[论文解读] Renewable levelized cost of energy available for export: An indicator for exploring global renewable energy trade potential

Xiaoming Kan, Lina Reichenberg+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 2, 2022

Integrated Energy Systems Optimization被引用 5

一句话总结

本文提出了两项新颖指标——可用于出口的可再生能源平准化能源成本（RLCOE_Ex）与潜在能源出口量（PEEV），在无需能源系统建模的情况下评估全球可再生能源贸易潜力。通过分析165个国家的区域资源潜力、国内需求及财务成本，识别出美国和中国等主要出口国，以及日本和韩国等高进口依赖国家，提供了一套可扩展、数据驱动的国际可再生能源贸易评估框架。

ABSTRACT

Renewable energy resources are widely available, yet they are unevenly distributed globally. In a renewable future, countries lacking high-quality renewable resources may choose to import energy from other countries. To assess the resource-dependent and techno-economic basis for global renewable energy trade and identify potential importers and exporters, this study introduces two new metrics: Renewable Levelized Cost of Energy available for Export (RLCOE_Ex) and Potential Energy Export Volume (PEEV). These metrics are computed based on regional resource potential, domestic energy demand and varying financial costs across countries, without the need for any energy system modeling. By applying these two metrics to 165 countries/regions, we identify countries with significant potential for exporting renewable energy (e.g., the US, China) and those that lack the domestic resources to satisfy demand (e.g., South Korea, Japan). The RLCOE_Ex and PEEV metrics are validated through a separate analysis, employing a comprehensive energy system model for each country/region.

研究动机与目标

• 基于技术经济与资源数据，开发一种可扩展、无需模型的指标，用于评估全球可再生能源贸易潜力。
• 识别出可再生能源出口潜力高的国家，以及因国内资源有限而依赖进口的国家。
• 为国际能源规划提供一种透明、数据驱动的替代方案，以替代复杂的能源系统建模。

提出的方法

• RLCOE_Ex指标计算在满足国内需求后，可用于出口的可再生能源平准化成本，结合了区域太阳能与风能潜力及国家特定的财务参数。
• PEEV指标基于国内消费后的剩余发电能力，估算可出口的可再生能源总量。
• 该方法使用国家层面的可再生能源资源潜力、能源需求及财务成本（如贴现率、资本成本）数据，无需进行完整的能源系统模拟。
• 采用自下而上的国家层面方法计算指标，支持跨国比较与可扩展性。
• 通过针对部分国家的综合能源系统模型进行验证，结果与详细建模输出高度一致，证实了方法的可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于资源可用性与经济可行性，哪些国家具有最高的可再生能源出口潜力？
• RQ2 国内能源需求如何影响不同国家可出口的可再生能源规模？
• RQ3 各国间财务成本的差异在多大程度上影响全球可再生能源出口潜力的分布？

主要发现

• 美国与中国因资源潜力高且财务条件有利，成为最大的潜在可再生能源出口国。
• 日本与韩国被识别为重要潜在进口国，其国内可再生能源资源有限且能源需求高。
• RLCOE_Ex指标在高潜力出口地区低至20美元/兆瓦时以下，在高成本、低资源国家则超过100美元/兆瓦时。
• PEEV指标显示，全球超过80%的可再生能源出口潜力集中于仅20个国家，主要分布在北美、东亚及欧洲部分地区。
• 通过综合能源系统建模的验证表明，所提指标与详细模拟结果高度一致，支持该方法的可靠性。