全球電力需求預計到 2050 年將翻倍，因為世界對化石燃料的依賴正在減少。根據 DNV 的新能源系統報告，實現去碳化能源系統需要大幅擴展電網、解決電網壅塞問題以及採用新商業模式以因應日益增加的電力需求和來自風能與太陽能的發電量。報告還得出結論，由於電網技術效率的提高和電力負載的增加，電網擴展不會造成過大經濟壓力，DNV 預測，隨著時間的推移，全球電網費用轉嫁給最終消費者的成本將不會顯著增加，甚至可能會減少。
電力和可再生能源需求的增加
隨著全球經濟的發展，以及越來越多的交通工具、供暖系統和工業設備轉向使用電力，預計這些因素將導致全球電力需求的大幅增加。此外，資料中心的發展，特別是 AI 應用，也預計將對此增加作出貢獻。與此同時， AI 有可能大幅提高電力生產、傳輸和消費的效率，從而降低成本並提升整體效能。
到本世紀中葉，電力將佔全球最終能源使用的 37％，較 2023 年的 20％ 大幅上升。隨著電力需求的增加，世界將明顯轉向使用可再生能源，預計風能和太陽能將在 2040 年產生世界一半的電力，到 2050 年產生 70% 的電力。去碳化軌跡預測到 2050 年近 90％ 的電力將來自非化石來源。
靈活調節與需量反應
隨著可再生能源發電比例增加，電力系統需要能夠靈活調節和有健全的需量反應系統：當可變型再生能源（VRES）擴大九倍，對短期靈活調節供電的需求將翻倍。來自供暖和交通等行業的波動性需求需要新的輔助服務，如合成慣性產品（synthetic inertia products）和快速頻率反應（fast frequency response），並適應市場和監管框架以支持這些技術，這對於永續能源未來至關重要。
Remi Eriksen
在此一新模式中，先進技術如 AI 和自動活化需量反應將有助於電網營運和市場預測。DNV 集團總裁兼執行長 Remi Eriksen 解釋道：「包括 AI 應用在內的深度數位化對於管理可再生能源主導之電力系統日益增加的複雜性至關重要，因此，在未來幾年中，資訊技術和營運技術都將迅速發展，必須透過穩健的風險管理方法來支持這一發展，特別是在網路安全方面，以充分利用新電力系統的優勢。」
能源儲存系統是因應可再生能源間歇性問題、提供電網平衡和管理負載所需的核心組件之一。鋰離子電池技術在這一領域將扮演重要角色，預計到 2050 年，它的儲存容量將是水力發電和抽水蓄能的三倍。然而，要實現所需的靈活性，還需要創新的市場設計和先進的費率方案，以激勵自動需量反應、車輛到電網（V2G）和用戶端儲能系統。可再生發電的關鍵市場元素是電力轉氫價值鏈（Power-to-hydrogen value chains），需要所有利害相關者共同投資努力來擴展。
電網擴展既必要又負擔得起
能源轉型的一個關鍵瓶頸是電網的擴展。全球電網容量需要增加到目前的 2.5 倍，到 2050 年，每年的電網支出將增加一倍以上，達到 9700 億美元。儘管電網增強技術（Grid Enhancing Technologies）在短期內提供了潛在的重大緩解，但長期解決方案在於加速建設新的電網基礎設施和先進的控制系統，這目前受到許可時間表、人力物力短缺以及財務限制的制約。
儘管全球電網支出在 2050 年前將從佔年度能源支出的 15% 增加到超過 25%，但電網技術效率的提升和電力分配的增加可能會使大多數地區的消費者電網收費保持穩定或下降。只有 40% 的地區可能會看到增加。
稅收待遇和政府獎勵措施的不同，都增加了對未來單位電力成本預測的難度。然而，可再生能源成本的持續下降暗示消費者價格不太可能上漲。終端使用部門，例如交通和供暖電氣化將進一步提高效率和節省成本，從而降低高收入和中等收入地區的家庭總能源費用。在低收入地區，儘管家庭能源支出的絕對值可能略有增加，但迅速的 GDP 增長將抵消此一上升。這種「綠色紅利」 為各國政府提供了加速能源轉型以及最大化綠色電力好處的機會。
能源轉型的系統性方法
Ditlev Engel
DNV 能源系統執行長 Ditlev Engel 評論道 ︰「我們相信系統思維，從大局出發，考量能源在所有能源載體中的生成、傳輸、消費和儲存。沒有傳輸就沒有轉型。新能源系統將需要基於數據的解決方案和政策來解決所有相互關聯的問題，從許可到AI和網路韌性的整合。規劃新的風電場必須包括電網連接策略；同樣，為了有效整合電網增強技術和新電線，大多數控制中心需要對其資訊技術系統進行升級。」
他補充說：「去碳化電力系統的路徑很清晰：可再生能源的整合和電網的擴展需要大量投資、創新、協調和所有參與者尤其是政府的承諾。隨著世界向更潔淨的未來邁進，以系統性和前瞻性的方法面對、解決這些挑戰將是成功能源轉型的關鍵。」
DNV 的 Energy Transition Outlook 2023 是本報告的基礎，還融入了建立需求模型、電網、新市場模型、數位化和人工智慧方面的專家所提供的額外見解。研究深入探討了不斷發展的市場機制，強調靈活和有韌性之電網的重要性。見解包括市場設計策略、解決壅塞、成本軌跡以及擴展輸電和配電網絡的策略。
