終版slides3.a-jeff hi pen re futures ref beijing draft chn updated可再生能源未來展望研究

1、Renewable Electricity Futures可再生能源未來展望研究Beijing, China中國北京September 15, 20142014 年9月15日 Jeffrey Logan 可再生能源未來展望研究（2012年）. Hand, M.M.; Baldwin, S.; DeMeo, E.; Reilly, J.M.; Mai, T.; Arent, D.; Porro, G.; Meshek, M.; Sandor, D., editors. Lead authors include Mai, T.; Sandor, D.; Wiser, R.; Heath, G.;

2、Augustine, C.; Bain, R.; Chapman, J.; Denholm, P.; Drury, E.; Hall, D.; Lantz, E.; Margolis, R.; Thresher, R.; Hostick, D.; Belzer, D.; Hadley, S.; Markel, T.; Marnay, C.; Milligan, M.; Ela, E.; Hein, J.; Schneider, T.A U.S. DOE-sponsored collaboration among more than 110 individuals from 35 organiz

3、ations.由美國能源部贊助的、來自35個組織機(jī)構(gòu)的110多名人員參與的合作項目。美國可再生能源國家實驗室 （NREL）是隸屬于美國能源部能源效率和可再生能源辦公室的國家實驗室，由可持續(xù)能源聯(lián)盟負(fù)責(zé)管理。RE Futures is a low carbon, low air pollutant, low fuel use, low water use, domestic, and sustainable electricity vision. 可再生能源未來展望是一種低碳、低污染、低燃耗、低水耗、國內(nèi)的、可持續(xù)的能源愿景。To what extent can renewable energy

4、 technologies commercially available today meet the U.S. electricity demand over the next several decades?當(dāng)前投入使用的可再生能源技術(shù)在多大程度上可滿足美國未來幾十年內(nèi)的電力需求？Renewable Electricity Futures Motivation可再生能源未來展望推動力RE Capacity Growth 2000-20102000-2010年可再生能源產(chǎn)能增長Source: RE Data Book (DOE 2011)來源：可再生能源數(shù)據(jù)手冊 （2011年能源部）2010

5、 Electricity Generation Mix2010年發(fā)電組合裝機(jī)容量（GW）光伏（PV）聚光型太陽能熱發(fā)電 （CSP）風(fēng)能地?zé)崮苌镔|(zhì)能水電核能 20%煤炭 45%天然氣&石油 25% 來源：可再生能源未來展望研究（2012年）地?zé)崮?0.4%聚光型太陽能熱發(fā)電0.03%光伏 0.08%風(fēng)能 2.3%生物質(zhì)能 1.4%水電 6.2% Renewable Electricity Futures Introduction可再生能源未來展望簡介RE Futures does.可再生能源未來展望.RE Futures does not可再生能源未來展望不Identify commercia

6、lly available RE generation technology combinations that meet up to 80% or more of projected 2050 electricity demand in every hour of the year. 確定能夠滿足80%以上2050年預(yù)測電力（每小時）需求的可用可再生能源發(fā)電技術(shù)組合。Consider policies, new operating procedures, evolved business models, or market rules that could facilitate high l

7、evels of RE generation.考慮可促進(jìn)高比例可再生能源發(fā)電的政策、新運營程序、成熟業(yè)務(wù)模型或市場規(guī)則。Identify electric sector characteristics associated with high levels of RE generation.確定與高比例可再生能源發(fā)電有關(guān)的電力部門特點。Fullyevaluate power system reliability.全面評估電力系統(tǒng)可靠性。Explore a variety of high renewable electricity generation scenarios.探討各類高比例可再生能

8、源發(fā)電情景。 Forecast or predict the evolution of the electric sector.預(yù)測或預(yù)估電力部門的發(fā)展。Estimate the associated U.S. electric sector carbon emissions reductions.預(yù)估相關(guān)的美國電力部門碳減排。Assess optimal pathways to achieve a low-carbon electricity system.評估實現(xiàn)低碳電力系統(tǒng)的最優(yōu)路徑。Explore a select number of economic, environmental a

9、nd social impacts.探討各類經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會影響。Conduct a comprehensive cost-benefit analysis.開展綜合成本效益分析。Illustrate an RE-specific pathway to a clean electricity future to inform the development of integrated portfolio scenarios that consider all technology pathways and their implications.闡述特定可持續(xù)能源清潔電力路徑，為考慮所有技術(shù)路徑

10、及其影響的綜合組合情景的開發(fā)提供信息。Provide a definitive assessment of high RE generation, but does identify areas for deeper investigation.對高比例可再生能源發(fā)電進(jìn)行明確評估，但確定待進(jìn)一步深入研究的領(lǐng)域。ReEDS(capacity expansion)電量擴(kuò)容Modeling Framework 建?？蚣躎echnology cost & performance技術(shù)成本&性能Resourceavailability資源可用性Demand projection需求預(yù)測Demand-sid

11、e technologies需求端技術(shù)Grid operations電網(wǎng)運營Transmission costs傳輸成本Black & Veatch博萊克威奇（Black & Veatch）國際公司Technology Teams技術(shù)團(tuán)隊FlexibleResources靈活資源End-UseElectricity終端用能SystemOperations系統(tǒng)運營Transmission傳輸ABB inc.GridView(hourly production cost)（每小時生產(chǎn)成本）rooftop PV penetration屋頂式光伏比例2050 mix of generators2050

12、年發(fā)電機(jī)組合does it balance hourly?每小時電力供需是否平衡？Implications影響GHG Emissions溫室氣體排放Water Use水耗Land Use土地使用Direct Costs直接成本Capacity & Generation 2010-2050容量 & 發(fā)電 2010-2050年High resolution modeling using 134 nodes &hourly time steps使用134個節(jié)點&每小時步驟的高分辨率建模(屋頂式光伏市場比例)Scenario Framework 情景框架參考情景低需求基準(zhǔn)探索性情景高比例可再生能源影響

13、80%可再生能源無技術(shù)改進(jìn)情景80%可再生能源增量技術(shù)改進(jìn)情景80%可再生能源變革性技術(shù)改進(jìn)情景技術(shù)改進(jìn)影響有限傳輸 有限靈活性有限資源系統(tǒng)局限影響核心80%可再生能源情景替代性化石燃料基準(zhǔn)高需求基準(zhǔn)化石燃料成本假設(shè)影響 需求增長假設(shè)影響80%可再生能源高化石燃料成本低化石燃料成本高化石燃料技術(shù)改進(jìn)80% 高需求可再生能源敏感性情景低需求低需求高需求可再生能源技術(shù)改進(jìn)假設(shè)彩色編碼無技術(shù)改進(jìn)（NTI）增量技術(shù)改進(jìn)（ITI）變革性技術(shù)改進(jìn)（ETI）Biopower 100 GW生物發(fā)電 100 GW聚光型太陽能熱發(fā)電 37,000 GWSolar CSP 37,000 GWGeothermal 3

14、6 GW地?zé)崮?36 GWHydropower 200 GW水電 200 GWSolar PV 80,000 GW(rooftop PV 700 GW)太陽能光伏 80,000 GW（屋頂式光伏700 GW）Wind 10,000 GW風(fēng)電 10,000 GWStand-alone獨立式Cofired with coal 共燒煤炭 Trough 低 Tower 高 Hydrothermal 水熱 Run-of-river 徑流式水電 Residential 住宅 Commercial 商業(yè) Utility-scale 電力公司 Onshore 陸上風(fēng)電 Offshore fixed-botto

15、m 海上風(fēng)電With thermal storage儲熱Geographic location, technical resource potential, and output characteristics are unique to each RE generation technology.每種可再生能源發(fā)電技術(shù)的地理位置、技術(shù)資源潛力和產(chǎn)出特征不同。Abundant Renewable Energy Resources豐富的可再生能源Darker Colors = Higher Resource深色 = 高資源區(qū)A Transformation of the U.S. Electri

16、city System美國電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型RE generation from technologies that are commercially available today, in combination with a more flexible electric system, is more than adequate to supply 80% of total U.S. electricity generation in 2050while meeting electricity demand on an hourly basis in every region of the co

17、untry.當(dāng)前可用的可再生能源發(fā)電技術(shù)，加之更靈活的電力系統(tǒng)，在滿足美國各地區(qū)每小時的電力需求的同時，可充分滿足美國2050年80%的總發(fā)電量。生物發(fā)電 地?zé)崮芩娋酃庑吞柲軣岚l(fā)電光伏風(fēng)電化石能源&核能來源：可再生能源未來展望研究（2012年）Renewable generation resources could adequately supply 80% of total U.S. electricity generation in 2050 while balancing hourly supply and demand可再生能源在平衡每小時電力供需的同時，可充分滿足美國2050年8

18、0%的總發(fā)電量。80% 可再生能源年發(fā)電量（TWh）裝機(jī)容量（GW）儲能海上風(fēng)電陸上風(fēng)電屋頂式光伏電力公司光伏聚光型太陽能熱發(fā)電水電地?zé)崮芄浪闵镔|(zhì)能共燒生物質(zhì)能天然氣共燒煤炭煤炭核能基準(zhǔn)可再生能源 %可再生能源 %總發(fā)電量 %年發(fā)電量（TWh）年年風(fēng)電光伏聚光型太陽能熱發(fā)電水電地?zé)崮苌镔|(zhì)能天然氣煤炭核能可變能源發(fā)電基準(zhǔn)風(fēng)電光伏聚光型太陽能熱發(fā)電水電地?zé)崮苌镔|(zhì)能天然氣煤能核能負(fù)荷風(fēng)電光伏聚光型太陽能熱發(fā)電水電地?zé)崮苌镔|(zhì)能天然氣煤能核能負(fù)荷90% 可再生能源70% 可再生能源60% 可再生能源50% 可再生能源40% 可再生能源30% 可再生能源90% 可再生能源30% 可再生能源40%

19、可再生能源50% 可再生能源60% 可再生能源70% 可再生能源80% 可再生能源RE-ITI scenarios可再生能源-增量技術(shù)改進(jìn)情景Baseline scenario 基準(zhǔn)情景80% RE-ITI scenario 80% 可再生能源-增量技術(shù)改進(jìn)情景Installed capacity is sufficient to meet summer afternoon peak demand from diverse reserves supplying firm capacity.用于保證可靠容量的多樣化儲備的裝機(jī)容量足以滿足夏季午后的峰值需求。Supply and Demand Ba

20、lanced Every Hour of the Year每小時電力供需平衡裝機(jī)容量（GW）電力（GW）儲能7月16日7月17日7月18日7月19日來源：可再生能源未來展望研究（2012年）棄風(fēng)風(fēng)電光伏燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)饴?lián)合循環(huán)水電聚光型太陽能熱發(fā)電煤炭生物發(fā)電地?zé)崮芎四茏兓?fù)荷負(fù)荷提供可靠容量Especially during low-demand periods in the spring months, flexibility options include flexible generators, flexible load, new transmission, and wide area

21、coordination.尤其是春季低需求期間，靈活方案包括靈活發(fā)電、靈活負(fù)荷、新輸電和大范圍協(xié)調(diào)。Flexible Electricity System Manages Variability靈活電力系統(tǒng)控制可變性裝機(jī)容量（GW）電力（GW）儲能4月27日4月28日4月29日4月30日來源：可再生能源未來展望研究（2012年）棄風(fēng)風(fēng)電光伏燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)饴?lián)合循環(huán)水電聚光型太陽能熱發(fā)電煤炭生物發(fā)電地?zé)崮芎四茏兓?fù)荷負(fù)荷Significant Long-Term RE Industry Growth顯著的可再生能源行業(yè)的長期增長No insurmountable long-term constrai

22、nts to RE technology manufacturing capacity, materials supply, or labor availability were identified.未發(fā)現(xiàn)可再生能源技術(shù)生產(chǎn)力、物資供應(yīng)或勞動力可用性方面的不可克服的長期局限。平均可再生能源裝機(jī)率（GW/年）低需求 高需求美國2010年可再生能源裝機(jī)容量全球2010年光伏裝機(jī)容量全球2010年風(fēng)電裝機(jī)容量來源：21世紀(jì)可再生能源網(wǎng)絡(luò)（2011年），可再生能源未來展望研究（2012年）80% renewable electricity in 2050 could lead to:2050年80%

23、的可再生能源可實現(xiàn)： 80% reduction in GHG emissions (combustion-only and full life-cycle) 80%的溫室氣體減排 （僅燃燒和全生命周期） 50% reduction in electric sector water use (withdrawals and consumption).減少 50%電力部門水耗 （抽水量和用水量）High RE Reduces Emissions and Water Use高比例可再生能源有助于減少排放和水耗溫室氣體減排（MMT CO2 e）基準(zhǔn)情景80%可再生能源-增量技術(shù)改進(jìn)情景抽水量 用水量抽水量（百萬加侖/天）用水量（百萬加侖/天）基準(zhǔn)情景80%可再生能源-增量技術(shù)改進(jìn)情景基準(zhǔn)情景80%可再生能源-增量技術(shù)改進(jìn)情景來源：可再生能源未來展望