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迈向2030脱碳之路:电力、公共设施及可再生能源

2021-06-24

电器工业 2021年6期
关键词:公共设施脱碳发电

电力和公共设施企业——从小型地方合作组织到大型投资者所有公共设施,基本会认识到,必须开发出可再生能源和有助于客户减少碳足迹的产品及服务。

全球能源结构正逐步从化石燃料向可再生能源转型。诸多案例显示,各公私机构正竭力使经济“脱碳”。能源转型或“绿色新政”势头强劲,新兴生态系统及技术层出不穷。这些趋势有助于发展可再生能源、开发新的能源载体、提高能源利用率、减少碳排放和开辟碳及其他副产品新市场,日益推动形成循环经济。与此同时,加速电气化进程、扩大可再生能源使用规模以及提升能源利用效率等普遍采用的诸多举措均面临不同寻常的挑战。

能源与资源(E&R)行业的许多参与者宣布了其于2050年前实现碳中和的计划。由此长期目标已明确清晰,对于E&R企业而言,面临的更加复杂的挑战是在不久的将来之2030年中期目标。众多企业正设法弄清其宣布的碳中和战略目标在未来几年内会对其市场估值、企业运营、员工及市场产生哪些实质性影响。

本文将探讨E&R行业某些特定领域——电力、公共设施及可再生能源中的企业如何在未来十年加速脱碳进程并于2030年前有效地实现中期目标。

电力和公共设施领域的脱碳步伐要快于其他许多行业。部分原因是出于政策,但主要归因在经济,如低成本天然气取代了煤炭,从而使行业排放量显著减少;风能和太阳能成为大部分地区容易获取的廉价资源;电池存储成本快速大幅下跌。技术进步还提高了发电、输电和配电的能源效率,并为微电网、社区太阳能和端对端能源交易等新型分布式发电创造了条件。同时,电力行业也从交通及部分工业流程电气化转型中受益。此外,来自客户的社会压力正驱使行业开发“绿色”服务及产品的组合。此类压力催生了下列领域的新产品或服务:能源效率、分布式发电与存储、智能能源管理、能源系统灵活性服务、绿色能源证书、智慧城市、净零耗能、LEED认证建筑和电动汽车等。对于电力、公共设施及可再生能源行业,推动脱碳俨然成为能否与客户建立密切合作关系的关键因素。

一、独特或大型驱动因素

电力和公共设施行业拥有其他行业相同的驱动因素。然而,电力生产是全球温室气体最主要的排放量来源,占总排放量的31%,在许多可再生能源技术已经成熟的情况下,电力和公共设施行业往往比其他行业更早感知减排的压力。因此,相关企业在十多年前就开始了脱碳进程。

尽管某些地区的燃煤发电仍占发电总量的大部分,全球众多电力生产商正在努力扩展其可再生能源组合;重新构建、关闭其火力发电厂或提高此类发电厂的效率;改进建筑物的能源效率。天然气在处理高峰负荷和抵消可再生能源间歇性方面被广泛视为至关重要的能源,因为预计至少未来10年,天然气将继续在发电方面发挥主要作用。此外,某些电力生产商因核电站在基荷容量及低排方面的优势还在延长其使用寿命。然而,对于核电及其核电乏燃料等废料处理问题上的公众情绪很难形成共识。

电力和公共设施行业还涵括天然气公共设施,它正面临各种自身挑战。天然气仍是家庭采暖和工商业活动的重要能源,并且在一段时期内很可能依然如此。然而,当前能源转型势头强劲,新技术不断涌现,该行业的长远前景成为谈论的话题。例如,在美国,一项新兴运动开始鼓励或要求采用全电动化的新型建筑。多座城市近期颁布了新的分区法规,禁止在大型新建筑及所谓的内部装修中安装天然气管道。与此同时,英国已显现出天然气可被替代的可能性:基于一项受政府委托的研究,一只领先的工程师团队确定了在英国国家管网中用氢气替代天然气的技术可行性。

鉴于上述发展趋势,电力和公共设施企业——从小型地方合作组织到大型投资者所有公共设施——基本会认识到,必须开发出可再生能源和有助于客户减少碳足迹的产品及服务,否则企业可能无法存续。

二、哪些排放受电力和公共设施企业的控制?

自有或控制的温室气体排放源直接产生的排放和所采购能源产生的间接排放,受电力和公共设施企业的控制,并已在一段时期内接受核查。其中涉及通过建立分布式发电(即安装太阳能电池板)及电气化所有家庭能源使用(即电动汽车、热水器、热泵、电池等),提高客户效率和助其成为“产销者”。供应商方面,包括减少或抵消燃料生产商、设备制造商、第三方物流和服务提供商产生的排放。

三、实际考量因素

由于历史上没有先例,电力和公共设施行业在脱碳方面需具备强大的数据管理能力并从数据中获取洞察。尽管行业颠覆和能源替代构成重大挑战,但仍有部分企业看到了通过在价值链三个主要环节(零售电力、电网输配及发电)中采用高阶分析及情景建模来创造新的商业模式和收益来源的大量契机。

零售电力企业需深入了解住宅、商业和工业客户,以便开发出具有吸引力的产品及服务并将其插入客户生命周期的正确节点。正如德勤出版物《零售电力行业颠覆性创新》中所述,零售电力企业应考虑扩大创新项目,以在众多市场新进入者和现有竞争对手新业务模式中谋求存续。重新关注创新对于开发广泛的产品及服务至关重要。企业还应考虑与第三方建立生态系统,加速客户采用新产品及服务,推动形成新的沟通渠道。在未来,管理客户关系的数字化渠道等卓越的服务交付方式或将成为关键的差异之处。同时,数字化的加强也有助于降低运营成本。

电网输配电领域企业需评估如何部署智能技术,并与监管机构积极讨论激励措施以及如何收回投资。随着分布式发电的扩展和更多可再生能源进入系统,企业愈发需要开发出完善需求响应与负荷控制的平衡电网和促进电力双向流动的解决方案,逐步迈向电力和信息双向流动的智能电网。

除部署分布式资源管理(DRM)技术外,脱碳进度很大程度上还取决于储能技术的发展。目前,锂离子电池是电网规模储能的默认选项,但其仅能高效经济地提供数小时的电力。庆幸的是,当下诸多具备前景的长时间储能技术正处于开发之中,包括液流电池、压缩空气系统、液态空气系统、飞轮、蓄热储能(如熔盐)、叠层电池和氢气。

发电方面,企业通过选择恰当的技术和地区,以具成本效益的方式扩大可再生能源组合,并决定是否改造或关闭火力发电厂。此类计划会因国家情况而大相径庭。

对于位于能源需求乏力的发达国家的某些电力和公共设施企业而言,国际化可能是一种增长选择。此外,企业还可能从新冠疫情刺激资金中获得意想不到的提振。

四、在价值链的所有环节中,企业将面临的挑战

(1)与众多新竞争对手角逐

与建设集中式化石燃料发电厂相比,开发可再生能源的准入门槛更低。持续变革的法规及新型数字化技术(如云、人工智能、机器人流程自动化等)的应用正在吸引新参与者进入到能源零售行业中。这为许多小型参与者和致力于成为家庭服务主要提供商的大型技术及电信企业提供了机遇。此外,石油与天然气企业巨头进入可再生能源领域使能源组合多样化。他们正在进行脱离化石燃料的转型,这些竞争者财力雄厚,盈利的业务可能可以支持在未来数十年他们向其他领域的投放资金。

(2)预测和影响监管环境

在能源转型期间,系统管理愈加复杂,越有必要对系统及电网进行投资。然而在世界许多地区,监管当局并未将财务激励举措与所需投资相结合。例如,一家发电公司可能需要建造一个燃气热电厂来维持可靠性,但由于系统中可再生能源的增加,该热电厂每年仅运行大约1000小时,而非从经济层面考量所需的5000小时或更多。或者,电网公司可能需要进行升级以处理更多的分布式发电连接。此外还有一个问题,即如何补偿储能供应商为电网增加的价值。如果没有恰当的监管框架来建设市场并确保足够的回报,电力和公共设施企业将被迫就项目类型及项目的资助方式做出艰难选择。

在与监管机构的互动中,企业可能希望将投资与客户价值及其满意度、弹性以及在运行时间和可靠性方面的尚佳表现相挂钩。例如,开发停电期间可用的备用微电网或是客户可选择参与的公共设施级太阳能项目。此外,企业还需要管理股权发行。某些人认为许多住宅太阳能计划对低收入客户而言本质上是不公平的:并非所有人都能负担得起安装太阳能电池板的费用,而有能力负担的人往往也未支付其相应的维护电网的费用。同样地,人们担心出现电网“碎片化”问题。譬如,微电网可能集中在较富裕地区,从而造成整个社区落后的风险。

(3)向数字化工具和精益化组织转型

很大程度上,降低成本需要进行数字化转型和改进员工队伍管理能力。基于云的客户服务和计费系统可能会成为该转型的一部分。基于云的人力资本管理系统亦是如此,该系统可改善员工体验,实现更高效的人员调度安排,促进人才管理及其保留。美国一些监管机构已开始对这些需求做出回应,允许将云投资归为资本支出。这种观点的转变为资助数字化项目和促进充足的投资回报开辟了新途径。

(4)确定新的增长战略

对于位于能源需求乏力的发达国家的某些电力和公共设施企业而言,国际化可能是一种增长选择。此外,企业还可能从新冠疫情刺激资金中获得意想不到的提振。尚不清楚应对这场危机采取的全部对策,但预计更多政府会针对清洁能源计划及基础设施项目出台相关激励机制,以此刺激萎靡的经济和帮助人们重返工作岗位。

尽管处于新冠疫情这场危机中,许多电力和公共设施企业仍在关注其脱碳途径。各大企业普遍在危机期间暂停了其大型资本化项目,但从长远来看,这些项目会得以恢复。短期内,企业可能把重心放在建立具有弹复力组织,数字化劳动力管理以及改善其供应链上。

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