2050年荷兰与德国基建展望报告英文版

Gasunie和TenneT关于荷兰和德国综合能源基础设施的联合研究 基础设施展望2050 Gasunie和TenneT关于荷兰和德国综合能源基础设施的联合研究 HanFennema，Gasunie首席执行官： 跨越能源边界 “这项研究显示了基于太阳能和风能的未来能源系统的要求和局限性。有了这些高度波动的能源，我们需要无缝协调的强大的天然气和电力基础设施。如果从我们的展望2050中可以清楚地看到一些东西，那就是TenneT的电网与Gasunie的电网交织将赋予能源系统所需的灵活性。 ManonvanBeek，TenneT首席执行官： “太阳能光伏和海上风能的成本在很短的时间内迅速下降。如果政府继续设定更高的目标来限制二氧化碳排放，能源转型将加速。TeeT和Gasie的《2050年基础设施展望》是一项联合审查，提供了以前从未展示过的宝贵见解。为了以有效和负担得起的方式实现2050年的气候目标，与政治和工业等其他合作伙伴的合作至关重要，因为能源系统不是从一天到一天的转变，而是需要长期的承诺。." 前言 Home Gasunie和TenneT特此提出他们的第一个基础设施展望2050，这是一项联合研究的结果在荷兰和德国发展综合能源基础设施。它需要巴黎协定（COP21）的目标，以实现95％的CO2-以2050年减排为起点。 欧洲向可再生能源系统的过渡正在进入一个新阶段，欧盟成员国的计划规定了如何实现2030年气候与能源框架的目标。 关于整个能源系统，该研究清楚地揭示了氢在提供灵活性和系统安全性方面可以发挥的重要作用。 尽管这些计划并未详细说明到2050年的精确过渡途径的所有细节，但总体方向已开始变得清晰：太阳能和风能的强劲增长以及电力到天然气（P2G）（氢）转换的发展，化学品和液体燃料的生产以及能源存储的发展。对于不同的场景，本基础设施展望描述了现有天然气和电力基础设施可能的过渡途径的后果。 如荷兰气候协议草案所述，Gasunie和TenneT将于今年晚些时候与区域电网公司合作，开始2030-2050年期间的探索性基础设施研究。这项研究将作为网络运营商和政府之间基础设施投资协议的基础，并将于2021年公布。 为了进一步分析德国2030-2050年期间的基础设施需求，TenneT邀请亚琛大学IAEW能源研究所对未来的国家能源系统进行深入分析。GasunieDeutschland作为重要的利益相关者参与其中，提供天然气专业知识。已经进行的研究结果预计将于2019年中期公布。 其关键信息之一是，在未来的能源系统中，电力、热力和天然气将越来越多地整合，以吸收太阳能和风能发电的巨大波动。关于这一问题，TenneT和Gasunie也欢迎在荷兰气候协议草案中反复强调系统集成的重要性。 我们预计，《2050年展望》将有助于更好地理解当前和未来发展可持续、可靠和负担得起的未来能源系统的可能性。 如果可以对电力到天然气装置的位置提供指导，则对基础设施扩展的长期需求可以大大减少。但是，由于在所有情况下峰值需求的增长，德国和荷兰的电网仍将需要相当大的增强。 HanFennemaManonvanBeekCEO,Gasunie 执行摘要 为了实现《巴黎气候协定》中设定的2050年排放目标，能源转型将需要对当前以化石燃料为主的能源系统进行全面改革。尽管到2050年，太阳和风产生的电力被视为主要能源，但其中的大部分必须转化为分子（例如氢），以满足化工和化肥行业的需求，以及其他形式的最终消费，所有这些都很困难。 电气化。气体系统还允许容纳绿色和CO2来自生物质和进口的中性气体。 因此，预计未来的能源系统不仅需要强大的电力基础设施，而且还需要强大的天然气基础设施。对于荷兰来说，这种天然气基础设施预计将运输氢气，生物甲烷和进口天然气，对于德国来说，预计将运输氢气，生物甲烷和国内或进口的合成CO2中性甲烷. 以power-to-gas（P2G）为基石，以满足主要的能源需求比例，并反映有关能源转型的不同治理方法。在这两种情况下，我们都从最先进的研究中获取了情景1适用于各自的国家。 Asaninfrastructureoutlook,thisstudyprovidesinitialinsightsoninfrastructureimplicationsandshouldnotbeconsideredasaninvestmentproposal.Themodelwehaveusedconsidereselectricityandgastransportinfrastructureinanintegratedwayfromahigh-levelperspective. 因此，德国和荷兰的电力和天然气传输系统运营商TeeT和Gasie联手回答了有关未来能源系统的问题。这些问题涉及两个基础设施如何相互作用，哪些能源将流经基础设施的哪一部分，以及如何在空间和时间方面获得供需之间的匹配等问题。 所有情景表明，不仅电力，而且德国和荷兰现有的天然气运输基础设施将在本研究设想的未来能源系统中发挥关键作用 我们决定德国和荷兰都基于一组共同的情景进行分析，概述了一个合理的未来能源系统 我们观察到电力和天然气发挥着互补作用。风能和太阳能是可再生能源的主要来源。 情景考虑将这种可再生能源作为电力或绿色气体供应给市场。将电力直接输送到电气化在技术上和经济上可行的那些部门的优势具有避免能量转换和相关能量损失的优势。与此同时，绿色气体为电气化难以实现的行业提供了脱碳的选择。下图显示，在基础设施展望2050中研究的所有方案中，电力和天然气是主要的能源载体。 能源系统有价值的灵活性和运输能力，通过使用现有的基础设施在整个建模的一年。现有的天然气输电网有足够的能力来履行其在未来能源系统中从根本上改变的角色，尽管由于氢的不同特性，需要一些技术调整。 如果能够对电力-天然气(P2G)接口给予适当的指导,则耦合电力和天然气基础设施可以显著缓解电力基础设施的长期扩展需求。但是，由于最终用户的需求预期增长，我们预计2030年后电网将进一步扩大。 基于风能和太阳能的电力供应本质上是非常不稳定的。尽管发电量有时会超过需求一个数量级，但有时风能和太阳能发电量也很低(“Dunkelflaute ”)，导致供应严重不足。我们进行的分析表明，耦合电力和天然气电网可以提供 我们可以得出结论，未来的能源系统将需要强大的天然气和电力骨干，包括储存设施，以确保随时为所有形式的最终消费提供供应。 尽管到2050年电力存储将广泛使用，但只有天然气存储将为基于太阳能和风能的系统中的季节性存储提供解决方案 在电力和天然气电网中，可再生能源可以访问现有的地下储气设施。因此，就像运输基础设施一样，电力和天然气储存是互补的。 基于风能和太阳能的能源系统将需要大量的存储，以应对从“频率恢复”到“季节性存储”之间的时间尺度上的供应波动。此外，一年中对能源的需求变化很大(例如。Procedre冬季供暖的额外能源需求)。显著的电力储存装机容量(如Procedre电池，泵存储)在这项研究中被考虑。然而,即使直到2050年,这种存储选项的能量容量也是有限的。现有地下储气设施。 P2G装置的位置，容量和运行是决定性因素，必须与电力和天然气TSO保持一致 将电力和天然气运输基础设施与P2G装置耦合为整个能源系统提供了额外的灵活性。然而，在风能和太阳能渗透率较高的情况下，P2G的使用会导致电力峰值负荷大幅增加，因此，如果这些P2G装置的城市和位置与电网不正确对齐，可能会加剧基础设施瓶颈。 The other hand, can above large quantities of renewable energy for seasonaland long - term storage. Gas storage provides the main source of energy to theentire system during 'Dunkelflaute' situations. By coupect - 建议和进一步的工作 对结果的分析表明，定位P2G装置靠近 可再生生产设施可以减少电网扩张的需求。当整体P2G容量与可再生能源相比相对较高时，情况尤其如此。然而,并非给定的P2G安装总是减轻电网约束。如果从电网的角度来看,这些装置的操作是次优的,则仍然可能出现显著的电力和气体电网约束。因此，必须对P2G机组的运行采取适当的激励措施，以确保电网的高效运行。 •关于能源转型的总体辩论中的未来讨论应针对详细的P2G实施策略，并特别考虑其对电子和天然气网格的相应影响。•这一战略还应包括技术和经济方面的工作大型P2G设施的可行性。•为了确保有效的网络投资，电力和天然气TSO应参与制定详细的P2G集成策略。•为了促进有效的过渡，我们建议采用不同的路径-本研究中描述的到2050年的方法将进一步详细制定。•本研究的结果可以为投资提供指导。计划流程（德国的NEP和荷兰的IP/NOP）。•本研究中使用的情景是基于国家CO2会计规则，因此没有考虑国际航空和海运的未来能源需求。由于这些运输形式预计在未来德国和荷兰都需要大量的能源，我们建议将其纳入后续分析。 社会接受的综合能源基础设施解决方案需要新的公共和政治支持 在大多数情况下,电网中的峰值需求增加导致传输线的利用率增加或甚至过载。根据为这项研究选择的方法，这可能表明，除了在2030年之前已经在技术上和政治上得到确认的措施之外，还需要额外的电网扩展。 我们已经确定了实现和成功能源转型的两个关键方面：建设新输电线路的政治意愿，以适应最终用户预测的需求增长，以及基于可再生能源的从根本上改变的能源供应结构。并建立一个明确的支持性监管框架，将P2G工厂整合到能源系统中，以最大限度地减少电网扩展的总数。 前言3 执行摘要4 1.Introduction9 2.Methodology112.1公司方法122.2荷兰细节142.3德国细节15 3.场景框架 3.1整体故事情节193.2荷兰细节203.3德国细节20 4.1最终年度电力和天然气需求304.2年储气需求314.3全国电力和天然气供需高峰32 5.基础设施模型教给我们什么？34 5.1关于天然气和电力基础设施的耦合？355.2关于电力基础设施?365.3关于天然气基础设施?38 6.结论和建议42 附录47 仅包含在数字版本中;在www.tennet.eu和www.gasunie.nl或www.gasunie.de上获取免费副本 1.Introduction 欧洲向可再生能源系统的过渡正在进入一个新阶段，欧盟成员国的计划规定了如何实现2030年气候和能源框架的目标。尽管这些计划为2050年的过渡路径留下了一些回旋余地，但关于要采取的总体路线的方向已经开始明确。 据预测，P2G转换的大规模应用（以及在发电厂中继续使用甲烷和氢气进行气体到电力转换）将导致气体和电力运输基础设施的交织增加。尽管在许多研究中都观察到了将天然气和电力基础设施耦合的概念，但迄今为止尚未解决在全国范围内绘制对能源传输的后果。2018年初，TeeT和Gasie决定对此事进行研究。 现在可以看出，欧洲的整体过渡路线将基于可再生电力生产之间的相互作用以及将“绿色电子”转化为“绿色分子”，这是电力系统以外大量需要的，例如用于基础化学和塑料生产。 水的电解是目前最有前途的将可再生电力转化为物理产品的技术（i。 Procedres.氢），因为该技术将能够提供所需的灵活性，以应对风能和太阳能发电的大波动。电解过程的另一个优点是所产生的氢气及其衍生物甲烷可以在当前的天然气基础设施中储存和运输。此外，这两种产品都可以很容易地用作燃料和大量化学品的组成部分。 《2050年基础设施展望》概述了基于供需要求的综合能源基础设施设计，以实现《巴黎协定》中规定的温室气体减排。该研究的目标是在2050年了解荷兰和德国