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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
5月20日12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
客人的帖子 嘉宾帖子:为什么低碳转型可能比模型预测的要便宜得多

为了在本世纪中叶实现净零排放,全球能源系统必须大规模转向低碳和节能技术。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从200多篇期刊文章中提取证据,并得出结论,推动这种“诱导创新”的政策是低碳技术显著成功背后的一个明显因素。

这表明,不仅必须采取紧急行动促进清洁能源转型,而且转型本身的成本也可能比预期的低得多。必威体育在线注册

模型与现实

政府的脱碳战略往往大量依赖于碳的产出综合评估模型(IAMs),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,这些模型中的低碳技术的成本会随着它们变得更加成熟而逐渐下降,主要是随着时间的推移,但也会通过研发支持等政策来实现。

这意味着,尽管人们通常认为成熟的现有技术的成本基本保持稳定,但低碳技术在未来的很长一段时间内仍然更加昂贵。

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)太阳能说现在提供“历史上最便宜的电力”,导致“新常态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Highcharts

没有考虑到导致此类发展的动态因素的模型很可能会大大低估关键技术的利用,并高估成本。

一般来说,“技术推动诸如研发资金等政策在模型中得到了很好的体现——或者至少是通过预计的成本削减来假设的。但是,“需求拉动”政策——创造、扩大或改善新技术市场的政策——所发挥的作用往往被忽视了。

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,能源技术的创新已经回应了能源价必威体育在线注册格,大规模部署和战略低碳政策。

“需求拉动型”司机

创新的需求驱动因素可以有多种形式,从能源和碳价格上涨等“全市场”现象,或技术补贴或法规等“有针对性”的政策。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。

这是由于现有公司为了保持竞争优势而进行了微小的改进,比如汽车公司的投资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:

  • 低碳技术的根本性创新是由提供市场信心和克服进入壁垒的有针对性的政策引发的。
  • 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。

创新的措施

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。

专利是衡量创新“活动”的一个很好的指标,而不是衡量“结果”,比如技术成本的降低。

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,在广泛的技术范围内,扩大部署与降低成本呈正相关。

造型的神话

如果我们能更好地解释诱导创新的作用,我们的能源经济模型可能会描绘出一幅截然不同的脱碳最佳路线以及脱碳成本的图景。必威体育在线注册

最近的一篇论文,建模神话为首的教授Michael Grubb他也是我们新的系统评估的主要作者。他探讨了在Nordhaus的DICE模型中,包括诱导创新、惯性和路径依赖的影响,并取得了惊人的结果。

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,至关重要的是,政策制定者和那些为他们提供建议的人意识到这些复杂性,并认识到早期大规模投资可能带来的机遇。

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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