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1、RRENAInternationalRenewableEnergyAgency可再生能源实现终端用能低碳化图8表10专栏12缩略语15执行摘要16绪论24第一部分电动交通32Ql电动交通现状及展望3311智能电气化对交通脱碳的重要性3512政策制定者面临的盲点38。2交通智能电气化工具包402.1 工具包432.2 案例研究:加利福尼亚48。3交通智能电气化的创新全景503.1 技术和基础设施533.2 市场设计和监管663.3 系统规划和运营733.4 商业模式80第二部分电供热/制冷86Q4供热制冷领域电气化：现状及展望8741智能电气化对未来供热制冷系统的重要性914.2政策制定者面临的
2、盲点92。5供热和制冷智能电气化工具包955.1实施指南985.2案例研究10406智能电气化供热和制冷创新全景1096 1技术和基础设施1126.2 市场设计和监管1326.3 系统规划和运营1386.4 商业模式143第三部分电制氢148Ql绿氢：现状及展望1497 1智能电气化在绿氢发展中的重要性1527.2政策制定者面临的盲点153Qs智能绿色制氢工具包1558 1实施指南1578.2案例研究16009智能制氢的创新全景1619 1技术和基础设施16410 2市场设计和监管17511 3系统规划和运营18894商业模式193图图Sl系统性创新17图S.2智能电气化战略工具包21图I12
3、018年和2050年世界能源结构24图1.2系统性创新的四个维度25图L3智能电气化的直接和间接路线28第一部分电动交通图LlIRENAI5匕气候路径中交通用电占比和电动汽车保有量34图1.2全球电动汽车对电力、充电设施和投资的需求34图1.3电动汽车智能充电对电网的影响36图1.42030年智能充电对比利时（上）和德国（下）电力系统净负荷的影响37图2.1电动交通智能电气化战略的实施指南43图3.1创新对终端用能电气化的影响指标50图3.2电动交通的技术和基础设施创新53图3.3电池性能方面的困境55图3.4电池创新案例56图3.5充电基础设施的必要性和多样性58图3.6电动交通的市场设计和
4、监管创新66图3.7电动交通的系统规划和运营创新73图3.8电动交通的商业模式创新80IRENA为工业和建筑领域设定的15C气候路径下用电份额和热泵市场推广情况89图4.21970-2013年，瑞典区域供热系统中电锅炉和热泵年供热量占比90供热和制冷领域的智能电气化实施指南98图5.2工业领域温度范围及供热技术101图5.3塔恩比市DHC系统布局104图5.4平台布局107图6.1电供热/制冷技术和基础设施创新112前晶塘群班等潍屋2。22财年上半年在不同能源成本假设卜选定部分国家使用家用”4图64热泵和燃气锅炉供热的边际成本H5不同工业流程和热泵的温度范围“8图6.5储热技术的工作温度范围和
5、时间范围121季节性储热技术的平准化供热成本123第五代DHC系统示意图127电供热制冷领域的市场设计和监管创新132系统规划和运营的创新138亚利桑那州马里科帕县在2010年的AC需求和PV发电量140电供热与制冷商业模式下的创新143图6.12废热回收系统的布局145笫三部分电制氢图7.1终端用能场景(深度降碳进程中可将清洁氢作为传统能源有效替代品的一些场景)与实施清洁氢政策的优先级149图7.2IRENA的“15C气候路径”中绿氢的生产、投资和消费150图7.3电解产能项目的发展历史及未来展望151图7.4增加系统灵活性的技术替代方案152图8.1氢能经济的智能电气化战略实施157图9.
6、1氢能技术和基础设施创新164图9.2荷兰2030年氢主干项目计划172图9.3市场设计和监管创新175图9.4绿氢供应链180图9.5双向拍卖系统示意图181图9.6执行价格为65美元/TC02时排放交易系统(ETS)平均价格与碳差价合约补贴之间的关系183图9.7系统规划和运营方面的创新188图9.8电制氢商业模式的创新193图9.9将电解槽建在氢气使用终端所在区域194图9.10将氢气运输至使用终端位置194图9.11将可再生能源、电解槽及使用终端建于同一区域195表表S.1涵盖三大领域的100项智能电气化创新18表11基于IRENAI5C气候路径，到2050年的电气化进程26表I210
7、0项智能电气化创新在四个维度的分布29第一部分电动交通表2.1影响智能电气化战略制定的交通细分领域主要特征41表2.2交通领域智能电气化的创新工具包42表2.3电动交通基础工具包内的创新44表2.4电动交通智能充电工具包里的创新45表2.5V2G的优点和缺点46表2.6交通出行工具包内的创新47表2.7加州的智能电气化战略48表3.2交通领域智能电气化创新的现状和影响概述51第二部分电供热/制冷影响智能电气化战略选择的供热/制冷客户之间的差异96表5.2供热和制冷智能电气化创新工具包97供热和制冷领域的基础工具包99建筑供热工具包100工业供热工具包100表5.6区域供热工具包102表5.7制
8、冷工具包103丹麦塔恩比市区域供热/制冷智能电气化实施指南106瑞士住宅领域智能电气化实施策略一TIKo案例研究108丹麦塔恩比市区域供热/制冷智能电气化实施指南109表6.2供热和制冷领域智能电气化创新的现状和影响概述110表6.3储热的低温替代技术122表6.4高温储热技术124第三部分电制氢表8.1氢能领域智能电气化创新工具包156表8.2智能制氢基础工具包157表8.3并网电解装置战略下的创新158表8.4离网电解装置战略下的创新159表8.5奥克尼群岛氢研发平台的智能电气化策略160表9.1量化关键创新对终端用能电气化战略影响的指标161表9.2绿氢智能生产创新的现状和影响一览162
9、表9.3目前的电解制氢技术165表9.4三种电解装置的灵活性和服务178表9.5按碳强度划分,制氢税收抵免额度184专栏专栏1.1欧洲的电气化和能源安全27第一部分电动交通专栏1.1挪威在交通电气化方面的发展35专栏1.2智能充电对比利时和德国的影响37专栏2.1双向充电：什么时候才有意义？46专栏3.1EV车型演变的创新54专栏3.2电动汽车电池技术的创新领域55专栏3.3电池回收技术的创新领域57专栏3.4建设充电基础设施的关键58专栏3.5无线充电解决方案59专栏3.6为印度的三轮车队提供移动式充电服务61专栏3.7中国的V2G示范站61专栏3.8位于加利福尼亚州的宝马CHARGEFOR
10、WARD项目62专栏3.9电动汽车区块链应用63专栏3.10中国智能配电变压器终端为电动汽车充电提供便利64专栏3.11加州避免为电动汽车充电加装新分表的做法65专栏3.12中国国家电网公司电动汽车充电平台智能分表实践65专栏3.13英国配电系统运营商的监管框架67专栏3.14智能充电提供系统灵活性的若干示例68专栏3.15智能充电标准71专栏3.16德国、澳大利亚和美国的V2G并网规范72专栏3.17美国和德国的电动交通利益相关者合作74专栏3.18德国汉堡电动汽车充电的智能规划74专栏3.19比利时输电系统运营商ELlA的电网透明度工作75专栏3.20美国和乌拉圭的清洁运输通道76专栏3.
11、21NoVaSCOlia电力公司的智能充电试点增加了可再生电力的使用77专栏3.22荷兰通过控制充电来降低电动汽车峰值负荷，而德国则通过电动汽车充电来测试需求侧再调度78专栏3.23电动汽车作为韧性电网解决方案举例79专栏3.24英国某电动汽车聚合商开展V2G试验81专栏3.25加州的电动汽车充电即服务82专栏3.26微型出行平台，一种E-MAAS模式83专栏3.27提供充电桩、充电桩桩身广告、以及按需提供安装的商业企业84专栏3.28台湾两轮和三轮车的换电，以及美国电池更换初创公司AMPLE的换电85专栏3.29中国重型卡车电池更换试点项目85第二部分电供热/制冷成功部署大规模热泵:瑞典案例
12、90工业高温供热需求101热泵的经济性115专栏6.2MARlENHUTTE钢铁轧制厂117电裂解炉实验装置120专栏6.4中国郴州钢铁工业电气化项目120斯德哥尔摩机场的季节性含水层储能123储热经济性123世界上第一个卡诺电池(CARNOTBATTERY)以热能的形式储存电力：第三生命储热厂125西班牙巴塞罗那DISTRlCLlMA126专栏6.9荷兰的第五代区域供热和制冷系统128中国电力系统的泛在物联网129专栏6.11用于运营德国虚拟发电厂的区块链130八达通AGlLEoCTOPUS项目133法国巴黎建筑物能效提升方案136专栏6.14加州首个要求安装热泵的建筑规范获得批准137欧洲
13、冷热负荷分布图绘制项目139亚利桑那州将制冷符合与太阳能光伏发电相耦合140丹麦的供热即服务(HAAS)144专栏6.18A丹麦FACEBoOK数据中心的废热回收145专栏6.18B中国西藏数据中心的废热回收145专栏6.19丹麦的生态工业园146专栏6.20丹麦社区级区域供热设施147第三部分电制氢专栏9.1高压气态储氢项目示例169专栏9.2荷兰的氢主干项目172专栏9.3IIYAI（人工智能氢能管理平台）项目173专栏9.44绿钢的优化软件174专栏9.5用于未来氢气或NG/出网络持续监测和安全运行的氢G比泄漏检测174专栏9.6欧盟委员会关于可再生氢的授权法案，2023年2月176专栏
14、9.7电解装置提供辅助服务的能力178专栏9.8德国提供辅助服务的电解装置179专栏9.9共同努力实现市场标准化：国际氢能经济和燃料电池伙伴计划（IPHE）179专栏9.10德国购氢的双向拍卖会181专栏9.11碳差价合约的执行183专栏9.12清洁制氢税收优惠184专栏9.13一站式许可服务站和氢能项目审批绿色通道186专栏9.14中国低碳氢、清洁氢和可再生能源氢的标准与评价186专栏9.15丹麦的监管沙盒187专栏9.16丹麦输电系统运营商ENERGINET开发出氢能产能地图189专栏9.17智利对风力的利用：HARUONl项目189专栏9.18电力储存：澳大利亚的世界格拉德斯通生态能源项
15、目和法国绿色三角洲项目190专栏9.19中国台州大陈岛示范项目中的电力转换路径191专栏9.20电力和天然气输送系统运营商合作示例192专栏9.21氢气出口国智利和氢气进口国日本195专栏9.22西班牙瓦伦西亚一个主要工业集群的低碳化计划196专栏9.23奥地利采用加压碱性电解槽提供电网平衡服务196专栏9.24HYSYNERGY：用于丹麦区域供热的过剩热量197专栏9.25芬兰拉赫蒂的电转气转热设施197缩略语4GDH第4代区域供热技术IPT感应式功率传输5GD1I第5代区域供热技术IRENA国际可再生能源署AC交流电ISO国际标准化组织AEM阴离子交换膜KM千米AI人工智能KG千克ALK碱
16、性KW千瓦BNEF彭博新能源财经KWH千瓦时CAS充电即服务/制冷即服务LOHC液态有机氢载体CCFD碳差价合约m3立方米CO2二氧化碳MAAS交通即服务DC直流电MFRR手动频率恢复备用DERs分布式能源MT百万吨DHC区域供热制冷MW兆瓦DSO配电系统运营商MWII兆瓦时EJ艾焦耳（10万亿焦）NEDO日本新能源产业技术综合开发机构E-MS电动交通即服务P2P电力转换EMEC欧洲海洋能源中心PCM相变材料ENTSOE欧洲输电系统运营商网络PEM聚合物电解质膜ETS排放交易系统/经济转型情景PPA购电协议EU欧盟PV光伏EUR欧元RES可再生能源EV电动汽车SOEC固体氧化物电解槽FPPA灵
17、活购电协议TFEC终端能源消费总量GW吉瓦TES储热112氢TSO输电系统运营商HAAS供热即服务TWH太瓦时HP购氢协议USD美元IITHP高温热泵VlG单向智能充电HYAl氢能生产和使用中的人工智能V2B电动汽车向建筑物返送电IEA国际能源署V2G电动汽车向电网返送电EC国际电工委员会V2H电动汽车向家庭返送电IOT物联网VRE波动性可再生能源IPHE国际氢能与燃料电池经济合作伙伴联盟执行摘要创新是推动全球能源转型以实现碳中和未来的驱动力。能源转型不仅关注能源生产，也关注能源消费。能源的供需必须协调起来共同转变，以实现整个系统更快、更有效地脱碳。在供给方面，风能和太阳能技术近年来发展迅速，
18、为电力系统提供了大量的清洁电力。然而，需求侧并没有同步发展。直至最近，全社会还是沿用以化石燃料为基础的传统能源消费方式。如今，交通和供热部门很大程度上仍依赖化石燃料。根据IRENA提出的1.5气候路径，电能占终端能源消费的比重应从2020年的22%增至2030年的29%和2050年的51%。这一目标可以通过电气化技术的大量普及来实现，其中许多技术己经达到实用化（IRENA,2023）,包括电动汽车和可为建筑和许多工业过程供热的热泵。此外，难以直接电气化的终端用能部门可以使用可再生能源发电生产的“绿”氢来实现脱碳，这一过程也称为间接电气化。在IRENA提出的L5气候路径下（IRENA,2023c
19、）,通过直接和间接电气化，到2050年，全球电力需求将是2020年的三倍，这给电力系统带来了挑战，突显了能效措施的重要性。然而，鉴于电气化对终端用能部门脱碳的巨大好处，世界各国政府不应将智能电气化视作威胁，而应将其视为重大机遇，有助于加速经济增长，改善能源安全，减少气候变化的巨大影响和实现其他重要的可持续发展目标。然而，终端用能电气化是一项复杂的任务，仅靠技术解决方案是不够的，还需要从电力部门到终端用能部门的能源价值链上所有利益相关方的参与。这种综合性的方法被称为智能电气化。智能电气化是能源系统一种经济有效的脱碳路径。智能电气化以终端用能部门电气化为基础,需要通过让电力系统适应高比例可再生能源
20、接入、充分发挥电源的灵活性等来实现。智能电气化使（1）电力系统能以经济高效的方式接入新型负荷：并创造（2）电力系统的灵活性，进而消纳更高比例的可再生能源，使电力系统更具鲁棒性和弹性。对于用能终端来说，电气化是（3）使其脱碳的最经济高效的解决方案。基于可再生能源的智能电气化构建了一种良性循环。电气化创造了可再生能源的新用途和新市场，这反过来又加速了终端用能部门电气化，提供了更大的灵活性，进一步促进了可再生能源的发展和技术创新。在这种情况下，创新可以降低成本，创造新的投资和商业机会；改变政策环境；加速良性循环。因此，创新是全球能源革命和推出有效的智能电气化战略的基础。然而，任何旨在促进未来能源系统
21、脱碳的一项创新，如果孤立地加以实施，都不会取得成效。建立在各项创新基础上的集成创新解决方案，应汇集各个要素，对当今社会能源消费方式产生变革性影响。因此，这些集成创新解决方案不仅仅只是以技术为基础的解决方案，还包括市场设计和监管、系统规划和运营及商业模式等创新。创新的协同作用在称为“系统性创新”的这一过程中得以充分发挥，集成创新解决方案从能源系统多个组成部分的互补演进中诞生。系统性创新是能源经济实现有效结构转型的关键，包括以下方面的创新：辍,技术和基础设施包括促进终端用能部门电气化方面发挥关键作用的技术及相关基础设施。市场设计和监管，包括新的市场结构和监管框架变化，以激励和引导终端用能部门电气化
22、,并鼓励智能电气化。系统规划和运营包括以创新方式规划电力部门与终端用能部门和运行系统的耦合，最大限度地整合可再生能源发电，并尽量减少电力系统的额外负荷。;磁;，商业模式，为新服务创造商业案例，使电力系统更加灵活，并加速终端用能的电气化。图S.lI系统性创新 技术和基础设施市场设计和监管Fl系统规划和运行Q商业模式系统性创新这份创新全景报告包含了100项关键创新，这些创新推进实施智能电气化战略，能在终端用能部门的转型和脱碳中发挥作用。本报告总结了在全球范围内初创企业、大公司、监管机构和系统运营商中涌现的数百种创新解决方案，这些解决方案有助于实现交通、供热/制冷以及制氢领域的智能电气化。，表Sl涵
23、盖三大领域的100项智能电气化创新终端用能部门融自电气化Ioo项创新侬技术和基础设修Q-市场设计和监W系统规划和运&商业模式27电动汽车作为韧性电网解决方案电动交通1电动汽车车型演进13动态电价-20跨部门合作及统筹-28电动汽车聚合商2电动汽车电池14智能充电：提供本地规划29利用分布式能源削3电池回收技术4充电站的多样性和普遍存在性配电网灵活性15智能充电：为电力系统提供灵活性121将电动汽车负荷纳入电力系统规划22电网数据透明度减电动汽车充电峰荷-30退役电池的梯次利用5无线充电16“充电权”监管-23绿色清洁高速公路 31电动汽车充电即服务 32电动交通即服务6架线充电17简化充电基础
24、设施审批流程-24电力系统灵活性与电动汽车充电集中7移动式充电站18标准化和互操作性管控-33公共充电站的所有8V2G系统9数字化能源管理和智能充电19V2G并网导则25电动汽车柔性负荷与波动性可再生能源的协同管理权和运营34在家中和公共区域支付充电贽用的单一10基于区块链的交易11智能配电变压器26通过电动汽车负荷柔性管理延缓电网改造升级账单商业模式35电动汽车换电12智能电表和分表修技术和基础设嵩密/二市场设计和监，）Rl系统规划和运营，商业模式电供热/制冷1低温热泵14动态电价21城市整体规划-28聚合商2混合热泵15热负荷的灵活性22冷热映射（冷热负荷-29满足供热和制冷需3高温热泵1
25、6灵活购电协议分布图绘制）求的分布式能源4废热发电技术17提高热泵运行可预-23制冷负荷耦合光伏发电30供热和制冷即服务5工业高温电力应用6低温储热测性的标准和认证-18建筑和工业的能效改善方案31数据中心的废热回收-24具有热惯性的智能化运营-32生态工业园和工业7中高温储热-19基于电供热的建筑25季节性储热的智能化运营过程废热回收8第四代区域供热制冷规范33城市循环能流一增系统20简化热力基础设施26工业供热的智能化运营压热泵9第五代区域供热制冷的审批程序和规定34社区级区域供热/系统27在区域系统中协调制冷10物联网赋能智能电供热和制冷需求35社区级电供热资产气化11人工智能用于冷热负
26、荷需求预测12基于区块链的交易13数字化赋能电力系统灵活性技术和基础设WCN市场设计和监Q）(g.系统规划和运W?商业模式）1加压ALK电解槽2 PEM电解槽3 SOEC电解槽4 AEM电解槽5高压气态储氢6液化储氢7氢用设备8用于绿氢生产的数字化骨干网9氢泄漏检测电制氢10额外性原则,21输电系统运营商在*Ii用于绿氢生产的可:规划中考虑氢能再生能源购电协议设施目&日、十品八,22电解槽与（陆上和海,12具有成本效益的FhG上）可再生能源发电机组协同选址 13电解槽提供电网no仙化住行.#:如,23智能储氢IS苕和电服务力转换路径114”-24长周期储氢 15购氢协议CU小一叫125电力和天
27、然气运营 16碳差价合约商联合运营 17供氢网监管框架 18简化电解槽项目审批流程 19绿氢质量基础设施 20监管沙盘 26本地氢需求 27氢交易 28氢能工业中心 29为电力系统提供灵活性的收益 30电解槽副产物（氧气、热量）销售注：ALK =碱性；PEM =聚合物电解帧膜：SOEC固体氧化物电解槽：AEM =阴离子交换膜：V2G电动汽车向电网返送电。不存在普适通用的智能电气化解决方案。最佳战略和创新实践会因不同的国家和系统的具体属性而有所不同包括特定电力系统和终端用能部门的技术和经济情况以及社会和文化差异。本报告不仅概述了具有发展前景的创新，还为如何使用这些创新工具箱来构建智能电气化战略提
28、供指导。为做到这一点，创新按“工具包”分类，这些工具包是根据战略目标为三个终端用能部门而定义，可以相互补充。首先，基本工具包包含了开始向电气化过渡的基础创新。然后，结合每个场景的需求及目标，在基本工具包基础上又定义更为具体的工具包。本报告分为三个部分：夕图S.2I智能电气化战略工具包智能电气化战略工具包智能充电工具包单向充电双向充电交通出行工具包私家车车队基本工具包电制氧供热工具包制冷工具包建筑供热工业供热区域供热基本工具包智能制氧工具包并网电解槽离网电解槽基本工具包各部分遵循同样结构: 终端部门电气化的现状和进展本部分简要概述了该部门目前电气化的进展，可能通向脱碳目标的具体路径，以及智能电气
29、化方法的重要性。本部分还总结了主要挑战，并确定了常被忽视并阻碍智能电气化战略部署的盲点。 智能电气化战略工具包本部分介绍了使用创新工具包的实施指南，说明了如何针对不同的具体场景和需求制定智能电气化战略。 终端用能部门智能电气化的创新全景本部分列出了每个领域的关键创新，并解释了创新的具体内容及其重要性，还介绍了实施创新的典型案例。电动交遁绪论实现终端用能部门智能电气化需要系统性创新世界早己开始了向清洁能源转型的历史性变革。技术成本的快速下降促使太阳能、风能得到了广泛应用，目前已占据全球新增发电市场的主导地位。但是，要实现可持续发展和气候目标，还需加快变革的步伐，加快扩大可再生能源利用规模,建设更
30、加智能、灵活的电网。在主要的终端用能部门，尤其是工业、建筑业、交通运输业的生产制造过程中，大幅增加清洁电力占比。终端用户电气化促进了能效技术的应用，而广泛的电气化与能效技术相结合，将减少全球能源消耗总量。根据IRENA的分析，要实现2015年巴黎气候变化协定目标，要将电力在能源结构中的占比从2020年的22%提升到2050年的51%,如图I.1所示。，图1I2018年和2050年世界能源结构2050（ 1.5C气候路径）2020374ej终端能源消费总量（TFEC）353ej终端能源消费总量（TFEC）TFEC ()22%电能%检5生现14%牛.物质能（现代利用）14%氢能（直接利 用和制作可
31、再 生合成燃料）7%其它51%电能 （直接利用）其中可再生能源制氢占：94%其中可再生能源发电占91%其中可再生能源发电占28%羯耻（IRENA,2023）。实现智能电气化，不仅要靠终端用户，还要把电力与供热、交通等其他能源行业关联起来，为所有行业提供灵活的能源。例如，电动汽车不仅能大幅减少温室气体排放，还可以向电网供电，降低对新建发电容量的需求。通过行业耦合、灵活运行和提高能效，智能电气化不仅可以削减高峰用电负荷，还是帮助能源行业，包括终端用户，实现低碳化的强有力手段。智能电气化帮助电力系统以经济高效的方式消纳新能源，增强了系统灵活性，实现了可再生能源高比例接入，提高了系统的鲁棒性和韧性。智
32、能电气化也是交通运输业和供热行业等主要终端用户实现低碳化最具成本效益的解决方案。可再生能源与智能电气化形成了一个良性循环。电气化催生了可再生能源的新用途和新市场，这反过来又加速了终端用户的电气化，进一步促进了可再生能源的发展和技术创新。技术创新还可以降低成本，创造新的投资和商业机会。创新是智能电气化和全球能源转型的基础。大多数创新都不能孤立地实施，因为这不仅仅是基于技术的解决方案。技术和基础设施、市场设计和监管、系统规划和运营，以及商业模式等皆要创新。因此，创新性解决方案来自能源系统各部分的发展与互补，并在“系统性创新”的过程中充分发挥各部分的协同作用。本报告包含的100项关键创新分布在四个维
33、度：（1）技术和基础设施，（2）市场设计和监管，（3）系统规划和运营，（4）商业模式（图1.2）。只有在创新中匹配和协调电力系统和终端用户的各个环节，让所有参与者和利益相关方共同发挥作用，才能使创新解决方案成功实施。夕图1.2 I系统性创新的四个维度市场设计和监管“O系统性创新Fl系统规划和运行智能电气化方案无法预先进行设定。因为电力系统设计和应用创新的最佳策略会因不同国家和系统的具体属性而有所不同，这包括既定电力系统的技术和经济特性、社会文化环境等方面的因素。电能将成为未来能源系统的主要载体巴黎气候变化协定的目标是将全球平均温升控制在比工业化前高出1.5之内，这也是IRENA1.5气候路径的
34、统一原则。在IRENA1.5路径下，电能在终端能源消费总量(TFEC)中的占比，必须从2019年的21%,增长到2030年的29%、2050年的51%。这有赖于电力技术的巨大进步，其中很多已经获得了应用(IREN,2023),如电动汽车(EV)和能给建筑和许多工业过程提供热能的热泵技术。另外，对于难以直接电气化的终端用户，比如其他一些工业过程，可以利用可再生能源发电生产的“绿”氢来间接地实现电气化和低碳化。到2050年，全球电力需求将是2020年的3倍。这将给电力系统带来更多挑战，也提升了能效的重要性。鉴于电气化和低碳化带来的巨大好处，各国政府不应将快速的智能电气化当成威胁或者艰巨的任务，而应
35、将其视为加快经济增长、改善能源安全(专栏1.1)、减少气候变化影响以及实现其它重要的可持续发展目标的良好契机。表Ll汇总了要实现巴黎气候变化协定目标所需达到的电气化水平。，表LI；基于IRENAL50C气候路径，到2050年的电气化进程近年20302050直接使用的电能在终端能源消费总量中的占比22%29%51%电能在交通运输业的占比TFEC(%)1%7%52%电能在建筑业的占比(TFEC)34%53%73%电能在工业中的占比(TFEC)20%25%27%电动及插电式混合动力轻型乘用车保有量(百万)103592182上路行驶的乘用电动汽车(百万)105te,3602180电动汽车充电设备(百万
36、)13722300近年20302050工业用热泵（百万台）13580建筑用热泵（百万台）58447793热泵所需投资（十亿美元/年）64237230清洁氢（百万吨/年）0.7125523清洁氢及其衍生物生产设施的投资需求（包括电解槽、原料和基础设施）（十亿美元/年）1.1100170清洁氢的工业消耗量（EJ）O14.440来源：（IRENA,2023b）注,2020：22020：32020：42020；52020：2022：72020；82020；92020：,u2022:”2021-这里的清洁氧指使用可再生能源发电通过电解水生产的“绿氢”以及天然气与碳捕获、封存相结合生产的“蓝氢”：，202
37、2。，专栏I.1I欧洲的电气化和能源安全2022年2月爆发的乌克兰危机在欧洲引发了严重的能源危机。不仅来自俄罗斯的天然气价格融升，而且由于天然气发电的比例很高，电价也急剧攀升。高度依赖天然气的欧洲工业正在失去竞争力，欧洲家庭的能源开支大幅上涨。这场能源危机凸显了欧洲加速能源转型的必要性。富有韧性和更高安全性的能源系统，不仅能减轻气候变化的影响，还具有更强的稳定性、竞争力、经济可负担性和可持续性。高比例可再生能源接入电力系统后，用户将使用到大量可再生能源发出的清洁电力，从而减少对天然气的依赖，而天然气正是引发当前欧洲能源危机的罪魁祸首。欧洲能源危机，最终可能成为其能源转型的加速器。终端用能部门智
38、能电气化的创新全景本报告展示了一系列创新方案，包括对终端用户的直接电气化和间接电气化的100项创新（图1.3和表L2）,旨在帮助决策者制定智能电气化战略。这些创新方案是通过对数百个实际项目的分析，并咨询了全球150多名外部专家后确定的。同时，报告还提供了一份制定智能电气化战略时易被忽略的重要主题清单。报告分为三部分，分别对应智能电气化的三条主要路线：电动交通描述了交通运输行业智能电气化的35项关键创新。O电供热/制冷，描述了供热/制冷行业智能电气化的35项关键创新，涵盖建筑、工业、区域供热/制冷三大领域。O电制氢,描述了使用可再生能源发电进行电解水制氢的30项智能电气化的关键创新，这属于间接电
39、气化，且讨论仅限于绿氢的生产及基础设施，不包括氢气的进一步利用和加工。图1.3所示的每个路线都包括实施关键性创新的指导方针。，图I3I智能电气化的直接和间接路线,表I.2I100项智能电气化创新在四个维度的分布电动交通35项创新技术和基础设施1电动汽车车型演进 2电动汽车电池 3电池回收技术4充电站的多样性普遍 存在性5无线充电6架线充电 7移动式充电站8 V2G系统9数字化能源管理和智 能充电IO基于区块链的交易11智能配电变压器12智能电表和分表 13动态电价 14智能充电：提供本地 配电网灵活性 15智能充电：为电力系 统提供灵活性 16 “充电权”监管 17简化充电基础设施 审批流程
40、18标准化和互操作性 19 V2G并网导则20跨部门合作及统筹 规划21将电动汽车负荷纳 入电力系统规划22电网数据透明度23绿色清洁高速公路24电力系统灵活性与 电动汽车充电集中 管控25电动汽车柔性负荷 与波动性可再生能 源的协同管理26通过电动汽车负荷 柔性管理延缓电网 改造升级27电动汽车作为韧性电网解决方案- 28电动汽车聚合商 29利用分布式能源消减 电动汽车充电峰荷- 30退役电池的梯次 利用 31电动汽车充电即 服务 32电动交通即服务 33公共充电站的所有 权和运营 34在家中和公共区域 支付充电费用的单 一账单商业模式1 35电动汽车换电注：ALK=碱性：PEM=聚合物电解
41、质膜；SOEC=固体氧化物电解槽；AEM=阴离子交换膜；V2G=电动汽车向电网返送电。您黑中热/制冷注：ALK=碱性；PEM =聚合物电解质膜：SOEC =固体氧化物电解槽；EM =阴离子交换膜:V2G =电动汽车向电网返送电。1低温热泵14动态电价21城市整体规划-28聚合商2混合热泵15热负荷的灵活性22冷热映射（冷热负荷-29满足供热和制冷需3高温热泵16灵活购电协议分布图绘制）求的分布式能源4废热发电技术，17提高热泵运行可预-23制冷负荷耦合光伏发电-30供热和制冷即服务5工业高温电力应用测性的标准和认证-31数据中心的废热18建筑和工业的能效改善方案-24具有热惯性的智能化运营回收
42、6低温储热-32生态工业园和工业7中高温储热19基于电制热的建筑25季节性储热的智能化运营过程废热回收8第四代区域供热制冷规范33城市循环能流一增系统20简化热力基础设施26工业供热的智能化运营压热泵9第五代区域供热制冷的审批程序和规定34社区级区域供热/系统-27在区域系统中协调制冷10物联网赋能智能电供热和制冷需求35社区级电供热资产气化11人工智能用于冷热负荷需求预测12基于区块链的交易13数字化赋能电力系统灵活性电制氢35项创新1加压ALK电解槽 2 PEM电解槽3 SOEC电解槽4 AEM电解槽, 5高压气态储氢6液化储氢 7氢用设备8用于绿氢生产的数字 化骨干网9氢泄漏检测10额外
