2015年-世界发展银行全球_Sustainability_of_Solar_Electricity___The_Role_of_Endogenous_Resource_Substitution_and_Market_Mediated_Responses_40页_1mb

总结：太阳能电力的可持续性及其资源替代与市场反应的作用

核心内容

本研究探讨了太阳能电力在长期部署中的可持续性问题，特别关注原材料稀缺性和替代用途竞争对太阳能电力扩展的影响。研究还考虑了技术进步、政策不确定性以及市场反应在这一过程中的作用。

主要观点

• 太阳能电力的增长潜力：在接下来的几十年里，随着技术改进和生产成本下降，太阳能电力的全球产量将显著增长。然而，随着世纪中期的到来，原材料稀缺性成为进一步扩张的主要限制因素，导致太阳能电力增长放缓。
• 原材料稀缺性：太阳能电力生产依赖于多种稀缺原材料，如银和铟。这些资源的稀缺性将影响太阳能电力的经济可持续性，并对竞争行业（如消费电子）产生负面影响。
• 技术与政策的影响：严格的碳排放政策会抑制间歇性太阳能光伏（PV）的部署，但会促进非间歇性集中式太阳能电力（CSP）技术的发展。CSP技术的大幅成本降低可以进一步推动太阳能电力的增长。
• 市场反应机制：研究采用动态部分均衡模型，考虑了资源替代和市场反应机制，以评估太阳能电力在长期发展中的经济影响。

关键信息

• 太阳能电力的类型：研究涵盖了传统第一代和第二代太阳能光伏技术、新兴有机光伏技术以及集中式太阳能电力（CSP）技术。
• 资源竞争：太阳能光伏技术与半导体行业在原材料上存在竞争，特别是铟与液晶显示器（LCD）的生产竞争。
• 模型设定：模型基于可计算部分均衡框架，考虑了资源替代、技术进步和市场反应，用于分析太阳能电力的长期部署路径。
• 数据与参数：模型参数和数据来源包括多个研究和机构，如材料与环境科学文献、国际组织和生命周期评估。
• 结果：到本世纪末，太阳能电力仍将只是全球电力供应的边缘来源，尽管其在某些场景下可能成为主要能源之一。

模型描述

1. 资源使用

• 模型考虑了三种稀缺的初级资源：化石燃料、其他矿物和资本。
• 每种资源有不同的等级，代表其在不同生产部门的成本和效率特征。
• 资源的使用和积累遵循特定的动态方程，考虑了资源的开采、再利用和资本的折旧与调整。

2. 供给关系

• 供给关系基于常数替代弹性（CES）生产函数，描述了不同生产部门和技术之间的资源和资本组合。
• 传统太阳能光伏和风能等技术依赖于不同的稀缺原材料。
• 新兴可再生能源技术（如有机光伏和CSP）则不依赖于稀缺矿物，但其制造成本较高。

3. 需求与福利

• 消费者对消费电子产品、电力、其他矿物和其他商品和服务的消费具有价值。
• 模型采用Stone-Geary偏好函数来描述消费者效用，考虑了消费份额和基本需求参数。
• 规划者的目标是最大化社会福利函数，即考虑了未来T个时期的净社会剩余。

实证应用

• 模型应用于太阳能电力的扩展情景，分析了不同技术路径下的能源生产趋势。
• 模拟时间跨度为200年（2010-2209），重点分析了本世纪内的发展趋势。
• 模型结果显示，到本世纪末，传统太阳能光伏的电力产量将从800 TWh下降至675 TWh，而有机太阳能光伏的产量将从150 TWh增长。
• 集中式太阳能电力（CSP）由于高资本成本，仍然是边缘的电力来源。

结论

• 尽管太阳能电力在短期内有显著增长潜力，但长期来看，原材料稀缺性将成为其扩展的主要障碍。
• 市场反应和资源替代机制在太阳能电力的发展中起着关键作用。
• 碳排放政策对太阳能电力的部署路径有显著影响，尤其对间歇性太阳能光伏技术的推广构成挑战。