气体压力：探索南非的燃气发电案例国际可持续发展研究所报告理查德·哈尔西 Richard Bridle Anna Geddes© 2022 国际可持续发展研究所 |IISD.org2022 年 3 月 气体压力IISD.org2© 2022 国际可持续发展研究所 国际可持续发展研究所出版本出版物根据知识共享署名-NonCommercial-ShareAlike 4.0 国际许可进行许可。国际可持续发展研究所国际可持续发展研究所 (IISD) 是一个屡获殊荣的独立智囊团，致力于加速解决方案为稳定的气候、可持续的资源管理和公平经济体。我们的工作激发了更好的决策并激发了有意义的行动来帮助人类和地球繁荣发展。当政府、企业、非营利组织和社区齐心协力时，我们可以实现目标。 IISD 拥有 120 多名员工，以及 150 多名员工和顾问，他们来自全球各地，来自多个学科。我们在温尼伯、日内瓦、渥太华和多伦多设有办事处，我们的工作影响着近 100 个国家的生活。IISD 是在加拿大注册的慈善组织，在美国拥有 501(c)(3) 身份。 IISD 获得曼尼托巴省的核心运营支持，以及加拿大国内外政府、联合国机构、基金会、私营部门和个人的项目资金。气体压力：探索南非的燃气发电案例2022 年 3 月由 Richard Halsey、Richard Bridle 和 Anna Geddes 撰写总公司伦巴第大道 111 号，325 套房温尼伯，马尼托巴 加拿大 R3B 0T4电话：+1网站：推特：@IISD_news 气体压力IISD.org3致谢本报告的作者要感谢以下个人提供宝贵的同行评审意见和建议：•Jan Arkert，非洲暴露地质顾问负责人•Bruno Merven，开普敦大学能源系统研究小组高级研究员•Liziwe McDaid，The Green Connection 战略主管•James Reeler，高级气候专家，WWF 南非•Celeste Renaud，Meridian Economics 分析师•Hilton Trollip，全球风险治理项目研究员我们还要感谢 IISD 同事 Greg Muttitt、Chido Muzondo、Shruti Sharma 和 Peter Wooders 在内部审查过程中的投入，并感谢 Aia Brnic、Katherine Clark、Elise Epp 和 Tom Penner 的设计和出版工作。作者还感谢以下以各种方式提供帮助的个人，包括提供联系方式、共享资源、参与讨论或接受采访。布兰登·阿卜迪诺、帕特里克·邦德、阿巴斯·比尔格拉米、瑞恩·布兰德、亨利·吉尔菲兰、吉莉安·汉密尔顿、尼克·赫德利、罗宾·雨果、格雷戈里·爱尔兰、阿韦娜·杰克林、卡斯帕·克诺尔、加布里埃尔·诺特、大卫·勒佩奇、妮可·洛瑟、克莱德·马林森、安德鲁·马夸德、朗瓦博Mgoduso、Elaine Mills、Craig Morkel、Crescent Mushwana、Bronwyn Nortje、Mandy Rambharos、Adam Roff、Frank Spencer、Emily Tyler 和 Jennifer Zeiss。本报告中的观点不一定反映这些人的观点，不应归因于他们。我们还感谢丹麦能源、公用事业和气候部对该项目的慷慨财政支持。本报告中的观点不一定反映该资助者的观点，不应归因于他们。 气体压力IISD.org4执行摘要南非的电力部门正面临多重挑战。陷入财务困境的公用事业公司 Eskom 经常无法满足需求，从而导致减载。现有的老化、污染严重的燃煤发电站将在未来几十年内退役。因此，迫切需要新的低碳、公用事业规模的发电机和基础设施。然而，有强烈的迹象表明，南非可能处于天然气投资热潮的边缘，这对南非人民来说可能是一个代价高昂的错误。其中许多迹象来自经济和政治上强大的天然气利益，包括政府内部的利益。过去有一种理性的观点认为，无论是在向低碳能源过渡期间还是作为电力生产的长期能源组合的一部分，化石天然气都是必要的。但首先是可再生能源成本和电池存储成本的革命颠覆了这种观点。对南非电力系统的分析表明，至少在 2035 年之前，天然气供应在技术上是不必要的，如果有的话。在过去几年中，与天然气相关的风险有所增加，或者对现有风险的了解有所增加。因此，南非现在可能会从开发大型天然气发电系统中看到显着的负面结果（见图 ES1）。如图 ES1 所示，脱碳趋势，加上可再生能源和存储成本的降低，给天然气投资带来了风险。可以合理地预期，对天然气的投资会导致消费者成本上升、工人面临转型挑战以及投资者蒙受损失。由于这些风险，是时候重新考虑电力供应部门的发展了。电力系统可以被认为具有三种不同类型的供应。首先，大部分电源（大容量电源）应该尽可能便宜，并且总是在可用时使用。二是调峰厂应对短期日峰。第三，平衡（或备份）应该平滑需求和供应的波峰和波谷（图 ES2）。合同应反映这些类别，以便通常仅在大容量电力不可用时使用更昂贵的调峰和平衡电厂。现在很明显，风能和太阳能形式的可再生能源是最便宜的大宗供应来源。同样，电池存储越来越被认为是新建峰值容量的成本最低的电力（见图 ES2）。南非现有的电力系统（以可调度能源和最小可变能源为主）非常适合在中短期内提供平衡功能。此外，在基于优化开发的可再生能源和存储的未来系统中，只有极少数情况下需要灵活且可调度的发电机，例如燃气轮机。如果需要，这种开发途径还允许在现有使用范围内的液体燃料提供这种功能，至少到 2035 年。因此，目前没有必要将天然气引入电力部门。电力市场也将在 2035 年左右进入一个新时代，因为大多数燃煤发电机将被淘汰。出于这个原因，天然气行业已经确定了扩大天然气使用和对天然气发电机投资的机会，以期实现天然气的峰值、平衡甚至批量供应。这将是一个代价高昂的错误。 气体压力IISD.org5图 ES1。从 2022 年起在南非发展天然气发电行业的风险输入变量和风险进一步制造相互依存的风险对电力部门和消费者的潜在负面影响 即使在今天，也没有经济理由让新建天然气工厂的批量或峰值供应来提供批量或峰值功能。我们认为，鉴于成本趋势，在需要大量新的平衡容量之前，可再生能源和存储的成本可能已经下降到这些技术可以提供更多平衡功能的程度。包括绿色氢在内的其他技术也可能已经足够成熟，可以在 2035 年后的电力部门发挥作用。未来会带来什么仍然存在一些不确定性，这就是为什么应该推迟对未来平衡需求的决定。南非应专注于低风险、面向未来的战略，以结束减载和抑制电价上涨。因此，短期重点必须集中在快速增加成本最低的可再生能源与存储相结合，并提高能源效率。由于与天然气功能竞争的技术的快速发展，能源部门正处于颠覆性阶段。由于天然气既是高风险的，而且至少在 2035 年之前在电力部门是不必要的，因此应根据当时可用的技术和成本，在 2030 年左右重新决定未来对天然气的需求。与此同时，应暂停天然气发电行业的发展。因此，天然气发电当然不应被视为确保国内天然气需求充足以扩大南非天然气供应的一种方式。 搁浅资产依赖天然气进口，未来国内供应不确定气体的直接替代品改善和降低成本改进可再生能源并网措施天然气发电价值链的温室气体排放负担得起的天然气供应的安全性降低，液化天然气的价格波动经济风险：电力部门的燃气功能根据趋势已经超越或预期额外的未来只是过渡负担财务风险：资金减少、资本成本增加、碳税、贸易税等。国际气体淘汰压力天然气发电行业面临着煤炭行业目前经历的重复性转型挑战最优排放和最低成本路径的差异：•高于电力消费者所需的价格，尤其是在以高容量系数使用天然气的情况下气电锁定：•温室气体排放减少能源部门的碳预算•未来的政府补贴或救助，以保持竞争力不强的行业•延迟或排挤采用优质替代品，即使它们在气候、环境和社会方面成本更低且更好 气体压力IISD.org6图 ES2。电力系统燃气轮机和供气的经济案例和技术需求新燃气轮机是否具有经济价值？大容量供应峰值平衡和备份 不。CCGT 已经被风能和太阳能光伏的低碳选择所取代。 不。OCGT 被可再生能源加上存储和公用事业规模的电池所击败。替代品降价趋势将持续。 变得越来越不经济。介绍其他更便宜或用于整合可再生能源的具有成本竞争力的方法减少了对灵活和可调度发电机的需求（在可再生能源渗透的特定水平上）。替代灵活和可调度的发电机（如绿色氢技术）的成本正在下降，长期储存。对新的燃气轮机有技术需求吗？批量供应峰值平衡和备份 不。 越来越多地被替代品所取代。在短期内，而可再生能源的渗透率仍然很低：储能能力的最新进展减少了 2030 年之前对新涡轮机的需求。需要进一步研究和修改模型，以更好地了解这些进步造成的破坏规模。从长远来看，当可再生能源渗透率很高时：未来在储能、分散系统和可再生能源整合方面的改进将进一步减少对新涡轮机的需求，相对于当前的预测，可能会降至零。建设新的供气基础设施是否有技术需求？← 例如，LNG 接收站和管道批量供应峰值平衡和备份 不。 不是在 2035 年之前，如果有的话。2035 年之前，构建 OCGT 的优化模型也表明，现有的液体燃料基础设施足以供应燃料，因为这些 OCGT 的运行频率很低。2035 年后，绿色氢等替代燃料可能具有成本竞争力，或者对任何进一步灵活和可调度的发电机的需求可能已被长期存储和电网技术的进步所否定。 气体压力IISD.org7目录2.0非洲.....................................................................................................................................................32.12.2发展.......................................................................................................................................................42.3风险缓解独立电力生产商采购计划：昂贵和延迟 42.42.5既得利益者正在推动天然气发电，以此作为催化增长的一种方式天然气工业作为所有的..............................................................................................................................6投资...........................................................................................................................................................8风险 2：国际压力越来越大，要求远离天然气，因为气候影响。 9燃气发电......................................................................................................................................................104.0改善.........................................................................................................................................................134.1比气体........................................................................