源轉型先機,
  • IEA於去年三月時發表了《The Seven Key Principles for Implementing Net Zero》,現已獲得歐美日等先22個先進國家的公開支持,7項原則如下:

  1. 疫後復甦為實現永續發展與淨零排放的最佳機會,政府可藉以推動能源轉型、清潔生產,並刺激、創造更多工作崗位。
  2. 掌握2030年及未來清晰、宏觀且可行性高的淨零排放路線圖至關重要。
  3. 知識共享有助於加速能源轉型,透過技術轉移與經濟援助,能確保實現淨零排放的進程,並使脆弱性較高的國家、族群可安全且永續的獲得足夠的資源。
  4. 大規模減碳技術創新是實現淨零排放目標的關鍵,結合能效提升,可幫助耗能較大產業實現深度能源轉型。
  5. 為實現2050淨零排放,我們必須在2030年前將電力投資金額擴充至16兆美金,因此調度、追蹤公私營投資項目並進行分析將有助於推動淨零排放。
  6. 能源轉型是否能成功牽涉到所有利害關係者是否會受到不利的影響、其承受能力及公平正義等因素,因此以人為本,推動公民參與能源轉型是必要的。
  7. 應確保淨零能源系統具備永續、安全、經濟適用性與韌性等機能,例如:增加再生能源儲電容量,以避免因其間歇性特性而導致供電量不穩定。

  • 為了協助各部門因應挑戰並實現承諾,IEA又於同年5月發布了《Net Zero by 2050》報告, 開篇及提到「能源部門溫室氣體排放量占全球總量3/4,是避免氣候變遷惡化的關鍵」,並詳細說明能源部門在減碳的過程中將會面臨的兩大轉型關卡:
  • 由於電氣化已成為減碳的重要手段,電力需求將會持續成長。
  • 以太陽能與風能這類具有「間歇性」特性的再生能源作為發電基礎的先決條件是,我們必須在將對火力發電的依賴降至最低的前提下,建立更靈活的供電系統,也因此新技術諸如:儲能、生質能、熱力發電、碳捕捉、等技術的發展更顯重要,同時這也成為能源部門轉型的機會。
  • 以下節錄《Net Zero by 2050》文中說明適合化石燃料企業轉型的三個重點技術/方向:

  1. 再生能源將成為低碳發電的重要基礎
  2. 碳捕捉、利用與封存(CCUS)

  • 目前碳捕捉獲取的二氧化碳中約有3/4來自化石燃料作業,考量相關產業的資本及能力,建議可投入建置CCUS設備提升效益。

1.低排放氫與氫基燃料

在規劃的淨零排放情境中,2050年約有40%的氫會在CCUS設備中以天然氣製備,且其中約有30%會被加工製成胺或其他合成燃料,其轉化過程與化石燃料精煉存在協同作用,可同步進行。

2.生質燃料、生質甲烷

生質燃料未來將成為天然氣的替代品(碳排放更低),而由於其生產技術與天然氣製備技術相似,現已有許多化石燃料業者投入技術開發與生產。

3.海上風力發電

通常,一組還上風電機組約有40%的項目壽命及成本與海上化石燃料部門有腫大關聯性,且化石燃料產業往往具有較多的海上工作經驗,對於建設及維護海上風電機組具有優勢。


  • 為了實現更具有靈活性與韌性的供電系統,我們不能只像過往一樣,僅確保供電量在用電需求峰值時能穩定輸出,換言之因為必須考量的變數增加了(再生能源比例提高將使要求的可控比例上升)不能再依賴傳統使用的「備轉容量(reserve margin)」方法來衡量供電的穩定性,這種方法的優點是電力業者可因地制宜設定備轉容量、技術組合以獲取一定的利潤。
  • 目前,為了能更完善的評估當前電力系統轉型將面臨的問題,包含澳洲、比利時與法國,以及由ENTSO-E執行的歐盟範疇評估都開始積極發展更複雜的評估法,例如:蒙特卡羅評估法(Monte Carlo)
  • 相較於儲備容量法,蒙特卡羅評估具備多種優勢,例如:在考量電力需求背景下更精確的評估可見至的再生能源比例 天氣模式的長期變化對電力需求影響......等,透過執行數以千次的數據類比建立不同情境事件下的各種參數以供風險評估。
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IEA