英国电力系统为什么可以做到“零煤电”

英国能源白皮书

我们的能源未来——构筑低碳经济

—— 英国能源新政策简介

据报道，在众人的期待与推测中，英国政府终于在2003年2月24日颁发了能源白皮书：“我们的能源未来——构筑低碳经济”。该书概述了英国未来50年的能源政策，阐明了英国今后如何实现京都协议的承诺，和确保长期的能源供应的安全性和经济性的措施等。

概 述

白皮书指出了英国能源当前所面临的三大挑战：

· 气候变化。

· 能源净输入国：随着本国一次能源生产的减少，英国将于2006年和2010年成为天然气和石油的净输入国。至2020年，英国一次能源总需求的四分之三将依赖进口。英国更容易受能源价格波动和供应中断的影响。但这并不一定就会增加能源可靠性的难度。维护能源可靠性的最佳途径是能源结构的多样化。可再生能源和小规模、分散型能源——如微型热电联供和燃料电池，将减少对能源进口的依赖性及恐怖威胁的破坏力。

· 能源基础设施的更新和改造。作为气候变化的应对之策，可再生能源将是更为重要的电源。在今后的二十年中，必须投资建设相应的能源基础设施、改造现有（专门为大型、集中电厂单向输电而设计的）配电网，以适应分散、小规模发电的双向输电特性或海上风力发电。

英国能源新政策的四大目标：

· 铺筑减碳之路：英国将走上减碳的道路，到2050年减少（当前水平的）60%的温室气体排放

· 确保能源供应的可靠性

· 培育竞争性市场，提高生产力，促进经济的可持续发展

· 提供每一家庭充足和廉价的能源

英国能源新政策的两大支柱：能源效率和可再生能源。

能源效率是实现上述目标的最经济、最清洁和最安全的途径，而且经济效益也显而易见的。比如，更好的建筑物保温和更节能的工作场所不仅可降低家庭和商业的能源成本，而且需求的减少将有效地缓解能源供应的压力。

在过去的三十多年中，英国经济的能源强度（即能耗与GDP之比）以每年1.8%的速率递减。 如果不是如此，英国家庭采暖的能耗可能是目前的两倍。但仅仅简单地延续以往的变化是不够的。今后二十年能效提高的力度将远远大于过去二十年所取的成就。

2020年前，提高能效将主要在民用建筑、商业和公共事业等几方面。具体的措施是不断提高建筑物的能效、执行更高的产品标准（如家用电器）等。

白皮书强调了能源效率的重要作用，指出在英国现行气候变化计划中，一半以上排放量的减少将来自能效措施的贡献。

在英国能源新政策中，电力供应的新思路则是采用低碳/无碳能源及发电技术，例如小型的、分布式的供热和发电技术。

因此，可再生能源发电将发挥重要的作用，即减碳、加强能源安全性、提升工业的竞争力。

英国不仅可再生能源潜力大，其创新氛围和地区发展需求为低碳技术——可再生能源——开辟了广阔的发展空间。

2050年前实现减碳60%，英国可能需要30%-40%，甚至更多的可再生能源发电。所以，必需制定可再生能源发展框架，并进行相应的机构和制度的改革。

2000年1月，英国制定了2010年可再生能源发电占英国电力总量10%的目标，而且电价应是消费者能够承受的。在白皮书中，英国政府又提出了2020年可再生能源发电达20％的目标。

为此，英国在2010年前应新增可再生能源装机容量10，000MW，平均每年装机容量1，250MW。尽管目前英国可再生能源装机容量总共才1200MW（不含大型水电），但是白皮书肯定：已采取的措施是能够确保装机容量的增长。

热电联供具有巨大的减碳潜力，一方面因其能源总效率高（达70％－90％），另一方面应用范围广，不论工业、商业还是家庭。

在目前4.8GW热电联供装机容量的基础上，英国提出了2010年高质量的热电装机容量达10GWe的目标。

近几年来，英国热电联供技术的发展受到了电力批发市场价格的走低和天然气批发价格提高的负面影响。为此，英国政府除了继续实施现有支持热电的措施之外，还将出台一系列措施以解决目前热电联供所面临的市场问题，如：

· 改变英国电力交易新协议(NETA)不能区别对待小电厂（包括热电厂）的状况；修改NETA的平衡和结算规则，保证小电厂的完全准入市场；

· 在热电联供战略草案中，英国政府宣布将制定政府各部门使用热电联供电力的目标；

· 除了热电联供所减少的碳排放量外, 将热电联供项目也纳入英国排放交易制之中。

市场机制与政策

英国能源新政策的基础是开放竞争的能源市场。白皮书提倡政府不应规定能源结构或电力供应中各种燃料的比例。政府应着力构建市场，制定长期的政策以巩固市场，为工业和投资者提供一个明确、稳定的政策框架。但是，英国政府也认识到：这种方法的本身还不够完善。尤其是对可再生能源的发展，还需要许多具体的措施，以扩大可再生能源工业的经济规模和加快技术成熟，不断降低成本。例如，在2000年1月，英国政府宣布2010年英国可再生能源发电将达10%；2002年4月，英国又引入了可再生能源公约（即要求英格兰和威尔士的供应商逐年提高收购可再生能源电力的比例），同时对可再生能源发电免征气候变化税。这些措施每年为可再生能源工业提供价值10亿英镑的支持。

排放交易制

为了减少碳排放，英国必须避免能耗型的经济增长方式。自1970年以来，英国总能耗约增加了15%，而经济规模却翻了一番。英国今后必须保持并加快这一发展趋势。预期2020年英国的碳排放量为1 .35亿吨。

英国政府相信通过降低能耗、增加可再生能源，有可能实现所制定的减碳目标。排放交易制将成为今后市场和政策的核心。英国已经颁布了自愿排放交易制度。通过设定排放上限，碳排放交易制能有效地激励对能效和清洁技术的投资。

然而，仅靠排放交易制还不能够实现环境目标。还需要有进一步提高能效的措施和政策，并通过资金援助带动可再生能源基础设施的投资。

能源安全

能源结构的多样化对确保能源安全至关重要。在白皮书中，尽管对煤炭的重视程度不及可再生能源和能效，但煤炭为能源供应的安全性、经济性、多样性及可靠性等诸多方面奠定了基础。

在英国的能源结构中，煤炭的未来取决于清洁煤炭技术的发展，如提高燃煤电站的效率，碳捕捉和碳储存等技术。

针对燃煤电站所面临的环境挑战，白皮书称：到2020年英国煤炭发电可能不会象今天如此之重要。不过，它强调，如果能够寻找到低成本的碳处理方法，保持煤炭发电在英国燃料结构中的比例可为能源安全提供重要的保障。

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 /

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。