英国可以构建一个可靠、安全、有效的电力系统无碳化的到2035年,说政府的顾问气候变化委员会(CCC)。
CCC的新报告基于新满满当当的造型的电力系统2035,其中包括压力测试的如何安然度过“干旱风”。
实际上,这份报告是一份131页的答案往往造成那些怀疑气候行动:“但当风不吹,太阳不会出来了?”
CCC看到便宜——但变量——风能和太阳能会议需求的70%。虽然核能和生物能可能达到20%,他们是“相对缺乏弹性”。因此,最后的10%是关键。
这10%将在很大程度上来自“灵活的低碳”的解决方案,如电池、压缩空气存储和响应需求。至关重要的是,然而,一次差距持续几天到几周将由气体与碳捕获和储存(CCS)和(或)氢能源。
作为一个额外的安全,该委员会支持一个小剩余作用有增无减气体在2035年掌权。这将满足“2%左右”的年度需求,从现在的40%。
氢的重要性是显而易见的,近四分之一的报告给到它的作用。
然而,委员会强调中期氢供应短缺的风险,这将是更大的,如果政府使用氢家庭供暖为重点。
CCC说,总的来说,灵活、安全、无碳化的电网2035年“在望”,但只有“紧急改革”。
25对政府的建议包括宽松的计划和监管制度,以便能源基础设施建在必要的速度。必威体育在线注册
这些改革需要解锁数千亿美元的投资需要构建一个可靠的、无碳化的网格,到2035年,气候变化委员会说。
什么力量在2035年英国的电力系统?
英国政府的目标是“完全采用无碳2035年“英国的电力系统。(北爱尔兰是一个独立的电力系统覆盖的一部分爱尔兰岛)。
这个目标是推荐2020年由CCC。然后通过政府在2021年零策略并重申了2022年必威体育在线注册能源安全战略。
今天的报告强调多么重要它将达到2035年的目标。它说这将是“中央要求实现零(到2050年)”。此外,它说“可靠、有弹性、无碳化的电力充足——在一个合理的价格给消费者…是在望”。
然而,“政府尚未实现其目标提供了一个连贯的策略”,气候变化委员会说。报告补充说,“我们越来越电气化社会…一定弹性嵌在”。(见:电力系统承受极端的天气如何?)
(反对党工党提出了无碳化的网格的“拉伸”的目标,到2030年,五年前比英国当前的目标。CCC首席执行官克里斯•斯塔克对发射前的新闻发布会上说,这将是一个“巨大的挑战”。)
该报告提出2035年无碳化的电力系统可能会是什么样子,如何保持供应安全,需要带什么。(见:什么需要改变到2035年英国低碳电力吗?)
分析的起点是,电力需求将上升到50%高于pre-Covid水平到2035年和2050年的100%,如下图所示。建筑(红色)、运输(紫色)和行业(橙色)将逐渐在电力运行,而非化石燃料。
(这种假设是基于CCC的“平衡路径”会议六碳预算英国的具有法律约束力的限制排放在2028 - 2032年)。
除了从电气化需求上升,CCC占能源消耗的变化由于气候变化,包括热、干燥和温暖的夏天,潮湿的冬天。必威体育在线注册
为了满足不断上升的需求,CCC指向风能和太阳能的最便宜的形式在英国的发电。(同样如此绝大多数世界人口的)。
的更广泛的成本集成这些变量的可再生能源的电力系统也温和。根据CCC,加强电网的成本和构建灵活的后备供应对风能和太阳能,£10 - 20每兆瓦时(兆瓦)。
因此,变量可再生能源仍然是最便宜的方式生成的大部分国家的电力和CCC说他们“应该形成未来的骨干系统”。
报告中央通道,2035年70%的电力来自风能和太阳能。其他可再生能源,如潮,也可能起着一定的作用,但目前相对昂贵。
这是如下图所示,海上风力(蓝色),陆上风力(浅蓝色)和太阳能(橙色)的大型散装电力供应到2035年。
(剩下的30%的供应是下面讨论的图表)。
核是“相对昂贵除去成本”根据《气候变化委员会说,但它可以提供宝贵的零碳代规模”。它可以在制氢也有作用。
CCC也看到一个角色生物能必威体育在线注册源和碳捕获和存储(BECCS),只要生物质是可持续采购。有增无减生物能源是昂贵和必威体育在线注册有“重大生命周期温室气体排放”,报告说,所以目前的补贴不应该超过2027。
相反,它说BECCS最好的方法之一是使用有限的供应可持续生物质。它还说,英国应该从进口生物质转变,转向国内供应。
(政府的生物质策略,由于在2022年底,尚未发表)。
因此,CCC看到核和BECCS生成另一个在2035年20%的电力。然而,这些技术是“相对呆板”——的实用和经济原因——这意味着他们不适合平衡变量输出风能和太阳能。
这使得一个小,但“必不可少”的电力供应- CCC去年10%的报告,必须满足“低碳灵活的解决方案”,它需要来自政府的“平等的焦点”。(见:在英国会电时不刮风吗?)
这些灵活的解决方案将需要平衡变量输出风能和太阳能在一系列时间尺度,CCC解释道。他们也将需要吸收过剩可再生产出,这将超过需求大约三分之一的时间是在2035年,根据CCC。
短期可变性在每天的日常周期包括太阳能输出。每天每周的时间表,该系统将需要管理更持久的天气模式,包括报告所说的“干旱风”——长时间当一代从风电场低。
最后,报告认为月度年度变化,包括跨季节。它指出,风力发电在冬季最高,也当需求高峰。然而,它说计划潜在的需要供给和需求的季节性变化。
CCC委员会什么造型?
建立明确的需要灵活的低碳解决方案的组合,CCC报告探讨了可能需要什么类型和混合技术。
要做到这一点,它委托详细,满满当当的造型从咨询公司Afry。该公司最近进行了相关为英国政府工作,长时间存储技术,国家电网电力系统操作员,看看如何保持一个可靠的电网通往零,如果一些选项无法按预期交付。
CCC的造型看起来在电力系统的供给和需求,以及氢的生产和存储。(见:2035年,英国将如何使用氢?)。
它涵盖了英国的电力系统,分为11个地区,以及更广泛的欧洲市场,通过内部连线电缆连接和共享的天气模式。
核能和可再生能源的建模假设能力增加符合政府目标。同样,它假定电力需求增加符合CCC的平衡的途径。(一边病例的造型看更高或更低的电力需求和氢)。
与这些假设,模型首先计算用多少电将由僵化的可再生能源和核能,2035年每小时,使用一系列的历史气象数据。
其次,该模型是最便宜的方法满足任何差异的供应和需求估计每小时——“剩余需求”——使用各种灵活的解决方案。
报告提出了一系列灵活的选项,能操作在不同的时间尺度和下图所示。最上面的一条线显示了今天的灵活性的主要来源,有增无减。高排放的二氧化碳(CO2),红色阴影所示。
第二行显示低碳技术也能长期在中长期操作——即气体与碳捕获和储存(CCS,蓝色阴影表示低碳排放)或氢涡轮机(绿色,表示可能是零碳)。
其余的表包括储能技术,如电池、抽水蓄能和压缩空气或液体存储,在必威体育在线注册需求方面以及灵活的解决方案。这些包括智能响应,例如,电动汽车被指控在刮风时,电解,在多余的电力供应是用来制造氢水,以备后用。
气候变化委员会报告指出其他存储技术存在,包括“液流电池”,飞轮,重力存储和蓄热器。然而,它说,这些通常是在商业化的早期阶段,所以他们并不包括在模型中。
最后,报告包括水路连接GB电网与邻国。已经有大量的这些电缆和更多的计划。
这些允许发电出口过剩或短缺由进口。然而,气候变化委员会指出:“一代在邻国市场也将受到极端气候和天气影响,可能影响他们的能力在特定时间出口到英国。”
这些灵活的建模计算最便宜的组合解决方案,需要维持一个安全可靠的电力供应在2035年。在中央的场景中,它假定一个“正常”的天气,基于国家经历了2012年。
然后发现“压力测试”,看看会发生什么,如果某些技术,或未能履行,以及极端天气事件的影响,如“干旱风”。(在德国,这种天气事件被称作dunkelflaute。)
这包括低风速在2010年,这是一个one-in-50事件。它还包括一个“极端”,30天风干旱结合非常高的电力需求。这种极端情况是人工建造,并“没有历史先例”。
在英国会电时不刮风吗?
基于建模的结果委托,CCC支持一个“基于可再生能源的能源系统”,“麦[es]最丰富的自然资源”。必威体育在线注册
它说这个系统”可以提供一个安全、可靠的能源供应”,它是由一系列的低碳组合的灵活性提供来自上面的列表。必威体育在线注册
CCS和氢气体涡轮机,这是“可分派“低碳备份确认为桥接长可再生产出缺口的关键,将产生40太瓦时(TWh)一年。
25 - 60 twh之间的这种变化在不同的场景和压力测试。虽然这种低碳可分派供应主要是由氢生成的造型,CCC集团这两个在一起,由于未来的不确定性成本。
(表2.1报告列出了灵活的低碳成本。它说气体CCS成本£75 - 90每兆瓦时2035年,而氢涡轮将成本£65 - 125 /兆瓦时,在一定程度上取决于他们是否建在新工厂或改造现有的燃气发电站。)
需要低碳备份见下图,说明需求满足即使缺乏风叶供应的差距太大。
低碳可分派一代(绿色)满足大部分的“剩余需求”。然而,有增无减天然气电力(黑),电力进口(粉红色)和网格存储(浅绿色)也做出重要贡献平衡供给和需求。
注意,即使在这个例子中,这是选择最大的“剩余需求”来说明任何模仿四周时间2035年,仍然有可再生能源和核能供应超过需求,剩余-图(见下)。
除了填补缺口可再生发电,CCC还看会发生什么当输出风能、太阳能和核能超过需求,创建一个盈余。它说这将在很大程度上被用来制造氢,通过分割通过电解水。
最低的模仿四周的2035年剩余需求如下图所示,与电解(黄色)吸收大量的顺差。电力出口到邻国(淡紫色)会占据大部分的余数。
建模显示英国需要大量低碳可分派发电厂保持灯当风不吹,共计17瓦(GW)。
此外,CCC赞同保留少数有增无减的燃气发电站——一些11千瓦中央的案例——只会开启10%的时间。
这些备份能力增加当造型“低风”基于2010年的CCC法官1-in-50年度事件。他们需要再次略高,应对人工干旱极端30天风用于压力测试模型的结果。
在这些情况下,低碳可分派资源的能力将达到20到25 gw,分别,而有增无减气体容量将升至25 gw。
气候变化委员会说,它是由政府来决定多少津贴建立到系统对未来不确定性的天气”。然而,它建议任何新的天然气发电厂应该“妥善CCS -氢和/或准备尽快到2025年最新”,这样他们就可以继续使用,即使少有增无减的能力是必要的。
在发射前的新闻发布会上,CCC的零主管大卫·约菲告诉碳简短,维护供应安全将证明使用“更多”有增无减气体在2035年,如果有必要,即使这意味着技术上突破政必威手机官网府的目标为一个完全无碳化的系统。
然而,报告说:
“长期不应该有作用有增无减气体和有更多的空间充分发展替代能源和解决潜在的交付风险。”
其他建议在报告中还包括促进地理多样性之间的海上风电装机容量的传播英国的东部和西部海岸。这将减少风的干旱的影响,通过风力发电更加一致。
注意,CCC的建模假设政府建设目标是实现新可再生能源和核能的能力。各种各样的其他最近造型研究考察了最优组合的风能、太阳能、核能和灵活的低碳技术,在某些情况下,考虑到某些选项提供的潜在的失败。
虽然这些其他的研究提出了不同数量的特定水平的每个技术可能需要2035年,他们广泛的结论都是符合CCC。
所有的造型指向一个无碳化的电力系统主要受风能和太阳能,对低碳的灵活性至关重要的配角。
总的来说,无碳化的电力系统拟定的CCC提供重要广泛的好处,报告说,除了使英国零的目标。
CCC说这个系统是“成本效益”,因为它是建立在廉价的风能和太阳能,尽管成本由变量的输出。购买低碳所需的灵活性,以平衡这种可变性将会昂贵,但只占一小部分的需求。
此外,无碳化的系统“戏剧性(盟友)”减少天然气消费,削减英国的接触国际化石燃料市场的波动后面的全球能源危机必威体育在线注册。
最后,CCC说,通向低碳能源系统的转变提出了经济增长的机会。必威体育在线注册它指向的例子离岸风能行业,就业在哪里设置到2030年将达到近100000的£1550亿年的私人投资。
2035年,英国将如何使用氢?
CCC报告包括氢的生产和储存在其造型由于“重要角色”这将在提供灵活的电力供应和需求。
131页的一个完整的季度致力于氢生产、使用和基础设施。它强调了中期的稀缺性的氢和潜在需求和现实之间的差距。
造成这种匮乏,一个关键的建议是“跨部门基础设施战略”,“必须缩小空间”为未来使用氢。
也最近证据氢排放逃离天然气管道有一个更强的温室效应比此前认为的大气中,CCC笔记。
这些评论的一个明确的目标氢在加热,该委员会一直帧作为一个潜在的障碍更重要的用途,如电力行业。
氢发电厂可以提供可分派低碳电源网格。如上所述,CCC离开开放的问题英国是否应该关注氢发电机或他们的主要替代天然气发电厂碳捕获和储存(CCS)。
虽然造型的报告通常倾向于“氢在天然气CCS,气候变化委员会的结论是,这两者之间的平衡“尚不清楚”由于不确定未来的成本和效率。
使用氢的一个额外的好处是,它可以用来存储低碳电力供过于求的时候——尤其是风或阳光灿烂的日子,例如。
总的来说,CCC说氢的作用等同于电力“尚不确定”,很大程度上是由于担心如何使气体在足够的数量。
它说政府的氢能力目标2千瓦,10千瓦到2025年和2030年,分别是“低端的需要”在英国经济。
融资机制和商业模式实现氢和CCS目标仍在开发和报告敦促政府今年将完成他们。
报告探讨了这方面的“国内氢供需缺口”。作为一个起点,它评估多少氢可以用盈余电力过剩时期的一代,加上少量的生物质气化。
下面的图表中可以看到结果,显示氢之间的差距(红色和橙色)和潜在需求在不同的场景中(紫色)。才会有足够的剩余电力(暗橙色)36 twh氢的到2035年,远低于下降52 - 106太瓦时,可以要求仅在电力行业(暗紫色)。
大卫·约菲零主管CCC,在发射前的新闻发布会上告诉记者:
”到2035年将会有一个缺口,氢越多我们使用2035年差距越大,我们将需要填充进口能源,无论是进口化石气体产生氢,还是进口的能源方式不同。”必威体育在线注册
该报告认为英国如何填补这个空缺。它着眼于“绿色”氢,由分裂与可再生电力,水和氢“蓝色”,由气体产生的二氧化碳排放被捕获并存储。
警告反对建设专用的低碳电力基础设施只生产绿色氢,至少在短期内,说:
“零碳电必须优先取代化石生成和满足核心电力需求。”
从国家进口绿色氢更便宜的生产是“不太可能在近期成本竞争力”,该报告得出结论,指出这样的进口可能与2050年国内供应。
气候变化委员会还指出,蓝色氢也有自己的问题,包括进口天然气的依赖以及其生产仍然导致温室气体的排放,提供碳排放总量储蓄仅比普通汽油60 - 85%。
然而,在缺乏足够的绿色氢,蓝色的氢被描述为拥有“在填补缺口”重要组成部分的电力供应氢,至少直到2040年代。
Joffe说,它可能会在2050年之前成为自给自足的氢,但系统中氢的需求越多会越困难。
CCC的六碳预算,于2020年出版,包括氢用于热只有11%的房屋,主要是在“混合”系统作为热泵的备份。探索其他场景更广泛使用的氢为家庭供暖,相应地更高的需求。
然而,在新的报告说较高的天然气价格和新证据在忧郁的氢的风险“提供[s]进一步支持为氢制造脱碳”有限的作用。它还说,氢将会“更有效”电动热泵。
报告解释说,削减总体氢经济的需求将减少对蓝色的氢的需求“电解的体积很大程度上不受影响”。
除了潜在产量不足,委员会还指出,风险在储氢。氢的生产和使用的,吸收多余的可再生输出通过电解然后使用存储氢发电时不刮风。
对氢气的需求在2035年的经济是如下图所示。一些行业会有相对一致的需求,而电力行业将在短暂的锋利。
因此,英国将需要大量氢存储容量,CCC说。这可能达到2.8太瓦时(TWh)的存储盐洞到2030年,到2035年5.2太瓦时。
它指出,2030年的估计“仍在middle-to-higher预测年底最近发表的研究进行政府”。
报告的核心场景也看到3800公里的管道被要求运输氢到2035年左右。最大的部署将连接英格兰北部和苏格兰中部地区的大量盐洞。
的CCC说,所有这些巨大的挑战将取决于政府的决定使用氢热的家园。然而,鉴于一个结果预计直到2026年,它:
“这都是不明智的推迟决定氢基础设施后才决定使用取暖。”
相反,它强调,政府“应该确定一组low-regret投资,现在可以进行”。
什么需要改变到2035年英国低碳电力吗?
构建可靠、无碳化的电力系统2035年设想的报告将是一个重大挑战,气候变化委员会说,这将需要一个“前所未有”的建设步伐。
太阳能的能力将需要扩大迅速,每年在英国最快的速度记录。海上风力将会建立40%的速度比去年记录气候变化委员会说,它实现了。
许多灵活的低碳解决方案,将必要的补充变量可再生能源在英国从未在规模生产。这包括CCS和氢气体涡轮机。
CCC说迫切需要有一个“协调和战略方法交付”。这应该包括一个政府的战略“无碳化、弹性、电力系统到2035年”。气候变化委员会自2020年以来一直在呼吁这种策略。
这些担忧最近的回响国家审计署(NAO)报告警告政府“不能沾沾自喜的挑战进一步参与减排,同时继续确保一个安全的供应,满足预测电力需求增加”。
25,委员会制定了新建议对政府来说,今年17岁的期限或已经正在进行的。他们可以看到互动下表。
报告呼吁“紧急改革”的计划,允许电力网络和连接,它都是至关重要的部署基础设施所需的速度,以满足政府的目标。虽然正在取得一些进展,但从minister-led交付委员会说,这些改革需要监督小组。
CCC首席执行官克里斯•斯塔克告诉记者,在他看来,这样的措施将是更重要的比目前正在推出的补贴计划在美国:
“我认为我们最好的反应,实际上,是计划体制和自愿的制度和监管制度解决。这是涂胶的时刻。这是导致我们失败的这些目标。我认为这一点是很平凡的东西——这是给更大的确定性潜在投资者如何投资很快就变成现实。”
目前,他说,政府“玩忽职守了”。
其他措施的新报告中呼吁包括“网络容量非常大的投资”,创建一个网络,是准备主要新能源发电2050。
也提到需要正式的机构责任部长、能源监管机构必威体育在线注册Ofgem和不发达未来系统操作员(无线光通信)。这将给看不清谁负责通向低碳电力系统的规划和交付。
气候变化委员会曾召开高级专家组在市场改革调查激励低碳投资的最好方法。除此之外,它的结论是,现有的政策并不足以激励£300 - 4300亿年的投资要求。
委员会呼吁政府对市场设计、生产策略,制定了中长期变化,避免了破坏和阻止投资。
(政府最近举行了磋商对电力市场的安排瑞玛。一个总结的反应显示了政府收到了广泛的观点。然而,能够排除选项的数量一直在考虑。第二个磋商将在2023年晚些时候举行。)
电力系统承受极端的天气如何?
能源部门减排为零是一个关键的推动者英国零的目标。
然而,转向日益电气化弹性经济带来了新的风险。此外,气候灾害将继续升级,对英国的电力系统也产生了重大影响。
热浪、洪水和干旱将成为更极端的,潜在的破坏性电力基础设施电线过热和发电机与水淹没。
到2035年,英国将需要一个大的多样的一系列新的低碳电力来源。这也包括更换现有资产,其中大多数将在2039年达到结束他们的生命,CCC笔记。
通过这种努力进行,报告强调,气候的影响”在选址和设计中,必须考虑维护和延长寿命”,以确保未来的韧性。
气候变化委员会的最新风险评估气候风险识别电力系统作为政府的优先领域。从那时起,事件等风暴亚纹和2022年热浪提供了一个的味道是什么,危及全国电力供应。
然而,一般来说,这份新报告指出,没有一致的数据收集电力故障引发的极端天气。气候变化委员会建议更好的报告和进一步研究气候灾害的影响英国的能源系统。必威体育在线注册
它还警告说,“级联故障”的风险,损害引发的电力基础设施,特别是随着国家越来越依赖于电力。
“政府和行业可能大大低估了互连系统的漏洞,“它注意到,说明能源、水和it基础设施通常坐落在一起。必威体育在线注册
CCC描述不完整的标准和指导能源项目,以防范气候灾害,现在有一些“不太可能足够”的极端条件。必威体育在线注册
例如,一些部件用于电力网络构建功能高达40摄氏度,这是温度超过了去年在英格兰的南部。
因此,报告建议政府应该开发一个途径来“最小弹性标准”对于电力系统,定期审查和修订的过程。
委员会指出,治理能源系统弹性是“复杂的”,与政府、公共部门机构和私人公司都扮演必威体育在线注册一个角色。它说,政府尚未定义的“适应,适应气候变化的能量系统”,补充说,这应该是在今年的一项重点必威体育在线注册国家适应计划。
最后,CCC强调投资的问题。它说,资金涌入雄心勃勃的能源项目的帮助下必威体育在线注册英国基础设施银行,有一个“机会”,以确保它们适应气候变化——这还没有发生。
