風能、核能、太陽能、生物質(zhì)能的市場發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析。根據(jù)《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出的要求,到2020年底風力發(fā)電要達到2.5億千瓦時,理論上預計,到2020年,國內(nèi)風電累積總裝機可達3億千瓦;到2050年,總裝機規(guī)模將在此基礎上增長9倍達到300億千瓦,其所消費電量將占據(jù)國內(nèi)能源總消費量的80%,成為名副其實的主體能源;光伏行業(yè)市場容量將呈現(xiàn)出逐年增長態(tài)勢。據(jù)預測,到2023年我國光伏累計裝機容量將超過23000萬千瓦;到2020年我國核電裝機總量不低于6000萬千瓦,預計到2023年我國核電總體裝機容量將超過7700萬千瓦,在建裝機容量超過3000萬千瓦,2017~2023年均復合增長率在為13.25%,核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間巨大。
綠色能源也稱清潔能源,是指不排放污染物、能夠直接用于生產(chǎn)生活的能源。綠色能源可分為狹義和廣義兩種概念。狹義的綠色能源僅指可再生能源,如水能、生物能、太陽能、風能、地熱能和海洋能等。這些能源消耗之后可以恢復補充,很少產(chǎn)生污染;廣義的綠色能源則包括在能源的生產(chǎn)、及其消費過程中,選用對生態(tài)環(huán)境低污染或無污染的能源,除了上述可再生資源外,還包括非再生資源,如核能、天然氣、清潔煤等。本文所指的綠色能源為廣義上的綠色能源,包含非再生資源(對生態(tài)環(huán)境低污染或無污染的)。
風能是一種清潔、安全、可再生的綠色能源,利用風能對環(huán)境無污染,對生態(tài)無破壞,環(huán)保效益和生態(tài)效益良好,對于人類社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。風能可以用來發(fā)電、提水、助航、加熱等。目前,利用風力發(fā)電已越來越成為風能利用的主要形式,受到各國的高度重視,且發(fā)展速度最快。
2010~2017年,我國風電累計裝機容量呈上升趨勢。盡管2011年我國風電面臨諸多挑戰(zhàn),但風電累計裝機容量依然達到62364MW,近一步鞏固了在全球風電領袖的地位;2014年,中國累計裝機容量達到了114609MW,同比增長25.38%;截止2017年末,我國累計裝機容量達到了188392MW,在全球累計風電裝機容量的占比上升為34.94%,較上年上升0.24個百分點。
2010年以來,我國風電行業(yè)發(fā)電量逐年增長,從2010年的430億千瓦時,增長到2017年的2695億千瓦時。2015年,中國風力發(fā)電量為1863億千瓦時,同比增長31.94%。2016年,中國風電發(fā)電增長25.73%,上漲到2113億千瓦時。2017年,中國風電發(fā)電增長27.56%,上漲到2695億千瓦時。
圖1 2010~2017年中國風電累計裝機容量(單位:MW)
圖2 2010~2017年中國風電發(fā)電量(單位:億千瓦時)
根據(jù)《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出的要求,到2020年底風力發(fā)電要達到2.5億千瓦時,預計,到2020年,國內(nèi)風電累積總裝機可達3億千瓦;到2050年,總裝機規(guī)模將在此基礎上增長9倍達到300億千瓦,其所消費電量將占據(jù)國內(nèi)能源總消費量的80%,成為名副其實的主體能源。
核能發(fā)電是利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發(fā)電的方式。它與火力發(fā)電極其相似。只是以核反應堆及蒸汽發(fā)生器來代替火力發(fā)電的鍋爐,以核裂變能代替礦物燃料的化學能。除沸水堆外,其他類型的動力堆都是一回路的冷卻劑通過堆心加熱,在蒸汽發(fā)生器中將熱量傳給二回路或三回路的水,然后形成蒸汽推動汽輪發(fā)電機。沸水堆則是一回路的冷卻劑通過堆心加熱變成70個大氣壓左右的飽和蒸汽,經(jīng)汽水分離并干燥后直接推動汽輪發(fā)電機。它是實現(xiàn)低碳發(fā)電的一種重要方式。
2010年以來,我國核電發(fā)電量逐年增長,近兩年的增速較高。2015年,我國核電發(fā)電量達1707億千瓦時,同比增長28.9%;2016年,我國核電發(fā)電量為2127億千瓦時,同比增長24.5%;2017年,核電發(fā)電量達到2483億千瓦時。
我國核能發(fā)電市場正在向黃金期邁進。截至2017年年底,我國在運核電機組達到37臺,裝機規(guī)模3581萬千瓦,位列全球第四;2017年核電發(fā)電量2474.69億千瓦時,占全國總發(fā)電量3.94%,位列全球第三。我國在建核電規(guī)模全球領先,工程項目有序推進,截至2017年年底,中國在建核電機組共20臺,總裝機容量2287萬千瓦,在建規(guī)模繼續(xù)保持世界第一。其中,有一半采用的是三代核電技術。
根據(jù)國家提出積極推進核電建設的方案政策,如“十三五”規(guī)劃提出以沿海核電帶為重點,安全建設自主核電示范工程和項目以及國家發(fā)布的《核電中長期發(fā)展規(guī)劃(2011~2020年)》指出到2020年我國核電裝機總量不低于6000萬千瓦,預計到2023年我國核電總體裝機容量將超過7700萬千瓦,在建裝機容量超過3000萬千瓦,2017~2023年均復合增長率在為13.25%,核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間巨大。
圖3 2010~2017年中國風電發(fā)電量增長情況(單位:億千瓦時,%)
圖4 2018~2023年中國核電設備總體裝機容量預測(單位:萬千瓦)
太陽是一個巨大的能量體,能量主要來源于氫聚變成氦的聚變反應,產(chǎn)能功率(即每秒產(chǎn)生能量)約為3.8×1023kW。地球只接收到太陽總輻射的22億分之一,但也有約1.7×1014kW。這部分輻射被大氣吸收約占23%,被大氣分子和塵料反射回宇宙空間的太陽輻射約為30%,剩下約占47%能夠到達地面,約為8.1×1013kW,這個數(shù)量相當于全世界發(fā)電量的幾十萬倍。太陽每年投射到地球的輻射能6×1017kWh,即相當于74萬億噸標準煤。按目前太陽的質(zhì)量消耗速率計,可維持600億年,所以可以說它是“取之不盡,用之不竭”的能源。
2010~2017年,我國太陽能光伏發(fā)電累計裝機容量呈上升趨勢,特別是2013年以來,上升速度較快。2017年,我國太陽能光伏發(fā)電累計裝機容量為13025萬千瓦,同比增長68.24%,漲幅較大。
近年來,隨著“打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”口號的提出,我國太陽能發(fā)電行業(yè)的作用越來越明顯,為促進太陽能發(fā)電行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展,國家發(fā)布了一系列相關發(fā)展規(guī)劃。部分發(fā)展規(guī)劃如下:
目前我國光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大,行業(yè)發(fā)展總體趨好。截至2017年底,中國光伏發(fā)電累計裝機達到了130.25GW,而此前太陽能“十三五”規(guī)劃的目標僅105GW,已經(jīng)提前并超額完成了“十三五”規(guī)劃目標。按照目前的發(fā)展趨勢來看,光伏行業(yè)市場容量將呈現(xiàn)出逐年增長態(tài)勢。據(jù)預測,到2023年我國光伏累計裝機容量將超過23000萬千瓦。
生物質(zhì)是指通過光合作用而形成的各種有機體,包括所有的動植物和微生物。而生物質(zhì)能就是太陽能以化學能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式,即以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用,可轉化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。可利用生物質(zhì)的種類很多,可以從各種各樣的農(nóng)作物、森林的原材料直接獲得,也可以從森林工業(yè)的副產(chǎn)品,回收利用家庭垃圾、回收利用毀壞的木材和紙張中獲得。
目前,中國生物質(zhì)資源科轉換為能源的潛力約為4.6億噸標準煤,已利用量約2200萬噸標準煤,還有約4.4億噸可作為能源利用;今后隨著造林面積的擴大和經(jīng)濟社會的發(fā)展,生物質(zhì)資源轉換為能源的潛力可達10億噸標準煤。
2010~2017年,我國生物質(zhì)及垃圾發(fā)電裝機規(guī)模呈現(xiàn)上升趨勢,累計裝機容量由2010年的5.6GW增加至2017年的15.3GW,7年間增加了2倍。
圖5 2010~2017年我國太陽能光伏發(fā)電累計裝機容量(單位:萬千瓦)
圖6 我國太陽能發(fā)電行業(yè)部分相關發(fā)展規(guī)劃
圖7 2018~2023年我國太陽能光伏發(fā)電累計裝機容量預測(單位:萬千萬)
2010~2017年,我國生物質(zhì)能發(fā)電并網(wǎng)容量呈上升趨勢,2016年全國生物質(zhì)能發(fā)電并網(wǎng)容量1214萬千瓦,到了2017年年底,并網(wǎng)容量達到1476.2萬千瓦,較上年增長21.59%。
(1)農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電突破經(jīng)濟性瓶頸者將享受先發(fā)優(yōu)勢
農(nóng)林生物質(zhì)直燃發(fā)電是目前最常見的一種生物質(zhì)發(fā)電技術,以秸稈為例,秸稈發(fā)電是指以農(nóng)作物秸稈為主要燃料的一種發(fā)電方式,將秸稈送入鍋爐直接燃燒,發(fā)生化學反應,放出熱量,利用這些熱量再進行發(fā)電,秸稈發(fā)電是秸稈優(yōu)化利用的最主要形式之一。
(2)生物質(zhì)燃料收儲運體系成熟度不斷提升
農(nóng)村地區(qū)生物質(zhì)資源豐富,一般而言當?shù)乜墒占Y源量約為生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)項目需求量的10倍以上,并不存在供給短缺問題。因此只要創(chuàng)新收購模式,加大精細化管理力度,生物質(zhì)企業(yè)可以大大提升對燃料市場的管控能力。
(3)技術進步將逐步提升生物質(zhì)電廠的盈利性
圖8 2010~2017年中國生物質(zhì)及垃圾發(fā)電累計裝機容量(單位:GW)
生物質(zhì)發(fā)電技術的提升,有效提高機組的熱效率,在使用同等燃料的情況下,輸出的電能更多。目前高溫超高壓機組已開始在生物質(zhì)電廠使用,轉化效率提高到30%以上,隨著BIGCC和熱化學技術在生物質(zhì)電廠的應用,未來生物質(zhì)電廠轉化效率有望達到39%。燃料成本的盈虧平衡點將大大提升。
從政策發(fā)展走勢和經(jīng)濟新常態(tài)下能源基礎支撐發(fā)展的作用,以及國家在推進節(jié)能減排以兌現(xiàn)對入世的承諾等綜合因素來看,前瞻認為,2018~2023年間,生物智能發(fā)展產(chǎn)業(yè)裝機規(guī)模將保持在15%~20%的增長率,至2023年中國生物質(zhì)能發(fā)電裝機規(guī)模將突破40GW。
(以上數(shù)據(jù)及分析均來源于前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2018~2023年中國綠色能源(清潔能源)產(chǎn)業(yè)市場前瞻報告》。)