在当今世界，能源已成为生活的基本必需品。电力不仅对人类，而且对学校、医院、企业、机构、城市和工业而言，都已成为人类的基本需求。根据国际能源署的报告，电力已成为区分发达经济体和发展中经济体的重要决定因素，目前仍有超过 8.5 亿人生活在没有电力的环境中。没有能源和电力的生活对社会来说无异于一种诅咒。没有能源和电力将进一步加剧那些被剥夺能源和电力的人的挣扎状况。然而，那些可以使用电力和能源的人能想象没有空调的生活吗？他们能想象没有互联网会怎样吗？他们能想象没有电的情况下机构会如何混乱吗？到目前为止，每个问题的答案都超出了想象。
随着全球人口的不断增长，能源需求正以前所未有的速度增长。然而，随着需求的不断增长，各经济体正朝着可持续发展的目标迈进。各行各业正致力于脱碳运营。各国政府的目标是创造一个碳中和的环境。跨国公司在这里发挥着至关重要的作用，但政策制定者必须带头创造适当的环境，鼓励创新和投资，以追求可持续能源的未来。真正的可持续性在经济、环境和社会之间取得平衡。根据国际能源署 (IEA) 的数据，2018 年可再生能源对全球发电的贡献增加到 26%。然而，现实情况是，当今的能源系统仍然依赖化石燃料。仍然需要煤炭、天然气、石油和核能来满足全球能源需求。
图 1：2020-2021 年按技术、国家和地区划分的可再生能源发电量增长
资料来源：国际能源署
尽管中国仍将是最大的太阳能光伏 (PV) 市场，但由于联邦和州立法机构的持续支持，美国的光伏市场将继续扩张。由于新冠疫情导致的延误，2020 年新增太阳能光伏 (PV) 产能大幅下降，但印度光伏 (PV) 市场预计将在 2022 年迅速反弹。此外，巴西和越南政府大力支持分布式太阳能光伏 (PV) 应用，推动了市场发展。预计到 2022 年，全球太阳能光伏 (PV) 发电量将增加 145 太瓦时，即增长 18% 以上，接近 1000 太瓦时。预计 2022 年水力发电量将增加，这是由于经济改善和中国大型项目新增产能的共同作用。
可再生化学品在能源转型过程中发挥着重要作用。越来越多的小型和大型行业从一开始就专注于应用可再生化学品，以建立生物经济。Data Bridge Market Research 抓住这一市场机会，编写了一份关于全球可再生化学品市场的详细报告。2021 年全球可再生化学品市场价值为 980 亿美元，预计到 2029 年将达到 2247.1 亿美元，2022-2029 年复合年增长率为 10.93%。巴斯夫 SE（德国）、三菱化学控股公司（日本）、大金（日本）、3M（美国）、Braskem（巴西）、Corbion NV（荷兰）、NatureWorks LLC（美国）、Amyris（美国）和杜邦（美国）是该市场的一些主要参与者。
要了解有关该研究的更多信息，请访问： https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-renewable-chemicals-market
图 2：2019-2020 年和 2020-2021 年按技术划分的可再生能源发电量增长
资料来源：国际能源署
风能预计将成为可再生能源中增长最快的领域，与 2020 年的水平相比，风能将增加 275 太瓦时，增幅超过 17%。由于中国和美国的政策期限，开发商在 2020 年第四季度完成了创纪录的产能，导致 2021 年前两个月的发电量大幅增加。预计中国将在 2021-2022 年发电 600 太瓦时，而美国将发电 400 太瓦时，占全球风能发电量的一半以上。
乍看上去：
- 将温室气体排放量减少到“零”的过程称为能源转型（即大气中排放量的去除与剩余排放量的平衡）
- 我们正在取得急需的进展，但旨在实现能源脱碳的基本基础设施框架仍需时间
- 根据各国国情、资源、需求和自身能源体系的不同，解决能源转型的路径也会有所不同
- 虽然可再生能源越来越普遍，并将在未来能源结构中发挥越来越重要的作用，但它们本质上是间歇性的，无法始终提供连续的电力。预计在可预见的未来，化石燃料和可再生能源将共存。
- 如果我们在未找到合适的替代能源之前就放弃旧的能源发电系统，人们将无法获得可靠且廉价的电力。因此，这是一个复杂的问题，无法通过个人努力解决。
能源转型是一个复杂的问题
是的，能源转型是一个复杂的问题，具有许多不确定性和维度。燃烧化石燃料获取能源是温室气体排放的主要来源。作为能源转型的一部分，需要减少电力部门（发电部门）和直接供电设备（如汽车中的汽油或家用燃气锅炉）中化石燃料的使用。低碳或零碳能源，如可再生能源或核能，可用于替代化石燃料。在无法完全消除化石燃料的地方，必须从源头捕获温室气体排放，但这只适用于发电厂或工业等大型排放源。
能源转型是当今工业化文明面临的最艰巨的任务之一，涉及数十年的广泛社会和技术变革。一些政府组织，尤其是气候变化委员会，已经制定了到 2050 年在英国实现净零排放经济的详细计划。然而，关于脱碳的具体路径仍然存在很多模糊之处。
大多数专家都认为，不存在理想的或通用的能源结构。不存在可以普遍采用的“一刀切”解决方案。即使国际气候峰会的目标是制定关键的全球目标，每个国家或集团都有自己的能源转型观点。能源转型被推迟是因为能源系统缺乏动力。如果没有颠覆性技术和消费者行为的重大转变，能源转型是不可能实现的。另一方面，国际能源署已经研究了全球情景，并强调需要迅速采取行动——到 2050 年——如果人类要在本世纪末将全球平均气温上升控制在 1.5°C 以内。因此，与这一愿景不同，这一愿景绝不是制定的通用计划，各国的行动计划可能各不相同。
到 2025 年，疫情可能会改变政府政策和预算的优先顺序，以及开发商的投资决策和资金可用性。这给过去五年来一直快速发展的行业增加了不确定性。与此同时，许多国家正在实施大规模刺激计划，以帮助其经济从当前的经济衰退中复苏。其中一些刺激方法可能适用于可再生能源。国际能源署表示，各国政府应考虑更具竞争力的可再生能源的结构性优势，例如经济发展和创造就业机会，同时减少排放并促进技术创新。
从化石燃料向更可持续能源生产的能源转型不会一蹴而就。淘汰过程必须循序渐进，并谨慎管理，以确保电网的稳定性、弹性和效率。电气化是实现这一转变的关键：逐步用可再生能源技术取代所有领域的化石燃料技术，从家庭烹饪到取暖再到交通运输。这将有助于减少城市的空气污染，电网数字化将大大提高能源效率。
可再生能源与疫情
为了实现国际能源署提出的 2030 年净零排放情景中 60% 以上的份额，可再生能源需要大幅增加。2020 年可再生能源发电量增长了 7%，其中风能和太阳能光伏技术约占增长的 60%。2020 年可再生能源约占全球发电量的 29%，比上一年增加了两个百分点。然而，这一纪录的根本原因是新冠疫情导致经济活动和流动性放缓，导致电力需求下降。为了实现 2050 年净零排放情景中 2030 年发电量占比超过 60% 的份额，可再生能源装机量必须大幅增加。
图 3：2000-2030 年净零情景下可再生能源和低碳发电占比
资料来源：国际能源署
图表显示，2021 年至 2030 年期间，年发电量平均必须增长约 12%，几乎是 2011 年至 2020 年增幅的两倍。尽管新冠疫情造成了经济混乱，但 2020 年电力行业的可再生能源使用量只有所增加。可再生能源发电量增长了 7.1%（达到 505 太瓦时的新高度），约为 2010 年以来年均增幅的两倍。2020 年，太阳能光伏和风能占可再生发电总增长的三分之一左右，水电占 25%，生物燃料占其余部分。2020 年，可再生能源在总发电量中的占比创纪录地增加了两个百分点。2020 年，可再生能源占全球电力供应的 28.6%，创历史新高。
疫情期间的主要亮点：
- 尽管新冠疫情给流动性和物流带来了障碍，但可再生能源产能的增加量从 2019 年到 2020 年仍激增了 46% 以上，再创历史新高。全球风电产能扩张量惊人地增长了 192%，推动了可再生能源产能的扩张
- 这一创纪录的增长得益于新增太阳能光伏装机容量增加 25%，达到近 135 吉瓦
- 可再生能源行业迅速适应了新的市场条件，使得开发商能够在立法期限之前在中国、美国和越南启用新设施
- 包括美国、中国、印度和欧盟在内的许多政府都重申了在整个危机期间寻求更快部署可再生能源技术的决心，预计这将在未来几年推动产能扩张
- 各国可能会在旨在振兴经济的刺激计划中增加对可再生能源的投资份额，从而进一步推动可再生能源的采用。这可以利用更便宜的可再生能源所能提供的结构性好处，例如创造就业机会和经济发展前景，同时减少排放并刺激创新。
各种政策机制都已用于鼓励采用处于不同技术成熟阶段的可再生能源。可能采用的政策包括政府征收的上网电价或附加费、可再生能源组合标准、配额、可交易绿色证书计划、净计量、退税和资本补助。其中一些政策工具已同时发布。
近年来，集中式竞争性可再生能源采购拍卖越来越受欢迎，事实证明，这种拍卖在许多国家可有效确定可再生能源价格并管理政策成本，尤其是对于太阳能光伏和风能而言。然而，此类政策的设计及其吸引投资和竞争的能力决定了它们能否成功实现部署和发展目标。
Data Bridge Market Research 准备了一份关于全球太阳能光伏玻璃市场的调查报告。2021 年太阳能光伏玻璃市场价值为 44.2 亿美元，预计到 2029 年将达到 841.4 亿美元，2022-2029 年复合年增长率为 30.80%。由于“晶体硅光伏组件”效率高且制造工艺简单，因此在太阳能光伏玻璃市场中占据了最大的组件部分。Hecker Glastechnik GmbH & Co. KG（德国）、ENF Ltd.（德国）、Emmvee Toughened Glass Private Limited（印度）和 Euroglas GmbH（德国）是该市场的一些参与者。
要了解有关该研究的更多信息，请访问： https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-solar-photovoltaic-glass-market
推动能源转型的技术
当前的全球能源危机加剧了加快清洁能源转型计划的必要性，再次强调了可再生能源的关键意义。危机前的政策导致可再生电力的最新预测增长更快。虽然迫在眉睫的市场不确定性增加了障碍的数量，但对能源安全的重新关注——尤其是在欧盟——正在催化前所未有的立法势头，以提高能源效率和可再生性。最后，未来六个月是否会通过和实施新的更强有力的规则将决定 2023 年及以后可再生能源的前景。尽管疫情引发的供应链问题、施工延误和原材料大宗商品价格创历史新高，但 2021 年可再生能源年产能增量创下新高，增长 6% 至约 295 吉瓦。由于大宗商品和运费价格上涨，太阳能光伏和风能成本在 2022 年和 2023 年可能会保持高于疫情前的水平。然而，由于天然气和煤炭价格大幅上涨，它们的竞争力有所提高。预计 2022 年可再生能源发电量将增长 8% 以上，达到约 320 千兆瓦。然而，除非迅速实施新规则，否则 2023 年的增长将保持稳定，因为太阳能光伏发电扩张无法完全弥补水力发电量下降和风力发电量逐年增加。可以使用一系列技术来加速可再生资源和技术的采用速度。这些技术将在下面详细讨论：
图4：推动能源转型进程的技术
- 智能建筑- 建筑对于组织如何以可持续和有竞争力的方式实现其目标具有重大影响：它们影响财务和声誉实力、服务交付能力以及员工福利和生产力。因此，建筑必须以最佳状态运行。智能建筑配备了互联技术，旨在改善能源管理并使租户的生活更轻松。得益于物联网 (IoT) 和人工智能，许多应用程序正在实现这些功能。智能建筑，也称为智能建筑，是一系列协同工作以确保最佳能源效率的技术。
重要的： 许多建筑物在能源使用方面效率低下，并且对碳排放贡献巨大。截至 2020 年 2 月，欧盟约 75% 的建筑物能源效率低下。因此，还有很长的路要走。根据 Navigant 2019 年的分析，在研究的智慧城市计划中，只有 5% 的主要重点是建筑创新，而只有 13% 的计划受到一定程度的关注。
使用联网传感器可以获取用户实际能耗的精确数据。可以采取有效措施改善建筑物的能源使用管理，同时鼓励环境可持续的能源转型。智能建筑可以提供正确的解决方案，以节省大量能源，这一点至关重要，因为建筑行业是能源最密集的行业之一。
例如，传感器可用于根据空间的占用情况调节空间的温度，或通过防止设备突然关闭来方便维护。
重要的： 据 Gartner 预测，到 2028 年，商业智能建筑中将有超过 40 亿台联网物联网设备。电信基础设施将为这些设备提供动力，其中最前沿的是 5G 和高效 Wi-Fi（6 或 6E），以及电力、废物和水等智能公用事业。
这些技术对用户产生了切实的影响，让日常生活更加愉悦。这可以使房间之间的温度保持一致，从而实现卓越的供暖质量。这些困难也会产生经济影响。建筑业主和租户可以通过更好地控制能源消耗来节省账单费用。智能建筑是解决能源浪费和过度消耗的全球性解决方案，其设计旨在调节能源使用。事实上，智能建筑和可持续发展是两个紧密交织的概念。始于 2015 年的能源转型的主要目标之一是对抗过度消耗。在电网中安装智能传感器（智能电网）可以帮助您从长远来看节省资金。改进设备维护（例如通风和照明系统）可确保始终保持最佳性能。
- 分布式能源系统 (DES) - 成本、供应安全和二氧化碳减排是工业、商业区、大型建筑、城镇和社区面临的三大关键问题。借助本地分布式能源系统和解决方案，可以将这些挑战转化为所有企业和工业部门的长期可计算变量。这些解决方案使用优化的分布式能源资源 (DER) 组合，例如可再生能源、热电联产站或存储系统，所有这些都由复杂的能源管理支持。如果希望外包能源管理，能源即服务是一种选择。随着全球寻求从碳基燃料转向可再生能源（出于各种原因，其中最重要的原因就是扭转气候变化），分布式能源技术创新正在成为实现这一目标的一种可能手段。目前，大多数能源是在集中式发电厂生产的。传统发电厂，如煤炭、天然气、核电站、水力发电站和大型太阳能发电厂，通常位于所需资源附近以降低运输成本，或者远离人口中心。由于煤电厂会释放污染物，因此人们更喜欢在偏远的地点建造它们。
这些集中式发电厂为传统的输电基础设施提供电力，后者将大量电力输送到负荷中心（长距离传输会产生大量损耗）。然后，电力被分配给电网的客户。对于输电和配电 (T&D)，集中式发电厂在很大程度上依赖于电网；然而，电网维护费用的上升以及对系统老化、老化速度和容量限制的严重担忧正在威胁这种关系。分布式能源系统，也称为分布式发电、现场发电 (OSG) 或区域/分散能源，是灵活、分散和模块化的系统，放置在它们所服务的负载附近。由于电力是在需要的地方附近产生的，甚至是在生产电力的同一地点产生的，因此分布式发电减少了传输过程中的能量损失。这也减少了需要建造的输电线的大小和数量。产生分布式能源的设备很可能是批量生产的、紧凑的，并且不太局限于特定地点。
重要的： 第一代太阳能电池板（19 世纪）由硒制成。如今的光伏 (PV) 电池板使用薄硅晶圆，当受到太阳光子撞击时，硅晶圆会释放电子并形成电路。太阳能电池板中唯一移动的部件就是这些亚原子粒子。光伏电池板在运行过程中无需燃料且不会排放任何废气，因此减少了采矿安全隐患。
迄今为止，分布式太阳能发电最重要的太阳能技术是光伏 (PV)。光伏通过将太阳能电池组合成太阳能电池板将阳光转化为电能。这是一项快速发展的技术，全球装机容量每隔几年就会翻一番。光伏系统的规模从小型、分散的屋顶或建筑集成系统到大型、集中的公用事业规模太阳能发电厂不等。运行良好的分布式能源系统将减少您对使用化石燃料发电的集中发电厂的依赖。分布式能源系统有可能减少大量温室气体排放。
集中式发电厂的温室气体排放因子范围为每兆瓦时 500 至 2000 磅二氧化碳，除非签订了电力购买协议以确保您获得的是低碳电力。根据分布式能源系统的供电方式，相同的温室气体排放因子可能接近于零。许多企业都设定了温室气体减排目标，而分布式能源解决方案可以帮助您实现这些目标。尽管分布式能源系统的初始投资较大，但温室气体减排量却很大，并且可以在系统的使用寿命内收回。
二氧化碳是温室气体排放的罪魁祸首。它还导致气温升高，从而导致全球变暖和冰川融化。Data Bridge Market Research 准备了一份关于全球二氧化碳市场的详细报告。据 Data Bridge Market Research 称，到 2028 年，二氧化碳市场规模将达到 105 亿美元，预计在 2021 年至 2028 年的预测期内，复合年增长率将达到 3.50%。二氧化碳市场根据来源、交付方式、生产和应用进行细分。二氧化碳在能源领域的应用日益广泛，食品和饮料、提高石油采收率（EOR）技术和医疗行业、引入众多利用生产阶段释放的二氧化碳的现代技术所带来的各种技术进步以及对农村电气化日益增长的需求是推动二氧化碳市场蓬勃发展的主要因素。
要了解有关该研究的更多信息，请访问： https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-carbon-dioxide-market
- 电动汽车- 在过去十年中，电动汽车 (EV) 的数量急剧增加，这一趋势很可能在未来五年内持续下去。根据 ARK Investment Management LLC 2020 年的预测，到 2024 年，电动汽车销量将达到 3700 万辆。电池成本降低和政府通过有利立法的支持是全球电动汽车数量增加的主要原因。预计印度电动汽车行业的增长速度将与全球先进电动汽车市场相当。到 2025 年，印度预计将售出约 400 万辆电动两轮车和三轮车。这将增加整体电力需求，需要仔细规划电网基础设施。可再生能源 (RE) 融入电网以及调节电动汽车 (EV) 需求的难度。印度交通运输部门每年排放约 1.42 亿吨二氧化碳，其中大部分来自公路运输部门（能源效率局，2020 年）。
重要的： 随着制造商探索电动化、互联化、自动驾驶和共享出行的新概念，行业参与者正在加快汽车技术创新的步伐。在过去十年中，该行业吸引了超过 4000 亿美元的投资，其中约 1000 亿美元来自 2020 年初。这些资金将用于致力于电动出行、互联汽车和开发自动驾驶技术的企业和初创企业。
电气化将在移动行业的转型中发挥重要作用，并将在所有汽车领域展现出巨大的潜力，但变革的速度和范围会有所不同。向市场推出新的电动汽车是确保电动交通快速广泛采用的关键第一步。此外，从电动汽车制造商和供应商到融资方、经销商、能源供应商和充电站运营商，整个移动生态系统都必须共同努力，才能使变革取得成功。
脱碳，但如何脱碳？
短期内，最高效、最新的技术可以应用于能源基础设施，扩大现有资产，在减少排放的同时提高其价值。虽然有些解决方案需要长达三到五年的长期计划，并需要额外的投入和资源，但其他解决方案可以立即实施。小型、可运输的燃气轮机可用于取代通常在崎岖地形中使用的低效柴油发电机。对于海边城市，甚至还有浮动装置。燃气轮机和蒸汽轮机可以更新、优化运行或更换，从而保留和升级大部分现有基础设施。
这一演变的下一步是混合解决方案。这些解决方案将多种技术混合在一个设施内，例如天然气发电与电池或太阳能发电相结合。这有许多优点，包括提供可靠、灵活的解决方案，这些解决方案经过量身定制，可避免浪费系统中可保留的任何电力。
这项脱碳努力并不排除——也不应该排除——石油和天然气行业。企业和政府可以使用尖端技术，使我们能够部署新系统并升级该行业的庞大安装基础。他们可以使用提高电气化、自动化和数字化的技术，大大降低石油和天然气的碳排放。所有能源部门脱碳的第二个主要组成部分是氢，也称为合成燃料。氢和合成燃料可用于大规模储存能源，并通过电解将剩余电力转化为绿色能源，广泛应用于交通、供暖和农业领域。重新利用这种能源在燃气轮机中发电也是对现有基础设施的有效利用。
