温升2℃_1.5℃情景下世界主要区域BECCS发展潜力评估分析.pdf

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EVWUDFWThedevelopmentofBECCShasanimportantimpact ontheglobaltemperaturechangecontrol2℃℃.However, consideringthecurrentsituationofbiomassresourceutilization, bioenergypotentialandcarbonsequestrationpotentialwill affectthefuturedevelopmentofBECCStechnologyineach region.Itisnecessarytopertheanalysisonthebioenergy potentialandpossibletypicaltechnologypathwaysineach region.Basedonthescenarioanalysisresultsoftheglobal integratedassessmentmodels,thedevelopmentofregional bioenergyandBECCSpotentialarereviewedandanalyzed. Theresultsshowthatinthefuture,thebioenergydevelopment potentialofASIA,MAFandOECDregionsisthelargestunder thebaselinescenario,andthatofASIAandOECDregionsis thelargestunderthetemperaturechangecontrolscenario,while otherregionsaresmaller.Bioenergyutilizationaremainlybased onbiomasspowergenerationandliquidbiofuels.Biomass hydrogenhashigherdevelopmentpotentialundertemperature changecontrolscenarios. .HRUGVbiomass;BECCS;climatechange;SSPdatabase; CD-LINKSdatabase 摘 要BECCS(bioenergy with carbon capture and storage) 发展对全球控制温升2 ℃/1.5 ℃具有重要影响。但是各区域 的生物质资源利用现状、生物质能潜力以及碳封存潜力都会 影响到各区域未来BECCS技术的发展,有必要对各区域的生 物质能及未来可能的典型技术构成进行详细研究。梳理了全 球综合评估模型中的主要情景设定与研究结果,结合全球各 区域生物质能统计数据,分析了各区域生物质能和BECCS的 发展。初步研究结果表明,未来的生物质能发展在基准情景 下以ASIA、MAF和OECD区域的生物质能发展潜力最大,温 升情景下以ASIA和OECD区域的生物质能发展潜力最大,而 其他区域较小。生物质能利用方式上,主要以生物质发电和 生物质液体燃料为主,生物质制氢在温升情景下的发展潜力 较大。 关键词生物质;BECCS;气候变化;SSP数据库; CD-LINKS数据库 0 引言 应对气候变化是一项重要的全球性议题。2018年 全球平均CO 2 浓度达到历史最高水平的0.040 78,是 工业化前CO 2 浓度的147,其中使用化石燃料排放的 温升2℃/1.5℃情景下世界主要区域BECCS 发展潜力评估分析 郑丁乾 1,2 ,常世彦 1,2 ,蔡闻佳 1,3 ,杨方 4 ,张士宁 4 (1. 清华力拓资源能源与可持续发展研究中心,北京市 海淀区 100084; 2. 清华大学能源环境经济研究所,北京市 海淀区 100084; 3. 清华大学地球系统科学系,北京市 海淀区 100084;4. 全球能源互联网集团有限公司,北京市 西城区 100031) VVHVVPHQWRIOREDODQG5HLRQDOHHORSPHQWRWHQWLDOQGHUWKHFHQDULRRI OREDODUPLQRI℃℃ ZHENGDingqian 1,2 ,CHANGShiyan 1,2* ,CAIWenjia 1,3 ,YANGFang 4 ,ZHANGShining 4 1.Tsinghua-RioTintoJointResearchCentreforResources,EnergyandSustainableDevelopment,LaboratoryforLowCarbon Energy,TsinghuaUniversity,HaidianDistrict,Beijing100084,China; 2.InstituteofEnergy,EnvironmentandEconomy,TsinghuaUniversity,HaidianDistrict,Beijing100084,China; 3.DepartmentofEarthSystemScience,TsinghuaUniversity,HaidianDistrict,Beijing100084,China; 4.GlobalEnergyInterconnectionGroupCo.,Ltd.,XichengDistrict,Beijing100031,China 基金项目国家自然科学基金(71673165,51711520318); 全球能源互联网集团有限公司科技项目(101662227);国家 电网有限公司科技项目(5202011600U8)。 NationalNaturalScienceFoundationofChina71673165 51711520318;ScienceandTechnologyFoundationofGlobal EnergyInterconnectionGroupCo.,Ltd.101662227;Scienceand TechnologyFoundationofSGCC5202011600U8. 全球能源互联网 JournalofGlobalEnergyInterconnection 第3卷 第4期 2020年7月 Vol.3No.4 Jul.2020 文章编号2096-5125 2020 04-0351-12 中图分类号X701;X773 文献标志码A DOI10.19705/ki.issn2096-5125.2020.04.004 352 全球能源互联网 第3卷 第4期 CO 2 是引起气候变化的主要原因 [1] 。2018年包括土地 利用变化在内的温室气体排放量达到553亿t CO 2 当量, 其中化石燃料相关的CO 2 排放达到375亿t 当量 [2] 。全 球温室气体排放不断增长意味着排放达峰的延后,以 及需要幅度更大、速度更快的减排措施才能将温升控 制在2 ℃或1.5 ℃以内 [2] 。快速减排极有可能需要考虑 CO 2 移除(carbon dioxide removal,CDR)技术 [3] ,包 括生物质能结合碳捕集和封存(bioenergy with carbon capture and storage,BECCS)、造林和再造林、土壤 恢复和土壤碳固定、直接空气碳捕集和封存(carbon capture and storage,CCS)以及增强风化和海洋碱 化等 [4] 。 生物质能的直接利用和BECCS在减缓全球气候变 化中发挥着重要的作用 [4, 5] 。一般而言,植物在生长 过程中会吸收CO 2 ,在利用生物质能的过程中会释放 CO 2 ,因此生物质能的利用通常被认为是碳中性的。 而BECCS技术将生物质能的利用与CCS相结合,通过 CCS技术将生物质能利用过程中排放的CO 2 进行分离、 压缩并运至封存地点,使其与大气长期隔离起来。 BECCS是应对气候变化的重要措施,许多综合评估模 型(integrated assessment models,IAMs)的研究成果 都表明,要依赖BECCS的大规模部署来实现全球温升 控制2 ℃或1.5 ℃的目标。联合国政府间气候变化专门 委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)在全球升温1.5 ℃特别报告中提出,在实 现全球温升1.5 ℃路径中,2030年、2050年和2100年 的BECCS的规模预计将达到01、08和016 Gt/a [4] 。 全球各区域的生物质能潜力和碳封存潜力有较大 差异,因此未来各区域BECCS的发展潜力与技术构成 会有较大差异。这些差异也会在一定程度上影响各区 域实现全球温升2 ℃/1.5 ℃的目标选择和减排路径选 择。为了能够对现有BECCS发展潜力在区域层面的 研究有一个初步认识,本研究基于全球情景研究数据 库,分析了全球各区域生物质能发展潜力以及BECCS 发展潜力。 本研究的全球区域划分主要参考IPCC共享社会 经济路径(Shared Socioeconomic Pathways,SSP)数 据库中的区域划分,分为3个层次 [6] 。第一个层次是 将全球分为5个区域,分别是OECD包括1990年 的OECD国家以及欧盟成员国和候选国,REF东 欧和前苏联国家,ASIA除了中东、日本和前苏 联国家以外的亚洲国家,MAF中东和非洲国家, LAM拉丁美洲和加勒比海地区的国家;第二个 层次是将全球分为32个区域;第三个层次是以各个国 家和地区为主的划分方式。本研究主要关注世界主要 区域的BECCS发展潜力,因此在区域划分上保持与 IPCC数据库中5个区域相同的划分方式(具体的区域 划分见https//tntcat.iiasa.ac.at/SspDb)。对于区域划分 方式不同,但具有重要参考价值的其他来源数据,根 据第二层次和第三层次的区域划分规则进行重新聚合 后加以分析。 1 全球及各区域生物质能利用概况 生物质能的利用主要分两大类低效的传统生物 质利用,例如将木材和秸秆当作薪柴用于炊事和采 暖;高效的现代生物质能利用,例如将生物质转化为 固体、液体和气体用于发电、供热、热电联产和交通 运输燃料等 [5] 。 根据149个世界主要国家和地区的能源数据核算, 2017年全球生物质能利用量达到53.06 EJ,其中ASIA 区域生物质能利用规模最大,2017年的利用量约为 20.66 EJ;其次为OECD区域和MAF区域,生物质能 利用规模约为12.65 EJ和13.67 EJ;LAM区域生物质能 利用规模约5.91 EJ;而REF区域生物质能利用规模较 小,仅为0.57 EJ(见表1)。生物质能利用中生物质固 体燃料的利用量最大。2017年全球生物质固体燃料利 用量达到46.23 EJ,其中ASIA区域和MAF区域是占比 最大的地区,根据IEA统计的2017年世界主要区域生 物质能利用情况(见图1),MAF区域的生物质固体燃 料利用量达到13.67 EJ,大部分用于终端消费,其中 住宅用能达到9.98 EJ,而生物质液体燃料、沼气和城 市生活垃圾的利用量几乎为零。ASIA区域的生物质 固体燃料利用方式也以住宅用能为主,2017年住宅用 能达到13.19 EJ,同时ASIA区域在生物质液体燃料、 沼气和城市生活垃圾的利用上也有一定的比例。相比 其他区域,OECD区域在生物质液体燃料、沼气和城 市生活垃圾的利用中占比相对较大,2017年OECD区 域的生物质液体燃料、沼气和城市生活垃圾的利用量 分别占全球利用量的66.45、69.70和70。从生物 质能利用方式来看,全球各区域的生物质固体燃料主 要用于住宅用能,部分生物质固体燃料也用于工业以 及发电、供热和热电联产等。生物质液体燃料基本上 用于交通部门,而城市生活垃圾和其他废弃物大部分 用于发电、供热和热电联产。比较不同的是沼气的利 用,在沼气利用量最大的两个区域中,OECD区域大 Vol.3No.4 郑丁乾等温升2℃/1.5℃情景下世界主要区域BECCS发展潜力评估分析 353 部分的沼气用于转化为二次能源,ASIA区域的沼气主 要用于住宅用能。 表 1 2017年世界主要区域生物质能利用概况 [7] Table 1 Global bioenergy utilization in 2017 生物质种类 ASIA LAM MAF OECD REF 生物质固体燃料/EJ 19.47 5.16 13.67 7.58 0.35 生物质液体燃料/EJ 0.28 0.73 0 2.00 0 沼气/EJ 0.38 0.02 0 0.92 0 城市生活垃圾和其他/EJ 0.53 0 0 1.75 0.22 总计/EJ 20.66 5.91 13.67 12.25 0.57 注①基于全球149个国家和地区的能源数据进行核算,由于缺少部分国家 的统计数据,核算的生物质能利用总量略低于全球的统计数据。②统计的 生物质液体燃料以t为单位,为方便数据之间的对比,按乙醇热值26.9 MJ/kg 进行了换算。 高效的生物质能利用方式中,生物质发电是其主 要的利用方式之一。根据2019年IRENA的统计结果 [8] , 2017年全球生物质发电量达到495 395 GWh,相比于 2009年增加了218 335 GWh。OECD区域是生物质发 电量最大的地区,2017年OECD区域生物质发电量达 到291 214 GWh,其中生物质固体燃料占70.05,液 体生物质燃料占1.80,沼气发电占28.15。ASIA区 域、LAM区域和MAF区域主要是生物质固体燃料发 电,2017年ASIA区域生物质发电达到126 718 GWh,其 中生物质固体燃料发电占96.74,沼气发电占3.26。 LAM区域和MAF区域2017年生物质发电分别为72 112 GWh和3453 GWh,其中生物质固体燃料发电分别占 98.21和89.34。REF区域的生物质发电量最小, 2017年生物质发电量为663 GWh,主要是生物质固体 燃料和沼气发电,分别占70.23和29.77(见图2)。 生物质固体燃料的发电量中ASIA区域、LAM 区域和OECD区域占比最大。将生物质固体燃料发 电细分为城市生活垃圾、蔗渣和其他固体废弃物发 电(见图3),城市生活垃圾发电和其他固体废弃物 25 2.5 2 1.5 1 0.5 0 20 EJ EJ EJ EJ 15 ASIA LAM MAF OECD REF ASIA LAM MAF OECD REF 10 1 2 1.8 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 5 0 ASIA LAM MAF OECD REFASIA LAM MAF OECD REF 注①转化包括生物质发电、供热和热电联产以及转化成其他形式的能源等;生物质能终端消费分为工业部门、交通部门和住宅等其他部门,住宅等其他 部门包括住宅、农业、林业、渔业、商业和公共服务等。②数据来源于IEA世界能源统计2019,基于全球149个国家和地区的能源数据进行核算,由于缺 少部分国家的统计数据,核算的生物质能利用总量略低于全球的统计数据。 图 1 2017年世界主要区域生物质能利用概况(根据2017年IEA统计结果整理) [7] Fig. 1 Global bioenergy utilization in 2017 based on statistical resutcs of IEA, 2017 354 全球能源互联网 第3卷 第4期 发电主要分布在ASIA和OECD区域,2017年这两个区 域的城市生活垃圾发电分别达到23 250 GWh和33 604 GWh,其他固体废弃物发电分别达到94 818 GWh和 169 145 GWh。蔗渣发电主要分布在LAM区域,2017 年LAM区域的蔗渣发电达到45 375 GWh,占全球蔗渣 发电量的84.1。 2 全球各区域BECCS情景分析 2.1 情景数据库的主要特征 本研究对IPCC数据库中的共享社会经济路径数 据库(SSP scenario database) [6] 和CD-LINKS数据库 (CD-LINKS scenario database) [9] 进行了评估分析。 SSP数据库主要是共享社会经济路径和相关综合 评估情景的定量预测。SSP是IPCC开发的情景框架, 反映了社会经济发展与辐射强迫之间的关联,以及 不同社会经济路径所面临的气候变化适应与减缓挑 战 [10-12] 。其中社会经济情景由5条SSP路径表示,而气 候情景由典型浓度路径(representative concentration pathways, RCP)表示。SSP路径对应的 RCP2.6和 RCP1.9分别代表了SSP情景限制全球温升2 ℃和1.5 ℃ 的路径,与基准情景一起是本研究综述的3类情景。 CD-LINKS数据库来自于CD-LINKS 项目的主要 ASIA LAM MAF OECD REF 450 000 7000 100 000 90 000 80 000 70 000 60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 400 000 350 000 300 000 250 000 200 000 GW h GW h GW h 150 000 100 000 50 000 0 200920102011201220132014201520162017 0 200920102011201220132014201520162017 ASIA LAM MAF OECD REF 0 200920102011201220132014201520162017 ASIA LAM MAF OECD REF 图 2 世界主要区域不同生物质发电技术的发电量(根据2019年IRENA统计结果整理) Fig. 2 Global electricity generation from biomass resources based on statistical results of IRENA, 2019 成果。CD-LINKS项目主要探讨了气候行动和社会经 济发展之间复杂的相互作用,并开发了一系列以当前 的国家政策和国家自主贡献作为短期气候行动目标的 国家和全球低碳发展路径,同时逐渐过渡到巴黎协定 中关于2 ℃/1.5 ℃的长期目标 [13] 。CD-LINKS以不同的 气候政策开发了8个不同的情景,其中NoPolicy(无 气候政策影响的基准情景)在本研究中按基准情景进 行分析报告、NPi2020_1000(当前的国家政策持续到 2020年,2020年之后维持20112100年1000 Gt CO 2 的 碳预算,相当于超过66的机会在21世纪末达到2 ℃ 温升情景)和NPi2020_400(当前的国家政策持续到 2020年,2020年之后维持20112100年400 Gt CO 2 的 碳预算,相当于超过66的机会在21世纪末达到1.5 ℃ 温升)在本研究中分别按2 ℃和1.5 ℃进行分析报告。 以下综述以比较这3类情景为主。 SSP和CD-LINKS从不同的角度探讨了未来的应对 气候变化路径。其中SSP结合了未来社会经济发展和 典型浓度路径,设计了不同的社会发展模式,代表了 不同的减缓和适应挑战。CD-LINKS则探讨了国家政 策与全球温升目标之间的关联。 2.2 情景数据库中的生物质能发展情景 从生物质能发展规模上看,众多IAMs模型的研究 60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 GW h 0 200920102011201220132014201520162017 ASIA LAM MAF OECD REF 60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 GW h 0 20092010201120122013 2014201520162017 ASIA LAM MAF OECD REF 350 000 300 000 250 000 200 000 150 000 50 000 0 100 000 GW h 200920102011201220132014201520162017 ASIA LAM MAF OECD REF 图 3 世界主要区域不同种类的生物质固体燃料的发电量(根据2019年IRENA统计结果整理) Fig. 3 Global electricity generation from solid biomass resources based on the statistical results of IRENA, 2019 Vol.3No.4 郑丁乾等温升2℃/1.5℃情景下世界主要区域BECCS发展潜力评估分析 355 结果都表明未来的生物质能利用量有可能不断增加 [4-5] 。 SSP数据库中,全球各区域的生物质能利用量将 逐步增加。基准情景下(见图4(a)),ASIA、MAF 和OECD区域是发展较快的地区,从2020年到2100年, 这三个区域的平均生物质能利用量分别增加了12.98 EJ/a、 13.64 EJ/a和14.06 EJ/a。相对而言,LAM和REF区域 分别增加了5.75 EJ/a和2.58 EJ/a。当考虑全球温升目 标的影响时,各区域的生物质能利用量相比基准情 景都明显增加(见图4 (b))。在全球温升2 ℃情景下, ASIA和OECD区域的平均生物质能利用量在2020年 到2100年期间分别增加了58.34 EJ/a和73.47 EJ/a,而 LAM、MAF和REF区域分别增加了30.74 EJ/a、30.27 EJ/a 和12.74 EJ/a。而考虑更为严格的温升目标时,全球温 升1.5 ℃情景下各区域的生物质能利用量相对于全球 温升2 ℃情景增加的相当有限(见图4 (c)),结合各 区域的生物质资源潜力,预计当生物质能的利用量达 到较高水平时,将更多受制于土地、淡水、粮食安全 等上限约束。 CD-LINKS数据库中,基准情景下的生物质能利 用量也同样在不断增加。从2020年到2100年,ASIA、 LAM、MAF、OECD和REF区域的平均生物质能利用 量分别增加了4.04 EJ/a、5.13 EJ/a、7.85 EJ/a、15.54 EJ/a 和1.29 EJ/a,其中ASIA和MAF区域的增加量与SSP数 据库相比大幅减少(见图5 (a))。在温升2 ℃情景下, CD-LINKS数据库中ASIA和OECD区域的生物质能利 用量的增加(20202100年,ASIA和OECD区域的平 均生物质能利用量分别增加了32.66 EJ/a和53.43 EJ/a)相 对于SSP数据库(20202100年,ASIA和OECD区域 的平均生物质能利用量分别增加了58.34 EJ/a和73.47 EJ/a) 也大幅减小(见图5 (b))。 从转化为二次能源的生物质能利用方式上看,生 物质发电、生物质制氢、生物质液体燃料以及沼气是 未来主要的生物质能利用方式(见图6)。SSP数据库 的基准情景中,未来的生物质能利用以生物质发电和 生物质液体燃料为主,并且在不断增加,相对而言, 生物质制氢无论是总量和增加幅度都十分微小,而部 分区域沼气的利用量反而在缓慢下降。考虑温升条 件的约束时,生物质发电和生物质液体燃料依然是 主要的利用方式。与基准情景下各区域的生物质制氢 接近于0不同的是(2020年各区域在基准情景下的生物 质制氢平均利用量约为0 EJ/a,2100年为0.010.16 EJ/a), 温升控制情景下生物质制氢的发展潜力将大幅增加, 2100年各区域生物质制氢在2 ℃温升情景下的平均利用 量为0.926.45 EJ/a,在1.5 ℃温升情景下的平均利用量 EJ a -1 a SSP b SSP 2 c SSP 1.5 ASIA LAM MAF OECD REF ASIA LAM MAF OECD REF 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 EJ a - 1 ASIA LAM MAF OECD REF 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 EJ a - 1 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 图 4 SSP数据库中世界主要区域的生物质能发展潜力 Fig. 4 Regional bioenergy development potential of SSP scenario database a CD-LINKS 2020 2030 2050 2100 b CD-LINKS 2 c CD-LINKS 1.5 60 70 80 90 100 50 40 30 20 10 0 EJ a - 1 ASIA LAM MAF OECD REF 60 70 80 90 100 50 40 30 20 10 0 EJ a - 1 ASIA LAM MAF OECD REF 60 70 80 90 100 50 40 30 20 10 0 EJ a - 1 ASIA LAM MAF OECD REF 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 图 5 CD-LINKS数据库中世界主要区域的生物质能发展潜力 Fig. 5 Regional bioenergy development potential of CD-LINKS scenario database 356 全球能源互联网 第3卷 第4期 图 6 SSP数据库中世界主要区域生物质能利用方式 Fig. 6 Regional bioenergy utilization of SSP scenario database 为1.248.76 EJ/a。此外,情景研究结果表明沼气的发 展潜力受到温升目标的约束相对较小,基准情景下, 除了OECD区域的沼气平均利用量在20202100年期 间下降了0.59 EJ/a,其他区域基本维持当前的利用水 平。在温升条件约束下,沼气利用量的增加幅度也很 小,其中ASIA是增加最大的区域。20202100年期 间,ASIA区域的平均沼气利用量在2 ℃和1.5 ℃温升 情景下分别增加了2.51 EJ/a和2.84 EJ/a,而其他区域的 增加量较小。 2.3 情景数据库中BECCS发展情景 由于各区域的生物质资源量、技术路线的选择 以及社会经济发展水平的差异,其BECCS潜力也存 在着较大的差异。生物质资源相对丰富的OECD区 域,BECCS发展得相对更早,并且发展的潜力也最 大。实际上目前已有的BECCS示范项目基本上分布 在OECD区域 [14] 。考虑到BECCS技术的发展,情景 数据的结果表明各区域BECCS在2030年以前的发 展较为缓慢,从2030年到2050年开始快速发展。 ASIA LAM MAF OECD REF ASIA LAM MAF OECD REF ASIA LAM MAF OECD REF ASIA LAM MAF OECD REF 60 40 35 30 25 20 15 10 5 0 70 60 50 40 30 20 10 0 12 10 8 6 4 2 0 50 40 30 20 10 0 EJ a -1 ASIA LAM MAF OECD REF 60 50 40 30 20 10 0 EJ a -1 ASIA LAM MAF OECD REF 60 50 40 30 20 10 0 EJ a -1 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 ASIA LAM MAF OECD REF 12 10 8 6 4 2 0 ASIA LAM MAF OECD REF 12 10 8 6 4 2 0 ASIA LAM MAF OECD REF 70 60 50 40 30 20 10 0 ASIA LAM MAF OECD REF 70 60 50 40 30 20 10 0 ASIA LAM MAF OECD REF 40 35 30 25 20 15 10 5 0 ASIA LAM MAF OECD REF 40 35 30 25 20 15 10 5 0 EJ a -1 EJ a -1 EJ a -1 EJ a -1 EJ a -1 EJ a -1 EJ a -1 EJ a -1 EJ a -1 2 1.5 2 1.5 2 1.5 2 1.5 Vol.3No.4 郑丁乾等温升2℃/1.5℃情景下世界主要区域BECCS发展潜力评估分析 357 例如SSP数据库的2 ℃温升情景中,2030年全球 BECCS发展潜力为029.83 EJ/a,到2050年迅速增 加到5.48159.60 EJ/a,其中ASIA和OECD是发展较 快的地区,2050年这两个区域的BECCS发展潜力分 别为1.7854.38 EJ/a和2.0059.01 EJ/a,其余区域为 030.12 EJ/a。全球温升1.5 ℃情景下,各区域发展 BECCS的时间更早,并且发展潜力也更大。以BECCS 发展潜力最大的两个区域为例,全球温升1.5 ℃情景 下,ASIA区域在2030年和2050年的BECCS发展潜 力分别为0.046.37 EJ/a和5.60103.41 EJ/a;OECD 区域为0.049.91 EJ/a和5.18102.81 EJ/a(见图7)。 CD-LINKS数据库中,BECCS同样在2030年左 右开始进入快速发展阶段。2 ℃温升情景下,2030年 全球BECCS发展潜力为06.51 EJ/a,到2050年达到 34.1069.51 EJ/a,其中OECD是BECCS发展潜力最 大的地区,2050年其BECCS发展潜力为10.4619.52 EJ/a。1.5 ℃温升情景下,各区域的发展潜力和发展 速度也进一步扩大,2030年全球BECCS发展潜力为 07.36 EJ/a,到2050年,全球BECCS发展潜力将达到 37.46128.50 EJ/a(见图8)。 从转化为二次能源的BECCS技术路线来看,主要 包括生物质发电、生物质制氢以及生物质液体燃料结 合CCS。其中生物质发电和生物质液体燃料结合CCS 占比较大,而生物质制氢的占比较小,但是当提高温 升目标到1.5 ℃时,生物质制氢的增加量相对较大。 全球温升1.5 ℃情景下,2100年全球生物质制氢结合 CCS的平均利用量为22.85 EJ/a,相对于2 ℃情景增加 了8.51 EJ/a,作为对比,2100年全球温升1.5 ℃情景下 生物质发电结合CCS的平均利用量相对于2 ℃情景仅增 加3.80 EJ/a(见图9)。 由于BECCS仅考虑了生物质能利用中适于结合 CCS的技术路径,因而一般其利用量会低于生物质能 的利用量。全球温升2 ℃情景下,生物质能中BECCS 的比重在2030年开始快速增加,各区域从2030年占比 2.724.55,到2050年增加到26.9655.33。从 2070年开始各区域的BECCS占生物质能的比重稳定在 6080(见图10)。不同区域的BECCS在该区域总 生物质能利用量中的占比也有差别,20202100年的 图 8 CD-LINKS数据库中2 ℃/1.5 ℃温升情景下世界主要区域的BECCS发展潜力 Fig. 8 Regional BECCS development potential under global warming of 2 ℃/1.5 ℃ in CD-LINKS scenario database 图 7 SSP数据库中2 ℃/1.5 ℃温升情景下世界主要区域的BECCS发展潜力 Fig. 7 Regional BECCS development potential under global warming of 2 ℃/1.5 ℃ in SSP scenario database 160 140 120 100 80 60 40 20 0 ASIA LAM MAF OECD REF B ECCS EJ a -1 160 140 120 100 80 60 40 20 0 ASIA LAM MAF OECD REF B ECCS EJ a -1 a 2 1.5 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 80 90 70 60 50 40 30 20 10 0 ASIA LAM MAF OECD REF BE CCS EJ a -1 80 90 70 60 50 40 30 20 10 0 ASIA LAM MAF OECD REF BE CCS EJ a -1 a 2 1.5 2020 2030 2050 2100 2020 2030 2050 2100 358 全球能源互联网 第3卷 第4期 图 9 SSP数据库中世界主要区域在全球温升2 ℃/1.5 ℃情景下的BECCS技术路线 Fig. 9 Regional BECCS technology options under global warming of 2 ℃/1.5 ℃ in SSP scenario database 图 10 SSP数据库中BECCS占生物质能利用量的比例 Fig. 10 BECCS share in bioenergy of SSP scenario database 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 2 BECCS BECCS 1.5 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 ASIA LAM MAF OECD REF ASIA LAM
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