哪个国家是国际洁净能源的巨头?
伴随2021年的到来,一个波澜壮阔的“二十年代”徐徐开启。 未来十年,我们将 见证的新能源的崛起,化石能源的衰落。
从去年开始,全球能源行业已经发生大逆转。 全球最大的可再生能源供应商美国NextEra能源公司市值飙升至1500亿美元,一度超越埃克森美孚公司和雪佛龙,成为全球价值最高的能源企业。 到了年底,随着油价有所回升,埃克森美孚才勉强挽回了些许尊严。
在与气候变化的对抗中,2020年是有史以来最关键的一年。 这一年,世界开始行动起来,努力修复几个世纪以来对气候的破坏。 全球最大的几个经济体都做出了净零排放、碳中和的承诺。
这一年,传统能源巨头在对新能源的态度上发生了翻天覆地的转变。
01
传统能源巨头蜂拥进新能源领域
2020年,全球化石能源巨头经历了有史以来最为痛苦的一年。
油价暴跌,巨额亏损。以往,他们总能在低谷后再次攫取复苏后的暴利。与往年不同,这次不再是简单的周期性经营亏损。他们 必须面对一个新的残酷现实—— 承诺大幅甚至全部减 少温室气体排放。
在这种要求下,未来石油需求和煤电需求都将大幅下降。 大力发展可再生能源,成为传统化石能源巨头转型最为清晰的发展路径。
我们看到,过去一年,全球化石能源巨头不约而同的疯狂涌入新能源领域,并斥以数以万亿的资金。这几乎颠覆了想象。
美国能源巨头杜克能源欲斥资4000亿砸向风电、光伏等领域。 杜克能源去年宣布,未来5年计划斥资560亿美元(折合3920亿元人民币)的资本投资计划, 希望到2025年将可再生能源发电指标翻一番,设定的目标是自行投资或购买16000MW可再生能源装机量 。 并计划到 2050年,新增40000MW太阳能和风电装机量,这将占到杜克能源公司2050年夏季总装机 量的40%。
西班牙石油巨头雷普索尔计划将可再生能源产能扩大五倍。 去年底,雷普索尔宣布,在未来十年内将可再生能源产能扩大五倍,并从石油业务中筹集资金,将可再生能源发电能力从目前的2.95吉瓦扩大到15吉瓦,包括风能和太阳能。
法国石油巨头道达尔计划未来十年内,每年在可再生能源上投入30亿美元。 道达尔未来10年能源产量将增长三分之一,其中大约一半将来自液化天然气,另一半来自电力——主要来自太阳能和风能的增长。
英国石油巨头BP将可再生能源产能从2019年的2.5GW拉升至50GW。 BP打算在2030年底前,将在低碳能源的投资总额拉升10倍达到50亿美元,并将可再生能源产能从2019年的2.5吉瓦拉高至50吉瓦。
葡萄牙石油巨头GalpEnergía计划到2030年,将其可再生能源的规模扩大到10吉瓦 ,计划将集团10%至15%的投资用于可再生能源发电。
欧洲最大电力公司之一Enel拟投资700亿欧元扩大太阳能、风能业务。 去年底,Enel宣布2021-2030年的战略重点是加速能源转型。其中,约700亿欧元用于扩大其风能和太阳能业务,可再生能源发电规模将从目前的45GW增至120GW。
西班牙最大电力公司Endesa拟在未来三年将太阳能等发电总容量增加50%。 Endesa表示将在2021-2023年期间筹措79亿欧元投资用于脱碳,新可再生能源产能等。其中,可再生能源将获得33亿欧元,用于投资约3000MW的太阳能和900MW的风电。
西班牙电力巨头Iberdrola计划5年投入760亿欧元,将可再生能源装机增至60GW。 去年底Iberdrola公 布了调整后的新5年投资计划,将在2021-2025年间,投资750亿欧元大力发展可再生能源,到2025年将可再生能源装机从去年的32吉瓦增至60吉瓦。
以上只是我们列举的部分化石能源巨头在可再生能源领域的投资计划,更多的案例不胜枚举。
颇具前景的可再生能源,吸引的不只是能源巨头。 越来越多非能源企业也开始蜂拥而入。
比如澳大利亚铁矿石巨头FMG,去年底就宣布2022年或2023年开始生产风能、太阳能、氢气和氨水等可再生能源,最终目标是达到236吉瓦的清洁能源产能。又比如 日本电信巨头NTT宣布,到 2030年将可再生能源发电能力从现在的300兆瓦提高 到7.5吉瓦。
02
技术创新的力量
从目前公开资料统计,未来5年时间,全球至少有万亿美元以上资金将进入可再生能源领域。
相对于未来更为庞大的体量,目前投入的资金还只是冰山一角。国际可再生能源署预计到2050年,为了实现碳中和,全球需要在清洁能源领域累计投资130万亿美元。
这些资金大部分将投向风电和光伏相关 领域 。
十年前,这简直无法想象。
越来越多的企业将宝押向新能源,除了情怀,更多的因素是源于以风电、光伏为首的新能源竞争力越来越强。
在技术进步和规模效应推动下,风电和光伏已经成为全球最具竞争力的能源。
以风电为例,十几年前,陆上风电单位千瓦造价高达12000元,如今已经下降到7000多元。国内上网电价已经下降至0.29元/千瓦时(I类区域),部分地区成本已经下探至0.15元/千瓦时。
十几年来,风电技术不断推陈出新,目前已经进化到第四代风机——人工智能风机,这种风机为全球新能源加速开发创造了契机。
有兴趣的同学,可以观看B站上一条爆红的 讲述风机进化史的科普视频,为了方便大家观看,我们将视频上传至此。
远景能源工程师告诉我们,他们推出的伽利略超感知风机就是人工智能风机。 在前三代增加偏航、变桨、独立变桨基础 上,工程师们在风机中创造性融入了人工智能元素。
这种风机能够利用传感数据,结合人工智能模型,实时还原所在机位的风信息,并对比实际运行情况与设计的差异,进行不断的精细调整。 这样一来,风机不再是按照预设好的场景程式化的变桨,而是依据实际的气流特性求真务实的变桨。 就和伽利略一样,能够用实例来验证固有理论。
当成千上万台伽利略超感知风机遍布群山、平原、海洋,大量的实例验证信息将在云端刻画出风机该有的样子,然后传回每一台风机,进而使风机不断进化,将潜力发挥到极致,再次提升发电能力。 而且,这种进化不仅可以体现在某一台风机上,也体现在整个风电场上。 依托边缘计算技术,风电场集群的人工智能,可以回顾和预测数十台风机已经和将要经历的风况,协调各个风机的运行,实现风场整体发电能力的最大化。
除此之外,伽利略超感知风机还有很多进步,比如可以借助先进的趋势感知能力,在线规划风机的寿命策略,找到最优的运行模式,从而降低运维成本。可以通过大量结构受力样本,知道风机哪一部位需要进一步加强,哪一个部位可以优化减少材料,再运用到新风机的制造上,从而降低建设成本和度电成本。
风电如此,光伏创新更是层出不穷。
光伏转化率已经从十几年前的14%左右,上升到了目前的23%以上。晶硅组件价格从十几年前接近40元/瓦下降到目前1.4元/瓦左右。
技术创新和成本下降,让光伏成为近十年内降本速度最快的能源之一。 根据 国际可再生能源署 数据,全球光伏LCOE (平准化发电成本)由2010 年的0.378$/kWh快速下降至2020年的0.048$/kWh,降幅高达87%。
今年开始,不仅是风电, 国内大部分地区光伏项目都可以实现平价上网。在海外一些国家,由于非技术成本占比较低,一些光伏项目度电成本已经低至0.1元人民币以下。
虽然没有人能准确预测未来,但是新能源未来却是确定的。
在风电和光伏等可再生能源的驱动下,一个全新的时代序幕已经徐徐拉开。
/ END /
西班牙政府通过一项氢能战略,计划到2030年电解池容量将达到4000兆瓦。这意味着西班牙在欧洲仅排在第四位,次于法国已经宣布的6000兆瓦,德国和意大利设定的目标则分别为5000兆瓦。西班牙的巨大优势是发展可再生能源的良好气候和地理条件。
西班牙西部的埃斯特雷马杜拉地区,会在高速公路两侧看到规模巨大的太阳能发电场。西班牙的太阳能和风能特别充足——这是生产可再生能源的理想条件,因此也是生产给对抗气候变化带来了巨大希望的绿氢的理想条件。
绿氢旨在减少二氧化碳排放,特别是在钢铁生产、载重货车、海运货轮和航空等难以或不可能实现电气化的部门。此外,氢气可以储存和运输。
马德里为自己设定了雄心勃勃的目标:政府不只是想使用绿氢来减少自己的排放,也想出口。
欧盟各国能源安全战略体系的重要战略是立足国内,开发国内能源新源勘探、开发新能源/可再生能源,实行能源多元化的战略。所谓能源多元化,至少包括新能源的开发(比如氢能能)、可再生能源的开发(生物质能、水能等)、推动天然气为主的能源结构。多元化的核心就是“发展替代能源”,这是能源安全战略的一个重要方面,国际上的发展比较快,比如欧盟的氢能路线图等。
欧盟开发替代能源,实现能源种类多样化。欧盟对内能源战略的另一个主要内容是使能源种类多样化。在过去的几年中,欧盟全面审核了能源政策,制定了面向未来的战略规划。这些远景规划的主要方向是节能和开发替代能源,目标是:①到2010年将欧盟的能源消费从占世界总量的14—15%降低到12%。②把开发新能源作为政治上的优先目标。③到2030年将能源对外依存保持在70%。④可再生能源的使用达到12%。 ⑤达到《京都议定书》规定的标准。为了这些总体目标,欧盟还设立了具体的目标,例如:①整合内部市场。②审议能源税、能源节约和能源多样化计划。③推广新技术。④启动节约能源的计划。⑤发展使用清洁燃料的车辆。⑥复兴铁路交通、改善公路交通、提倡清洁的城市交通,实行污染赔偿原则等等。
欧盟也在由依赖外援逐步向独立自主方向发展,不断摆脱对外部能源的供应。欧盟强调开发自己的能源,主要是指多样化的能源。为了不受制于人,确保完全的行动自主,欧盟提出要提高能源效率,扩大核能利用规模,加强可再生能源的研发、应用和推广,大力发展低碳经济。目前,核能提供欧盟1/3强的电力。核能不仅供应稳定,而且价格稳定,特别是不排放CO2,问题在于要解决其安全性能和公众的接受程度。
目前,欧盟的电力生产已经达到了能源多样化的目标,欧盟在交通领域里也实现类似的能源多样化。欧盟有足够的技术能力开发生物燃料,热核燃料,以及氢燃料,但是这些开发都有一定的局限。
在欧盟国家,核电已有几十年的发展历史,核电已成为一种成熟的能源。核电是法国的动力之源。20世纪七八十年代的石油危机,促使化石能源匮乏的法国选择了发展核电的道路。法国目前拥有59座核反应堆,总装机容量超过63Gwe,每年提供4000亿千瓦时以上的电力。现在,法国80%的能源来自核能,15%来自水电,5%的调峰用电来自煤和石油。这得益于长期坚持的推进能源自主政策。法国还是世界上最大的电力净出口国,每年因此获得约26亿欧元的收入。为了发展核能,2002年10月10日欧洲法院颁布了一项条例,确认欧盟委员会对核安全负责。欧盟的扩大意味着将另外19个苏联设计的反应堆纳入欧共体。其中有些需要提前关闭。欧洲理事会决定拨款4.8亿欧元,用于欧洲原子框架计划(Euratom framework programme) (2002—06),并且考察如何更好地保障欧盟内部核能的高度安全,以及核裂变、核废料处理等技术性问题。
为了在技术上落实能源多样化战略,欧盟还于2003年启动了“欧洲智能能源”(EIE)项目,支持欧盟各项能源政策的落实,例如:在建筑和工业领域里提高能源的使用效率,促进新的可再生能源与当地环境和能源系统的整合,支持交通能源的多样化,如促进生物燃油的使用,以及支持发展中国家再生能源的开发和能源效率的提高,等等。
发展可再生能源和低碳能源战略
发展再生能源是欧盟能源政策的一个中心目标。可再生能源包括水能、风能、太阳能、生物质能、地热能和海洋能等,资源潜力大,环境污染低,可永续利用,是有利于人与自然和谐发展的重要能源。同时,从中长期来看,再生能源在经济上的竞争力可能不亚于传统能源。再生能源可以减少CO2的排放量,增加能源供应的可持续性,改善能源供应的安全状况,减少欧共体日益增长的对进口能源的依存度。
上世纪70 年代以来,可持续发展思想逐步成为国际社会共识,可再生能源开发利用受到欧盟各国高度重视,欧盟许多国家将开发利用可再生能源作为能源战略的重要组成部分,提出了明确的可再生能源发展目标,制定了鼓励可再生能源发展的法律和优惠政策,可再生能源得到迅速发展,成为各类能源中增长最快的领域。一些可再生能源技术的市场应用和产业,如光伏发电、风电等在近10 年的年增长速度都在20%以上,可再生能源发展已成为欧盟能源领域的热点。
各国可再生能源发展目标:
欧盟各国在推动可再生能源产业化的进程中,都强调了政府在可再生能源发展中的责任。通常是政府科技投入先行,随后进行市场开拓,以此来推动产业化进程。许多国家相继制定了阶段性的可再生能源的具体发展目标。1995年,欧盟发表了《能源政策绿皮书》,以此为基础,1997年通过欧洲议会白皮书——《未来能源:可再生能源》,确定了欧盟在能源结构中增加可再生能源比例的行动纲领,提出可再生能源在一次能源消费中的比例将从1996年的6%提高到2010年的12%,可再生能源电力装机容量在电力总装机容量中的比例也将从1997年的14%提高到2010年的22%,其中主要是生物质能发电和风力发电。根据 1997年欧盟制定的《可再生能源白皮书》,2010年欧盟可再生能源的发展目标是占整个能源的比重达到12%,比1998年的6%翻一番。
各个成员国也出台了各自的发展目标。德国和英国承诺,到2010年和2020年可再生能源发电量的比例将分别达到10%和20%。按照德国新的《可再生能源法》规定,到2020年把风能、生物质能、水能和太阳能的发电量提高10%,使其占德国总发电量的20%。
2006年2月初,英国一家专业公司向英国政府提供了一份有关能源安全的“2020远景计划”,提出英国应该在北海的油气枯竭之前,充分重视可再生能源的替代作用。21世纪以来,英国以“低碳经济”为目标,拟定了新能源战略。2003年其以《英国政府未来的能源——创建低碳经济体》发布的白皮书,宣布了英国未来半个世纪的能源战略:到2050年使英国转变为低碳经济型国家。为实现这一长远目标,英国将致力于研发、应用并输出先进技术,创造更多商业机会和就业机会,并在欧洲乃至全球能源科技和能源市场的稳定、可持续、有益环保中,发挥主导作用。
西班牙表示,2010年其可再生能源发电的比例将超过29%。北欧部分国家提出了以风力发电和生物质发电逐步替代核电的目标。
欧盟议会、欧盟委员会、欧盟理事会及欧盟首脑会议围绕能源供给、内部能源一体化市场的构建、国际能源市场的协调、加强节能技术、推动可再生能源的研发和推广以及实现减排目标等进行了不懈努力。
2006年通过了《欧盟未来三年能源政策行动计划》(2007至2009年),采取综合措施以确保欧盟中长期能源供应;2007年决定继续执行欧盟《第五个课持续发展规划》,制定二氧化碳排放税收制,设定减排目标,提高可再生能源在能源消费中的比重等;2007年欧盟确立《能源与运输发展战略》,在交通运输领域提高能效,支持替代能源和可再生能源的研究,鼓励广泛的节能与减排研究;2009年4月,出台了《气候行动和可再生能源一揽子计划》,将减排目标和可再生能源发展紧密结合,提出了更宏伟的目标和更具体的实施方案。
欧盟的能源环保政策上有欧盟跨国政策的鼎力推动、有各成员国政府的积极领导以及能源管理机构牵头,下有基础设施部门、能源企业和市民的广泛热情参与。一路走来,欧盟的能源环保政策紧密结合,日趋成熟。
欧盟在新能源领域的大手笔:欧盟不仅是能源消耗重地,也是能源进口大国。为确保稳定可靠的能源供应,欧盟一方面要开展紧密的能源合作,加强与能源出口国家和地区的战略合作伙伴关系,如俄罗斯、中亚、里海与黑海等,同时也要加强与能源组织的合作,如与欧佩克、经合组织及大型跨国能源集团等的合作。
《欧盟未来三年能源政策行动计划》:
2006年通过的《欧盟未来三年能源政策行动计划》(2007年至2009年)提出要提高能源效率,以达到欧盟至2020年减少能源消耗20%的目标,要求各成员国要明确节约能源的“责任目标”,依照各国的经济与能源政策特点,确定主要的节能领域以便迅速采取落实措施。如对民众家庭、公共场所、政府机构、旅游饭店及商业建筑、城市灯光景观和道路照明等电力消耗领域,鼓励尽快更换节能灯与节能器材。照此速度发展,仅2007年至2009年三年欧盟就可节省10%至20%的电力消耗。欧盟还进一步扩大对核能的利用与开发,增加安全性保障、减少核废料污染等技术研究的资金与人力投入。
《计划》还要求加大对研究新能源技术与开发绿色能源的力度,大力推动新型能源与绿色能源的使用工作,规定在2007年至2009年这3年要达到10%的可再生能源与自然能源的使用目标,并根据不同国家进行目标分解。从《计划》的执行情况看,目前在欧盟成员国内已经有上百家研究机构和企业重点从事绿色能源和可再生能源的研究与开发工作。风能、太阳能、地热等自然能源的使用已经由工业、农业向商业和民用领域普及,并逐渐进入到民众的日常生活中。有专家称,目前欧盟在通过植物分解以生产再生能源方面的技术已经日渐成熟,欧盟正在降低成本与技术推广方面采取更加积极的鼓励政策,通过给使用绿色能源与节能设备的用户以资金补偿或奖励来进行新技术的推广普及,相关措施已在大部分成员国开始实行。
欧盟促进可再生能源发展的主要政策措施:
欧盟指导可再生能源发展的政策文件,主要有4种类型:《能源政策白皮书》(其中有可再生能源发展方面的论述);《可再生能源白皮书》及其《行动计划》;《能源供应绿皮书》(在出版白皮书之前,先出版绿皮书;在某种程度上绿皮书是征询各成员国意见的文件);欧盟指令。欧盟指令是指导各成员国立法的具有法律约束力的文件,其对促进可再生能源发展的规定比较具体。涉及到可再生能源发展的欧盟指令有:2001/77/EC指令(关于可再生能源),2003/30 /EC指令(关于生物柴油),2003/96/EC指令(关于能源税收),2003/54/EC指令(关于电力市场自由化)等。欧盟可再生能源的发展,是政府政策和市场机制相互配合的结果。
2003年5月,经过艰难的谈判,欧盟通过了一项促进在交通领域使用生物燃油的指令。按照这项指令,到2005年底,欧盟境内生物燃油的使用应当达到燃油市场的2%,到2010年底达到5.75 %。到2020年,用于交通的燃料要有20%是新型燃料。
欧盟决策者认识到,再生能源的开发和使用问题不在于技术,而在于强大的政治支持,没有政治支持,就会因为费用问题而被搁置。政治支持不是口号,还包括提供土地,把传统能源作为备用(因为再生能源可能会间断),容忍比传统能源高得多的价格,以及投资未来、鼓励创新、监督共同措施的执行等管理措施,需要政府和企业配合,干预市场行为,甚至干预社会生活。非如此,难以实现欧盟能源供应安全的长远目标。
强调发展绿色能源与节能技术并举是欧盟能源可持续发展战略的组成部分。欧盟要领导新的全球技术革命。打开欧盟光辉卓越的能源环保历史成绩单,我们不难得出结论:欧盟无论是在能源环保战略还是具体的实施细则、法律法规上,都可以说是遥遥领先,基础雄厚,实力不容小觑。欧洲有很多的煤,而且很便宜,问题在于怎样通过技术革命,用经济实惠的方法使它变得更加清洁。研发能源清洁技术,如对传统的煤、薪柴等的洁净化处理,提高了能源利用效率;努力研发新能源技术,加速生物能、氢能、太阳能、风能等技术的转让、试验与应用;同时,在当前经济危机的狂风暴雨中,以及世界各国愈演愈烈的能源大战的形势下,欧盟在能源和环保领域的这两项大计划可谓是雄心万丈、面面俱到,相比奥巴马的能源新政也更全面系统、具有可操作性,难怪欧盟声称“要引领一场新的全球技术革命”。
在我国风电场建设的投资中,机组设备约占70%,实现设备国产化、降低工程造价是风电场大规模发展的需要。但样机的研制及形成产品需要很大的投入,有关部门曾经研制过两种型号的200 kw样机,但还未来得及商品化,市场上的主导产品已发展到600 kw机组。为了跟上世界技术发展水平,引进国外先进成熟的技术,经过消化吸收逐步实现国产化的方案,是符合我国国情的。大型风电机的主要部件在国内制造,其成本可比进口机组降低20%~30%,因此,国产化是我国大型风力机发展的必然趋势。我国大型风电机的国产化从250~300 kw机组开始,发展到600 kw。塔架可以在国内制造,发电机和轮毂也已在国内试制出来,将上述部件安装在进口风力发电机上考核,如果质量达到原装机的标准就可以替代进口件。其他部件如齿轮箱、主轴、刹车盘和迎风机构都可以在国内试制成功后取代进口件。根据我国的生产水平和技术能力,大型风力机国产化是完全可行的。
600 kw机组的国产化方式主要有两种。一种是支付技术转让费购进全套制造技术,经过自主开发逐步完善提供商业化产品。另一种是通过技贸结合的方式购进一批技术成熟的风力发电机,同时引进制造技术,组建中外合资公司,严格按照原装部件标准在国内生产,逐步提高部件的国产化率。
鲁能泰山:公司是主营电力生产、销售的大型电力企业。鲁能泰山积极挺进煤炭领域,公司增资收购的西周矿业已经产生了效益。今年3月与烟台东源电力集团共同出资组建莱州鲁能风力发电有限公司,出资7200万元,占注册资本的80%,前景极为看好。
能源是现代社会赖以生存和发展的基础,清洁燃料的供给能力密切关系着国民经济的可持续性发展,是国家战略安全保障的基础之一。可再生能源主要包括太阳能、风能、地热能、生物能海洋能等。全球风电发展最快的国家是德国,菲律宾、萨尔瓦多、肯尼亚、尼加拉瓜和冰岛等国地热能利用率很高,英国积极开发和利用海洋能,德国的生物能利用技术世界领先。
风能
风能是利用风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量,用于发电、提水、助航、制冷和致热等。风力发电是主要的开发利用方式。中国的风能总储量估计为1.6×109千瓦,列世界第三位,由广阔的开发前景。风能是一种自然能源,由于风的方向及大小都变幻不定,因此其经济性和实用性由风车的安装地点、方向、风速等多种因素综合决定。
全球风电发展最快的国家是德国(1697.6万千瓦)、西班牙(826.3万千瓦)、美国(674万千瓦)、丹麦(311.7万千瓦)以及印度(300万千瓦)。德国应用先进的风力发电和光伏发电技术等可再生能源的利用,使得2002年全国6.8%的电力来自可再生能源。到2020年德国将有20%的电力来自可再生能源。
由于风电属于新能源范畴,无论是成本还是技术同传统的火电、水电相比还有较大的差距,因而风电的快速发展需要国家政策的大力扶持。中国对风电的政策支持由来已久,力度也越来越大,政策支持的对象也由过去的注重发电转向了注重扶持国内风电设备制造。
地热
地热是指来自地下的热能资源。我们生活的地球是一个巨大的地热库,仅地下10千米厚的一层,储热量就达1.05×1026焦耳,相当于9.95×1015标准煤所释放的热量。地热能在世界很多地区应用相当广泛。
地热能(资源)可以被用来取暖,也可以用于发电。做何种应用取决于资源的温度范围,资源的经济开发取决于地热田的资源特性和地理位置。地源热泵是低温地热资源的一种利用形式,被广泛用于建筑物的取暖和制冷。地热发电在世界范围内也取得广泛应用,在过去的50内年增长率为7%。目前,利用先进技术,用于发电的地热资源可以低于100℃。2004年,全球25个国家的地热发电装机总计达到873.5万千瓦,每年发电546亿千瓦时。地热发电厂的功率因素在70%-95%之间,适合于带基荷。在有些国家,地热发电开发利用率很高,可达到全部电力供应的13%-16%。这些国家是菲律宾、萨尔瓦多、肯尼亚、尼加拉瓜和冰岛。地热发电成本在可再生能源应用中是最低的,可以低至4-5美分/千瓦时。
目前,我国除青海、云南、贵州等少数省区外,其他省区都在不同程度地推广地源热泵技术。目前,全国已安装地源热泵系统的建筑面积超过3000万平方米。据不完全统计,截至2006年底,中国地源热泵市场年销售额已超过50亿元,并以20%的速度在增长。
海洋能
海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源,主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等。海洋能蕴藏丰富,分布广,清洁无污染,但能量密度低,地域性强,因而开发困难并有一定的局限。开发利用的方式主要是发电,其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。波浪能发电利用的是海面波浪上下运动的动能。
英国在海洋能利用上走在世界前列。从70年代以来,制定了强调能源多元化的能源政策,鼓励发展包括海洋能在内的多种可再生能源。1992年为实现对资源和环境的保护,又进一步加强了对海洋能源的开发利用,把波浪发电研究放在新能源开发的首位,曾因投资多,技术领先而著称。潮汐发电是潮汐能最主要的利用方式,其原理是利用潮水涨落产生的水位差来发电。SeaGen潮汐能源系统长约37米,好似一个“水下风车”,旋翼由潮汐流带动工作。潮汐发电机的原理与风力发电类似,只不过把风力推动改为潮汐和水流推动,由此而产生更为环保的电力。该系统自2008年5月开始试运行,于2008年7月联入英国国家电网,现发电能力12兆瓦,可满足大约1000户家庭的平均用电需求,位居世界潮汐能系统发电量首位。
我国海洋能开发已有近40年的历史,迄今建成的潮汐电站8座,80年代以来浙江、福建等地对若干个大中型潮汐电站。我国的海洋发电技术已有较好的基础和丰富的经验,小型潮汐发电技术基本成熟,已具备开发中型潮汐电站的技术条件。但是现有潮汐电站整体规模和单位容量还很小,单位千瓦造价高于常规水电站,水工建筑物的施工还比较落后,水轮发电机组尚未定型标准化。
生物能
生物质是一种多样性的能源资源,在世界范围内有着广泛的应用,主要有作物的残余物,例如谷类的秸秆、稻壳、棕榈油、甘蔗渣、城市固体废弃物、森林废弃物,以及来自畜禽养殖场和工业处理过程中的有机废水。生物质能源的主要利用形式有:大型火电系统,例如直接燃烧生物质或与煤混燃产生蒸汽发电和供热;大型生物质气化发电系统(10MW以上);每年集中处理农场和工业有机废水1万吨以上的厌氧发酵供热发电系统;垃圾填埋气回收供热和发电系统;还有生物油的生产(乙醇、生物柴油等等)。
欧盟15国,2000年全部电力的1.5%来自于生物质能,并计划将生物质能的开发作为其实现2010年22%可再生能源发电目标的主要内容。德国在利用厌氧发酵处理废弃物发电技术方面,走在了世界的前列,目前已有1900个厌氧发酵厂,2004年装机27万千瓦。
目前我国生物质能源的发展面临一些瓶颈问题,包括生物质资源不足、品质不佳、收集困难、难于转化;生物质催化与转化效率低下,过程能耗和水耗高;生物转化工艺难以低成本规模化放大以及生物能源终端产品品质不佳、产品标准欠缺等。
目前新能源在一次能源中的比例总体上偏低,一方面是与不同国家的重视程度与政策有关,另一方面与新能源技术的成本偏高有关,尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等。据预测研究,在未来30年能源发电的成本将大幅度下降,从而增加它的竞争力。可再生能源利用的成本与多种因素有关,因而成本预测的结果具有一定的不确定性。但这些预测结果表明了可再生能源利用技术成本将呈不断下降的趋势。部分可再生能源利用技术已经取得了长足的发展,并在世界各地形成了一定的规模。目前,生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。
世界可再生能源发展的现状
从20世纪70年代开始,尤其是近年来,新能源利用技术已经取得了长足的发展,并在世界各地形成了一定的规模,逐渐成为常规能源的一种替代能源,世界上许多国家或地区将可再生能源作为其能源发展战略的重要组成部分。目前,生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。国际能源机构(IEA)对2000~2030年国际电力的需求进行了研究,研究表明,来自新能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为,在未来30年内非水利的新能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快,年增长速度近6%,在2000~2030年间其总发电量将增加5倍,到2030年,它将提供世界总电力的4.4%,其中生物质能将占其中的80%。2002年全世界消费的可再生能源近30亿吨标准煤,约相当于全球一次能源消费总量的1/3,其中传统可再生能源约占85%,新的可再生能源约占15%。在新的可再生能源中,风力发电是发展最快的。在过去的6年里,风电的年平均增长率达到了22%,2004年新增装机797.6万千瓦,全球累计风电装机达到4731.7万千瓦。欧洲是世界风电发展最快的地区,2004年全球新增风电装机的72.4%在欧洲,15.9%在亚洲,6.4%在北美。2003年,欧洲风力发电量达到600亿千瓦时(相当于欧盟15国2.4%的电力),满足1400万户家庭的电力需求。太阳能发电也发展很快。2004年,全球光伏电池的生产首次超过了100万千瓦,比2003年增长了60%。太阳能热水器是完全商业化了的可再生能源技术,我国是世界上最大的太阳能热水器生产国者和消费国。国际能源机构(IEA)的一项研究提供的2001年统计数据表明,太阳能集热器的全球总计安装面积为1亿平方米,排在前位的国家是中国(3200万平方米)、美国(2340万平方米)、日本(1210万平方米)和欧洲(1120万平方米)。无论是光伏发电还是太阳能热水器产业,未来的主流趋势是发展太阳能一体化建筑技术。
生物质资源是多样化的,在全世界应用广泛。2002年底全球生物质能源发电装机超过5000万千瓦,生物液体燃料超过2000万吨。德国在利用厌氧发酵(沼气工程)处理废弃物发电技术方面走在了世界的前列,目前已建成1900个沼气工程,2004年沼气发电装机27万千瓦。与此同时,地热能和海洋能的开发利用也都取得新的进展,为进一步发展奠定了基础。
世界可再生能源发展的趋势
纵观世界可再生能源发展,有以下几大趋势:
(1)技术水平不断提高,成本持续下降。以风力发电为例,自20世纪80年代初以来,风力发电的单机容量从10千瓦,上升到几千千瓦。2003年世界安装的风机平均单机容量已经达到1300千瓦,风电成本从80年代初的每千瓦时20美分,下降到目前的每千瓦时5美分,其中自20世纪90年代以来,成本就下降了50%。据预测,2000至2010年风电成本还可以下降30%。届时,风电成本基本上可以和常规能源发电相当。
(2)发展速度加快,市场份额增加。进入20世纪90年代,以欧盟为代表的地区集团,大力开发利用可再生能源,取得了积极的成果,连续十多年来,可再生能源的年增长速度在15%以上。近年来,以德国、西班牙等国为代表,一些国家通过立法等方式,进一步加快了可再生能源的发展步伐,1999年以来年均增长速度达到30%以上。发展较快的西班牙,2002年风力发电占到全国电力供应量的4.5%,德国在过去的11年间,风力发电增长了21倍,2003年占全国发电量的4%;瑞典和奥地利的生物质能源在其能源消费结构中的比例高达15%以上;巴西生物液体燃料替代了50%的石油进口。
(3)可再生能源已成为各国实施可持续发展的重要选择。可再生能源,由于其清洁、无污染、可再生,符合可持续发展的要求而受到发达国家的青睐。世界各发达国家都制定并实施了一系列宏大的计划和工程。欧盟是世界可再生能源发展最快的地区,也是受益最多的地区。北欧部分国家甚至提出了利用风力发电和生物质发电逐步替代核电的战略目标。
(4)可再生能源是一种朝阳产业,孕育着巨大的潜在经济利益。当今世界上,新能源作为新兴产业在国民经济中的作用和影响已越来越大。据欧洲风能协会统计,2002年全世界风电市场产值在70亿欧元,开发出的电力可以满足4000万人的需求;预计2020年全世界风机规模将达到12亿千瓦,年营业额在670亿欧元。光伏发电市场发展前景也很广阔,据欧盟估计,全球光伏市场到2020年将增加到7000万千瓦,光伏发电将解决非洲30%、经合组织(OECD)国家10%的电力需求。澳大利亚在新世纪能源规划中,提出2010年前建立年销售额40亿美元的可再生能源市场;美国进一步加强了光伏发电技术开发与制造,估计到2020年美国将占领全球太阳光伏电池的一半。另外,全世界生物质能源的商业化利用将达到1亿吨油当量,并形成千万吨级规模的生物液体燃料的生产能力。根据欧洲太阳能协会的预测,到2020年,全球可能拥有14多亿平方米的宏大市场。欧盟计划到2015年安装大约1.9亿平方米的太阳能热水器,相当于提供3700万千瓦和930亿千瓦时的电力和电量。
可再生能源不仅拥有良好的经济前景,而且,随其产业化的发展,将提供越来越多的就业机会。美国学者认为,投资于能源效率和太阳能等技术所创造的就业机会大约是石油、天然气的2倍。在欧洲已经形成了相当数量的可再生能源方面的就业人口。据欧盟的估计,当2010年欧洲风力发电达到约4000万千瓦、光伏发电300万千瓦、生物质能发电1000万千瓦和太阳能集热器1亿平方米时,总计可提供约150万个就业机会,而且这还不包括每年可能有170亿欧元商业出口所创造的、额外的潜在35万个就业机会。由此可见,可再生能源产业对经济发展的潜在影响和作用是巨大的。
我国从20世纪80年代初就把小型风力发电作为实现农村电气化的措施之一,主要研制、开发和示范应用小型充电用风力发电机,供农民一家一户使用。目前,1 kW以下的机组技术已经成熟并进行大量的推广,形成了年产1万台的生产能力。近10年来,每年国内销售5000~8000台,100余台出口国外。目前可批量生产100、150、200、300和500W及1、2、5和10 kW的小型风力发电机,年生产能力为3万台以上,销售量最大的是100~300W的产品。在电网不能通达的偏远地区,约60万居民利用风能实现电气化。截至1999年,我国累计生产小型风力发电机组18 .57万台,居世界第一。
我国大型风力发电机组的研究制造工作正在加快发展。中国一拖集团有限公司与西班牙电力公司美德(MADE)再生能源公司成立的一拖—美德(MADE)风电设备有限公司,西安航空发动机公司与德国恩德(NORDEX)公司成立的西安维德风电设备有限公司分别生产了1台660 kW600 kW的主发电机组,并已经安装在辽宁营口风电场并网发电运行。这两台机组的国产化率达到40%。另外,浙江运达风力发电设备厂在生产200 kW风力发电机组的基础上又生产出了4台250 kW风力发电机组,安装在广东南澳风场运行,这是我国具有自主知识产权、运行状况最好的机组。
风力发电场继续增多,装机容量继续增加。从我国风电场的建设历史来看,1986年4月由航空部和山东省计委拨款建设的第一个风电场在山东荣城发电后,全国各地陆续引进机组建设风电场,装机容量逐年增加。1990年累计装机4000 kW,最大的机组单机容量为200 kW;1993年累计装机1.45万kW,单机最大为500 kW;1995年累计装机3 .75kW;到1997年底全国风电场装机433台,容量达到16 .67万kW,单机最大为600 kW;1998年总装机容量达到22.4万kW;1999年达到26.24万kW。
风力发电机组单机容量逐年加大。风电场内安装的国产机组主要有两种:一种是科技攻关的样机或后续生产的几台机组,由于技术和质量问题,需要继续改进;另一种是与国外厂商合作生产的,有些部件用国产的替代基本上能够正常运行。进口机组多是较成熟的商品机组,可靠性高,这种机组主要有变桨距调节型和定桨距失速调节型两种,单机容量在1996年以前是150~300 kW,后来安装的主要是600 kW级机组。
Enel公司凭借其在能源领域多年的应用经验,致力打造一个全球化的新能源(风系能源,太阳能能源,燃料能源等)生态链。ENEL能源是碳中和大背景下产物,符合国家未来发展的趋势,新的风口和趋势,意在让人体验下碳达峰背景下带来的福利。
Enel成立于20世纪60年代。在20世纪90年代私有化之后,它成为了一家国际化的电力公司,并在21世纪初扩展到西班牙、拉丁美洲和北美。作为世界上最大的电力公司之一,Enel在2019年的营收达到800亿欧元,该公司通过投资可再生能源(如水电、太阳能、风能和地热),逐渐远离了传统的化石燃料。可再生能源产业在过去十几年中迅速发展。2004年,全球每年对可再生能源的投资达470亿美元。仅仅13年后,它就达到了2800亿美元。2019年,Enel(通过EnelGreenPower)成为全球最大的私营可再生能源运营商。2014年,EnelGreenPower的幕后推手斯塔莱斯被任命为Enel的首席执行官。他的任务是为Enel的所有利益相关者创造长期可持续的价值。为此,该公司将坚持联合国可持续发展目标(SDGs)指导投资决策。现在,这些目标不仅指导着Enel的投资,也成为一种新金融工具的组成部分。2019年,该公司推出了全球首个通用的SDG关联债券。
作者:施鹏飞 2006-5-27
第一部分 中国风电现状及鼓励政策
我国并网型风力发电技术在80年代中期开始进行试验、示范。经过十多年的努力,现逐步转向规模开发。到1996年底,在全国风能资源丰富的9个省(自治区)已经建设了16个风电场,共安装单机容量30~600千瓦风电机225台,总装机容量从1990年的4000千瓦增加到5.7万千瓦,1996年新增风电装机容量1.9万千瓦,年增长超过50%(详见表1—1)。1997年预计可完成风电装机11万千瓦,面临一个大的发展。
近年来,新能源发电工作得到国家的积极鼓励和支持。《电力法》明确规定。国家鼓励和支持利用可再生能源和清洁能源发电”。八届人大四次会议批准的我国经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要中也提出“积极发展风能、海洋能、地热能等新能源发电”。为了支持风力发电,电力部制定了《风力发电场并网运行管理规定》,明确了风电上网及电价确定的原则。一些地方的政府部门也相继出台了一些风电的优惠政策,对风电的发展起到了较好的推动作用。现选择这几年制定的有关政策汇集介绍如下,供各单位在工作中执行和作为争取地方政策的参考。
一、电力部颁布的《风力发电场并网运行管理规定》1.风力发电按项目核算所得税,十年还贷期内的前三年全部返还企业,第四至五年返还70%,后五年返还50%。
2.风电企业按6%缴纳增值税,并按高新技术规定,前三年地方留成的25%增值税全部返还企业。
3.风力发电用地按每台风机实际占用面积征收耕地占用税,按规定办理用地审批手续,以划拨方式提供建设用地。
四、内蒙古自治区对风电项目也给予了一定的优惠。
1.内蒙古自治区以外引资的合资项目(引资比例大于、等于30%)免征五年企业所得税。
2.对已投产的风电项目。内蒙古物价局已批复了0.713元/千瓦时的上网电价(含税)。
3.按风力发电机基础所占面积计算土地征用费,并按能源项目给予一定的优惠。
除此之外,国内各风电场所在地区,上网电价的核算一般都采用还本付息政策,风电场所需征地按每台风机基础所占面积计算征收土地征用费。
第二部分 国外风力发电状况及其鼓励政策介绍
一、前言
风能在近期内是最有前景的可再生能源,许多国家都制定了开发利用风能的发展规划,促进新技术的研究和鼓励市场的开拓。本文根据国际能源局(IEA,InternationalEnergy Agency)1995年风能年度报告、英国和丹麦有关专业风能咨询公司的资料对国外风力发电的进展先进行总的概括的叙述,然后按国家分别介绍,重点放在鼓励风电发展的政策方面,以资借鉴。
二、综述
据IEA统计1995年全世界风电装机容量达到490万千瓦(见表2—1),发电80亿千瓦时,比1994年的350万千瓦增加140万千瓦。其中德国当年装机最多.约50万千瓦,其次是印度,约43万千瓦,这反映了目前国际上对新的发电能力的需求可以分为截然不同的两类:一类是受到环境保护的压力,要求提供更清洁的发电方式,美国、德国和欧洲北部传统的风电市场属于这一类,另一类是经济增长需要新的发电能力.如印度和南美正在崛起的风电市场。
1.风电场并入电网运行,必须严格遵守和执行《电网调度管理条例'。
2.电力工业部负责风电场的规划、建设、管理和运行的归口管理、监督指导与协调服务。
3。各级电力部门要积极协助本地区做好风电场建设规划、可行性研究、风力资源详测等前期工作,并负责设计审查和协调风电场并网工作。
4.风电场建设单位在可行性研究阶段,要积极主动争取电网管理部门和调度机构支持,并签定并网协议。电网管理部门应允许风电场就近上网,并收购全部上网电量。
5.风电场容量与电网统一调度的比例,原则上由稳态运行下的电能质量、最小线路损失和状态稳定性等因素决定。当风电场容量占电网统一调度容量的5%以下时,一般无需装设控制设备;当超过5%时,应与电网调度机构协商解决。
6.风电场上网电价按发电成本加还本付息、合理利润的原则确定,并兼顾用户承受能力,增值税在价外计征。高于电网平均电价部分,其价差采取均摊方式,由全网共同负担,电力公司统一收购处理。
7.风电场运营单位应绘制出风速频率曲线和风向频率玫瑰图、编制月平均风速变化和年平均风速日(0~24小时)变化曲线,并根据每台机组的输出功率曲线,结合年度检修计划,编制出年、月(季)和日预报发电计划以及次日的风速和发电预报.报送电网管理部门和调度部门审批.
8.风电场必须建立完善的自动监控系统,保证电网安全经济运行,其功能包括数据采集与处理、监槐与记录和自动控制等。
1996年lEA的统计数字尚未收到,据丹麦出版的《风能月刊(Windpower Monthly)>1997年1月号的统计专栏,估计1996年底装机约584万千瓦(见表2—2),当年装机约100万千瓦,德国和印度仍然领先,丹麦和荷兰由于土地利用规划的限制有所放松,取得较大进展,英国则因有关鼓励政策开始实施,装机量上升,西班牙后来居上,成为新的重要风电市场,美国虽然装机总量仍居首位,但是由于电力工业结构改组,加上80年代初期安装的机组大量拆除,容量有所下降。《风能月刊》对1995年装机的统计.与lEA略有差别,仅供参考。
许多国家的政府制定了风电的规划目标(见表2—3)。但这些指标没有一个是很确定的。所有发达国家中的市场都受到政治方面的限制以及环境组织的影响,其增长速度不是受技术或生产设施的制约。
lEA风能执行委员会有16个成员国,分别来自北美、欧洲、大洋洲和日本,每年向lEA提交国家风能年度报告,基本反映了发达国家风电进展情况,1995年的主要内容摘要如下。
已建成的风电场发电性能
由于在商业方面的敏感性,有关风电场发电性能的资料很少。多数商业性风电场报告机组运行的可利用率超过95%。 运行经验,一般来说已安装的风电机性能良好,没有什么运行方面的困难。只有两种问题反映过,一是雷击。二是冰冻。在并入电网方面也没有反映出什么重要问题。只有德国提出并入人口稀少地区的电网可能有潜在的限制。然而希腊和西班牙的报告都提到高比例风电并入弱电网的正面效应。特别是西班牙Ca—nary岛风电在电网中的比例高达30%。
经济性
风电机的出厂成本在过去15年中稳定下降,但1995年与1994年的变化不大。1995年的出厂价范围在780至1205美元/千瓦,平均1000美元左右。
1995年风电场项目的成本维持稳定或略有增加,每千瓦装机容量1126到1570美元,平均1350美元左右。成本变化的原因是通往风场的道路和并网送出工程费用增加。在装机容量超过10万千瓦的国家中风电的发电成本每千瓦时为0.04至011美元。成本的变化主要是受全部项目规模、成本及发电量等因素的影响,而后者取决于风场的风力资源。
1995年单机容量增大的趋势还在继续,以适应商业市场的需求,500千瓦和600千瓦机组已投放市场,大于1000千瓦的商品样机开始试验。较小的机组仍继续采用新技术不断改进,一般是通过价值工程使其重量更轻,成本更有竞争性。
随着风电机销售的增长.零部件制造商的市场更趋兴旺。在一些国家当地生产的部件走俏。尤其是在1995年又出现了一批叶片制造商。政府资助的研究开发和示范项目在所有的国家都有政府资助的项目,有的是中央政府通过有关部门拨款,有的是国有公司投资和管理的。1995年预算中直接投入研究开发和示范的资金,不含间接支持措施,如鼓励电价和减税等,其范围从小于100万美元(希腊、芬兰、加拿大、挪威)至100万~1500万美元(荷兰、西班牙、丹麦、日本、英国、意大利、瑞典),德国为2800万美元,美国为4900万美元。在欧洲研究开发和示范的经费比上面提到的还要多,因为欧洲联盟根据各个成员国的要求再提供一部分资金。除了德国和美国外,其他国家资助的水平与1994
24年相比变化很小。成员国报告中提到的主要优先领域基本上可以分成两类,一类是有关全国性的项目,如可利用的风力资源和风电机选址。另一类是技术开发本身。全国性课题:
一风力资源评估(测风,模拟)
一规划许可(风电机选址)
一环境影响(噪音,景观干扰)
一电力系统(并网,电能质量)
一标准和鉴定
技术开发
一提高效率(空气动力性能,变转速运
行)
一降低成本(价值工程,部件开发)
一先进风电机开发(新概念)
一安全(结构负载)
一般说来全国性的课题由政府部门领导,技术开发则是政府与产业界合作,由企业投入部分资金。
1995年风电机技术开发的趋势是重量更轻,结构更具柔性,直接驱动发电机(无齿轮箱)和变转速运行。荷兰研制了柔性风轮试验样机。更大单机容量的机组仍在继续研制。
开发岸外风电场对岸外风电场感兴趣的国家,一类是陆地上缺少合适的风场(意大利.瑞典),另一类是由于人口密度高,在陆地上发展会干扰环境(丹麦、荷兰、英国)。丹麦已经有了两个岸外风电场,投入运行的容量达到5000千瓦,荷兰在近海安装了4台500千瓦机组,1996年又安装了19台600千瓦机组,瑞典有1台250千瓦的示范机组,1996年又安装了19台600千瓦机组,瑞典有1台250千瓦的示范机组,意大利有一个小的研究开发项目。英国虽然过去10年从事过研究工作,但还是决定维持观望状态。
国际合作
在欧洲通过许多JOULE和’FHERMIE项目加强多边合作进行研究开发活动,部分经费由欧洲联盟提供。美国与一些国家签订了双边协议,寻求建立海外贸易关系。大多数国家都在积极与具有巨大潜在市场的国家和地区进行合作,如印度、中国和南美洲。
市场开发的主要障碍影响市场开发的基本障碍是利用廉价燃料常规发电的低成本和多余的装机容量,使得风电进入开放的市场竞争在经济上没有吸引力。在实行鼓励收购价格的国家其市场开发率的主要障碍是难以取得土地利用规划方面的许可,特别是那些可能干扰环境景观的地方。只有德国提到并入电网可能受到容量的潜在限制。
激励市场的政策和措施
激励市场的措施主要有对投资的补贴、税收减免和鼓励电价。趋势是实行鼓励电价,取消直接的投资补贴。鼓励电价一般与国家的电价有关,但是英国除外。是采用招标方式,投标电价最低的获得合同。各个国家实施优惠政策的具体情况将在下面分别介绍.
美国
美国曾经是世界上的主要风电市场.但是近年来让位于欧洲,或者现在又让给发展中国家。1985年以前减税法时代产生的戏剧性增长被称为“风冲击”,现在已经消失而且看起来也不会重演。美国电力工业目前正处在弱化管制(de—regulation)和重新组织之中,任何迅速扩大风电市场的可能性都将推迟,直到这些主要的结构问题得到解决。
1985年以前由于政府减税政策的优惠,装机容量增长很快,达到100多万千瓦,以后增长缓慢,近年来因为大量拆除早期安装的低效风电机,能够运行的装机容量不易统计,出现多种不同统计数字,以1995年底为例,国际能源局为177万千瓦,美国风能协会为175万千瓦,而‘风能月刊》则为165.5万千瓦,差别较大。美国风能协会估计1996年新安装的机组只有1万千瓦.主要原因是在美国常规发电成本很低,发电装机容量饱和,政府的鼓励政策不力。
鼓励政策。
80年代初法律规定电力公司必须收购再生能源发出的电力,并以固定的优惠价格收购若干年。1985年底以前对风电场的投资者联邦政府减税25%,加州政府减税25%。目前联邦政府规定再生能源每发l千瓦时电减1.5美分的生产税。有些州规定电力结构中必须有一定比例的再生能源发电,可免除财产税和销售税。
德国
90年代初出台了对再生能源利用非常优惠的政策,风电装机迅速增长,80年代后期只有1.5万千瓦,1994年底增加到63.2万千瓦,1995年底为3655台机组,113.6万千瓦,1996年约150万千瓦,以后将进入平稳发展时期,预计到2000年可达200万千瓦.
德国建立较全面的再生能源支持政策体系。包括:
1.1991年供电法规定,电力公司要全部收购再生能源所发电量,并且其标准上网电价为90%的平均销售电价.即0.16德国马克/千瓦时(相当于10.2美分),而常规电厂的上网电价为0.10德国马克/千瓦时,这一部分差价由用户均摊。
2.政府通过研技部的250MW计划,每千瓦时支付业主0。06马克的生产补贴,但是这一补贴已在1996年被取消。
3.开发商能够向地方政府申请总投资的20%一45%的投资补贴。
4.经济部下属的德国政策银行可以为销售额低于5亿马克的中小风电场提供高达总投资额的80%的融资。
5.建立了一个较好的个人入股投资风电的机制。
开发风电的主要政府职能已经由研技部过渡到经济部。德国支持风电的激励体系取得了较大的成功,政府的规划目标很快就达到了。但是现在出现了一些发展中的问题•电力公司对风机特性提出了一些严格要求。并在一些边远风能丰富区以电网容量小而阻碍项目的实施。尽管存在一些问题,但德国风电发展仍具有潜力。
丹麦
丹麦是世界上成功地支持风力发电发展的国家之一,主要特点是政府支持再生能源的长远目标明确和融资渠道多样.由于低的税率,投资风电非常普遍,投资者和银行对风电的投资回报很有信心。在80年代末和90年代初,大约每年装机7万千瓦,1986年为1250台机组,8万千瓦。1995年底为3893台机组,63万千瓦。其中私人拥有3245台,42.5万千瓦,电力公司拥有648台机组,20.5万千瓦。只有四分之一的机组是安装在至少有5台机组的风电场内。1995年当年增加199台,9.8万千瓦,其中电力公司安装133台,6.7万千瓦。1995年风电装机容量占全国发电总装机容量1000万千瓦的6.3%。1995年风电年发电量为11.8亿千瓦时,占全国年用电量的3.7%。预计2000年装机达90万千瓦。1979年政府曾给予风电30%的投资补贴,但随着其发展,从1989年开始这种补贴就已经不复存在了。1985年政府和丹麦电力联合会签定了一个购电协议,规定国有电力公司必须购买所有再生能源所发电量,并且保证电价为平均销售电价的85%。此外,非电力公司的业主能获得退还的二氧化碳税和能源税(包括能源税的增值税),风电的电价构成见表2—4。而电力公司作为业主时,仅能得到二氧化碳税的退还。
衰2—4非电力公司风电的电价构成
┏━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━┓
┃电价构成的因素 ┃价格(丹麦克郎/千瓦时) ┃
┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━┫
┃铺售电价的85% ┃O.38 ┃
┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━┫
┃能源税 ┃O.17 ┃
┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━┫
┃二氧化碳税 ┃0.10 ┃
┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━┫
┃ 能源税的增值税(25%) ┃O.04 ┃
┣━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━┫
┃总计┃0.69 ┃
┗━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━┛
通过这种方式,风电的电价就由原来的0.38增至0.69丹麦克郎/千瓦时。
电力公司是发展风电的主力军。对于其他业主既可以与电力公司联合开发,又可以独立开发。对于非电力公司的业主.如果投资的风电场容量低于业主每年耗电等效量的1509,6,此风电场的投资收益可得到免税。独立业主可以在20年期限内折旧风电机。业主仅负责并入11kV电网的费用,电力公司负责并入更高电压等级的费用以及电网延伸的
费用。
荷兰
荷兰的风电开发较早,1987年装机1.6万千瓦,1990年达到4.9万千瓦.以后发展较快,1994年为15.3万千瓦.1995年底为25万千瓦,1996年约27.7万千瓦。到2000年时可能达到75万千瓦。1990年荷兰政府制定了国家环境战略来完善再生能源的支持机制.它包括如下三个方面的政策。
1.温室气体减排费
为了减少二氧化碳等温室气体的排放.电力公司必须购买所有的再生能源发电力,并且可以增收小用户电费最多达2%,用于补贴再生能源发电。
2.再生能源发电的优惠电价火电和核电的平均电价为8~8.5荷兰分/千瓦时,而风电平均电价为13~14荷兰分/千瓦时,最高达20.3荷兰分/千瓦时。风电与常规电能的电价差额主要由温室气体减排费来支付。
3.投资补贴
荷兰能源环境部可向风电投资者提供高达总投资额的35%的补贴。电力公司是风电的主要投资者和开发商。
1996年初,再生能源支持政策有所变化,支持重点由过去的政府拨款转移到税收鼓励。在风电开发商和荷兰电力联合会签定的协议中,2MW"以下的风电项目的标准上网电价为每千瓦时16.3荷兰分(大约10美分),这一电价由环保奖励费5.4分、生态税3分和基本发电成本7.9分组成。另外,对于再生能源,增值税由17.5%减少到6%。同时还建立了一个新的税收和再生能源投资基金等支持机制。
英国
90年代初装机不到1万千瓦,政府推行非化石燃料义务法(NFFO)后才有较大发展,1994年达到17万千瓦,1995年底20万千瓦,1996年约26.9万千瓦。预计2000年约60万千瓦。1989年,国家电力法明确提出实施非化石燃料义务工程以减少二氧化碳的总排放量,要求所有地区电力公司必须购买所有非化石燃料的上网电量,并付给一个优惠上网电价,其与平均电价的差值由全网摊销。1992年共向用户非化石燃料义务税为全年电费总收入的11%,其中2%用于补贴再生能源,其余用于核电.
1990,1991和1994年,共公布了三批非化石燃料项目计划。在1994年的项目中,风电电价第一次实行真正竞标。超过1.6Mw的风电项目的平均电价为6.9美分/千瓦时,而其他小项目的电价为8.5美分/千瓦时。1992年的再生能源咨询专家组的报告中指出,再生能源具有经济可行性和环境可接受性的前景,政府应确定2000年再生能源总的发展目标为150万千瓦。
虽然英国是一个较晚地实施市场激励机制来鼓励风电发展的国家,但是由于非化石燃料义务计划的实施,其风电发展速度很快。竞争机制的引入增加了对风能丰富场址的需求,同时也引起了环境组织的反对(主要是生态和噪音问题)。这种情况和其他国家非常相似,快速增长,高风速和弱网地区的饱和以及环境组织的反对。但与其他欧洲国家不同的是,刚刚私有化的英国电力公司积极参与风电场建设,地区电力公司在多数风电场有股份。
通过补贴等方式,国家电力公司和国家风电公司在风电开发中起着举足轻重的作用。在1994年的第三期非化石燃料义务计划中,他们获得了70%购电合同。很可能非化石燃料计划再执行几年后就结束了.未来的英国风电发展将简单地依靠市场机制和公众对“绿色电力”的态度。今后的政府换届很可能改变激励机制,但是风电发展的趋势是不可阻挡的。
西班牙
从90年代起西班牙的风电发展很快,1990年不到l万千瓦,1994年达到7.2万千瓦,1995年底为12.6万千瓦,1996年约21.5万千瓦,预计2000年约70万千瓦。1991年西班牙政府通过了国家能源规划(PEN),包括1991~2000年节能和高效利用能源规划(PAEE)。这个规划中制定了到2000年装机168MW的目标,在1995年就会超过。1995年3月又通过了新的PAEE,这个规划没有推荐任何具体的风能目标。西班牙在今后5年中将是风能利用最活跃的国家之一。它具有优越的风能资源,以及比北部欧洲国家更少受限制的空间。西班牙制造商与其他成立早的风电机制造商建立了合资企业。1995年取得极为迅速的增长,至少会继续发展5年。扩展规划中的一个重要因素是西班牙电力公司与贸易联盟达成了一项协议。基于从不同发电形式可能创造更多的就业机会,贸易联盟同意电力公司将2000年的目标定为75万千瓦。
国家补贴政策的依据是“节约与有效利用能源规划”,其中规定对再生能源进行补贴。1995年有13个风电场项目分别获得投资额14%~27%的补贴,总投资额ESP(比塞塔)210亿(1750万美元),装机容量14万千瓦。
1994年国家法律规定非常规发电在电力结构中的比例要从1990年的4.5%增加到2000年的10%。其中对风电上网电价有特殊规定,而且购电合同期至少5年。
印度
最近几年在发展中国家里印度是风电装机增长最快的。80年代末约2万千瓦,1993年3万千瓦,1994年底20万千瓦,1995年和1996年分别装机43万千瓦和25万千瓦,累计分别达到55万千瓦和81万千瓦。主要原因是随着经济的发展,新的电力需求大,政府重视开发再生能源,制定了许多优惠政策,由非常规能源部统一规划和管理。印度的电力正在迅速发展,缺电依然严重,对电力的需求以每年800的比率增长,一部分是由于现有用户的需要。一部分是因为正在进行农村电气化工程。目前总的发电容量大约是7200万千瓦,估计高峰时缺电20%,而对整个系统平均为10%,新增装机容量每年约400万千瓦。
作为第八个五年计划(1993~1997)的一部分,印度政府提出了一个综合配套工程项目,促进250万千瓦再生能源的建设,其中60万千瓦是风电。这个项目包括资金筹措、选址、电能利用、进口关税及风力资源测量,由非常规能源部组织实施,印度再生能源发展局负责资金的筹措。目前项目的目标已经实现。
鼓励政策:
进口关税税率有利于引进技术和国产化.即国内不能制造的部件免税,已国产化的征高税.塔架进口税率为65%,整机为25%。
政府允许风电场在第一年100%折旧,头五年免所得税。由于印度缺电严重,对企业按指标供电。政府鼓励企业投资风电,其电量可“储蓄”在电力公司,拉闸限电时享有优先供电的权利,企业也可利用公用电网,只交2%的过网费。印度再生能源发展局为风电项目提供比商业贷款利率低的"软贷款”
在现代社会中,人们已经无法想象没有电的生活。电能是一种看不见摸不着的奇妙能源,可能有的人会想,从商品角度来看,多发电才能多赚钱,那为什么不把多余的电储存起来,等到发电量不足的时候加以使用呢。这样电厂能多赚钱,还能节约能源。
但有物理常识的人应该知道,电能目前是无法大规模储存的。不管是比较常见的蓄电池组,或者是抽水蓄能型的水电站,它们能储存的电能,相对于整个国家的用电规模来说,是极其渺小的。电能的奇妙之处,就在于用掉多少电能,电力系统就产生多少电能,整个电网系统随时处于一个动态的平衡状态。
去年,整个中国全社会用电量达到72255亿千瓦时,规模这么庞大,国家电网怎么保证发电和用电时刻平衡的呢?根据能量守恒:中国电网每天发那么多电,用不完的电到哪里去了?
电力系统的自我调节,使发电量和用电需求最大程度平衡
在我国,不管是国家电网、南方电网还是地方电网,所采用的发电、输配电、用电,都是以交流电的方式进行的。西电东输项目虽然采用了特高压直流输电技术,但在接入电网之前,应用了逆变转换为交流电,才能使用。
交流电的全国统一标准是50HZ,用电和发电都是这个频率标准,只有统一频率的交流电才能互联互通。为什么要首先解释电网频率的问题呢,因为频率决定了发电机运行时的转速。只要是接入中国电网的发动机,运转的节奏都是保持一样的。
对于整个中国电网系统,如果发电量大于用电量,那么电网的频率和电压就会随之上升。也就是说,当电网上的用电量下降时,发电机多余的能量会导致整个系统上的发动机转速增加。能增加多少,大概能增加10%左右。与此同时,要是接入电网系统的电器没有自动功率保护装置,这些电器就会在高压状态下工作,甚至发生危险。
这样可以看出,发动机产生的多余能量一方面变成了发动机转子的机械能,仍然在电网系统当中,另外一方面输出的电压被带高,使得线路上其它用电电器超负荷工作。用电量和供电量矛盾的情况当然会随时出现,不可能每个用户要关电视机之前都跟国家电网打电话报备一下,所以电网系统自有一套调节机制,最大程度地达到发电量等于用电量,减少能源浪费。
由于电力无法存储的瞬时特性,发电出力要与用电负荷功率保持及时的平衡。所以,供需平衡,是电力系统调控运行的本质和必须完成的目的。具体看的话,在电网系统有专门负责调频的电网调控机组,通过调整调频电源出力来响应系统频率变化。调频还分为一次调频和二次调频。其中,一次调频是机组自发地,不受人为控制的调频。
各发电厂的机组根据自身速度变动率的不同,自动做出幅度不同的发电量增减。调节速度快,精度高,但是调节范围小,而且是有差调节。二次调频是由专门的调频机组在电网系统的控制之下,进行的有目的有计划性的调频。
我国目前已运用自动调频技术,通过装在发电厂和调度中心的自动装置随系统频率的变化自动增减发电机的发电出力,保持系统频率在较小的范围内波动。从这个角度来看,每年举行的地球一小时熄灯活动,其实并不能起到节能效果。反而是在考验调频机组的应对能力。
要知道,发电厂和电网之间的调度是一个复杂的问题。各大电厂的人员纪律、配置设备都不同,在我国实行的是分级管理制度,分为县调、市(地)调、省调、区域电网调度、国网调度5级。正是这些网与网之间的协同管理,才保障了国家的电能平衡。
弥补现有调频电源存在的技术局限性,更多大容量储能技术正在发展之中
由前文已经知道,电网的自动调节系统能够调节发电量与用电量之间的需求矛盾。然而,当发电量远超用电量时,不可避免地会发生能源浪费。怎么办?可以想办法把电能储存起来。
在我国,灵活调节电能的政策并没有跟上国家电网的建设速度。抽水蓄能、燃气发电等灵活调节电源装机占比不到6%,欧美等发达国家如西班牙,灵活电源占比达到了34%,可以说我国电能调节能力先天不足。并且,最近几年,风力发电、太阳能发电占比上升,所以大量火电机组(燃煤机组/燃气机组)承担了调控机组的重任,造成了发电煤耗增高、设备磨损严重等一系列负面影响。现有电力调频资源已难以满足可再生能源入网需求。
目前,抽水蓄能是目前占比最高的储能系统,占到全部储能量的99%。抽水蓄能就是将用户没有使用的过多的电力,利用起来,将水从地势低的水库抽到地势高的水库。
然后在电网负荷高、用电量过大的时候,将高位水库的水放回到低位水库,利用水能推动发电机转动起来发电。依据能量守恒定律来看,就是将多余的电能转化为水能,但并不能做到百分百地转化,准确转化率只有四分之三左右。
在我国,已经建设有广蓄一期、北京十三陵、浙江天荒坪等几座大型抽水蓄能电站。但这些蓄能水电站目前使用率其实不高,主要受到我国电价政策的制约。抽水蓄能水电站,不是想建就能建的,要看地势选址,要高昂的投资,要周期性的规划建设,对能源的损耗又比较高,所以并不实用,也不能满足未来大规模储能的需要。
除了抽水蓄能外,还有压缩空气储能、超级电容器储能、电化学储能、化学类储能等多种方式的大型储能技术。目前研究发展主要还是集中于超级电容和电池(锂电池、液流电池)上,材料领域的突破才是关键。
最近几年,各种新型的电化学储能电池的开发,取得进展,并被电力系统采用。主要有传统的铅酸电池和钠硫电池。钠硫电池的使用时间比较长,对环境的污染比较小、制造成本也比较低。
但是,钠硫电池的使用环境要求特殊,只有在300摄氏度到350摄氏度之间,才可以正常使用。钠、硫这两种化学物质产生反应之后,会产生电能,钠硫电池自身可以把电能储存起来。电池储能系统用于电网机组调频,也是优点多多。具有快速响应、精确跟踪的特点,比传统调频手段更为高效。
如果大规模储能得到普及,那么电网企业在调峰和供电压力得到缓解的同时,可获取更多的高峰负荷收益。也能减少各种电能质量问题造成的损失。从智能家居、电动汽车的发展来看,没有储能技术,也是无法支撑其有突破性进展的。
不用担心电发多了用不完!
对于整个中国电网来说,考虑的是发电的总量和用户需求的电量,如何平衡一致,这样才能减少能源的浪费。所以在电网系统里面,首先不可能有大量的多余的电能产生。
其次,由于实际过程中,用户无序的使用以及发电端新能源发电的波动性特征使得电网无法保证真正的实时平衡,通过调节供需可以使得电网能在较小的范围内波动,从而达到相对平衡的状态。而储存电能,正是调节电能供需的必要手段,也是未来的发展方向。
一般的吃瓜大众,可以放心用电,不用太担心电网里多余的电去哪儿了,有没有浪费的问题,有一大波专业人员在研究、维护整个电网系统。我们能做的是长期养成节约用电的好习惯。