研究人员已经开发出一种方法来彻底评估与燃料供应链相关的风险,在英国的一项案例研究中表明,可再生能源的风险低于化石燃料和核能,而此前的研究表明可再生能源具有更大的风险。
能源危机最近一直是头条新闻,特别是在英国,HGV 司机短缺最终导致汽油短缺,恐慌性购买加剧了这种情况。这是由于天然气和电力价格上涨 - 由于复杂的因素组合而发生- 已经产生连锁反应,例如化肥厂被迫关闭以及随后的食品级 CO2短缺。
因此,了解和减轻燃料供应链中的风险现在似乎更为重要,尤其是在各国希望摆脱化石燃料的情况下。伦敦布鲁内尔大学能源未来研究所高级讲师 Colin Axon 和牛津大学工程科学系教授 Richard Darton在 IChemE 期刊可持续生产和消费上发表了一项关于这些风险的新研究.
该研究称,许多之前关注能源安全的模型并未考虑所有风险,通常侧重于气候危机等长期风险或电力线故障等短期风险。新研究对确定的 27 个燃料类别中的每一个的整个供应链进行了详细分析。它包括可再生能源、化石燃料和核能,还包括作为假设燃料的“需求减少”——主要由提高能源效率和行为改变引起。
运输在能源系统模型中经常被忽视,这可能会低估与移动大量燃料相关的风险。
查看供应链的每个阶段
研究供应链中的各个阶段可以更容易地确定不同风险可能发生的位置,作者将供应链分为六个阶段:勘探、开发、将原始资源转化为燃料、将燃料转化为最终能源形式、分配能源和消费者使用。对于每个阶段,他们研究了发生的活动以及这些活动将如何受到影响。
运输风险在其变得相关的每个阶段都被考虑在内,作者指出,能源系统模型中经常忽略运输,这可能会低估与运输大量燃料相关的风险。
对每种燃料的整个供应链的分析表明,某些阶段与某些燃料无关,例如海上和陆上风电,从源头将风能转化为电能。其他可再生能源,例如来自地下的低品位热能,没有分配阶段,因为能源在当地使用。
识别风险
他们将总共 34 种风险定义为七个不同的类别:经济、环境、创新、制造、政治、技能和技术。环境风险小组通过自然灾害和水资源缺乏等风险将气候变化的影响纳入其中。
他们设计了一种方法来计算每种燃料的整体风险的综合评分,该方法基于查看每种风险的可能性和影响的风险矩阵。
达顿告诉《化学工程师》,大多数人认为能源安全主要与国际市场的政治和金融风险有关,虽然这是一个真正的风险,但还有许多其他风险没有考虑。“有很多风险,但离家更近但非常重要的风险并不普遍。例如,我们在能源系统风险的潜在原因中确定了'技能'(缺乏),[包括]'当地劳动力缺乏职业培训'”。他说,这个因素可能适用于目前短缺的重型货车司机。
目前导致能源价格上涨的众多问题之一是风速下降。先前的研究表明,可再生能源面临的最高风险是天气依赖性和不确定的产量等因素,但新研究将其归类为环境类别中的“燃料源质量”。Axon 解释说,将天气视为质量风险表明在考虑国家层面的技术组合时需要考虑这一点。然而,他们的研究着眼于长期风险,这表明不断变化的政策和法规更有可能抑制可再生能源。
Axon 说:“关键是政策和法规的变化抑制了对创新的资本投资和投资支持,并在此过程中产生了多年的影响。”“在 1990 年代和 2000 年代,英国政府发布了一系列能源白皮书,每一份都说不同的东西,有时完全矛盾,增加新的想法,或暗示政策方向的变化。这不利于长期决策。”
纵观全局还使他们能够了解供应链不同阶段的特定风险是低还是高。例如,对于石油和天然气勘探,与需要最少勘探投资的沼气相比,缺乏资金渠道被认为是非常重要的。
他们还发现,在供应链之间共享基础设施也可以降低风险,因为它减少了所需的不同类型的基础设施。共享可以降低使用相同基础设施的新燃料的障碍,但反过来也是如此,这有助于解释为什么区域供热等计划难以实施,因为它们需要新的基础设施。
英国案例研究
作为案例研究,他们对英国的 19 种相关燃料类别进行了风险分析。使用他们的风险评分,他们创建了一个表格,根据风险对燃料进行排名。发现包括核能在内的不可再生能源的风险最高,而可再生能源的风险最低。生物衍生燃料排在中间,高于预期。这是因为所需的化学处理类似于传统的燃料来源,他们说这解释了为什么生物燃料对市场的影响没有人们希望的那么大。
分数相似的燃料被分为 A 到 E 组,E 是风险最低的组,A 是风险最高的组。A组包括非常规天然气(如页岩气和煤气化)、常规天然气、石油和核能,按风险最高排名第1-4位。E 组由太阳能(电力)和太阳能(热能、水)组成,它们被列为 18 和 19,因为它们的风险最低。可以在图中看到这些组及其风险排名。
当被问及这项研究是否可以预测当前的问题,例如天然气短缺和汽油短缺时,达顿说:“我们当然无法预测任何特定风险事件的发生,就像气候变化科学家可以告诉你明天是否会下雨一样.但是通过对能源系统中的所有风险进行冷静的全面审视,我们提请注意非常广泛的风险,并确定最重要的风险,并对其进行规划和预防。”
“我们无法预测这种短期的动荡,但我们提请注意化石燃料的高风险性质(它们与核燃料一起属于风险最高的燃料群)。这不是因为我们有任何偏见,而只是因为查看了他们供应链中的所有风险——这个集群中有很多风险!因此,除了对气候的益处之外,多元化发展替代燃料(例如可再生能源)是一个绝妙的主意。这是很反对什么,是多年广播教条结论,那可再生能源是更比化石燃料的风险:风停吹,太阳,不便,夜间消失。可再生能源当然不是没有风险的,但总的来说,它们的风险比化石低。”
使用更多的可再生能源
该研究得出的结论是,可以通过最大限度地使用低风险燃料来改善能源安全,但他们警告说,他们没有考虑到资源是否达到所需数量。他们表示,要用可再生能源替代化石燃料需要进行大量调整。
虽然该论文包括对英国的案例研究,但对于拥有类似资源的其他国家来说,总体结论是相似的,这就是燃料被分组的原因。燃料排名的确切顺序不如燃料属于哪个集群重要,因为对于类似的国家来说,这不太可能有所不同。未来的工作将涉及研究风险如何随着能源系统的发展而变化。