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光伏太阳能板和风力涡轮机,圣戈尼奥Pass风电场加利福尼亚
光伏太阳能板和风力涡轮机,圣戈尼奥Pass风电场,加州。 图片来源/ Alamy Stock Photo。
客人的帖子
2021年5月12日16:34

嘉宾帖子:为什么低碳转型可能比模型预测的要便宜得多

客人的作者

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05.12.21
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12.05.2021 | 4:34pm
客人帖子 嘉宾帖子:为什么低碳转型可能比模型预测的要便宜得多

为了在中期实现净零排放,全球能源系统必须经过批发开关到低碳和节能技术。必威体育在线注册

然而,许多用于描绘这种转变的模型表明,推迟对这些技术的投资,而等待研发部门随着时间的推移降低成本是有好处的。

这些模型忽略了大量文献中的发现,这些文献表明,这些技术的成本由于使用而下降。

我们的新论文环境研究快报借鉴来自200多个期刊文章的证据,并得出结论,促进这种“诱导创新”的政策是低碳技术取得显着成功的明显因素。

这表明,不仅迫切需要促进清洁能源转变必不可少,而且过渡本身也可能比预期更便宜。必威体育在线注册

模特与现实

政府的脱碳战略往往大量依赖于碳的产出综合评估模型(IAM)试图代表能源系统和经济。必威体育在线注册

这些模型选择能量供应和能源技术的组合,以实现脱碳,随着时间的推移最低。必威体育在线注册

诺贝尔奖得主威廉•诺德豪斯的动态集成climate-economy(DICE)模型在经济学界的影响尤其大。

通常,在这些模型中的低碳技术的成本被认为逐渐下降,因为它们变得更加成熟,主要是作为时间的函数,而且还通过R&D支持等政策。

这意味着即使成熟的成本,现有技术通常被认为是在很大程度上保持稳定的,低碳技术仍然较为昂贵的未来。

因此,转向低碳技术以实现脱碳通常要付出相当大的代价。

虽然对于具有众所周知特性的成熟技术,技术成本假设可能是足够的,但对于不成熟的技术,它们可能是很离谱的。

这对太阳能来说是显而易见的,它的成本已经远远低于几年前对2050年的预测。

在一个显著的转变中,国际能源机构必威体育在线注册(IEA)说太阳能现在提供“历史上最便宜的电力”,导致“新普通正在进行的部署水平非常高,远高于此前的预测。这可以在下面的碳简报图表中看到。必威手机官网

全球每年新增十亿瓦太阳能发电能力,国际能源署可再生能源市场2021年更新,以及国际能源署的世界能源展望必威体育在线注册
全球每年新增十亿瓦太阳能发电能力(红线)、国际能源署2021年可再生能源市场更新(红三角形)以及国际能源署2009-2020年发布的《世界能源展望》。必威体育在线注册资料来源:国际能必威手机官网源署报告的碳简报分析。图表由碳简报使用必威手机官网高级园林

不考虑导致这种发展的动态的模型可能会大大未充分利用关键技术和高估成本。

一般来说,“技术推动“R&D资金等政策,在模型中良好地代表 - 或者至少通过预计的成本减少。但“需求拉”政策 - 创造,扩大或改善新技术市场的作用 - 往往被忽视。

日益增长的文献认为,在经济模型的这种政策核算可能产生暗示的结果,以较低的长期成本,低碳能量的更大规模的投资。必威体育在线注册

解决这一问题的努力受到了围绕需求拉动的创新的不同、特征不佳和经常有争议的证据的挑战。

在我们的新论文中,我们试图通过综合来自广泛的研究学科,部门,技术,时间范围和地理学来综合228个学术期刊文章来填补这一差距。

我们明确地发现,自从70年代油价冲击在美国,能源技术创新是对能源价格必威体育在线注册、大规模部署和低碳战略政策的回应。

“需求拉动型”司机

创新的需求拉动驱动因素可以采取各种形式,从“全面的”能源和碳价格上涨,或“有针对性”的政策,如技术补贴或法规等。必威体育在线注册

不同的驱动因素似乎以不同的方式诱导创新。

不断上涨的能源必威体育在线注册和碳价格确实刺激了低成本或低碳技术的发展,但这种创新迄今为止都是相当渐进的。

它是由现有人推动的,使边际改善能够保留竞争优势,例如投资的汽车公司更高效的化石燃料汽车,而不是电动或氢技术

我们发现更多的自由派创新 - 提供更新,最初昂贵的可再生能源技术 - 对目标政策方法更加敏感。必威体育在线注册

饲料关税(适合)是迄今为止最广泛采用的仪器,其旨在部署可再生电力。它们每单位发电提供固定的补贴,通常为10 - 20年。

证据表明,FiTs提供的安全性为低碳技术创新提供了强有力的激励,特别是在太阳能方面。

一些研究提供了对政策仪器如何影响影响创新的洞察。总的来说,我们发现:

  • 低碳技术的激进创新是由有针对性的政策引发的,提供市场信心和克服进入障碍。
  • 如果企业以前就进行过创新,那么企业更有可能进行创新,因此,鼓励创新可以产生积极和强化的积累效应。
  • 更广泛的政策环境在确定创新影响方面很重要,因此,总体政策的连贯性和一致性、未来政策预期和体制背景等因素可以对创新倾向产生强烈影响。

创新措施

专利申请是迄今为止最常见的衡量创新的标准,这主要是因为数据是广泛可用的、可量化的和详细的。然而,他们只提供了部分的情况。

专利是一个很好的创新“活动”的衡量标准,但不是“结果”,如技术成本的减少。

检查需求拉动驱动因素和结果之间的完整联系非常复杂,因此,直接的研究是相对较少的研究。

在我们的综述中,我们试图通过包括“体验曲线"及相关"学习速率“ - 由于需求拉动政策,每次累积部署加倍的成本减少百分比 - 由于需求拉策略而部署的低碳技术。

太阳能和风能是迄今为止我们研究必威体育在线注册最多的技术,在过去40年的大部分时间里,前者的学习率平均在20%左右。

我们回顾的文献中的太阳能学习率如下图所示,以每单位装机容量的成本下降为指标。彩色线的长度表示计算平均汇率的期间。

安装太阳能光伏容量的成本价格的学习率
学习率,百分比,安装太阳能光伏(PV)容量的成本/价格。Y轴上的彩色线的位置表示累积部署的每倍倍的成本的平均%降低,而线的长度表示计算平均值的时间段。来源:GRUBB等人。(2021).

这种成本的降低在很大程度上归因于实践学习和规模经济,当新技术被部署,围绕它的供应链和市场得到发展时,就会产生规模经济。

一些研究排除了其他影响因素的作用,比如研发资金和能源和材料价格,通常发现了更低的——但显然是正的——学习率。必威体育在线注册

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技术成本的下降也会导致进一步的部署,这可能会在考察影响体验曲线的因素时搅浑水。虽然很少有研究试图明确地测试因果关系的方向,但那些确实发现了部署诱导学习和规模经济的强大作用。

证据清楚地表明,扩展部署与各种技术的成本减少正相关。

建模神话

如果我们更好地解释了诱导创新的作用,我们的能源经济模式可能会涂上脱碳的最佳途径的图像非常不同,以及花费多少。必威体育在线注册

最近的一篇论文,建模神话, 由...领着教授Michael Grubb- 我们的新系统评论的主要作者 - 探讨了在Nordhaus'Dice模型中探讨了包括诱导创新,以及惯性和路径依赖性的影响,具有引人注目的结果。

研究发现,低碳技术的“最优”初始投资增加了数倍,但整体转型的整个系统成本降低。

这意味着早期投资可能导致一个低碳能源系统,它可能比它取代的化石能源系统更便宜,这与不考虑这种动态时所暗示的脱碳高成必威体育在线注册本形成鲜明对比。

我们认识到,将创新影响纳入模型会带来显著的复杂性,这在许多情况下是不可取的,可能不适合尝试。

然而,对于政策制定者和建议他们意识到这些复杂性的人来说至关重要,并认识到可能提供的大规模投资的机会。

Grubb, M.等人(2021年)诱导能源技术和系统的创新:对证据和对二氧化碳减排的潜在影必威体育在线注册响的审查,doi.org/10.1088/1748-9326/abde07

GRUBB,M.,Wieners,C.&Yang,P。(2021)建模神话:关于气候变化综合评估模型的骰子与动态现实主义,doi.org/10.1002/WCC.698.

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