实现碳中和目标下各类新能源技术的发展前景及投资规模预测

能源部门要在 2070 年实现可持续发展情景中描述的那种CO ₂净零排放，需要对能源部门进行根本性的技术转型。能源效率和可再生能源是核心支柱，但需要额外的技术来实现净零排放。四个技术价值链贡献了累计 CO 2减排量的约一半：终端使用行业广泛电气化的技术（例如先进电池）；碳捕获、利用和封存（CCUS）；氢及氢相关燃料；和生物能源。

一 、全球能源部门在可持续发展情景中相对于既定政策情景的二氧化碳减排量

 

备注：最下方紫色部分为CCUS，即碳捕集碳封存与碳利用。更多地使用清洁电力是脱碳的核心。在可持续发展情景中，电力在最终能源需求中的份额将从目前的五分之一增至 2070 年的近 50%，贡献近五分之一的累计 CO 2减排量。电力需求将增加 30 000 TWh，这意味着到 2070 年，世界电力系统中每年的电力需求将相当于墨西哥和英国目前的年需求总和，从而推动太阳能、风能和其他可再生能源的更多使用，还有核电。CCUS技术可以减少发电和工业中化石燃料工厂的排放，提供负排放，并从长远来看产生碳中性的CO 2来生产燃料。在可持续发展情景中，采用碳捕获和直接空气捕获的生物能源与储存相结合，到 2070 年将产生 3 Gt 的负排放，或用于生产 5 mb/d 的清洁航空燃料。到 2070 年，全球氢产量将增长 7 倍，达到 520 公吨。氢的使用将扩展到所有部门，到 2070 年将达到最终能源需求的 13%。如今处于示范和原型阶段的技术开发将导致氢和氢基燃料对于重型卡车、航空和航运以及化学品和钢铁生产的脱碳变得重要。到 2070 年，可持续生物质在一次能源需求中的份额将翻一番，达到 20%，这反映了大部分相关价值链的多功能性和技术准备情况。它用于制造运输生物燃料并产生电力和热能；在这两种情况下，它经常与 CCUS 结合使用。生物能源提供了可持续发展情景中累计减排量的 12%。

二、2019-2070年可持续发展情景中按部门划分的全球氢需求

 

 

1.实现净零排放的能源转型

没有任何一种燃料或技术能够使整个能源部门实现 CO 2净零排放。成功取决于广泛的燃料和技术，这些燃料和技术是根据能源部门的各个部分和国家的具体情况量身定制的。正如可持续发展情景中所证明的那样，CO 2净零排放需要从根本上改变我们生产和使用能源的方式。在净零排放的情况下，低碳电力、生物能源、氢气和氢基燃料合计提供了超过 70% 的最终能源需求，与目前化石燃料提供的份额大致相同。

2.2019-2070 年可持续发展情景中按燃料和部门划分的全球最终能源需求变化

 

电力行业是最先实现脱碳的行业之一，利用了可再生能源、CCUS 和核能等多种可用技术。到 2070 年，全球发电量将增长近两倍，相当于每八年将中华人民共和国（以下简称“中国”）现有的电力部门添加到全球系统中。大约70%的增长是为了满足终端使用部门不断增长的电力需求，30%是为了生产低碳燃料，特别是氢气。

3.可持续发展情景中全球能源部门按部门划分的二氧化碳排放量，2019-2070 年

在可持续发展情景中，到 2070 年，电解槽将生产约 300 公吨氢气。这需要 13,750 太瓦时的电力，相当于当今全球发电量的一半。到 2070 年，电解槽容量将从目前的 170 MW 增至 3,000 GW 以上。利用 CCS 生产氢气在天然气资源成本低且可利用 CO 2储存的地区也发挥着重要作用。

4.2070 年可持续发展情景下的全球氢产量和需求

 

 

 

到 2070 年，工业、运输和建筑部门的 CO 2排放量将分别下降 90% 或更多。在工业部门，电力使用量将增加一倍，但到 2070 年，约四分之三的累计减排量依赖于包括 CCUS 在内的预商用技术。到 2070 年，电气化占交通运输累计减排量的 30% 以上，其次是生物燃料和氢，到 2070 年，它们在长途运输中发挥越来越大的作用。在建筑中，电气化是主要的脱碳杠杆，此外还有能源效率和可再生能源。向CO 2净零排放过渡需要对清洁能源技术进行大量投资。到 2070 年，可持续发展情景中的总体投资需求比既定政策情景中高出 31 万亿美元（或 10%），并且随着时间的推移，对新技术的投资变得越来越重要。在 2060 年代，年平均投资总额的近一半都花在目前处于演示或原型阶段的技术上。

 

5.可持续发展情景中按技术成熟度划分的平均年技术投资

 

（1）可持续发展情景中按技术成熟度划分的重工业技术平均年投资

 

 

 

（2）可持续发展情景中按技术成熟度划分的长途运输技术平均年投资