2021年10月07

电气化计划:“雄心勃勃但现实”?

有很多媒体的关注大约是平均值[我]到2030年,澳大利亚家庭每年可节省能源和汽车成本5000美元,通过更大程度的电气化,到2035年可节省6000美元。但这一说法的依据是什么?为了实现这一说法,需要发生什么?

最近的讨论文件“城堡和汽车以及由Rewiring Australia智库发布的技术研究报告(二).该组织由索尔•格里菲斯博士(Saul Griffith)于上月创立,其模式是“重新布线美国”(Rewiring America),格里菲斯也是该组织的联合创始人,其目标是“提高美国应对气候变化的雄心”。

讨论文件包括广泛的建模,以达到其成本节约估计。但它雄心勃勃;为了实现关键目标,需要清除一些重大障碍,包括用新技术取代现有技术的资本成本,政府鼓励和授权变革的意愿和支出,以及对现有电力基础设施影响的管理,确保系统安全和供应链能力。

但讨论文件认为经济脱碳的必要性是最重要的,并认为家庭准备通过电气化首先和最快地脱碳。据估计,家庭能源消耗(包括汽车)占澳大利亚家庭使用排放的42%,而电气化所需的大部分技术已经具备(见图1)。

图1:家庭使用排放

来源:《Castles & Cars》

普通家庭的能源消耗主要来自供暖和制冷、水暖、烹饪以及冰箱、洗碗机、洗衣机和烘干机、电子产品和汽车等其他电器。据报纸估计,澳大利亚家庭平均在能源上的花费为5248美元,其中电力1481美元,天然气567美元,液化石油气103美元,汽油和柴油3056美元,木材41美元。

该模型考虑了国家的家庭能源和汽车使用情况,并预测了电气化替代技术的资本和运营成本,这些替代技术包括反向循环空调取代气体空间供暖和电动汽车取代内燃机汽车,这些技术一直持续到2035年。该公司已寻求对屋顶太阳能、电池、电动汽车和关键家用电器的价格和性能进行改善。

它还考虑了更换项目的融资成本和持续费用,并将未来成本与现有家庭能源成本进行了比较(一些进一步的细节将在本文后面介绍)。

它认为,如果我们开始给家庭通电,从明年的3%到2026年的40%,到2030年我们可能达到100%,如下所示。但报告指出,大多数家庭无法负担所需的前期资本投资,预计澳大利亚政府在本世纪20年代初需要投资120亿美元来实现脱碳家庭在2035年.考虑到这一成本,澳大利亚政府应对COVID-19的成本为2910亿美元2021年5月

图2:电气化家庭的年百分比

来源:《Castles & Cars》

图3和图4显示了电气化家庭的预计成本。

图3:当前和预计的能源成本

来源:《Castles & Cars》

图4:当前和预计的升级成本和能源成本

来源:城堡和汽车

图4显示了预计的支出和储蓄对经济的影响,而图5显示了从2025年开始的家庭储蓄估计。

图5:年度预计支出和储蓄

注:假设2021年至2024年期间采用率缓慢上升,到2030年100%的家庭实现电气化,澳大利亚经济的年度储蓄将会增加。

来源:《Castles & Cars》

图6:2025-2030年家庭储蓄

来源:《Castles & Cars》

摘要州平均澳大利亚家庭能源使用可以减少37千瓦小时每天从估计有102千瓦时(基于能源使用包括车辆)和“几乎可以完全满意10-12kW太阳系和兼容电池(太阳能光伏安装达到平均8 kw今年6月,看到我们最近太阳能的报告.)

太阳能成本

据说,对家庭来说,最大的节省来自将“相当大”的家庭用电份额转换为带有电池存储的屋顶太阳能。

模型使用更大的系统价格(6kW, 7kW, 10kW),这是一个平均每kW价格。只有更大的系统是基于对太阳能的需求来提供大部分的家庭电力。自产电量、储存电量和使用电量的比例如下所示。从电网供电的20%也占电动汽车离家充电和支付标准电网充电的比例。

图7:电力来源

来源:《Castles & Cars》

太阳能系统的大小是根据每个州的家庭能源需求以及年平均太阳能容量系数计算的。澳大利亚家庭的平均房价是基于所有州的加权平均值。容量系数是基于澳大利亚光伏研究所2015年4月至2021年3月之间的容量和输出数据。

在每个州,太阳能的平均电力成本(LCOE)是基于25年的使用寿命,每年下降0.5%,逆变器效率为85%,融资率为4%。[3]

模型中的电池存储成本假设10年后电池保留率为70%(论文指出,这是基于特斯拉Powerwall 2的保修)。将电池价格/kWh乘以1/0.7,得到考虑电池退化所需的电池尺寸。

图8:太阳能光伏价格

来源:《Castles & Cars》

设备更换成本

使用2021年8月的零售设备定价,安装成本从多个在线零售商采购。使用了一系列电器的平均值。

Rewiring Australia表示,在计算中使用了用类似的传统设备和更高效的电气化设备替换设备的成本差异。

汽车的成本

模型中使用的电动汽车(EV)成本是基于BloombergNEF对中型SUV的电动汽车平价估计,2021年的成本乘数为170%,随着电动汽车价格的下降,到2025年成本乘数将降至100%。

图9:电动汽车与内燃机汽车的价格差异

来源:《Castles & Cars》

因此,新传统汽车的平均价格为4万美元(相当于电动汽车的价格为6.8万美元,按170%计算),外加融资价格差异。再乘以每个家庭的平均汽车数量(即1.8辆)。电动汽车2型家用充电器的总平均价格和安装成本(总计2118美元)。模型中充电单元使用了与电动汽车类似的成本降低曲线。

融资成本

对于模型中的资本成本,在大约的保证寿命期内使用了融资成本——屋顶太阳能25年,热水器10年,电动汽车7年。

图10:融资条款

来源:《Castles & Cars》

“用于节省和成本计算的融资成本是屋顶太阳能和家庭电池的全部成本,以及电器和电动汽车的成本差异。

“成本差额是电气化替换成本减去类似的非电气化替换成本后剩下的总和。

例如,如果一个家庭将一个天然气热水器替换为另一个天然气热水器,余额为0。如果一个家庭要用热泵热水器取代天然气热水器,那么剩余的总和就是热泵热水器的价格减去天然气热水器的价格。这是我们在模型中融资的成本,即选择有效电气化方案的成本差异。根据融资项目的不同,模型中使用了不同的融资利率和术语。”

结论

澳大利亚通过更大的电气化为家庭节省潜在成本的模型重新布线,将加入关于经济脱碳的最佳和最低成本方法的辩论。该讨论文件称,它模拟了一个“雄心勃勃的但现实的”脱碳路径,并建议到2035年实现所有家庭的电气化,意味着从明年开始,每月将有6.6万户家庭实现电气化。

这是一项雄心勃勃的计划,但要实际实现,需要政府大力推动,提供重要的财政支持和政策设置。也不清楚是否考虑了所有的成本影响。

它正确地指出,电气化的最大障碍之一将是转换电器和车辆的资本成本。另一个挑战是,根据各种设备和技术的正常更换生命周期,这通常需要时间。

此外,这篇论文并没有真正解决大约三分之一的澳大利亚人家庭租房者.这些家庭实际上被排除在本文所述的技术变化之外。它指出,需要为最低收入家庭提供融资解决方案,包括鼓励房东和租房者帮助分配储蓄的政策。但房东似乎不太可能承担为其物业投资通电、安装太阳能光伏、电池和电动汽车充电设施所需的支出。

为了克服这些问题,imf认为,特别是在本世纪20年代初,需要政府通过回购和补贴等激励措施提供支持。

他说:“我们需要设计一种政策环境,使未来的结果能够立即实现。至关重要的是,这场电气化革命是公平的。各国政府必须确保所有家庭,无论其社会经济地位如何,都能在十年中期之前获得电气化给家庭带来的经济利益。”

支持性技术论文还认为,采用率需要达到100%,而且只有通过授权才能实现。虽然这篇论文承认这可能“听起来像一篇关于政府干预的长篇大论”,但它声称这不是,而是“在技术上是必要的”。


[我]平均家庭——2.6人,1.8辆车。

(二)Rewiring Australia于9月启动,它将自己描述为“由一群无党派的乐观的澳大利亚人支持,共同讲述和说明在使用“电气化一切”战略向快速脱碳过渡的过程中,对澳大利亚和世界可能产生的积极结果”。

[3]LCOE是每千瓦时的总成本。它包括资本成本(即设备和安装)、运营成本、财务成本、设备的使用寿命以及在其使用寿命中产生的千瓦时电量。

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