下面是小编为大家整理的特刊“工业与第三产业迈向清洁能源转型”,供大家参考。
特刊“ 工业与第三产业迈向清洁能源转型”
抽象 特刊“工业和第三产业迈向清洁能源转型”侧重于与工业和服务业向节能和脱碳转型相关的技术、财务和政策相关方面。这些不同的方面是相互关联的，因此，它们已经通过结合经济和技术信息的跨学科方法进行了分析。收集和分析定量数据将使研究人员能够更好地了解清洁能源转型过程，以及国际和国家监管和政策框架如何为此做出贡献。本期特刊的论文侧重于能源效率和清洁能源关键技术、可再生能源、能源管理和监测系统、能源政策和法规以及经济和金融方面。
关键字：
经济部门的能源效率; 清洁能源技术; 能源政策和法规; 金融工具; 脱碳; 可再生能源 1. 引言 全球经济应该在未来几十年内经历划时代的彻底变革，以应对气候变化。清洁能源转型，即从使用不可再生能源向可再生能源的转变，是使用可再生能源、采取节能措施和绿色技术发展向可持续经济的更广泛过渡的一部分。这是一个漫长而复杂的过程，但从长远来看，它将使我们能够保护环境的健康。欧盟是这一进程中的主要经济体之一。2019 年 12 月，随着《欧洲绿色协议》的实施，到 2050 年实现欧盟气候中和的目标获得批准，同时到 2030 年将温室气体净排放量比 1990 年的水平至少减少 55%。后来，成员国提出了长期战略，其中列举了国家能源设想以及部门目标，应加以监测，以确保国家贡献与实现欧洲减排路径相一致。欧盟委员会于 2021 年 7 月提出了“适合 55 个一揽子计划”，以使欧盟立法符合 2030 年目标。为了实现这些长期目标，需要每个人的贡献，从公民个人到大型跨国公司，再到通过中小企业。从这个意义上说，国家和国际政策在为清洁能源转型铺平道路方面发挥着关键作用。
根据众所周知的能效差距，由于障碍不同，目前的能效技术可能无法采用;因此，存在一些公共政策来加强和维持其实施。本期特刊重点关注与工业和服务业向节能和脱碳转型相关的技术和政策相关方面。这些不同的方面是相互关联的。因此，可以用跨学科的方法更好地分析它们，例如结合经济和技术信息的方法。
对不同生产部门开发和应用能源效率技术的主要趋势进行定量分析，可以有益地补充政策监测和长期政策规划。收集和分析定量数据将使研究人员能够增强对清洁能源转型过程的理解，以及监管和政策框架如何做出贡献以及需要改进的地方。分析重点关注能源效率和清洁能源关键技术、可再生能源、能源管理和监测系统、能源政策和法规以及经济方面。
2. 本期贡献简述 本期特刊收录的文章从不同角度探讨了工业和第三产业能源转型的话题。其中一些纯粹与技术开发和分析有关，而另一些则侧重于能源效率政策和法规。还分析了不同经济部门在清洁能源转型进程中的作用。从收集到的资料中可以清楚地看出，不同的技术和部门都可以在这一进程中发挥重要作用，每个技术和部门都有不同的影响，能源效率措施对于提高认识和采取行动至关重要，为监测政策成果和规划进一步行动提供了有用的信息基础。
国家和国际两级对能源效率的日益重视，促进了大多数相关经济部门具体能源消费基准的传播和发展。在本期特刊中，有几篇文章探讨了行业层面的能源消耗和能源效率潜力[1，2，3，4]。能源审计（EA）提供有关特定设施中能源使用情况的全面信息，识别和量化具有成本效益的能源绩效改进措施（EPIAs）。《欧洲能源效率指令》（EED，指令 27/2012）强调了这些工具在清洁能源转型中的关键作用，该指令引入了实施环境协定的义务（第 8 条）。在成员国一级，与强制性能源审计相关的数据库可以成为开展能源消耗、能源绩效指标（EnPI）和环境规划署深入研究的重要信息基础。基于意大利大型能源密集型企业强制性 EA 提供的数据库（第 102/2014 号法令），Bruni 等人[4]开发了一种获取能源消耗和能源绩效指标的方法，而 Herce 等
人[2]定义了一套指标来分析 EPIA 以及它们与能源消耗监测之间的联系。部门一级的研究以不同的方式和从不同的角度使用环境协定的信息基础;此外，使用[4]中描述的方法分析了两个部门。
开发了两项方法学研究，以充分利用自 2014 年以来在意大利实施的能源审计义务所提供的数据库。能源效率意识和部门基准是公司迈向能源转型的第一个必要步骤。[4]中提出的评估生产和经济部门能源绩效指标的新方法可以潜在地应用于所有生产部门，提供从能源角度描述各种生产过程所需的关键信息。他们的论文详细介绍了所开发的统计方法，并提供了 NACE 23 部门“其他非金属矿物产品制造”的验证示例，重点是水泥行业。
只有每个人都参与进来，能源转型才能成为现实：在涉及能源效率时，这意味着在所有部门都引入了 EPIA，反映了节约潜力和特定条件。监测工具和能源管理系统（EnMS）的实施支持公司的长期能源效率战略和对 EPIA 有效性的分析。Herce 等人[2]分析了 EnMS（特别是 ISO 50001）和 EAS 在意大利两个工业和两个第三产业部门实施的 EED 第 8 条中之间的联系。此外，还分析了公司规模，能源监控系统和 EnMS 对计划和/或实施的 EPIA 的影响。研究结果表明，尽管能源效率差距所涉及的变量很复杂，但在拥有 EnMS 和监控系统的企业中，“每个公司的节能”和“每个站点的 EPIA”等指标更高。
这两项研究都表明，义务如何在双重层面上成为机会：在公司现场层面，EA 使公司能够更好地了解其能源消耗结构，并确定哪些 EPIA 最适合以及在哪里;同时，在决策一级，由于可靠的能源消耗和节约信息的可得性使决策者能够更好地规划和监测实现长期能源和环境目标的战略。
就部门一级的研究而言，审查了四个单一部门，一个在第三产业，三个在工业部门[1，3，4，5]。在第二组中，对炼油部门进行了分析;由于其在能源生产中的关键作用，它是奇特的[5]。
尽管医院和卫生机构的能源消耗很高，但科学文献缺乏足够的能源绩效基准，特别是相对于欧洲的情况而言。因此，Dadi等人[1]旨在为意大利私人医疗保健部门定义能源基准指标。EnPI 的计算方法是根据[4]中开发的方法考虑不同地点的全球能源消耗，并采用该行业的相关变量。将获得的结果与环境保护局采用的方法提供的结果进行比较。通过这种方式，可以验证所提议方法的可靠性，以及计算指标的有效性和未来可用性。
从行业来看，[4]的方法学贡献将水泥作为案例研究进行分析，根据基于能源的具体指标提出结果。讨论了一般结果，方法学见解和拟议案例研究的验证。铸造业是能源最密集的行业之一;因此，许多公司都在努力提高能源效率。由于几个原因，选择最合适的技术解决方案是一项艰巨的任务，例如制造商和文献中提出的大量节能技术，以及快速的技术进步。Leoni 等人[3]研究了降低意大利铸造公司能耗的机会，并提出了一份经专家验证的可用技术解决方案清单。从 EA 数据库中提取已实施和计划的干预措施，并研究了每种技术解决方案的优势。据了解，公司正在大力投资提高压缩机和电机等辅助系统的效率。石油精炼在欧洲经济中非常重要，能源效率的不断提高是该行业的关键话题。Herce 等人[5]根据强制性 EA 和公共数据分析了十家意大利炼油厂，评估了主要，热和电的特定能耗。还介绍了精炼产品组合和尼尔森复杂性指数对能源消耗的影响的一些见解，以及 EPIA的概述。这项工作为意大利炼油厂的基准迈出了第一步。
在具体技术方面，本期特刊文评述的那些主要涉及能源使用和发电，即余热回收[6，7]、电力储存和可再生电力生产[8，9]，涵盖能源效率和脱碳两个方面。
余热回收是提高工业过程效率和可持续性的最有前途的选择之一。尽管余热回收措施的实施率很高，而且其开发技术也得到了巩固，但其实施率仍然很低。除了技术、经济、财务和监管因素外，关于公司内部材料和能源流动、废热源的类型和特性以及内部或外部再利用的可能汇的信息缺乏或不完整是另一个障碍。Giordano 和 Benedetti [6]提出了一种系统地识别和表征工业过程中低温废热源和汇的方法，该方法基于从意大利大型能源密集型企业进行的 EA 分析中收集的数据。为了证明其可行性，该方法被应用于意大利乳制品行业，因为它的能源消耗巨大，并且具有利用低温废热源的巨大潜力。
废热回收在与意大利完全不同的生产环境中也具有巨大的潜力：阿尔及利亚经济。碳氢化合物占出口的 90%以上，天然气发电厂生产约 90%的电力。然而，为促进可再生能源和能源效率而启动的雄心勃勃的政府计划反映了开发现有潜力的承诺。在这种情况下，需要可靠且省时的优化工具，同时考虑到技术、经济、环境和安全方面。Redjeb 等人[7]构建了一个能够优化蒸汽和有机朗肯单元的数学工具。该工具可以对蒸汽朗肯循环布局和多组有机朗肯循环配置进行单目标或多目标优化。为了展示该工具的潜力并提高对沼气厂废热回收的认识，作者选择了一个运行中的设施作为测试用例。
当前能源情景的另一个非常重要的方面涉及电力系统的运行。随着高峰负荷需求持续增长，日负荷系数和年负荷因素不断恶化，这变得越来越困难。克服这些问题的一个对策是对电力系统运行方法的研究，包括新型储能系统，如二次电池，超导磁铁（SMES）和飞轮，最近已经显示出惊人的改进。一般来说，如果储能系统在非高峰时间间隔充电，在高峰时间间隔放电，发
电成本可以降低。为了促进电能存储系统的商业化，必须评估其环境问题，特别是在一氧化碳方面 2 排放。Tae 等人[8]探讨了一种 CO 的评估方法 2 基于最优算法的排放，确定电源的最佳组合解决方案，以减少发电对环境的潜在不利影响。
Arena 等人[9]专注于光伏发电和预测性维护，这受到越来越多的关注，被认为是工业应用的基础。事实上，它有助于保证系统健康、安全可靠，并避免可能导致整个系统关闭的故障。本文重点介绍了应用于卡塔尼亚一家意大利太阳能电池生产工厂的稳健异常检测用例。他们认为基于蒙特卡罗的预处理技术是其他常用方法的有效替代方案，因为它有几个优点，例如异常值替换和相对于训练数据集的时间局部性的保留。经过预处理，作者基于主成分分析训练了异常检测模型，并根据模型误差为生产线中的每个传感器定义了合适的关键性能指标。该算法允许通过监控上述指标并在超过参考阈值时几乎触发警报来隔离异常情况。在标准操作条件和异常情况下对其进行了测试都取得了成功，预测了设备中的故障，并证明了对误报的鲁棒性。
在对部门能源消耗、节能和低碳技术以及技术评估解决方案的最新技术作出贡献之后，最后的贡献提供了一个总体情况，综合了欧洲联盟绿色技术发展的总体趋势。技术是清洁能源转型的主要驱动力之一。
欧盟最近批准了一项雄心勃勃的单边缓解战略，称为“欧洲绿色协议”，引领了《巴黎协定》的谈判进程。Caravella 等人[10]提出了一种基于对与气候变化和减缓技术相关的专利数据的分析的新方法。在全球层面，以专利数据衡量的新型绿色技术的产生速度近年来有所放缓。此外，目前欧盟在绿色区域方面的技术定位在技术主权方面似乎存在问题，存在来自其他国家的潜在技术依赖的严重风险。鉴于欧盟雄心勃勃的环境目标，以及实现这些目标所需的根本性技术变革，应进一步增加额外和定向投资。