9/18美國能源部發布新的「商業化躍升路徑」系列報告，新增工業去碳及虛擬電廠(Virtual Power Plants；VPP)二項報告

• 建檔日期：112-10-26
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摘要：
1.背景：「商業化躍升路徑」系列報告，旨在為私部門及其他產業合作夥伴提供有關如何實現技術全面布建的資訊。2023年3月首次發布潔淨氫能、碳管理、先進核能與長效儲能等4項報告。
2.本次新增工業去碳及虛擬電廠二項報告：
(1)工業去碳報告：包括下列三項子報告
A.工業去碳：討論《降低通膨法案IRA》關注8大產業(化學品、煉油、鋼鐵、食品及飲料、紙漿及造紙、水泥、鋁、玻璃)之轉型機會。
(A)美國工業淨零進度落後(2021工業碳排占23%)：原因包括去碳技術不成熟且成本高；客戶對低碳產品的需求不明；某些產業的公司不願意成為先行者。
(B)推動措施：持續研發與示範新去碳技術與方法；推動公私投資(7,000億-1.1兆美元)布建新去碳技術；明確客戶低碳產品需求並要求供應鏈減碳，以加速產品去碳。
B.去碳化學品與煉油：
(A)現況：化學品與煉油產業占美國能源相關工業總排放量38%，此報告重點關注下游製程的去碳(如煉油)。
(B)目標2030年溫室氣體較2005年減50-52%，採分階段執行去碳：
a.第一階段(2023-2030)：加速布建較成熟的去碳技術，要求超過80%的化學品與煉油設施效率提高約10%。
b.第二階段(2030-2040)：擴大目前正在試驗的去碳措施，如低碳氫開發及CCS技術。
c.第三階段(2040-2050)：利用目前處於研發與試點階段技術，實現淨零排放。
d.使用碳移除技術(CCS)：抵銷剩餘排放。
C.低碳水泥：
(A)現況：水泥業碳排約占美國1-2%，目標2030年較2005年減30%排放量。
(B)許多新去碳技術仍處於試點階段：至2030年需累積投資50億-200億，至2050年達600億-1,200億方能完成關鍵技術，使水泥業全面去碳。
(2)虛擬電廠(VPP)報告：
A.目標於2030年布建80-160GW的VPP：約較目前容量(30-60GW)增加兩倍。
B.推動方向：擴大採用分散式能源；簡化VPP註冊；VPP營運標準化；納入公共事業規劃與提供獎勵措施；納入電力市場。

內參：
9/18美國能源部發布新的「商業化躍升路徑」報告，新增工業去碳及虛擬電廠
一、 背景：「商業化躍升路徑」(Pathways to Commercial Liftoff)系列報告於2023年3月首次發布，旨在為私營部門及其他產業合作夥伴提供有關如何實現技術全面布建之資訊。Liftoff第一份報告主要關注潔淨氫能(clean hydrogen)、碳管理(carbon management)、先進核能(advanced nuclear)與長效儲能(long duration energy storage)。
二、 9/18美國能源部(DOE)發布新的「商業化躍升路徑」(Pathways to Commercial Liftoff)報告，新增工業去碳(Industrial decarbonization)及虛擬電廠(Virtual Power Plants, VPPs) 。本次新增對減少排放、提高能源系統韌性及實現拜登總統2035年達100%潔淨電力及2050年實現淨零排放經濟的積極目標至關重要。
(一)工業去碳報告：工業去碳主要分為三部分，分別為工業去碳、去碳化學品與煉油、低碳水泥。報告的目的是為私營部門主導的全產業去碳工作提供指導，並強調環境正義與創造良好就業機會直接造福社區。
1.工業去碳報告：討論目前在《降低通膨法案(IRA)》中重點關注的八個產業(化學品、煉油、鋼鐵、食品及飲料、紙漿及造紙、水泥、鋁、玻璃，其中，水泥、化學品及煉油產業將另外討論，以便更深入地了解這些行業)的轉型機會。報告指出，美國碳密集型工業部門正處於能源轉型的關鍵轉折點，社會聚焦加速深度去碳。報告重點摘要如下：
(1)美國工業淨零排放(占2021年二氧化碳排放量23%)進度落後：主要因為去碳技術不成熟且成本高；客戶對低碳產品的需求不明； 某些產業的公司不願意成為先行者。然而，隨著公部門對兩黨基礎建設法(BIL) / IRA的支持、客戶對解決排放問題的期望不斷提高以及私營部門的早期推動，此問題將有所解決。
(2)新興的去碳工具(decarbonization levers)：能源效率、工業電氣化、碳捕捉及封存(CCS)、替代燃料是2030年為減少部分工業碳排之最低成本方法。
(3)持續研究、開發及示範：持續研究新的去碳工具(如新穎的低碳生產方法)，以在2050年之前達成淨零、降低整體成本並消除去碳產生之風險。
(4)投入7,000億-1.1兆美元資本：為透過新興技術實現去碳，需要透過公、私部門投資以及工業材料占最終產品價格的一小部分的槓桿來進行資本布建。
(5)早期商業布建：在特定產業應用中早期布建去碳技術可以跨產業學習並降低推動成本，從而提高未來類似專案的價值主張。
(6)明確的終端客戶需求：將有助於加速工業去碳，要求整體供應商價值鏈採取行動，以爭奪市場份額及重視低碳產品的客戶群。
2.去碳化學品與煉油報告：重點關注化學品與煉油(合計占美國能源相關工業總排放量的38%)下游製程的去碳，如煉油(詳參圖一)。目前，化學品與煉油部門主要生產用於運輸(重油)與熱能(天然氣)、電力(氫)等能源，並將其製程中之副產物製成下游產品(包括塑膠、化肥與藥品)，且也為美國代表性主要出口商品 (詳參圖二)。若不迅速採取措施降低其碳排，化學品與煉油業將繼續成為美國排放的主要貢獻者。

圖一
圖二、
報告重點摘要如下：
(1)全球需求成長：由於全球需求不斷成長，2021年至2050年化學品排放量預計將增加35%，若不採取行動，截至2050年，下游化學品生產與煉油業的排放量可能會增加約20%。
(2)化學品與煉油的生產相關：其生產途徑與去碳機會共享相關。例如，化石燃料為這兩個產業的原料，而精煉油產品則在許多化學過程中用於加熱。
(3)新興技術規模化：為了實現2050年國家去碳目標，示範與試點階段的替代價值鏈(如用於低碳/零碳燃料/化學品的新生物基(bio-based)途徑)與較低技術完備水平(Technology Readiness Level)的技術(如用於工業的小型模組化)必須規模化。
(4)設定2030年溫室氣體減量目標(相對2005年減少50-52%)，分階段執行去碳：
A.第一階段(2023-2030年)：加速布建較成熟的去碳技術。如：提高能源效率、工業電氣化、電解氫(用於製氨與精煉)、啟用CCS改造天然氣加工廠、潔淨電力、大規模生產永續燃料。
B.第二階段(2030-2040年)：擴大目前正在試驗的去碳措施，如潔淨氫開發及CCS技術。
C.第三階段(2040-2050年)：利用目前處於研發與試點階段的技術實現淨零排放。
D.碳移除：為了實現完全淨零排放，將以碳移除技術輔助。
3.低碳水泥報告：重點關注水泥生產去碳，透過擴大布建成熟技術達成截至2030年減少30%的排放量。目前，水泥約占全球二氧化碳排放量的7-8%，約占美國二氧化碳排放量的1-2%。報告重點摘要如下：
(1)許多新興去碳技術仍處於試點階段：截至2030年需累積投資50-200億，截至2050年達600-1,200億方能實現關鍵技術提升，進而實現水泥業全面去碳。
(2)美國能源部(DOE)、聯邦機構、地方政府承諾聯合致力於與社區及私營部門合作，加速綠色水泥技術的布建。
(二)虛擬電廠報告重點摘要：
1.緣由：隨著尖峰時段電力需求十年來首次上升、舊燃煤與天然氣發電廠退役，美國電網將需要新增足夠的容量，以便滿足於2030年超過200 GW的峰值需求，且為達2035年淨零，新增的容量需求可能達400 GW。虛擬電廠報告列出下列當務之急的計畫，擬於2030年布建80-160GW的VPP(目前VPP容量為30-60GW，約增加兩倍)，並通過將調峰發電廠(peaking power plant)的支出轉向成本較低的分散式能源，以於每年節省約100億美元的電網成本。
2. 五項計畫：
(1)以公平利益方式擴大採用分散式能源(Distributed Energy Resource, DER)：政府、非營利組織、公用事業公司、DER製造商及VPP平台可以合作，以公平利益的方式全面支持採用DER、布建VPP(包含節省電費、加強電網可靠性及韌性、改善空氣品質與就業機會。
(2)簡化VPP註冊：公共事業、DER製造商、VPP平台、消費者權益倡導者與監管機構可以分階段製定方法來簡化參與者註冊VPP，採用措施如輔導消費者、在購買時自動將DER註冊到VPP並提供退出選項，以及擴大支援DER設備的VPP。
(3)VPP營運標準化：公、私部門利害關係人可以改善製定指南、標準、要求的協調與資源配置，使VPP更具可重複性，並縮短各個VPP 的布建與試點階段設計。
(4)納入公共事業規劃與獎勵措施實施：政府、公共事業及非營利組織可以增加對公共事業監管機構(例如委員會、董事會)的資源與人員支持，以修訂或引入新的配電系統規劃要求、採購流程、費率制定與客戶計劃，促進採用具有成本效益的DER及VPP布建，同時考慮潛在的電網升級必要性。
(5)融入批發市場：在重整市場(restructured markets)時，獨立系統調度機構(Independent System Operators, ISO)與區域輸電組織(Regional Transmission Organizations, RTO)可能會受益於針對性的支持，以便按照FERC第222號命令的規定，將VPP及時、包容性地納入系統規劃與市場。

資料來源：https://tinyurl.com/mw3jjzy5、https://tinyurl.com/hzhc3u23、https://tinyurl.com/296kfd6u、https://tinyurl.com/5crp95pe、https://tinyurl.com/ffdz8uye、https://tinyurl.com/mr2bt5nh