行业整合这个词已然脍炙人口,电力、热力与交通行业在将来会作为整体一起优化和评价。但是这到底意味着什么呢?在这种情况下哪些商业模式会被采用?哪些监管障碍仍然需要克服? 下面将解释这些关键问题。

Windrad
© Petra Bork / Pixelio

什么是行业整合?

行业整合就是通过相关基础设施和储能将交通行业、电力和热力行业整合在一起的现象。这种现象反映了当代能源体系翻天覆地的变化,而这种变化的主要原因是各行业为了减少碳排放、保护气候而采用可再生能源。

可再生电力可以直接或者转化为其他的能源形式被使用,但是单纯热力行业和交通行业的电气化是不属于行业整合的范畴。举两个例子:关联热力和电力行业的电动热泵以及关联交通和电力行业的电动车。根据各行业需求,使用不同的能源载体是行业整合的前提。

图1给出了行业整合的示意图。工业、商业、居家和交通行业的消费者可以通过整合各能源基础设施达到能源效率最高。

图表 1:行业整合示意图

图表 1:行业整合示意图

行业整合意味着化石燃料通过高效的热电联产(CHP)转化为电和热,同时电解合成天然气也是属于行业整合的一部分。为了减少二氧化碳的排放需要高效率的能量转化和使用更多的可再生能源。

各行业使用哪种能源?

为了评价电力、热力和交通行业的能源使用状况,图2给出了2015年德国各产业的终端能源消耗情况。热力行业共消耗了1300TWh的终端能源,相当于电力和交通行业的总和。

图表 2:2015年德国热力、交通、电力行业的终端能源消耗量

图表 2:2015年德国热力、交通、电力行业的终端能源消耗量

在热力行业中天然气占据了最大的比例,而交通行业中95%消耗的能量都是由燃油来提供的。在电力行业中能源消耗则表现出多样性,其中可再生能源占据了稍多于三分之一的份额。

如果使用可再生能源来减少能源消耗中的碳排放,可以通过各行业直接使用可再生能源来实现(供热行业的太阳能热能,交通行业的生物燃料,电力行业的风力和光伏发电)。在某些情况下,通过直接或间接电气化的路线仍然是更有效的方法。

哪些技术可用于此?

除了热力行业和交通行业的直接电气化外,如热泵或电池供电的电动汽车,还可以通过转换技术来间接地使用电力。常见的转换技术有电转热设备(PtH)或电转气设备(PtG)。图3显示了德国已安装的电转热PtH和电转气PtG设备的位置。

电锅炉和热泵是不同的电转热PtH设备的例子,在这些设备中电力被转化为热量。在电转气PtG设备中电力是通过电解装置转换成氢气和氧气。氢气可以直接使用或者合成甲烷后使用,氢气或合成的甲烷又可用于交通或热力行业。除此之外,化工行业也使用氢气作为工艺原料。

图表 3:德国电转热设备PtH和电转气设备PtG所在地(2017年12月)

图表 3:德国电转热设备PtH和电转气设备PtG所在地(2017年12月)

而且电转热设备PtH和电转气设备PtG还可为电力行业提供灵活性。随着风能和太阳能发电厂的大量产电,电力可以在这些设备中得到有意义的使用,而不必为了电网安全而减少可再生发电。

挑战和机遇在哪里?

电转热设备PtH和电转气设备PtG当前的主要挑战是其经济性,与之前用于交通和热力行业的化石燃料相比,这些转换设备的收益较低。当前电力仍比化石燃料要贵得多,这主要是由于化石燃料受环保立法的影响小于电力。此外,可再生能源的补贴费用和税收费用都是以提高电价的方式来分摊的,因此在电转热和电转气设备消耗的成本会很高。

图4显示了不同能源在国家税收、补贴费用征收和其他费用方面的差异。 Agora Energiewende对这些不平衡状况进行深入分析

图表 4:德国不同能源的税收和补贴费用征收(2017年12月)

图表 4:德国不同能源的税收和补贴费用征收(2017年12月)

只有在其他行业中使用更少的二氧化碳密集型电力,行业整合才是对生态环保有意义。只有预测到之后有较高的电力需求的情况下,可再生能源电力才会在交通和热力行业中行业整合技术中被使用。反过来看,更多的行业整合也会带来更多的电力需求,这也会促使更多的可再生能源发电。

这也意味着提高效率和节能措施可以减少其他行业的电力消耗,导致发电容量扩大所需的成本降低。

您可以在我们2018年5月的研讨会上了解更多关于行业整合挑战和机遇的信息,讨论技术、经济条件以及当前的监管的变化。