加速推进更安全、更可持续可再生能源部署：路径探索

Michael Slowinske首席工程总监能源与工业自动化业务部 目录 引言03阻碍可再生能源更安全、更可持续发展的因素06当前现状：可再生能源的快速增长仍在继续04前进之路09脱碳目标的进展滞后05总结13参考资料14 进入本世纪二十年代的后半程，全球可再生能源的部署正加速推进，以满足日益增长的电力需求并推动脱碳进程。太阳能、风能及电池储能系统在成本下降、技术进步、监管支持和市场需求增长的推动下，已在多个地区实现大规模应用。然而，当前的部署速度仍未达到实现宏伟脱碳目标和净零排放目标的要求。 尽管在技术创新和政策支持的推动下，可再生能源的部署已取得显著进展，但从实现更快、更安全、更可持续发展的角度来看，这项工作仍面临诸多挑战。这些挑战包括实体产品的安全性和性能问题、不同地区和市场之间的法规差异，以及电网并网延迟等。这些因素不仅制约了可再生能源的规模化发展，也延缓了全球迈向可持续未来的进程。 本电子书概述了当前可再生能源的部署现状，深入探讨了阻碍更安全、更可持续应用的关键挑战。同时，书中还为各方利益相关者提供了策略性见解，助力他们应对复杂问题，加速可再生能源项目的落地实施。 当前现状：可再生能源的快速增长仍在继续 经济因素和技术进步是可再生能源增长的主要驱动力，政府补贴等因素同样发挥了重要作用。太阳能电池、模块及其他组件的制造成本也大幅下降，而类似的变化正在推动电池储能系统的发展。当储能系统与可再生能源结合时，可以降低弃风弃光率，并在需要时作为备用电源，提高可再生能源资产的整体价值。 数据本身会说话：全球可再生能源发电正在蓬勃发展。目前，可再生能源已占全球电力供应的 30%。1太阳能发电的部署——无论是公用事业级别还是住宅级别——近年来已成为电力增长的主要来源。太阳能年新增装机容量已连续 20 年保持增长，且在 2024 年再次刷新纪录：2在多个市场中，太阳能都占据重要地位，尤其是在中国，可再生能源的增速更快。3近几年，中国新增可再生能源装机容量是全球其他国家和地区总和的两倍。4 30%。可再生能源已占全球电力供应的 脱碳目标的进展滞后 温室气体排放仍处于历史高位，这可能使全球升温达到3.1°C，这是联合国环境规划署 (UNEP) 在《2024 年排放差距报告》中预测范围的最高值。5其他机构的预测则相对较为乐观，例如国际能源署的《2024 年世界能源展望》报告。6然而，根据多项脱碳目标（如 2015 年《巴黎协定》中所设定的目标），当前的减排速度和可再生能源部署步伐仍未达到将全球变暖控制在 1.5°C 或 2°C 以内的要求。7 导致进展和部署滞后的原因之一，是煤炭使用量依然较高，特别在中国和印度，这两个国家合计占全球煤炭消 费的60%。8与此同时，在美国，天然气仍占发电总量的 40%，稳居主要能源地位。9虽然风能和太阳能在 2023 年已贡献全球电力供应的 13%，相较 2013 年的 3% 增长显著，但仍不足以抵消不断增长的能源需求，更难以对现有的全球必要电力供应实现脱碳。10这是一项艰巨的任务：低碳能源不仅要减少现有电力供应的碳排放，还要满足多方面的需求增长。 尽管取得了一定成果，但距离实现大多数国家/地区和国际设定的 2030 年或2050 年脱碳目标仍有较大差距。 低碳能源不仅要减少现有电力供应的碳排放，还要满足多方面的需求增长。 在这样的背景下，分析如何加速更安全、更可持续的可再生能源部署显得尤为重要。只有采取更积极的行动，才能确保在可再生能源规模扩大的同时，避免因设计、制造或运营缺陷而放大安全和性能风险，或者产生新的隐患，从而真正推动全球脱碳进程。 阻碍可再生能源更安全、更可持续发展的因素 在可再生能源的开发、运营和监管过程中，各方利益相关者都需要应对多重挑战，以妥善管理和降低风险。与安全性和性能相关的潜在问题贯穿于开发和运营的各个阶段。能够识别、预判并采取行动应对这些挑战，有助于减少项目延误、提高效率、改善融资条件，并建立与监管机构、投资者及其他利益相关者之间的信任。 安全性和经过验证的性能是实现长期可持续发展和奠定能源转型成功的基石。 随着技术创新的加速、市场格局的演变以及可再生能源应用步伐的加快，安全性和性能的重要性不容忽视。各方不能为了速度而牺牲安全性和性能。安全性和经过验证的性能是实现长期可持续发展和奠定能源转型成功的基石。 其他挑战包括： 融资可行性 并网问题 项目的成功部署，关键在于降低风险，提高融资的可行性。融资可行性（即获取可负担融资的能力）取决于对项目开发过程中固有的不确定性进行尽可能全面的理解。对于开发商和投资者而言，能否获得或提供融资由风险评估决定，其中将考虑并量化潜在问题的影响。这些评估有助于证明，开发计划已充分考虑已知风险，并且开发商尽可能进行规避。在各个市场的不同潜在运行条件下评估安全性和性能，并灵活应对监管变化，可助力释放资本并加快可再生能源的发展。 许多可再生能源项目的可行性取决于其能否顺利接入电网。项目能否获得并网许可以及审批速度，受到本地基础设施（如输电线路、变电站等）可用性和容量的影响。此外，还有其他复杂因素可能导致延迟。例如，在美国，并网申请积压严重。根据劳伦斯伯克利国家实验室的数据： “从申请并网到商业运营的一般周期，已从 2000–2007 年间建成项目的不到 2 年，增至 2018–2023 年间的 4 年以上，而 2023 年建成的项目中位数达到了 5 年。”12 国际能源署 (IEA) 也将并网问题列为可再生能源发展的主要挑战之一： 资本成本 宏观经济环境可能对可再生能源项目的可行性产生重大影响。较高的利率会推高项目成本，因为新开发项目的资金需求通常高于现有资产的维护或升级成本。Wood Mackenzie 估计，利率上升 2% 会使典型可再生能源项目的发电成本增加近20%，而对于其他类型的发电厂，该增幅约为 10%。11当利率较高时，补贴可以在一定程度上支持项目开发，但可能无法完全抵消因利率上升带来的额外成本。 “国际能源署警告称，全球电网对可再生能源的整合速度滞后，这可能削弱风能和太阳能扩张带来的好处…而延迟问题可能会导致 2030 年太阳能光伏和风力发电量减少高达 15%…”13 供应链瓶颈 从关税政策到原材料短缺，再到生产或加工能力的地域集中，供应链问题给可再生能源的各方利益相关者带来了诸多不确定性。尽管美国和欧洲正在推动电池、太阳能组件及系统的本土化生产，以缓解供应链瓶颈，但这些努力仍处于初期阶段，且其成败尚未可知。2024年，一些初创公司14和大型企业15均已倒闭，表明行业仍充满挑战。此外，变压器短缺等供应链中断问题可能影响项目的按时交付，而进口关税等因素则可能进一步阻碍发展。 监管差异与合规障碍 在美国，《通胀削减法案》(IRA) 大幅推动了对可再生能源项目的新投资。这一政策带来了积极影响，但也导致项目数量激增，加剧了并网申请的积压问题。此外，各市场在政策指令、法规要求、补贴机制、税收抵免以及审批流程等方面存在差异，使得项目开发变得更加复杂，并加剧了开发商和其他利益相关者的合规难度。 前进之路 扩大可再生能源的应用为加速脱碳、提升电力可及性和降低电力成本提供了重大机遇。同时，参与可再生能源经济也为各方利益相关者带来了财务收益，包括项目开发商、电网运营商以及组件和系统制造商。然而，各种挑战可能会阻碍这一进程，因此需要采取主动的风险规避和缓解策略。为此，各方利益相关者应考虑以下关键问题： 1.可再生能源开发商和运营商如何预见并规避可能影响项目进度的风险？ 2.各方利益相关者应如何应对法规差异，无论是不同地区的补贴政策，还是市场间的并网要求？3.整个价值链上的利益相关者如何及时掌握前沿的创新动态，或了解测试与认证领域的新要求，从而降低风险或适应新的流程需求？ 在 UL Solutions，我们凭借逾百年专业知识和行业经验，协助利益相关者应对这些问题。我们提供涵盖各类产品的测试与认证服务，包括众多可再生能源技术和产品。我们在可再生能源制造、开发、部署和运营的各个阶段与各方利益相关者合作，并提供以下类别的服务，助力应对相关挑战： 针对可再生能源技术的安全性与性能测试的重要性 产品性能评估、测试与认证 我们提供产品评估和合规测试，协助制造商和运营商评估安全性和性能，并证明其符合相关标准。 •例如，我们提供风力涡轮机叶片等技术的测试和认证服务，既适用于 UL Solutions 的 Standards& Engagement 部门制定的标准，如 UL 6141《允许人员进入风力涡轮机的标准》，也适用于其他国际和国家标准，如国际电工委员会 (IEC) 的 61400 系列标准。16•我们还提供太阳能技术的测试和认证服务，包括效率、能量输出及耐久性评估，用于验证产品是否符合相关标准，如 UL 1741《针对分布式能源资源使用的逆变器、转换器、控制器及并网系统设备的标准》，以及 IEC 61730《光伏 (PV) 模块安全认证系列标准》。 UL Solutions 提供产品测试和认证服务，协助制造商和 OEM确认其产品是否符合相关安全性与性能标准以及各类认证要求。这有助于利益相关者提供更准确、透明的潜在性能和可靠性信息，增强制造商、OEM、采购方和项目投资者之间的信任。同时，作为降低可再生能源技术风险的基础环节，测试与认证还能助力投资者确定项目的融资可行性，这对项目成功以及更安全、更可持续的可再生能源部署至关重要。 现场评估以识别反复出现的风险 我们提供测试、认证和现场评估数据的收集与分析服务，助力制造商和开发商识别反复出现的问题和风险。这些信息可以为设计和开发计划提供依据，并确定可能有助于缓解制造、合规等方面问题的改进措施。 试点测试与现场试验 我们还与行业合作伙伴联合开展试点测试和现场试验，以评估新行业标准的实际应用情况，协助客户应对不断变化的标准、认证及法规框架。 降低项目风险以提升融资可行性 在可再生能源项目的规划和开发阶段进行风险评估，有助于促进开发、融资和运营各方之间建立共识与信任。全面阐释和缓解风险则有利于进一步提高安全性、优化性能并推动及时并网，这些都能提升项目的融资可行性。工程报告、融资可行性评估以及针对太阳能、风能和储能技术的可靠性验证等服务，则可助力开发商和运营商争取更具吸引力的融资条件，加速项目部署。 融资可行性评估、可靠性报告和可再生能源评级服务 我们对可再生能源技术组件进行安全测试，并提供耐久性评级服务，进而评估资产质量及其生命周期，同时识别潜在的性能问题。这些服务有助于投资者在评估项目的融资可行性和融资条件时，进行更明智的决策。 独立模型验证和核验服务17 我们的模型验证和核验服务可协助制造商和开发商在开发阶段提前发现法规与合规性差距，从而助力减少在未来出现成本更高昂的挑战和延误。 独立工程报告 这些报告对项目风险进行综合评估，涵盖设备性能、整体场地安全性等方面，同时为投资者的决策提供重要依据。 UL Solutions 提供一系列服务和软件，均旨在助力开发商及其他利益相关者降低项目风险，包括： ULTRUS Windnavigator 资源数据与地图平台18 软件工具 Windnavigator 资源数据与地图平台是 ULTRUS 软件的一部分，19有助于项目开发商利用地图和数据集来分析和评估新开发场址的可行性，从而开展项目开发活动。 我们提供众多先进的软件工具，可助力降低可再生能源项目的风险，并在整个开发生命周期内减少项目取消的可能性。这些软件可应用于多个环节，如选址和许可审批等。右侧列出了这些软件工具的示例及其可能的应用场景。 ULTRUS HOMER Front20 ULTRUS HOMER Front 旨在助力支持可再生能源和电池储能资产的持续管理，包括提供满足监管要求所需的合规跟踪、性能分析以及环境影响报告等。 克服其他新兴挑战 应对法规复杂性 随着电网基础设施的数字化，以及越来