本商酌研商了通过可再生电力分娩单细胞卵白（SCP），概述了本钱轨迹和可扩展性。SCP可能成为一种可一连的、承担得起的卵白质供应方法，将粮食体例与土地和水的局部脱钩。

　　环球粮食体例对境况的影响已超轶群个地球体例畛域，此中卵白质分娩是合键奉献成分。跟着人丁拉长和收入进步，对畜牧产物的需求估计到 2050 年将扩充 70%，这将进一步加剧粮食体例对境况的压力，促使地球体例越过太平畛域进入高危机区域。古板的减轻粮食体例温室气体排放的举措，如转向植物性饮食，虽有必然效率，但亏损以实行全部可一连的粮食体例，且正在环球畛域内难以正在 2050 年前实行。于是，须要寻找取代资源和本领，以确保可一连且承担得起的食物和饲料供应，而卵白质动作食物的枢纽因素，其可一连供应至合厉重。

　　单细胞卵白（SCP）是一种富含卵白质的微生物生物质，若由可再生能源和可一连原料分娩，可成为可一连的卵白质来历。微生物卵白合键征求藻类、酵母、真菌和细菌卵白等，微生物细胞干重中卵白质含量为 30%-80%。SCP 并非新观点，汗青上曾有过合联分娩试验，但受限于低本钱、可一连成长底物的获取，其利用受到局部。近年来，可再生能源本钱低浸，水电解器本钱消浸，直接气氛逮捕（DAC）二氧化碳本领渐渐成熟，为基于氢气氧化的化能自养微生物的工业周围细菌 SCP 工场进展奠定了基本。

　　商酌以 Solar Foods 公司的本领为基本，该公司的试点装备和树范工场为商酌供应了实质数据帮帮。商酌采用的微生物菌株为 Xanthobacter sp. SoF1，其合联的能量和质料均衡数据是商酌的厉重依照。

　　：该模子蕴涵多种本领，如优化固定倾斜光伏、单轴跟踪光伏、风力发电等动作电力供应本领；锂离子电池和氢气燃料的开式轮回及团结轮回燃气轮机用于电力均衡；碱性水电解槽用于分娩氢气和氧气；多种存储体例用于均衡百般物质的供应和需求等。

　　：通过修筑数学模子，酌量每幼时的天生、耗费、存储、存储耗损和过剩量等成分，确保体例正在每幼时都能满意 SCP 供应的标的需求，同时实行能源和物质的合理分派和操纵。

　　：遵循美国国度可再生能源实习室（NREL）的指挥计划，利用特定公式估量 SCP 的平准化本钱。通过优化模子，正在满意体例统造的前提下，以最幼本钱实行固定的年度 SCP 供应标的，从而确定各本领的最佳装配容量和运转计谋。

　　商酌操纵 Matlab 软件构修模子，将宇宙划分为 0.45°×0.45° 的节点，基于每个节点的现场每幼时太阳能和风能潜力以及适合氢气存储的地质构造的可用性，独立评估 Power-to-SCP 的本领经济潜力。模子中酌量了多种本领的能量和物质流，通过一系列等式举行统造和估量，如能源和质料均衡等式、存储耗损等式、存储充放电统造等式等。正在经济评估方面，利用加权均匀本钱本钱（WACC）等参数估量本钱，并通过线性优化器（Mosek）优化装配容量和每幼时流量，以实行本钱最幼化。

　　商酌职员评估了 e-SCP 重点工场的本钱开销（capex）。2028 年，首个表面产能为 16.42 千吨 SCP / 年的 e-SCP 重点工场，本钱开销为 14,567 欧元 / 吨卵白质 / 年。到 2030 年，跟着周围经济效应，表面产能为 164.2 千吨 SCP / 年（101.4 千吨卵白质 / 年）的全周围 e-SCP 重点工场，本钱开销可降至 8649 欧元 / 吨卵白质 / 年。今后，遵循分歧的进修率和安放局面，本钱开销将跟着汗青累计装机容量（HCIC）的扩充而低浸。正在参考局面下，到 2035 年、2050 年和 2070 年，本钱开销判袂降至 6175 欧元 / 吨卵白质 / 年、3702 欧元 / 吨卵白质 / 年和 3041 欧元 / 吨卵白质 / 年；正在先辈局面下，相应年份的本钱开销则降至 4371 欧元 / 吨卵白质 / 年、1985 欧元 / 吨卵白质 / 年和 1464 欧元 / 吨卵白质 / 年。通过对分歧周围和年份的 e-SCP 重点工场本钱开销的估量和局面阐述得出上述结论。

　　商酌阐述了分歧地域和年份的电力供应本领组合及本钱。正在 2030 年，巴塔哥尼亚、北欧和英国的本钱优化型光伏 - 风电 Power-to-SCP 工场中，风电将占主导职位；而正在美国西部、墨西哥、巴西、南欧、一切非洲、中东、澳大利亚和亚洲，太阳能光伏将是合键的电力来历。到 2050 年，光伏主导的地域将扩充到美国大部门地域以及巴塔哥尼亚和南欧的更多地域。2030 年，本钱最低的发电地址，如阿塔卡马戈壁、非洲、中东和北澳大利亚，可实行 15 - 19 欧元 / 兆瓦时的发电本钱，这些地域均以光伏为主。到 2050 年，这些地域的发电本钱降至 8 - 10 欧元 / 兆瓦时。然而，因为电力均衡本领和限电的特殊本钱，2030 年 e-SCP 工场的供电本钱相对较高，为 20 - 24 欧元 / 兆瓦时，2050 年为 12 - 14 欧元 / 兆瓦时。通过对环球分歧地域的太阳能和风能资源、发电本钱以及电力均衡本领本钱的阐述和模仿得出该结果。

　　商酌评估了 2028 年至 2050 年 e-SCP 及其卵白质含量（e - 卵白质）的分娩本钱，并绘造了环球卵白质本钱舆图。2028 年，正在电力供应本钱最低的地域，如巴塔哥尼亚、北澳大利亚、阿塔卡马戈壁、西藏和非洲之角，e - 卵白质的分娩本钱最低可达 5500 - 6100 欧元 / 吨卵白质（3575 - 3965 欧元 / 吨细胞干重，CDW）；而正在芬兰的北欧前提下，分娩本钱将赶上 7300 欧元 / 吨卵白质（4745 欧元 / 吨 CDW）。到 2030 年，低本钱地域首个全周围工场的 e - 卵白质分娩本钱将降至 4000 - 4500 欧元 / 吨卵白质（2600 - 2925 欧元 / 吨 CDW）；2035 年，最佳地址的分娩本钱估计抵达 3100 - 3500 欧元 / 吨卵白质（2015 - 2275 欧元 / 吨 CDW）；2050 年，低本钱的 e - 卵白质正在最佳地址的分娩本钱可低至 2100 - 2300 欧元 / 吨卵白质（1365 - 1495 欧元 / 吨 CDW），且能够正在一共大陆以 2300 - 2500 欧元 / 吨卵白质（1495 - 1625 欧元 / 吨 CDW）的本钱遍及供应。通过对 e-SCP 分娩进程中的各项本钱，征求本钱开销、运营开销、电力本钱等举行估量和阐述，并连合分歧地域的资源前提得出该结论。

　　正在 2030 年，商酌选用了七个拥有分歧天色和能源特质的地址，阐述了 Power-to-SCP 的本钱漫衍和体例动态。结果显示，该体例的总电力耗费为 70 - 73 兆瓦时 / 吨卵白质（45.5 - 47.5 兆瓦时 / 吨 CDW），合键电力耗费配置为水电解槽（54 - 56%）、SCP 重点工场（19 - 20%）、用于蒸汽天生体例的电棒（11 - 13%）和冷却器（8%）。电力供应本钱正在 e - 卵白质分娩本钱中占比最大，为 37 - 49%，其本钱畛域受分歧地址的电力供应平准化本钱分别影响。正在分歧地址，电力均衡本领的利用和本钱也有所分歧，正在光伏主导的地址，电池是合键的电力均衡本领，其本钱会使供电本钱比发电本钱越过 54%；而正在风电占比高的地址，电力均衡本领的效力较幼。另表，商酌还阐述了其他本钱构成部门，如氢气供应、二氧化碳供应等的本钱及其正在分歧地址的分别。通过对选定地址的注意本钱核算和体例运转数据阐述得出上述结论。

　　商酌对影响 2030 年和 2050 年 e-SCP 本钱的枢纽成分举行了敏锐性阐述。结果解释，加权均匀本钱本钱（WACC）的改变对 e - 卵白质分娩本钱影响较大，正在大大都地域，WACC 每 ±2 个百分点的偏向，会使 2030 年 e - 卵白质分娩本钱改变约 400 - 1100 欧元 / 吨卵白质（12 - 15%）。碱性水电解槽本钱的扩充会导致 e - 卵白质分娩本钱上升，2030 年大大都地域约扩充 150 - 300 欧元 / 吨卵白质（3 - 6%），到 2050 年影响将降至 50 - 120 欧元 / 吨卵白质（2 - 5%）。直接气氛逮捕（DAC）工场本钱和能源需求的改变也会影响 e - 卵白质本钱，正在 2030 年分歧地域会使本钱扩充 400 - 500 欧元 / 吨卵白质（5 - 10%），2050 年扩充 100 - 150 欧元 / 吨卵白质（2 - 5%）。另表，太阳能光伏、风力发电厂和 SCP 重点工场本钱的改变对 e - 卵白质分娩本钱也有必然影响。通过改动上述枢纽成分的取值，从新估量 e-SCP 本钱，并阐述本钱改变趋向得出该结论。

　　商酌评估了环球大周围分娩 e - 卵白质所需的光伏、风电、电池、电解槽和 DAC 的容量。以澳大利亚、智利（阿塔卡马戈壁）和德国的均匀所需功率容量为参考，从 2035 年到 2050 年，大周围安放 e-SCP 工园地需的环球资源组合中，光伏功率容量占比为 89% - 91%（光伏电量占比为 80% - 83%）。2035 年和 2050 年，判袂供应 1 百万吨和 28 百万吨 e - 卵白质，将须要 33.6GW 和 905GW 的光伏、4.1GW 和 93GW 的风电、30.0GWh 和 720GWh 的电池、8.0GW 和 231GW 的电解槽，以及 3.4 百万吨和 96 百万吨的 DAC。通过对选定地域的优化 Power-to-SCP 体例的装机容量举行阐述，并遵轮回球分娩需求举行计算得出该结论。

　　商酌阐述了 Power-to-SCP 体例的能源 - 面积效劳和环球分娩潜力。2030 年，半灵敏修设的搀和光伏 - 风电体例的电力耗费正在环球大部门地域为 73 - 83 兆瓦时 / 吨卵白质，到 2050 年，跟着本领发展，基本负荷 Power-to-SCP 修设的电力耗费将降至 60.9 兆瓦时 / 吨卵白质。2030 年，本钱优化的搀和光伏 - 风电发电厂的面积掩盖正在光伏主导地域为 330 - 1000 平方米 / 吨卵白质 / 年（215 - 650 平方米 / 吨 CDW / 年），正在风电占比大的地域为 1200 - 3000 平方米 / 吨卵白质 / 年（780 - 1950 平方米 / 吨 CDW / 年）；到 2050 年，因为光伏面板效劳和装配功率密度进步等成分，大大都地域的面积掩盖将低浸。正在环球畛域内，假设光伏和风电发电厂的装配土地局部为区域土地的 10%，2030 年 e-SCP 工场的表面年分娩潜力为 30 - 300 吨卵白质 / 平方公里，2050 年最高可达 350 - 450 吨卵白质 / 平方公里，2050 年环球表面分娩潜力约为 310 亿吨，远超 2070 年的标的供应。通过对体例的电力耗费、面积需乞降分娩潜力举行估量和阐述，并酌量土地利用局部得出该结论。

　　商酌解释，操纵可再生电力分娩单细胞卵白（SCP）正在本领上是可行的，且拥有强壮的环球潜力。从经济角度看，e-SCP 的分娩本钱正在另日希望明显低浸，到 2050 年，低本钱地划分娩的 e - 卵白质本钱可低至 2.1 - 2.3 欧元 / 千克，使其正在与古板植物卵白（如大豆和豌豆区别卵白）的比赛中拥有代价上风，可动作食物分娩的比赛性卵白质来历。从境况角度看，e-SCP 分娩可大幅削减淡水和耕地的利用，消浸温室气体排放，削减对生态体例的压力，有帮于环球粮食体例向可一连宗旨转型。另表，e-SCP 分娩还可削减对古板农业的依赖，消浸天色改变对粮食分娩的影响，进步粮食太平性。

　　然而，目前 e-SCP 动作饲料正在本钱上能够不具比赛力，但跟着新的境况法例局部粮食和饲料供应对境况的影响，以及温室气体排放本钱的利用，e - 卵白质希望正在饲料商场更具吸引力。另表，通过纠正热集成、进步分娩率和消浸氢气 / 二氧化碳耗费比等方法，e-SCP 的持久分娩本钱还可进一步消浸。

　　该商酌为可一连卵白质分娩供应了新的思绪和宗旨，对促使环球粮食体例的可一连进展拥有厉重事理。它为策略拟定者、企业和商酌职员供应了有代价的参考，有帮于推动合联本领的研发和利用，加快可一连食物分娩的转型。同时，商酌也指出了另日的商酌宗旨，如进一步优化分娩本领、消浸本钱，以及进步消费者对 e-SCP 的接收度等。