美国加州大停电，是可再生能源发电惹的祸

美国的电源结构也是多样化的，有煤电、天然气发电、核电、水电和其他可再生能源发电。其中，煤电装机容量约占美国电力总装机容量的49%。

美国电力主要还是靠煤来提供能源，然后是天然气、核电。实际上没有哪个国家是主要依靠石油来发电的。

可再生能源利用事关国家长期能源战略安全，大储量低利用率蕴含未来大空间。我国能源消费存在结构单一、对外依存度高的弊病，原煤消费占比60%以上，是世界第一大煤炭生产国和消费国，2013年石油对外依存度达到58.1%。

同时化石能源的大量使用使得我国大气污染和温室气体排放严重。从能源结构改善和温室气体减排的国际经验来看，发展可再生能源、提高能源效率是两大主要措施。我国可收集并能源化利用的生物质资源约7.15亿吨标准煤，相当于我国能源消费总量的20%左右，目前过低的利用率与可再生能源的战略地位严重不匹配，未来发展的大空间必将逐步释放。

美国生物质能源应用领先，生物直燃发电领域发展迅速。截止至2012年底，生物质能已经成为美国最大的可再生生物能源，约占美国全国能源供给量的3%。预计到2030年将有6.8亿吨（干物质）生物质原料可用于制备生物质能源。

在各种利用方式中，生物质直燃发电发展迅速，85%的木材加工废弃物和林业废弃物用于生物质直燃发电，1979年装机容量为仅为200MW，2004年装机容量为9799MW，2010年升至10400MW。截至2012年年底，美国生物质直接燃烧发电约占可再生能源发电量的75%，有300多家发电厂采用生物质能与煤炭混合燃烧技术，装机容量达22000MW。预计到2030年，装机容量将达到40000MW。

上游原料管理和设备是生物质发电产业链的关键环节。生物质能发电行业的产业链比较短，由生物质能发电生产行业加上上游的资源行业和设备行业以及下游的电网行业构成，由于国家优先上网的政策，使得生物质发电行业销售不是问题，影响生物质行业发展的关键是上游的原料采购管理和发电设备影响的能源转化效率。生物质行业发展需要解决原料管理环节中收购难、存储难的问题。同时设计应用能源转化效率更高的锅炉设备也已经成为行业发展的关键要素之一。

“资源丰富+政策支持+能源形势”构筑我国生物质发展大环境，优势企业突破关键环节，生物质发电行业濒临规模应用时点。在能源形势严峻、生物资源丰富的大背景下，我国国务院、发改委、能源局等政府部门出台一系列政策支持我国生物质行业发展，行业发展的外部环境良好。

但受制于两大关键环节约束，目前我国生物质发电产业的规模还很小，在整个可再生能源发电中的比例只有0.5%左右，从全国整个生物质能发电行业来看，前几年大多数的企业还处于亏损状态，少数效益较好的企业利润也不大，很多企业要时不时处于停产状态，整个行业的生产状况不稳定。但经过多年磨合，从近期行业了解到的情况来看，部分优势企业已凭借自主创新和几年的潜心经营实现了生物质发电的稳定盈利，行业规模应用的时间点或已来临。

生物质发电未来10年发展增速有望在20%以上。生物质发电行业瓶颈突破后有望迎来爆发式的内生增长，而国家发改委能源局规划已为行业未来空间划出底线，到2015年，生物质发电装机达到1300万千瓦，预计农林生物质直燃发电装机为1000万千瓦。

在《可再生能源中长期发展规划》中提出，到2020年，我国生物质发电的装机容量要达到3000万千瓦，农林生物质直燃发电装机为2400万千瓦。假设平均装机容量2.5万千瓦，预计到2015年，农林生物质发电电厂个数达到400个，2020年将达到960个；农林生物质发电未来十年复合增速约为20%。

民营生物质电厂将在长期竞争中胜出。涉及生物质发电的企业主要分为国电系、非国电系、地方发电集团及民营及外资发电企业四类。从历史渊源来看，国有及地方发电集团的生物质发电项目主要是为了满足能源利用结构比例而被动兴建的，虽然存量规模较大，但长期经营管理能力不足。

未来，随着民营生物质发电企业在原料管理和核心设备上取得突破，将在竞争中逐步占据主导地位，看好我国民营生物质电力龙头凯迪电力，同时建议关注转型环保发电、多年储备积累的长青集团。

一、世界能源消费现状和趋势

据美国能源部能源情报署《国际能源展望2004》基准状态预测，全球能源消费总量将从2001年的102.4亿吨油当量增加到2025年162亿吨油当量，世界能源消费在2001-2025年将增加54%。日本、欧盟等能源机构预计，全球能源消费峰值将出现在2020-2030年。全球化石能源的枯竭是不可避免的，将在本世纪内基本开采殆尽。《BP世界能源统计2006》的数据表明，全球石油探明储量可供生产40多年，天然气和煤炭则分别可以供应65年和155年。国际能源署2005年分析认为，到2030年世界能源需求将增长60%，届时仍将有“足够”的资源可满足需求。预测未来石油需求增长的大多数将来自运输部门，运输部门占全球石油需求的份额将从现在的47%增加到2030年的54%。同时指出，C02排放也将增多，减排温室气体是一个严峻的挑战。

国际能源署认为，中东将增加投资以扩增常规石油资源产能，非常规石油资源如油砂等将得到加快开发利用，氢能将有少量应用，可再生能源将有更大发展潜力。到2030年，替代能源尤其是可再生能源，不仅将成为不可或缺的重要能源，而且将成为降低温室气体排放的重要举措。作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分，目前中国的能源消费已占世界能源消费总量的13.6%，世界能源消费将越来越向中国和亚太地区聚集。

据预测，目前中国主要能源煤炭、石油和天然气的储采比分别为约80、15和近50，大致为全球平均水平的50%、40%和70%左右，均早于全球化石能源枯竭速度。未来5-10年，中国煤炭国内生产量基本能够满足国内消费量，原油和天然气的生产则不能满足需求，特别是原油的缺口最大。注重能源资源的节约，提高能源利用效率，加快可再生能源的开发利用，对于中国来说既重要又迫切。

二、世界可再生能源发展趋势

世界大部分国家能源供应不足，各国努力寻求稳定充足的能源供应，都对发展能源的战略决策给予极大的重视，其中可再生能源的开发与利用尤为引人注目。化石能源的利用会产生温室效应，污染环境等，这一系列问题都使可再生能源在全球范围内升温。

从目前世界各国既定能源战略来看，大规模的开发利用可再生能源，已成为未来各国能源战略的重要组成部分。自上个世纪90年代以来可再生能源发展很快，世界上许多国家都把可再生能源作为能源政策的基础。从世界可再生能源的利用与发展趋势看，风能、太阳能和生物质能发展最快，产业前景最好，其开发利用增长率远高于常规能源。

风力发电技术成本最接近于常规能源，因而也成为产业化发展最快的清洁能源技术，风电是世界上增长最快的能源，年增长率达27%。国际能源署的研究资料表明，在大力鼓励可再生能源进入能源市场的条件下，到2020年新的可再生能源(不包括传统生物质能和大水电)将占全球能源消费的20%，可再生能源在能源消费中总的比例将达30%，无论从能源安全还是环境要求来看，可再生能源将成为新能源的战略选择。

三、世界部分国家可再生能源发展目标

2004年，美国、德国、英国和法国可再生能源发电占总发电量的比重分别为1%、8%、4.3%和6.8%；到2010年将分别达到7.5%、20.5%、10%和22%；到2020年将都提高到20%以上；到2050年，德国和法国可再生能源发电将达到50%。韩国可再生能源消费比重将由2004年的2.1%提高到2010年的5%。日本和中国的可再生能源消费比重将由2004年的3%和7.5%提高到2010年的10%左右，2020年分别达到20%和15%。

四、世界部分国家可再生能源利用进展

美国正在加大可再生能源研发和利用力度，2005年美国能源部能源研发总投资7.66亿美元，其中可再生能源研发投资占了42%。美国制定了庞大的太阳能发电计划，克林顿政府出台的“百万屋顶计划”将在1997年到2010年里，安装总容量达4.6亿兆瓦的光伏发电系统。

德国新的《可再生能源法》，为投资可再生能源提供了可靠的法律保障。德国制定了《未来投资计划》以促进可再生能源的开发，迄今投入研发经费17.4亿欧元。2004年，德国可再生能源发电量占总发电量的8%，年销售额达100亿欧元。风力发电占可再生能源发电量的54%，太阳能供热器总面积突破600万平方米。法国。法国推出了生物能源发展计划，2007年之前将生物燃料的产量提高3倍，使起成为欧洲生物燃料生产第一大国。具体内容是建设4个生物能源工厂，年均生产能力达到20万吨，生物燃料的总产量将从目前的45万吨上升到125万吨，用于生产生物燃料的作物面积也将达到100万公顷。由于生物燃料目前成本比汽油和柴油贵2倍，法国已出台一系列优惠措施，鼓励生物燃料的生产和消费。

英国把研究海洋风能、潮汐能、波浪能等作为开发新能源的突破口，设立了5000万英镑的专项资金，重点开发海洋能源。不久前，在苏格兰奥克尼群岛的世界首座海洋能量试验场正式启动。英国第一座大型风电场一直在不断发展，目前风电装机总量已达650兆瓦，可满足44万多个家庭的电力需求，近期还将建设10座类似规模的风电场。

日本官方报告，将从2010年正式启动生物能源计划，并与美国和欧盟共同开发可再生能源，建设500个示范区。预计将投资2600亿日元，而与之有关的产品和技术将成为日本新工业战略的重要组成部分。

其他国家和地区。一些发展中国家如中国、印度、印度尼西亚和巴西等国家，越来越重视可再生能源对满足未来发展需求的重要性。中国制定实施了《可再生能源法》，编制了《可再生能源中长期发展规划》，将大力发展可再生能源并确定了明确目标。印度成立了可再生能源部，政府全力推动可再生能源资源的开发利用，目前印度在风电和太阳能利用规模方面已居于世界前列。东盟国家也开始重视可再生能源的开发工作。10个成员国各自都有了发展可再生能源的计划，包括地热、水电、风能、太阳能和来自棕榈或椰子油的植物燃料等。按东盟计划，到2010年各成员国的可再生能源电力将达到2.75万兆瓦，其中印尼、菲律宾和泰国将成为领先者。

今日读《2018世界能源统计年鉴》和《BP世界能源展望2018版》，整理成阅读笔记以便日后查阅。

2017年， 全球能源需求增长了2.2%， 高于16年的1.2%， 高于十年平均的1.7%。中国能源消费增长3.1%， 连续17年成为全球能源消费增量最大的国家。

石油

1、全球石油消费增长1.8%， 即170万桶/日， 连续第三年超过十年平均增速 （1.2%） 。 中国 （50万桶/日） 和美国 （19万桶/日） 贡献了最多的增量。

2、过去10年间，中南美洲探明了更多的石油。

天然气

1、天然气消费增长了960亿立方米， 上升3%， 是2010年以来的最快增速。消费增长主要来自中国 （310亿立方米） 、 中东 （280亿立方米） 、 欧洲 （260亿立方米） 。 美国的天然气消费下降了1.2% （110亿立方米） 。

2、中国天然气消费增速超过15%， 约占全球天然气消费增长的1/3。 如此快速的扩张归功于中国政府打出的一套力度空前的组合拳， 通过胡萝卜加大棒的策略鼓励工业和住宅用户进行 “煤改气” 或 “煤改电” ， 而多数用户选择了 “煤改气” 。尽管受此政策影响的300万户家庭吸引了更多眼球， 但实际上 工业用户 “煤改气”的量更大。预计中国的天然气需求在今年继续强劲增长， 但在未来几年应该不会出现像去年那样大的增幅。

3、过去10年间，独联体国家及亚太地区探明了更多的天然气。

煤炭

1、煤炭消费增长了2500万吨油当量， 上升1%， 是2013年以来的首次增长。煤炭消费增长主要来自印度 （1800万吨油当量） ， 中国的煤炭消费在连续三年（2014-2016年） 下降后出现小幅反弹 （400万吨油当量） 。 经合组织国家煤炭消费连续第四年下降 （-400万吨油当量）。

2、亚洲的煤多，所以许多发展中国家依然依赖煤炭作为主要能源。

可再生能源、 水电和核能

1、可再生能源发电增长了17%， 高于十年平均值， 也是有记录以来的最大年增长（6900万吨油当量） 。 可再生能源增量的一半以上来源于风电 ， 太阳能虽然在可再生能源中占比仅21%， 却贡献了超过三分之一的增量。

2、中国的可再生能源发电增长了 2500万吨油当量 ， 打破了此前的增长记录。如果把2017年所有国家不同一次能源消费的增量进行排序， 中国的天然气和可再生能源将分列第一和第二。

3、水电增长近0.9%， 相比之下十年平均值为2.9%。 中国水力发电的增量为自2011年以来最低， 欧洲则下降了10.5% （-1600万吨当量） 。

4、全球核电增长了1.1%。 中国 （800万吨油当量） 和日本 （300万吨油当量） 的增长一定程度上被韩国 （-300万吨油当量） 和中国台湾 （-200万吨油当量） 所抵消。

5、2017年太阳能发电装机容量增长约100吉瓦， 仅中国就贡献超过50吉瓦。去年 全球太阳能发电量增长超过三分之一 ， 增长主要源于政策支持， 也得益于太阳能发电成本持续走低。 太阳能发电成本已经普遍低于5美分/千瓦时。

发电

1、2017年， 全球一次能源消费有40%用于发电， 使电力成为最大的用能行业。去年发电量增长了2.8%， 接近十年平均值。 94%的增长来自新兴经济体， 经合组织国家的发电量自2010年以来基本没有增长。 发电量增长的近一半来自可再生能源 （49%） ， 剩下主要来自于煤炭 （44%） 。可再生能源在发电结构中的占比从7.4%提升至8.4%。

2、不同地区的能源结构差异比较大。

3、平均来看，世界发电的主要来源依然是煤炭。

关键材料-钴和锂

1、自2010年以来， 钴产量年均增速仅为0.9%， 而锂产量同期年均增长 6.8%。

2、2017年， 钴的价格几乎翻了一倍， 碳酸锂的价格上升37%。

3、钴产量及储量

3、锂产量及储量

小结

经济背景

1、在渐进转型的情景下，全球GDP预计年均增长3.25%，主要有发展中国家所驱动。超过80%的世界生产增长由新兴经济体驱动，中国和印度占此增长的一半以上。

2、人口增长也是世界经济增长的驱动因素之一，2040年的人口有望达到92亿，新增的17亿人口主要由非洲及除中国外的亚洲国家所贡献，中国进入老年化阶段，人口总量将逐步下降。到2040年，全球城市化的趋势依然会延续，因为新增的人口主要集中在城市的中心地带。 大部分的城市化增长发生在非洲，预计非洲的新增人口占世界的近一半，其中有近6亿新增人口属于城市人口，占全球总增长的三分之一。 可惜的是，由于非洲的生产率低下，人口的爆炸性增长却不能反映在GDP的增长上，其对世界增长的贡献度不足10%，因而难以有效拉动对能源的需求。

3、全球经济日益繁荣驱动能源需求的增长部分被迅速下降的能源强度所抵消，全球能源需求年均增速从过去20年的超过2%，下降至1.3%左右。 到2040年，尽管全球GDP增长超过一倍，但世界能源消费仅增长33%左右，显著低于过去25年的年均增速。

分行业需求-工业

1、总体来看，目前的能源结构中，工业（包括能源的非燃烧使用）占据一半份额，民用和商用建筑占了29%，交通领域占了20%。

2、在工业领域，由于中国的快速工业化接近尾声，未来的工业能源消费增长将明显放缓。中国工业能源需求的增长，在过去15年增长了三倍，未来中国经济将由能源密集型工业行业（如钢铁和水泥）转向较低能源密度的服务业和面向消费者的行业，并因此造成工业能源需求增长的停滞。而且，有一部分工业生产会转向低收入经济体， 包括印度在内的亚洲、非洲的新兴市场国家一起构成工业能源消费增长的约70%。

（注：工业不包括能源的非燃烧使用）

3、工业能源结构中， 天然气和电力满足了全部工业能源的增量需求 ，而伴随着煤改气的普及，尤其在中国，到2040年煤炭所提供的工业能源比例从目前的三分之一下降到不足四分之一。

4、能源的非燃料使用将具有更显著的重要性。非燃料使用是指作为石油化工产品的原料、润滑剂、沥青等用途。在未来，工业行业除非燃烧使用外的消耗增速将放缓至年均1.0%的水平，而非燃烧使用增速却能保持在年均1.9%的水平，使得2040年的能源非燃料使用，在总工业增长需求中的比重上升至近20%。其中，石油占能源非燃料使用增长的三分之二，天然气占所剩的大部分份额。

分行业需求-建筑

1、在建筑领域， 能源消费的增长主要由亚洲贡献，最大的能源种类为电力。

2、建筑能源需求增长的驱动力是 人口增加和经济发达程度增加 ，人们不断追求更加舒适的生活和工作。 亚洲、非洲和中东总计占建筑行业能源使用增长的90% 。

3、建筑行业几乎所有新增能源需求是使用电力给 空间降温和为电器功能 。

分行业需求-交通

1、到2040年，全球对公路、航空和海运的客运及货运服务需求将增加两倍以上，不过由于能源效率提高，对能源的需求仅会增长25%。在道路交通方面，机动车保有量和交通需求上升的影响被效率提升所抵消，但卡车的能源需求增长强劲。 由于卡车的效率提升相对缓慢，导致其在交通行业内消费的能源份额增加。同时，航空客运交通增长也很强劲。

（注：非公路包括航空、海运和铁路；汽车包括两轮和三轮车辆）

2、未来在交通领域，石油依然占主导地位，但可替代能源尤其是天然气和电力的使用逐渐增长。预期到2040年，石油需求占比从目前的94%下降至85%左右，天然气、电力和“其他”类能源各占交通能源需求的5%。

天然气的增长集中于液化天然气在长途货运和海上交通的使用。

电力的增长集中于乘用车和轻型客车的使用。

“其他”种类能源主要是生物燃料，而氢能仅在交通中能源中占很小一部分。 氢能的前景在2040年前后才有看头，能否进一步发展取决于氢能在长途道路货运供能上与液体燃料和电力的竞争力。

3、到2040年，乘用车总量大幅增长（增长至20亿辆），同时电动车数量增加（超过3亿辆），车辆效率显著提升。届时，PHEV和BEV的总量大致持平。展望期间，在监管和政府目标的驱动下，全球汽车总体效率将年均提高2-3%。

4、未来道路交通的能源需求受三大因素的影响： 电动汽车、共享出行和自动驾驶 。

到2040年，乘用车行车公里数有30%是使用电力，显著高于电动车全球汽车总量中的占比15%。更高的比例意味着共享出行中，电动汽车将占据重要地位。此外，届时电动卡车行车公里数的占比将达到15%，主要集中于短途轻型客车。

（注：汽车包括两轮和三轮车辆）

5、液体燃料的需求并不会出现明显的变化。为达到排放标准，汽车制造商的手段包括调整ICE汽车所占销售份额、销售更多的电动汽车；采取减重等方式提升车辆效率。

6、假设在世界范围内，能够实施自2040年起对内燃机汽车销售的禁令，则电动车的销售情况将会更加乐观。到2030年，约三分之一的新售汽车是纯电动车；到2035年，BEV的销售比例会达到三分之二，并在2040年达到100%。另一方面，到2030年，有20%的乘用车行车公里数由电力供能，2040年将达到约三分之二。

分行业需求-电力

1、全球持续电气化，从生产电力的结构上看，可再生能源的重要性持续增加， 在增量当中，可再生能源的比例约占一半 ；天然气与核能的比例保持稳定；煤炭依然是电力的最主要能源来源，到2040年占比依然有近30%。在新增部分中，煤炭的贡献仅为13%，而过去25年中，这一比例是40%。

地区需求

1、可再生能源的普及还看中国和经合组织，而在亚洲其他地区，煤炭发电依然是主流，并占新增发电量的绝大部分。

地区需求-中国

1、中国逐渐向低碳能源转型。至2040年， 可再生能源和核能、水电一起占能源需求增长的80%，可再生能源将接替石油成为中国第二大能源来源 。

地区需求-印度

1、印度将成为全球能源最大的增量市场。不过依然以煤炭作为主要能源，占能源新增需求的45%。为了使全部人口都可以使用电力，将有 超过70%的煤炭消费增量被用于电力行业 。

2、印度的可再生能源增长迅猛，尤其是 太阳能 的增长。

地区需求-美国

1、美国作为全球最大的石油和天然气生产国的地位有所加强。 美国在全球石油（石油和天然气凝析液）生产中的份额从现在的12%上升至2040年的18% ，届时沙特阿拉伯排在第二位，占比13%。 在天然气方面，美国2040年的产量占全球的24% ，届时俄罗斯排在第二位，占比14%。

2、由于美国的能源消耗量也大，因此其净出口在全球贸易份额中的比例不高。同时 美国将失去最大可再生能源生产国的地位 ，其生产比例将从目前的24%下降至2040年的15%。与之相比，届时 中国的可再生能源占比将上升至约30% 。

地区需求-欧盟

1、欧盟继续 引领低碳经济的转型 ，其2040年的碳排放比2016年下降超过35%，单位GDP碳排放是世界均值的一半。到2040年，非化石能源满足欧盟约40%的能源需求，与2016年的25%相比有所提升，远高于世界平均的25%。

能源的供需

1、 2040年的能源结构将呈现前所未有的多元化，届时 石油、天然气、煤炭和非化石能源预计将各提供世界能源的约四分之一 。

（注：非化石能源包括可再生、核能和水电）

能源的供需-石油

1、全球液体燃料（石油、生物燃料和其他液体燃料）的需求增长约1300万桶/日，到2040年达到 1亿9百万桶/日 ，而供应方面主要由美国和石油输出国组织的增产来保障。

2、细分看，交通行业持续主导全球石油需求，占全球需求增长的一半以上。 到2040年，液体燃料的总体增长进入停滞，但非燃烧使用的需求依然会增加。

能源的供需-天然气

1、天然气由于需求广泛（工业化程度和电力需求增加、持续的煤改气），加上低成本供给的增加（美国和中东）和液化天然气供给持续扩张，全球范围内的 可获得性将显著提升 。 在增量当中，美国和中东（卡塔尔和伊朗）占据一半以上的份额。

2、增长的驱动力主要源自 工业和电力行业 。

3、全球贸易进一步繁荣，随着流动性提高，全球价格将更加同步。

能源的供需-煤炭

1、中国和经合组织国家需求下降，印度和亚洲其他国家的需求继续增长，相互抵消后的总体需求平稳。

能源的供需-可再生能源

1、基于风能和太阳能的迅速发展，可再生能源是增长最快的能源来源（年均7.5%），占新增发电量的50%以上。其中，中国是最大的增长来源，新增的可再生能源总量已超过整个经合组织。到2030年，印度将成为第二大增长源。

2、太阳能成本的下降超出预期。在科技的发展与政策的支持下，太阳能的学习曲线以更高的速度下滑。预计累计发电装机每提升一倍，光伏组件成本可下降24%。

能源的供需-核能和水电

1、核能主要靠中国驱动。核能在中国能源需求中的占比从目前的2%将上升至2040年的8%。欧盟和美国的核电站到期且不再进行更换，欧盟年均下降11太瓦时，美国年均下降10太瓦时，导致总体核电增长受阻。

水电靠中国和其他发展中国家驱动。水电年均增长1.3%，合计61太瓦时每年，速度比过去放缓。中国在增长中占比最大，达到16太瓦时每年，其次是南美和中美地区（13太瓦时每年）以及非洲（11太瓦时每年）。

不同报告的观点对比

这两篇报告介绍了各类能源的基本情况，并描绘了世界能源结构变化的可能性。接下来可以在未来的各项增长点中，尝试挖掘一些投资机会。

刺猬偷腥

2018年8月2日

美国是个生产大国，也是个消费大国。在一般人的印象中，美国人大手大脚，不重视节约。其实不然。美国人在个人生活中很节俭，在国家政策层面则一向重视发展循环经济。在美国，早在上个世纪70年代末起就制定了一系列以循环为目标的能源政策。此后虽不断调整，但其核心内容一直围绕三点：一是促进可再生能源的开发利用，二是充分合理利用现有资源，三是鼓励节能。多年来，美国政府主要通过财政手段鼓励可再生能源的开发和利用。美国不仅拨款资助可再生能源的科研项目，还为可再生能源的发电项目提供抵税优惠。2003年，美国将抵税优惠额度再次提高，受惠的可再生能源范围也从原来的两种，扩大到风能、生物质能、地热、太阳能、小型水利灌溉发电工程等更多领域。为扩大可再生能源市场，美国采取了由政府部门带头使用这一新能源方式的办法。美国已经要求其联邦机构使用可再生能源的比例，在2011年达到总能耗的7.5%。去年美国根据《能源政策法》拨款3亿美元，用于实施太阳能工程项目，其目的是在2010年前在联邦机构的屋顶安装2万套太阳能系统。在不影响环境的前提下，充分合理利用现有资源也是美国政府的一贯方针。水电目前占美国能源产量的10%，也是其最大的传统可再生能源。美国现有约7.5万处堤坝，但只有约1/3得到利用。美国联邦政府去年增拨1亿美元用于提高现有水电站的生产能力，进一步提高水电站发电量。煤是美国最丰富的传统资源之一，近年该国提出了“让煤更干净”的口号，联邦政府准备在2004年到2012年期间，每年拨款2亿美元，用于减少煤电环境污染等技术的开发和相关工程建设。美国政府近期还承诺为建设更安全、更高效的新核电站提供贷款担保。节能是美国能源政策的另一大重要内容，也是循环经济的一个重要方面。在2004年到2006年间，美国政府准备每年拨款34亿美元给地方州政府，用于旧家电回收和鼓励购买节能新产品。美国还在法律中对一些耗能型商用和消费者产品设定了新的节能标准。这些产品包括变压器、电风扇、自动售货机、商用冷柜和冰箱等。另外，美国还为生产节能型家电的厂家提供抵税优惠。同时，消费者购买节能设备也将获得抵税优惠。石油是战略性资源。为节约石油资源，减少对石油的依赖，使能源来源多样化，美国从石油消费大户——汽车下手，鼓励研发和使用新型可再生能源车辆。美国规定，购买燃料电池车等新型车辆的消费者可享受抵税优惠。美国还鼓励乙醇和氢电池的研发和生产，以便为车辆提供新的燃料。

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文/赵学良 中国石化发展计划部，当代石油石化

1美国氢能及燃料电池产业概况

美国能源局从1970年就开始布局燃料电池研发，并一直处于世界领先地位。燃料电池备用电源和燃料电池叉车已具备市场竞争力，处于商业推广阶段；燃料电池乘用车处于政府补贴商业推广阶段；燃料电池巴士、大型货车、商用车处于行车实验验证阶段。2018年美国被评为国际氢能经济和燃料电池伙伴计划IPHE（International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy，为2003年由18个国家和欧盟共同发起成立的国际合作组织）主席国。

美国参议院决议确定2018年10月8日为美国国家氢能与燃料电池第四个纪念日，“参议院第664号决议”给出如下13点理由：

1）氢原子质量为1.008，而且是宇宙中含量最丰富的化学物质；

2）美国是燃料电池和氢能技术开发和部署的世界领先者；

3）氢燃料电池在美国太空计划中发挥了重要作用，帮助美国完成了登陆月球的任务；

4）私营企业、联邦和州政府、国家实验室以及高等教育机构持续提高燃料电池和氢能技术，以解决美国最迫切的能源、环境和经济问题；

5）利用氢和富氢燃料发电的燃料电池是清洁、高效的技术，被用于固定电源和备用电源、以及零排放轻型 汽车 、公共 汽车 、工业车辆和便携式电源；

6）固定式燃料电池正投入到连续和备用电源的使用中，以便在电网停电时为商业和能源消费者提供可靠的电力；

7）与传统发电技术相比，固定式燃料电池有助于减少用水量；

8）燃料电池轻型 汽车 和使用氢气的公共 汽车 可以完全复制内燃机车的经验，包括行驶里程和加油时间；

9）氢燃料电池工业车辆正在美国各地的物流中心和仓库部署，并出口到欧洲和亚洲；

10）氢气是一种无毒气体，可以从各种国内可获得的传统和可再生资源中获取，包括太阳能、

风能、沼气以及美国丰富的天然气；

11）氢和燃料电池可以储存能量以帮助增强

电网，并使可再生能源的部署机会最大化；

12）美国每年生产和使用超过1100万吨的氢气；

13）工程和安全人员及标准专业人员就氢气的交付、处理和使用已经达成共识，并已制定出相关协议。

2美国发展氢能及燃料电池的初衷

美国参议院决议的理由充分说明，从国家层面而言，发展氢能及燃料电池具有降低二氧化碳排放、减少空气污染等清洁环保层面的意义，同时还具有降低燃油消耗、提高可再生能源利用率及电网可靠性等增加能源自给率、保障国家能源安全的优点。2014年美国发布《全面能源战略》，将“发展低碳技术、为清洁能源奠基”作为放眼长远的战略支点，并明确提出，氢能作为替代性能源将在交通业转型中起到引领作用。

2.1减少温室气体排放

由于氢燃料电池具有高效率和温室气体近零排放的特性，燃料电池系统能够在很多应用领域实现温室气体减排。美国能源部研究了燃料电池的温室气体减排潜力。燃料电池应用于热电联产系统时，相比传统热电联产系统可减少35%~50%的排放；燃料电池货车相比燃油货车可减少55%~90%的排放；燃料电池叉车相比柴油叉车或动力电池叉车可减少35%的排放；燃料电池巴士比内燃机巴士效率高40%；燃料电池备用电源相比柴油发电机可减少60%的排放。

美国能源部对比测算了不同能源介质运输工具的油井到车轮（WTW）温室气体排放情况。天然气制氢－氢燃料电池路线每英里排放二氧化碳200克，低于美国现有电网取电－电动 汽车 路线230克和传统燃油车450克的排放标准。配有二氧化碳封存的煤气化制氢－氢燃料电池路线每英里排放二氧化碳95克，生物质气化制氢－氢燃料电池路线每英里排放二氧化碳仅37克。

2.2减少燃油消耗

燃料电池提供了一种几乎不消耗石油的提供动力方式，且可覆盖美国大部分的石油消耗，如 汽车 、巴士、备用发电机和辅助发电机等。美国能源部的研究结果表明，氢燃料电池轻型 汽车 相比汽油内燃机 汽车 可降低95%的燃油消耗，相比混合动力车可降低85%的燃油消耗，相比插电式混合动力车可降低80%的燃油消耗。可以看出，相较大规模使用生物燃料、提高内燃机效率（ICEV包括使用混合动力 汽车 ），燃料电池车大规模应用后可以大幅减少国家的石油消费，到2050年燃油消耗量将降到目前的40%左右。

2.3提高电网可靠性、最大程度部署可再生能源

美国能源部预估光伏和风电的建设成本将大幅下降，“太阳计划2030”（SUNSHOT2030）设定的目标是2030年光伏电站成本为3美分/千瓦时，2018年美国陆上风电成本已低至2.9美分/千瓦时。光伏和风电将得到迅速普及，预计到2050年风能装机容量将达到404吉瓦，装机容量占总容量的35%；光伏装机容量将达到632吉瓦，发电量占总发电量的19%。

根据国际能源署发布的研究报告《GettingWindandSunontotheGrid》，当电网中间歇性可再生能源（以风电、光伏为主）的比例超过15%时，就必须配置相应的储能设施。另外由于可再生能源的生产水平在不同时间段、不同季节之间存在显著差异，例如欧洲的太阳能发电在冬季比夏季低60%左右，但电力需求却增加40%，也需要配置大规模、长时间的储能设施才能提高可再生能源的利用小时数，减少“弃风”“弃光”。

丰田、通用、奔驰、林德等企业组成的氢能理事会研究表明，氢能是大规模储存电能的一种重要选择：相比超级电容、压缩空气、电池、飞轮储能、抽水蓄能，氢能更适合长期大量储存能量。当需要大规模储能时可以液氢或者氢化物的形式存储于地下盐穴，估计每个兆瓦时的成本在50~150美元之间，与受地质条件限制较大的抽水蓄能相当，显著低于其他的能量存储方式。

2.4高能源转化效率

燃料电池直接将燃料的化学能转化为电能，效率非常高且不需要燃烧。氢燃料电池 汽车 的能量转化效率约60%，大约是汽油内燃机的两倍。

燃料电池用于固定电源，用天然气或丙烷发电效率大致为45%；如果将透平系统与高温燃料电池组合，发电效率可达到70%，结合热电联产系统效率可达80%，相比传统煤电、天然气发电45%~50%的综合效率提高35%~40%。

2.5降低污染物排放

美国能源部的研究课题表明，燃料电池发电系统比燃煤、燃气发电系统少排放75%~90%的氮氧化物、75%~80%的颗粒物（PM）。

2.6 H2@Scale计划

H2@Scale是美国能源部（DOE）的一项倡议，将利益相关者聚集在一起，促进可负担得起的氢气生产、运输、储存和利用，增加多个能源部门的收入。通过政府资助将国家实验室和工业界以项目形式整合在一起共同合作，以加快适用氢技术的早期研究、开发和示范。H2@Scale联盟促进了工业界和学术界合作，利用国家实验室世界级的研发能力，依赖私营部门进行至关重要的示范。

通过示范使尖端技术集成到现有系统中、验证未来部署的商业可行性，并指导未来的研发计划。美国目前生产超过1100万吨氢气，占全球供应量的1/6，主要用于炼油和化肥工业。大型基础设施包括超过1600英里的氢气管道、不断增长的加氢站和数千吨的地下储存洞穴。H2@Scale计划中氢能的地位与日本的氢能战略类似，把氢能作为一种重要的二次能源，氢能与电能之间可以相互转化。通过利用电解槽在发电量超过负荷时生产氢气，可以减少可再生能源的浪费，并有助于电网的稳定。从现有基本负荷（如核能）中产生的氢气也可以储存、分配，并用作多种用途的燃料。这些应用包括运输、固定动力、工艺或建筑用热，以及工业部门，如钢铁制造、氨生产和石油炼制。

3燃料电池商业化推广现状

截至2017年，在世界范围内共有超过70000台、共计650兆瓦燃料电池处于商业运行状态，其中移动领域应用占比接近70%，非移动领域应用占比30%，相关营收超过20亿美元。

截至2018年10月，美国共出售或者租赁超过6200辆燃料电池乘用车，包括丰田Mirai、本田Clarity、现代Tucson；建成39个加氢站；商业应用超过23000辆燃料电池叉车；商业化普及超过240兆瓦燃料电池备用电源，遍及美国40个州；FedEx、UPS在试用燃料电池快递车；多家公司试验运行共33辆燃料电池巴士，其中最长行驶里程已经超过50万公里。

3.1燃料电池备用电源应用现状

截至2017年底，据美国DOE统计数据显示，全美共销售8400套燃料电池备用电源，其中900套获得美国DOE经费支持，其他7500套未获支持。燃料电池将天然气转换成电能供大型超市、数据中心、生产企业及其他工商设施使用，能源转化效率从传统发电的30%~40%提高到60%~65%，加上热能利用可达90%，极大地减少了污染物排放，同时还减排二氧化碳。相较美国某些州的电网供电电费，使用燃料电池供电可节省一部分费用。

BloomEnergy是美国燃料电池发电的领军企业，其燃料电池成本2016年第一季度为5086美元/千瓦时，2018年第一季度降至3855美元/千瓦时；而其安装成本也从同期的1280美元/千瓦时降至526美元/千瓦时。

家得宝2014年在加利福尼亚试用安装第一套200千瓦的燃料电池备用电源。验证了其经济性后，到2016年底为其140家连锁超市都安装了燃料电池系统，并准备将全部170家店都安装上燃料电池备用电源。家得宝的首席财务官CarolTome曾披露：“使用燃料电池发电比从电网取电节省15%~20%的费用，同时减排大量二氧化碳。”

沃尔玛在加利福尼亚、新泽西的60家超市安装了燃料电池备用电源，用电规模按其单店用电量40%~60%确定，保障在电网断电时冷柜、照明系统、收款机可继续工作，不至于致使食物腐败，并在恶劣天气情况下继续为顾客服务，且使用燃料电池供电价格低于从电网取电价格。

Johnson&Johnson于2015年安装了1台500千瓦BloomEnergy燃料电池电源，经其测算20年的运转周期将总共节省1000万美元的费用，每年减排130万磅二氧化碳；Medtronic公司的报告显示，其安装的400千瓦燃料电池电源每年可节省电费230万美元，每年减排100万磅二氧化碳；Ratkovich公司的报告显示，其安装的500千瓦燃料电池电源每年可节省电费20万美元；JuniperNetworks公司的报告显示，其安装的1兆瓦燃料电池电源配合300千瓦太阳能电池每年可节省电费12万美元，每年减排270万磅二氧化碳。

3.2燃料电池叉车推广情况

据美国能源部2016年5月统计显示，2008年美国氢燃料电池叉车数量在500辆左右，到2016年，美国26个州的氢燃料电池叉车数量已经超过11000辆，年复合增速高达56%。而截至2017年底，统计数据显示全美共销售21838台燃料电池叉车，其中713台获得美国DOE经费支持，其他21125台并未获得DOE经费支持。713台燃料电池叉车共获得DOE970万美元经费支持。

目前在美国使用燃料电池叉车的公司包括但不限于亚马逊、宜家、宝马、可口可乐、奔驰、尼桑、联邦快递及一批食品公司，仅沃尔玛在其北美的19个配送中心就配备了3000辆燃料电池叉车。PlugPower、NuveraFuelCells和OorjaProtonics，Hydrogenics及H2Logic提供了绝大多数的燃料电池叉车。

亚马逊在2014年采购了535辆氢燃料电池叉车，在证明其成本效益的合理性后，于2017年4月收购了美国燃料电池制造商PlugPower23%的股权。除此之外，亚马逊为其11个大型仓库配备氢燃料电池叉车。2021年1月，电池巨头SK集团与旗下天然气子公司SKE＆S各出资8000亿韩元，共约合13亿美元，收购PlugPower9.9%的股份。短短几年间PlugPower公司市值升值50倍。

相较内燃机叉车，氢燃料电池叉车没有任何污染物排放，因此广受食品工业青睐，更多被用于室内作业。相较电池叉车，氢燃料电池叉车可节省充电的时间和空间，并在整个轮班期间全功率运行，在冷藏仓库环境中运行时不会出现任何电压骤降的情况，从而提高运营效率和节省成本。

美国国家实验室（NREL）对动力电池叉车和燃料电池叉车的总运行成本进行了评估，包括电池和燃料电池系统的购置成本、支持基础设施的成本、维护成本、仓库空间成本和劳动力成本。考虑到所有这些成本，NREL发现燃料电池叉车的总体拥有成本比同类动力电池叉车要低。

燃料电池叉车的样本约60台，每天工作2~3班，每周6~7天。NREL发现，对于用于多班作业的Ⅰ类和Ⅱ类叉车，燃料电池可将总体拥有成本降低10%，从每辆叉车每年19700美元降至每辆叉车每年17800美元。三级叉车的拥有成本可降低5%，从每年12400美元降至每年11700美元。NREL的评估仅限于考虑电池和燃料电池叉车的拥有和运行成本，未评估燃料电池叉车提高生产力的潜在效益。

通过NRTL的敏感性分析，只要燃料电池叉车车队的数量足够大（敏感性分析中燃料电池叉车台数为30~100台）、多班次工作，燃料电池叉车的总操作费用会低于动力电池叉车。PLUGPOWER公司测算，对于拥有超过90辆二级叉车的客户，5年预计节省成本超过40万美元。

PLUGPOWER公司建设的加氢设施主要配合燃料电池叉车使用，建设在配送中心、工厂等厂房内，加注压力350千克，操作温度0~40 ，加注1台叉车耗时1分钟，与美国、日本通常建设的车用加氢设施有所区别。

3.3燃料电池乘用车及加氢站情况普及情况

美国的加氢站主要集中在加州地区和美国东北部地区，东北部地区项目由美国液化空气集团和丰田公司推动和主导，加州地区参与建设加氢站的企业包括空气产品公司、Shell、Linde、丰田、本田等公司。全美目前已投运加氢站39座，计划到2025年建成200座，2030年建成1000座。

截至2018年底，在美共销售Mirai、Clarity、TucsonFuelCellSUV共计6200辆。除丰田、本田、现代已有燃料电池车商业化推广外，奔驰最新推出了GLCF–Cell燃料电池车，宝马、奥迪、通用等企业也有燃料电池合作研发计划。

3.4燃料电池巴士试验运行结果

DOE于2012年制定的2016年燃料电池巴士技术预期指标及终极目标见表1。33辆试验运行的燃料电池巴士中，ACTransit公司的13辆由UTCPOWER公司提供燃料电池系统，Sunline、UCI、OTCA、MBTA、SARTA公司的12辆由Ballard公司提供燃料电池系统。根据统计，截至2018年2月28日，最好的1辆车运行总时长超过27330小时，超过DOE终极目标；12辆ACTransit运营车辆平均运行时长19000小时，达到了2016年预期目标值。ACTransit公司车辆从2006年开始逐步投入试验，试验结果基本达到预期；Sunline、UCI、OTCA、MBTA、SARTA等公司从2015年逐步投入车辆试验运行，周期较短，未达到验证燃料电池寿命的时限。

3.5燃料电池货车及商用车测试情况

丰田2017年推出第一代燃料电池卡车Alpha，在长滩和洛杉矶港口进行了近1万英里的测试和拖曳操作；2018年8月推出了第二代燃料电池卡车Beta，续航增加50%。Kenworth、Scania、Asko等传统卡车制造商在DOE、挪威政府科研资助下开展了氢燃料电池卡车的研发。PowerCell是一家低温质子交换膜电堆开发、制造及零售商，开发和生产世界顶级能量密度的固定和移动应用的燃料电堆，开发的100千瓦S3燃料电池供欧洲运输企业制造燃料电池卡车。Nikola为美国电动 汽车 制造商，宣称其制造的燃料电池卡车2020年正式上路测试，2022年正式上市销售，单价40万美元；通过其官方推特宣称已获得80亿美元的预订单，并计划与挪威NelHydrogen公司合作，2018年开始在全美陆续建设364个加氢站，并在2019年末陆续向公众开放，到2028年将累计达到700座。FedEx和UPS都在DOE的资助下开展燃料电池快递车辆运行试验。

4结论

1）美国高度重视氢能及燃料电池产业的发展，视氢能为未来不可或缺的、仅次于电能的重要二次能源，在未来的工业、交通运输、电网储能、供热发电等领域都将占有相当的比重。

2）美国在燃料电池领域开展了长期、深入、全面的技术研发以及工业验证实验。美国从20世纪70年代就开展了氢能相关领域的研究工作，在制氢、储氢、输氢、燃料电池、储能、相关安全环保事项、相关标准等领域技术储备雄厚。在燃料电池发电、燃料电池叉车、燃料电池商用车、燃料电池巴士、燃料电池载重货车等领域进行了长期的工业验证实验。

3）美国商业化推广燃料电池态度是积极的，方式是慎重而稳妥的。在有充分的技术储备后，美国政府仅利用少量的补贴进行了市场引导用于商业初期验证实验，实践证明这部分技术已经具备市场竞争力，有望看到未来美国在燃料电池领域取得更长足的进步，获得更多更广泛的应用。

4）燃料电池技术是保障国家能源安全重要的技术手段。氢能可有效整合多种化石能源和可再生能源，加大可再生能源部署、提高能源自给率、有效降低原油消耗，为 社会 提供一种环保、高效的能源，对保障国家能源安全具有重要意义。

5）氢能是可以安全部署和利用的。几万台氢燃料电池叉车十几年的安全运行经验，十几台氢燃料电池巴士上百万公里的运行试验，证明了氢气是可以被安全、高效利用的。

6）固定地点或固定线路、高运营负荷的的燃料电池应用场景更适用于氢能产业的初步推广。对比美国和日本的实践，美国的模式是1个加氢站服务1个物流中心数十台、数百台燃料电池叉车，制氢售氢企业和燃料电池用户的初始投资不高，而数十台满负荷运行的燃料电池叉车就可以平衡1个35兆帕加氢站的投资收益，制氢售氢企业和燃料电池应用企业的投资回报合理，产品在没有补贴的情况下得到迅速推广；而日本在本州岛大量建设加氢站，由于初期氢燃料电池乘用车售价较高、数量不足，平均每个站1天只服务几台车，制氢售氢企业处于全面亏损状态，同时由于加氢站的密度不够、使用不便，用户没有经济收益，一般用户也不愿意选择氢燃料电池乘用车替代燃油乘用车。燃料电池乘用车的继续推广需要制氢售氢企业坚定战略方向，等待燃料电池成本下降，燃料电池乘用车得到普及。

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阿斯托里亚发电公司（Astoria Generating Co.）与西门子签署了一项合同，建造两台SeaFloat发电驳船，这些驳船将配备八台西门子SGT-A65燃气轮机，替代位于纽约市布鲁克林上海湾Gowanus发电站的四艘现有发电驳船，进行更清洁、更高效的能源生产。西门子将在两艘新建的SeaFloat上预装高效发电设施，每艘发电驳的发电量约为300兆瓦。使用SGT-A65燃机的新电站对比旧的发电设施将发电效率提升50％，显著减少诸如二氧化碳和一氧化碳的排放。

要求苛刻的能源市场

随着纽约能源市场的变化，并朝向更多间歇性能源过渡，纽约市需要在减少排放的同时保持其供电的可靠性。对于超过850万人口，希望在2030年实现可再生能源占比达到70％。当太阳能和风力发电不能满足需求，像Gowanus发电站这样，可以快速启动的调峰机组将会变得尤为重要，特别是对布鲁克林西南部等供电容量不足的地区。新的发电设施将提供可靠性，同时减少排放，并提供根据需要灵活地部署可移动发电驳。

Gowanus电站最初的四艘发电驳容量是为640兆瓦，建于上世纪70年代初期，已接近使用寿命。通过西门子提供的两艘新型发电驳，Astoria发电公司将能够淘汰现有的驳船，将驳船的总数从4个减少到2个，并且还可以淘汰附近的Narrows发电站的两个驳船。西门子将提供8台SGT-A65燃气轮机发电机组，每个驳船4台，连同西门子控制系统，机组以天然气作为主要燃料。

Astoria项目的SGT-A65（工业Trent 60）航改燃气轮机在简单循环时功率高达76 MW，效率为41.8％。这些机组具有快速的冷启动能力和较高的循环寿命，可以为电网快速增加功率，以补偿波动和可变的可再生能源和其他能源，从而使其成为调峰市场的理想解决方案。SGT-A65燃气轮机已在全球销售超过115台，拥有超过180万小时的工作经验。

西门子和Astoria还签署了一项为期20年的长期服务协议，该协议将有助于支持燃气轮机和发电机的最佳运行效率。该合同包括零件服务、维修、现场服务、程序管理以及西门子Omnivise数字服务产品组合的产品，包括远程监控和诊断。

西门子天然气与电力公司发电首席执行官Karim Amin表示：「作为整体解决方案，新型SeaFloat发电驳将有助于减少纽约市的排放，并为本地电网稳定提供可靠的备用电源。SeaFloat解决方案结合了我们高质量发电技术以及电网控制所需的机动性和灵活性技术。」

Astoria发电公司首席执行官Mark Sudbey表示，「随着纽约的能源市场不断变化，更多地依赖于风能和太阳能等间歇性能源，我们需要保证供电可靠性。西门子先进的燃气发电装置将为纽约人提供可快速启动的发电资源，同时减少排放。更重要的是，由于它们安装在驳船上，有更好的气候适应性，适应海平面上升和风暴潮等气候变化，如果其他地方需要电力，它还也可以将其移动。」

SeaFloat解决方案

多种型式的SeaFloat电厂可以在负荷高峰期或停电期间用作现有电厂的基荷（Base Load）或紧急备用，并在发生人道主义灾难时提供快速供电。SeaFloat电厂甚至与海水淡化联动，以提供有助于预防疾病的清洁饮用水。多种燃气轮机框架以及联合循环配置，可以为客户开发满足特定要求的解决方案。

西门子SeaFloat电厂设备可靠，经过改装，可用于海上漂浮系统。SeaFloat电厂可以部署在海洋或主要河流可到达的任何地点，几乎不需要土地购置投资。

SeaFloat设计为尽可能小，并且事实上定义了功率密度的新标准。由于工厂化建造和大部分调试工作都是在造船厂中严格控制的生产条件下，使用标准化设备进行的，因此可以缩短交货时间。该预装设计也不会干扰任何所需的陆上基础设施，例如变电站、输电线路和线路走廊。这样可以大大减少此类基础设施项目所需的总时间。

典型应用包括岛屿等偏远地区的电源，海岸线或主要河流（例如化工厂和海水淡化厂）的工业区开发以及新的工业区域开发。

有关SeaFloat电厂的更多信息，请访问此处 [1] 。

Floating Power Plants to Support New York's Renewable Energy Strategy

SeaFloat to provide reliable peaking power for New York City's renewable ambitions, boosting power generating efficiency by nearly 50%.

https://www.tdworld.com/renewables/floating-power-plants-support-new-yorks-renewable-energy-strategy

Sep 18, 2019

参考文献：

从我国可再生能源发展现状来看，基于我国的资源禀赋与负荷中心呈逆向分布特点，资源和负荷匹配相对较差，且部分地区就地消纳困难“三北”地区电源结构中调峰电源相对较少，特别是自备电厂供热机组比例较大，在冬季供热期调峰能力进一步受限我国经济进入了新常态，电力需求放缓，装机出现了相对过剩辅助服务政策不到位，或落实不力可再生能源发展建设速度较快，配套电网规划建设相对滞后，电能通道输送能力尚待提高。

总体来讲，“十三五”时期要积极稳妥地发展水电，全面协调推进风电的开发，推动太阳能的多元化利用，因地制宜地发展生物质能，加快地热能开发利用，同时推进海洋能发电示范应用。另外可再生能源产业发展在供热、燃料、供气等方面也提出了明确的发展目标：供热系统中太阳能热水器80000万平方米，地热能利用160000万平方米燃料产业中生物燃料乙醇年产400万吨，生物柴油年产200万吨供气达到年产80亿立方米。

可再生能源指的是在自然界可以循环再生，取之不尽，用之不竭的能源。比较常见的可再生能源有太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。

不同类型的可再生能源

通过使用以下类型的可再生能源，我们可以帮助减少对化石燃料的依赖。这不仅将有助于保存不可再生资源，还将有助于减少污染。

1.太阳能

当我们想到可再生能源时，太阳能通常是想到的最早的自然能源之一。每天，太阳以太阳辐射的形式散发出大量的能量。最终，其中一些到达了地球，我们可以以各种不同的方式利用它。

尽管太阳能是最受欢迎的可再生能源之一，但目前在全球可再生能源容量中排名第三。根据IRENA的2019年报告，该报告研究了2018年底的可再生能源发电能力。

太阳能光伏

太阳能光伏（PV）是我们可以用来将太阳能转化为电能的技术。在这里，太阳能电池板被放置成吸收来自太阳的能量。然后，他们能够使用太阳能光伏工艺产生电流。

这样的太阳能光伏板可以发电。

我们可以在家庭或工业规模上使用太阳能。屋顶太阳能电池板是世界上许多家庭的常见景象。它们有助于发电，供家庭使用。太阳能农场是工业规模使用太阳能的一个例子。在这里，大量太阳能电池共同工作以产生大量电能。

太阳能热

太阳能热是太阳能使用的另一种类型。在这里，我们可以利用来自太阳的能量来加热流体（例如水）。该技术可以在家用太阳能热水系统中找到。太阳能集热器是可用于此目的的设备。有两种主要类型，称为“平板”和“真空管”收集器。

太阳能热真空管集热器。

太阳能热电厂也存在，可以利用太阳能热发电。通过集中太阳热能来加热特殊的流体。流体的热量然后转移到水中，然后沸腾并产生蒸汽。然后，蒸汽能够为涡轮机提供动力，涡轮机使发电机转动，从而产生电能。

2.风能

风能是另一种流行的可再生能源。几个世纪以来，我们一直以风船和风车的形式利用风。如今，我们主要利用风力在风力涡轮机的帮助下发电。

许多国家使用风力涡轮机来满足其能源需求。根据它们的位置，它们可以是一种非常有效的发电方式。风电场是风力涡轮机的集合，可以在陆地（陆上风电场）和海上（海上风电场）中找到。

风能的总容量在2018年略高于太阳能。风能占可再生能源总发电量的24％，太阳能达到20％。

这样的风力涡轮机可以发电。

3.地热能

地热是另一种可再生能源。我们脚下的地面包含大量热能。地面靠近地面，从太阳吸收热量。在地球深处，岩浆可以帮助加热岩石。我们可以以不同的方式利用这种能量。

家用地热能系统使用地源热泵来帮助加热房屋的水。这可能涉及将几百米的水管放置在离地面几英尺的地方。当水流过管道时，它吸收了地面的热量，并且另一端的热量要比开始时的温度略高。然后可以重复该过程以增强效果。

地热热泵使用类似的管道来加热水。

地热发电厂是工业用途的一个例子。这些装置中的一些可以挖掘到地下深处的过热岩石中。可以将水泵入井中，然后再产生蒸汽，然后将其抽出以驱动涡轮机。这类发电厂仅在岩浆最接近地壳的区域有效，例如火环。由于这一地理限制，地热发电不如太阳能，风能和水力发电受到欢迎。

4.水能

水能包括利用流动的水来发电。数百年来，我们一直以水车的形式使用该技术。如今，我们主要将其用于发电。

水源可能来自不同的地方。一些最常见的水力发电技术类型包括：

水力发电大坝–这些利用水坝围墙捕获大量的水。然后可以通过水坝的结构释放水，在此过程中旋转涡轮机。

潮汐能–利用水下涡轮机来利用潮汐能。随着潮汐的进出，涡轮机旋转，然后借助发电机发电。

波浪动力–比上面的动力少，但具有利用波浪动能的潜力。在这里，大的管状容器被放置在靠近海岸的地方。当它们在波浪中摇摆时，它们能够将波浪能转化为电能。

在考虑可再生能源时，我们经常忽略水力发电。但是，根据IRENA的2019年报告，到2018年底，水能占可再生能源发电能力的50％。这不仅仅是太阳能和风能的总和！

截至2018年底，水力发电容量最高的三个国家是中国，巴西和美国。中国的装机容量为352,261兆瓦，领先于巴西的104,195兆瓦和美国的103,109兆瓦。

这样的水力发电大坝可以产生大量的电力。

5.生物质能

生物质是另一种可再生资源。它使用有机物来满足各种不同的能源需求。有机物可以包括以下任何一种：

木材–就发电而言，主要来自柳树和杨树。其他来源包括木屑，锯末，原木和树皮。

作物-包括小麦，玉米，甘蔗和土豆等淀粉类作物。它还可以包括油菜作物，例如油菜籽，油菜籽，大豆和向日葵。

动物与人类废物–包括肥料，污水，泥浆和动物垫料。

园林垃圾–尚未完全分解的鲜草屑。

就生物能源而言，我们可以以不同的方式利用以上内容。

生物质能

在这里，木材被燃烧以加热水。然后产生蒸汽，该蒸汽可以驱动涡轮以发电。这与使用煤，石油或天然气的传统发电厂的过程类似。

生物燃料

我们可以使用传统的粮食作物来生产生物燃料，例如生物乙醇和生物柴油。然后可以将它们用于兼容的发动机中，以替代汽油和柴油。

沼气

这使用了称为“厌氧消化”的过程，该过程涉及在密闭腔室内加热动物或人类废物。随着加热，它分解得更快并产生甲烷。然后，我们可以捕获它并存储以备后用。它可以在炉子上燃烧以做饭或取暖，有时用于运输。

像这样的厌氧消化池可以产生沼气。

生物能源问题

关于生物质是否可再生存在一些争论。但是，通常认为它是可再生能源。这是因为只要地球上有生命支持，它所使用的有机物就会一直存在。

当然，生物质确实会带来一些环境影响，应予以考虑。尽管农作物在生长过程中会吸收二氧化碳，但燃烧时会释放到大气中。这可能对空气质量和我们的健康有害。

回顾

随着全球能源需求逐年增加，寻找可持续的能源生产方式现在比以往任何时候都更加重要。利用太阳能，风能，地热能，水能和生物质能可以帮助实现这一目标。

可再生能源与不可再生能源相比具有关键优势，因为它们永远不会耗尽。它们通常对环境也更好。您可以在此处更深入地了解可再生能源的优缺点。