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德勤:《2030年脱碳挑战通往能源未来之路》

北极星氢能网 来源:氢智会    2021/2/20 11:47:31 我要投稿

北极星氢能网讯:全球能源结构正从化石燃料转向可再生能源,随着能源转型和“绿色政策”势头增强,新生态系统正在形成,新技术正在出现。能源与资源(E&R)行业的许多参与者已经公开宣布他们打算在2050年实现碳中和,尽管它们的长期愿景是明确的,但对于E&R公司来说,更令人困惑的挑战在于眼前的未来。

(来源:微信公众号“氢智会” ID:HydrogenAiClub)

2019年,德勤澳大利亚分公司对全球112家公司进行了市场调查。其中,69%的公司从事能源、资源和工业行业,在2017年至2019年年中期间,这112家公司共排放了45.3亿吨二氧化碳,其中96%来自石油和天然气、化工、采矿和金属以及电力和公用事业,未来面临着巨大的脱碳挑战。

德勤发布的《2030年脱碳挑战通往能源未来之路》报告探讨了化工、石油和天然气、采矿和金属、电力、公用事业和可再生能源等某些行业的公司如何在未来十年加速脱碳,并在2030年实现有意义的中期目标。

本文将采用《温室气体议定书》中提出的排放分类法:1类排放是自有或受控来源的直接排放;2类排放是购买能源产生的间接排放;3类排放是报告公司价值链中发生的所有间接排放(不包括在2类中),包括上游和下游排放。

01化工:

如今的化工业建立在碳氢化合物之上,碳氢化合物既被用作原料,也用作能源。这在很大程度上该行业经常被归为“难以减排”的原因—其排放量无法轻易减少。但是,化工生产脱碳方面的进展可能对全球产生深远影响。这种益处可能会蔓延到行业本身以外,因为化工是许多价值链的基础。

化工公司控制哪些排放? 所有1类和2类的排放至少在理论上是可控的。化工企业对精心设计的闭环系统并不陌生,这些系统几乎捕捉了氯气或光气等危险气体产生的所有排放和副产品。在这些情况下,限制因素通常不是技术,而是成本。然而,3类排放,或客户和第三方供应商的排放,构成了一个更令人困惑的技术挑战。 一些公司正在追求一系列脱碳途径,包括: 提高资源和能源效率以生产化学品和材料。 使用可持续废物或生物基原料,例如植物或动物脂肪、糖、木质素、半纤维素、淀粉、玉米或藻类。 避免生产原始材料,如聚合物、橡胶、电池、包装材料、溶剂、热传递流体、润滑剂等。 化学工业的长期排放目标中,至少有40%在理论上可以通过最大限度地提高能源和资源效率、使用可持续的生物或废物基原料以及循环运行的材料来实现。实际考虑实现剩余60%的二氧化碳减排的先决条件是充足和廉价的可再生能源,必须用可再生能源,如太阳能(光伏或浓缩)、风能、生物能、废能、热泵、蓄能、水电(潮汐或波浪)、地热或绿色氢能来充分替代化石碳氢。尤其关键是需要绿色氢。因为它能够合成气/甲醇,最终构成化工业二氧化碳排放量(电力产品)一半以上的9个关键产品(氯、氨/尿素、甲醇、乙烯/丙烯、苯/甲苯/二甲苯)。但从水中制造氢所需的能量是从天然气或石油中制造氢所需能量的六到八倍,问题变成了在消耗如此多可再生能源的同时制造塑料和化学品是否明智。一个解决方案可能是碳捕获和封存(CCS)。另一个可能是碳捕获和使用(CCU),通过新技术,可以将碳用作新产品和新工艺的原料。此外,还有一个首要问题:随着公众对最终产品环境影响的教育程度提高,以及更愿意接受生态友好型替代品,对许多传统塑料和化学品的需求是否会下降。

02石油和天然气

全球油气市场已被颠覆。冠状病毒疫情导致全球需求萎缩,欧佩克与其他主要产油国之间的油价战争导致供应过剩,严重打击了上下游业务。与其他行业一样,石油和天然气公司也感受到了来自各方的减少排放的压力。其中,投资者的压力特别强烈和直接。2020年3月6日,瑞银宣布将不再为北极的海上钻探提供资金。包括富国银行和高盛在内的多家美国银行此前也宣布了类似的政策转变。

油气公司控制哪些排放?

1类和2类的排放,即在运营过程中产生的排放,主要在油气公司的控制之下。因此,共同缓解战略的重点是通过以下方式降低价值链的碳强度: 为电气化运营和采用可再生能源来满足电力需求。 提高能效,降低能量强度。 采用低排放或无排放燃料,如氢、燃料/合成燃料、生物燃料和氨。 改善物流以减少燃料消耗。例如,一些运营商援引共享经济的原则,协调包括卡车、海上船只和直升机在内的物流,以优化运输时间和运输量。 制定共同标准和领先做法,以提高能效和减少排放。 减少常规放空燃烧。 用甲烷捕获。 通过使用数字工具(如IoT传感器、数字映射和虚拟现实)来模拟场景、监控操作、跟踪排放和能源使用并主动维护设备,来优化生产和储库管理。 生产低排放产品—从一种碳氢化合物到另一种(例如,从煤到天然气)或生产另一种产品(例如生物燃料或合成气)。 增加再利用或采用添加剂制造来减少浪费并提高供应链的灵活性。实际考虑 为了让投资者满意,并在转型期间保持可行,石油和天然气公司基本上有两条主要途径改变其业务模式。 实现能源多样化,采用其他形式的能源和扶持技术:一些公司已决定增强可再生能源的能力,如风能和太阳能、在更间歇性的可再生能源上线时帮助平衡电网的智能技术,或生产绿色氢气的节能方法。其它公司正在收购附属行业的公司,以扩大其低排放到无排放产品的产品组合。许多石油和天然气公司正在改变其业务模式,以便通过下游客户创造更多价值,而不是通过上游资产。 将3类排放转化为商机:另一条途径是将二氧化碳变成有价值的原材料,而不仅仅是必须加以控制的废物。二氧化碳将作为各种建筑材料、化学品和燃料的原料,预测市场规模将达到万亿美元。一些二氧化碳用途听起来更像是科幻小说,例如,加拿大公司C2CNT正在利用“熔融电解”将CO2直接转化为碳纳米管,这种碳纳米管比钢更强,导电性也更高。碳捕捉技术也在平行轨道上迅速发展。

03电力、公用事业和可再生能源

电力和公用事业领域的组织在去碳化方面比其他许多行业行动更快。这在一定程度上是政策所致,但主要是经济因素。低成本天然气已经取代煤炭,大大减少了行业排放,风能和太阳能是大部分地区最廉价的资源之一,电池储存成本也大幅下降。技术进步也改善了发电、传输和分配的能源效率,并为微电网、社区太阳能和点对点能源交易等分布式发电新模式铺平了道路。

电力和公用事业部门与其他部门有着相同的驱动因素。然而,由于发电是全球温室气体排放量中最大的单一贡献,占总排放量的31%,而许多可再生能源技术已经成熟,电力和公用事业部门普遍比其他部门更早感受到这些压力。因此,企业已经脱碳十多年了。

电力和公用事业公司控制哪些排放?1类和2类的排放受到电力和公用事业公司的控制,并受到一段时间的审查。这包括通过分布式发电(即安装太阳能电池板)和为所有家庭用能(即电动汽车、热水器、热泵、电池等)通电,提高客户效率,帮助他们成为“消费者”。在供应商/供应商方面,这包括减少或抵消燃料生产商、设备制造商以及第三方物流和服务提供商产生的排放。实际考虑

在没有历史先例的情况下,电力和公用事业部门的去碳化需要强大的管理和从数据中获得洞见的能力。尽管中断和置换构成了重大威胁,但一些人认为,通过在价值链的三个主要领域应用高级分析和情景建模,创造新业务模式和收入流的机会非常多:零售电力、电网输配和发电。

在零售电力领域,公司需要对住宅,商业和工业客户有深入的了解,以便他们能够开发有吸引力的产品,并在客户生命周期的适当位置插入这些产品。公司还应考虑与第三方建立生态系统,以加快客户对新产品和服务的采用,并促进新的沟通渠道。

在电网输配电领域,企业需要评估如何部署智能技术,同时与监管机构积极讨论激励措施和如何收回投资。随着分布式发电的扩张和更多可再生能源进入系统,企业将越来越需要开发平衡电网和促进电力双向流动的解决方案,并获得补偿。

除了部署分布式资源管理(DRM)技术外,脱碳的步伐在很大程度上取决于能源存储技术的演变。目前,锂离子电池是网格规模存储的默认选择,但它们只以高效、经济的方式提供几个小时的电力。幸运的是,有希望的更长期存储技术正在开发中,包括流动电池、压缩空气系统、液体空气系统、飞轮、热存储(如熔盐)、堆积块和氢。

在发电过程中,公司需要找到成本效益高的方法,通过选择合适的技术和合适的地点来扩大可再生能源组合,同时决定是改造还是淘汰热电厂。

04采矿和金属

采矿业的脱碳主要依靠电气化和可再生能源。在某些方面,设想矿业如何变得无碳比其他行业更容易,但这并不意味着没有困难。

投资者正对采矿业的大型跨国公司施加巨大压力,尤其是在经营排放方面。可再生能源成本的迅速下降,使它们更容易做出反应。许多矿业公司需要应对各国和地方政策,它们正在基于最严格的共同标准设计脱碳战略,然后将这些策略在全球范围内应用到其组织中。尽管矿业和金属公司预计碳定价和监管力度将不断加大,但目前这些并非主要推动因素。相反,投资者和市场领先于政府的立场,越来越多的公司发出脱碳目标的信号。

采矿业的供应链拉动力通常也比其他行业更强。例如,电池制造商开始寻找碳中性的锂和镍,而汽车制造商开始寻求绿色的钢和铝。这些市场需求可能成为最大的推动力。如果客户开始要求绿色产品,矿业公司必须提供这些产品,以便继续参与竞争。

矿业公司可以控制哪些排放? 运营排放(即1类和2类)基本上在矿业公司的控制范围内。尽管执行总是很棘手,但人们通常很容易看到它是如何做到的。一个例外是煤矿的逸散排放,那里仍然没有广泛可用的经济可行的控制甲烷泄漏的解决方案。另一个例外是建筑基础材料,特别是水泥的排放,其中CO2是煅烧过程的副产品。 价值链排放(即3类)是更难实现的。这包括上游供应商,它们提供铜、钢和大量混凝土来建造矿场,以及下游客户,他们使用基础材料和金属来建造现代社会几乎所有的重型产品,从船舶到桥梁,汽车到建筑,等等。在采矿业,价值链排放可能比运营排放高出数倍。由于没有简单易用的答案,许多人认为,在采矿及其以外领域管理3类排放可能需要更复杂的解决方案:主要是创造循环经济,即用碳中性矿石来制造碳中性材料。实际考虑

矿业脱碳的棘手之处在于,它涉及解决价值链排放问题,需要合作伙伴和生态系统思维。迫使客户以减少排放的方式使用原材料会适得其反。拥有相同目标的客户和供应商的合作关系通常更有效。然而,建立这样的联盟将迫使矿业公司相互合作,并与供应链上的其他参与者合作。

企业将越来越需要像一个生态系统一样发挥作用,根据合作伙伴关系、正在进行的试验和正在开发的解决方案来设定目标,而不是将碳减排目标强加给下游的价值链。他们还需要了解谁在购买和销售他们的矿石,包括贸易商和终端客户,以及他们开采的矿石最终如何被使用。新的区块链追踪方法已经被用于追踪材料的道德来源,它们应该可以随时扩展到低排放采矿领域。

从生态系统的角度看,矿业公司还需要确保它们在碳减排方面的立场与行业协会标准一致。这对于避免“绿色洗钱”非常重要。

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