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電力行業能否同時實現發電脫碳、推動向電動汽車的轉移，並保持正常運轉？

Thomas Edison （愛迪生）新穎的想法顛覆了世界，他開發了電力公司，該電力公司將集中為家庭和工業提供動力。一百四十年後，電力行業一直在悄悄脫碳，儘管它仍然是一個效率和可靠性的奇蹟。隨著經濟體逐漸感受到新冠肺炎疫情正在出現的「下一個常態」 —— 新冠肺炎疫情，遏制了商業和工業需求，在化石燃料市場造成了新的波動，並需要進行營運變革，以確保員工安全 —— 行業營運商可能需要重新校準，遏制氣候變化的持續努力的速度和範圍。

它們走多遠和速度將取決於可再生能源經濟學的提高速度，以及從氫燃料到碳捕獲、使用和儲存等技術的進步。同樣非常重要：擴大電池行業，以儲存電力，在風能和太陽能等可再生能源，沒有電力時保持電網嗡嗡作響，並加速電動汽車的滲透。

在本彙編中，麥肯錫專家提供了與這些轉型相關的機會和挑戰的快照，總部位於舊金山的太陽能播放器 Sunrun 的執行長 Lynn Jurich，提供了將住宅太陽能轉變為微型發電的新商業模式的地面檢視，該模式有助於公用事業管理其負載。

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電力行業完全脫碳
改變能源現狀：採訪 Sunrun 執行長 Lynn Jurich
建立一個更永續的電池行業

電力行業完全脫碳

可再生能源和新技術，可以將電力排放量推向零，但會以不同的方式在各個市場實現。

可再生能源正變得越來越豐富，越來越便宜。但其擴張的速度和性質，將因市場而異。為了瞭解電力行業如何提供廉價、可靠、永續的電力，我們將世界對映為四種關鍵市場類型（如下所述），它們共同構成了全球市場的大部分，並建立了道路，展示了到 2040 年，將每種市場類型完全去碳的最經濟的方式。

我們得出結論，從技術上講，實現 50% 至 60% 的去碳化並不那麼困難，而且往往是最經濟的選擇。從那裡到 90% 的脫碳通常在技術上是可行的，但有時成本更高。在技術和經濟上，達到 100% 可能都很困難。

附錄1

「島性」市場

顧名思義，這些是偏遠或孤立的市場（如夏威夷），那裡的電力系統很昂貴 —— 它們進口燃料，缺乏與其他電力市場的連線。許多市場氣候晴朗，可再生能源價格下跌，意味著這些市場的脫碳率可能超過 80%，主要是透過選擇成本最低的電力組合。

我們的研究顯示，攀登 90% 將意味著對太陽能進行大量新投資，當太陽能無法產生電池時，電池儲存用於備份。這將強加一些行業所謂的「削減成本」 — 無法高效率地使用所有上線的可再生能源，以及保持未充分利用的熱資產作為備份的相關成本。儘管如此，這倒數第二步，可以透過降低整體系統成本來實現。

要實現完全脫碳，需要使用一種被稱為 P2G2P（天然氣到電力）的新興技術，可再生能源透過電解生產清潔的氫燃料。這種清潔的氫氣，取代了化石燃料作為備用電力。現在這是一種高成本的技術，但價格標籤可能會被包含，因為使用將大多處於邊緣。

熱量大、成熟的市場

這些市場人口眾多，今天由熱設施提供大量電力，並與其他電力市場有重大互聯，以管理負荷。例如美國 PJM 市場和德國。達到 90% 的脫碳化，需要更多的風力發電和電池儲存。最終到達 100% 的脫碳可能依賴於碳捕獲、使用和儲存（CCUS），在那裡捕獲和儲存化石燃料工廠的排放。CCUS 資本成本很高，但持續使用發電可能會緩和它們。

基本負荷清潔市場

這些市場擁有大量基本負荷清潔電力的核心，如法國的核電站，以及巴西和北歐國家的水力發電設施。這是一個巨大的結構優勢：建立在零排放基礎上，他們可以選擇成本最低的去碳化選項 —— 在這種情況下，風能 —— 只需很少或沒有額外成本（使用基礎電力來平衡可再生間歇性），以達到 90% 的去碳化。

這些市場也非常適合透過負碳技術的創新，實現完全去碳化。清潔基地和可再生能源的結合，將創造一個機會，透過直接空氣捕獲（DAC）抵消所需的少量燃氣「峰值」容量（約 3%）的剩餘排放。這項技術有效地從大氣中吸入二氧化碳，並將其儲存在地下，或將其送往工業用途。成本很高，但在窄播使用中是可以控制的。

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大型、多元化的市場

這種市場類型包括大片地區，如加利福尼亞州、墨西哥和澳洲東部的部分地區，這些地區今天可再生能源只佔基本電力的適度，額外的可再生能源（主要是太陽能和風能，但也包括河基水電）存在巨大潛力。我們的分析顯示，減少 90% 排放的最直接途徑，是增加太陽能發電，加上儲存 —— 由天然氣設施支援，以管理間歇性。儘管大規模將可再生能源連線到電網的努力，將帶來一些低效率（削減成本），但隨著太陽能和儲存成本的持續下降，總體系統成本可能會下降。

在這些市場實現 100% 的去碳化，將需要過度建設可再生能源和儲存，這反過來又會增加削減成本，因為這些新資產在系統中循環。這些市場需要保留一些熱電廠，透過 P2G2P 技術，在氫氣的支援下，來執行這些設施。雖然價格昂貴，但只有當可再生能源無法生產數天才能供電時，P2G2P 才會啟動。

技術進步可以降低成本，並加快我們所描述的轉移路徑。除了直接空氣捕獲、CCUS 和 P2G2P 外，更長期儲存和生物質燃料技術的進步，還可以移動針頭，核能發電和傳輸等更傳統領域的進步也是如此。電動汽車的顯著滲透水準可能會取代，原本將製造的固定電池的有意義的部分。然而，矛盾的是，它們不太可能對系統成本產生重大影響，因為它們並不能解決，實現從 90% 到 100% 脫碳轉移的謎題。這需要突破電儲存。

當然，挑戰在於，儘管新環境的輪廓已經開始出現，但幾十年來，電力行業的運作時間範圍也隨之成長。其含義是公用事業公司、監管機構和投資者在不確定性下，做出高風險的策略決策，以及因市場和公司而有很大差異的創新當務之急。