可再生能源的利弊
可再生能源泛指多种取之不竭的能源,严谨来说,是人类有生之年都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源,如化石燃料和核能。
大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源,而是百年甚至千年的。
随着能源危机的出现,人们开始发现可再生能源的重要性。
·太阳能
·地热能
·水能
·风能
·生物质能
·潮汐能
所有人类活动的基本能源都来自太阳,透过植物的光合作用而被吸收。
木材
柴是最早使用的能源,透过燃烧成为加热的能源。烧柴在煮食和提供热力很重要,它让人们在寒冷的环境下仍可生存。
动物牵动
传统的农家动物如牛、马和骡除了会运输货物之外,亦可以拉磨、推动一些机械以产生能源。
生物质燃料
此种燃料原为可再生能源,如能产出与消耗平衡则不会增加二氧化碳。但如消耗过量而毁林与耗竭可返还土壤的有机物,就会破坏产耗平衡。用生物质在沼气池中产生沼气供炊事照明用,残渣还是良好的有机肥。用生物质制造乙醇甲醇可用作汽车燃料。
水力
磨坊就是采用水力的好例子。而水力发电更是现代的重要能源,尤其是中国这样满是河流的国家。此外,中国有很长的海岸线,也很适合用来作潮汐发电。
风力
人类已经使用了风力几百年了。
太阳能
太阳直接提供了能源给人类已经很久了,但使用机械来将太阳能转成其他能量形式还是近代的事。
潮汐能
潮汐发电利用潮水涨落,世界已有电站容量16GW。
从地球蕴藏的能源数量来看,自然界存在有无限的能源资源。仅就太阳能而言,太阳每秒钟通过电磁波传至地球的能量达到相当于500多吨煤燃烧放出的热量。这相当于一年中仅太阳能就有130万亿吨煤的热量,大约为全世界目前一年耗能的一万多倍。不过,由于人类开发与利用地球能源尚受到社会生产力,科学技术、地理原因及世界经济、政治等多方面因素的影响与制约。包括太阳能、风能、水能在内的巨大数量的能源,可以利用的仅占微乎其微的比例,因而,继续发展的潜力巨大。人类能源消费的剧增、化石燃料的匮乏至枯竭以及生态环境的日趋恶化,逼迫使人们不得不思考人类社会的能源问题。国民经济的可持续发展,依仗能源的可持续供给,这就必须研究开发新能源和可再生能源。
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,也是人类可利用的最丰富的能源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.05×1018千瓦时(3.78×1024J),相当于1.3×106亿吨标准煤。按目前太阳的质量消耗速率计,可维持6×1010年。所以可以说它是“取之不尽,用之不竭”的能源。但如何合理利用太阳能,降低开发和转化的成本,是新能源开发中面临的重要问题。
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。风力发电是主要的风能开发利用方式。中国的风能总储量估计为1.6×109千瓦,列世界第三位,有广阔的开发前景。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。
对于核电站,人们有许多误解,其实核能发电是一种清洁、高效的能源获取方式。对于核裂变,核燃料是铀、钚等元素,核聚变的燃料则是氘、氚等物质。有些物质,例如钍,本身并非核燃料,但经过核反应可以转化为核燃料。我们把核燃料和可以转化为核燃料的物质总称为核资源。
近年来,许多发展中国家虽然都制订了一系列鼓励民企投资小水电的政策。由于小水电站投资小、风险低、效益稳、运营成本比较低,在国家各种优惠政策的鼓励下,全国掀起了一股投资建设小水电站的热潮,尤其是近年来,由于全国性缺电严重,民企投资小水电如雨后春笋,悄然兴起。国家鼓励合理开发和利用小水电资源的总方针是确定的,2003年开始,特大水电投资项目也开始向民资开放。2005年,根据国务院和水利部的“十一五”计划和2015年发展规划,中国将对民资投资小水电以及小水电发展给予更多优惠政策。
氢是一种二次能源,一种理想的新的含能体能源,在人类生存的地球上,虽然氢是最丰富的元素,但自然氢的存在极少。因此必需将含氢物质加工后方能得到氢气。最丰富的含氢物质是水,其次就是各种矿物燃料(煤、石油、天然气)及各种生物质等。氢不但是一种优质燃料,还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精炼需要氢,如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等;化工中制氨、制甲醇也需要氢。氢还用来还原铁矿石。用氢制成燃料电池可直接发电。采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电,其能量转换效率将远高于现有的火电厂。随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善,氢能将在21世纪的能源舞台上大展风采。
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。老的技术现在依然富有生命力,新技术业已成熟,并且在不断地完善。在能源的开发和技术转让方面,未来的发展潜力相当大。地热能是天生就储存在地下的,不受天气状况的影响,既可作为基本负荷能使用,也可根据需要提供使用。
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。1910年,法国的普莱西克发明了利用海水波浪的垂直运动压缩空气,推动风力发动机组发电的装置,把1千瓦的电力送到岸上,开创了人类把海洋能转变为电能的先河。目前已开发出60-450千瓦的多种类型波浪发动装置。
此外,还有生物质能,是指植物叶绿素将太阳能转化为化学能贮存在生物质内部的能量,目前发展中的开发利用技术主要是,通过热化学转换技术将固体生物质转换成可燃气体、焦油等,通过生物化学转换技术将生物质在微生物的发酵作用下转换成沼气、酒精等,通过压块细蜜成型技术将生物质压缩成高密度固体燃料等。
21世纪经济报道新能源课题组
研究员曹恩惠、彭强
特约研究员綦宇
无通知的停水、停电,楼道里的电梯骤然停运……一系列突如其来的变化,让东北的居民从几乎长达十数年的“用电自由”中惊醒。凛冬未至,席卷全国多个省份的“有序用电”,却让人们提前感受到阵阵寒意。
据央视新闻报道,辽阳市委宣传部证实,9月24日该市发生一起重大安全事故。虽然这只是此轮拉闸限电中发生的极端事件,但也折射出供电形势面临较严峻的局面。
今年上半年出现部分省份限电之后,中央层面在七八月份就陆续发出信号,要求各地纠正“运动式减碳”,同时坚决遏制“两高”项目盲目发展。
然而,9月下旬,“限电”仍在各地蔓延,个别地方甚至将限电延伸至居民用电领域。虽然9月29日举行了山西省保供十四省区市四季度煤炭中长期合同对接签订会,但目前来看,10月份的用电压力仍相当大。
在这些现象的背后,有许多待解的疑问:全国各地限电情况究竟严重到何种地步?为何在工业生产淡季还有所加剧?今年以来的限电措施影响到了哪些产业?用电的矛盾为何迟迟无法解决?……
简单将这一轮的“拉闸限电”,归结为“能耗双控要求”甚至“限制低端产能”,都是片面的。要回答这些问题,不仅要剖析国内与国际两个能源供应市场,更要深入到疫情后中国的产业结构中。
21世纪经济报道新能源课题组认为,解决这些问题,需要建立长期更加安全、清洁的能源供给结构、更加市场化的电力交易体系以及推进更加高能效的产业结构调整。
“拉闸限电”缘何突袭
1、电力供应增速不足
今年1-8月,国内电力需求快速增长,国内电力生产和煤炭供应增速,不及需求增速。
国家能源局数据显示,今年1-8月,全 社会 用电量累计达到5.47万亿千瓦时,同比增长13.8%;其中,第二产业用电达到了3.65万亿千瓦时,占总用电量的66%,同比增速达到13.1%。
国家统计局数据显示,今年1-8月,国内发电量5.39万亿千瓦时,同比增长11.3%,而8月电力生产增速已经明显回落。其中,8月份火电同比增长仅为0.3%,水电下降4.7%,风电增长7%,核电增速10.2%。
中国电力企业联合会7月发布报告指出,上半年全国电力供需总体平衡,但局部地区部分时段已经出现电力供应偏紧的现象,1月受寒潮等天气影响,江苏、浙江、安徽等地出现电力缺口,二季度蒙西、广东、云南和广西等地都采取了需求响应和有序用电措施。其中,广东、云南的电力供应尤为紧张。
中电联当时预计,下半年全国电力供需总体仍将保持平衡,但电力供应紧张的情况比上年将增多。
承担电力稳定供应主力的煤电方面,煤炭市场供需紧张、价格暴涨制约着煤电供应。
今年以来,受国内煤炭产能释放幅度有限、进口煤炭增量有限等多重因素的影响,电煤供应持续紧张,下半年煤炭价格一路高涨,煤电企业库存较低,电煤企业的经营压力进一步加大。
国家统计局数据显示,今年1-8月,国内原煤生产量26亿吨,同比增速4.4%,这主要是由于1-2月高增速的带动。自今年3月起,国内原煤月度生产量大多保持同比下滑的趋势,仅在5月和8月有小幅的回升。
目前正处于传统意义上的用煤淡季,但市场却呈现出异常火热的态势。目前,动力煤期货主力合约价格已经突破1300元/吨的大关,实际市场价格约在1600元/吨左右,而往年同期价格不过500-600元/吨。涨幅达300%左右。
高涨的煤价将火电厂迅速推入亏损境地,发电意愿不足。无论是通过长协,还是企业主动降价等手段,一个难以改变的事实是,市场上流通的煤炭已经变少了。
今年夏天以来,高温带来的用电高峰,以及出口强劲(1-8月我们出口总值同比增幅达到23.7%),拉动了工业生产,这些都刺激了用电需求的增长。
2、能耗双控
限电、限产在诸多行业都不罕见。诸如钢铁行业,上半年突飞猛进地生产后,在较大的产量控制压力下,7月开始多地钢铁产业就开始执行限产政策。水泥建材方面,出于环保、用能等因素,一直在进行错峰限产。
但自8月下旬以来,国家发改委点名多个省区能耗双控工作未达标,并进行预警。此后,能耗双控工作紧张的地区,陆续开始在三季度末实施限电限产,试图冲刺完成指标。
目前,能耗双控涉及的主要行业有化工、钢铁、有色、水泥建材、煤电等多个行业,涉及十几个能源消耗较大的省区。
图:各省份上半年能耗双控完成情况
据中金公司研究部测算,上半年能耗强度不达标的省份,合计占到中国工业增加值的70%左右,其中红色预警和黄色预警的省份,分别占比约38%和32%。
但“能耗双控”并不是各地限电拉闸的唯一原因。对于辽宁省、吉林省和黑龙江省来说,用电量增长,电煤紧缺、新能源发电不足等因素,导致当地电力供应不足,因而带动了东北地区大范围的限电停产。
图:各省份能耗双控举措
取暖季即将开始,在传统的消费旺季,煤炭市场供需两侧都没有明显改观的情况下,煤炭市场整体预计仍将维持强势。
限电效应
从工厂停产到电梯停运,“拉闸限电”的影响已经由工业生产渗透到居民生活。一时间,20多家A股相关上市公司纷纷告急,宣布受限电波及。但令人唏嘘的是,本轮限电却一度引发了资本市场的“电力狂欢”。
1、电力市场剧烈波动
由于电力供应吃紧,施行了工业企业的限电限产之后,不少地区的居民用电也都受到了影响。
在国内节能形势较为严峻的地区,出现了严控空调用电,要求优化照明用电的情况。
在东北三省,多地出现未经通知就突发停电的情况,个别地区甚至到了电梯停运、红绿灯停工、停水的地步。工业企业限电限产之余,有地区的商场停业歇业时间提前到了下午4点,楼体亮化全部关闭,晚间路灯都调低了亮度。
今年6月开始,广东、陕西、浙江、广西等地都对当地峰谷电价进行了调整。
但整体上来看,峰谷电价进行的调整一定程度上降低了电网企业的经营成本,也实现了部分电力使用过程中的“削峰填谷”。但对于火力发电企业来说,天然气、煤炭高价带来的高成本,峰谷电价调整仍是杯水车薪。
在工业制造领域,大规模的限电限产持续影响着诸多行业。悖谬的是,供求与价格相互缠绕,某种程度上形成了怪圈。
在光伏产业,能耗双控进一步加剧光伏产业上下游供需不匹配、硅料供不应求的态势,助长了整体价格走高的趋势。下游需求对当前硅料价格的高企起到了支撑作用,能耗双控的推进则对硅料的产出造成了一定程度的影响,进一步限制了供给。
水泥产业方面,由于煤炭价格的走高以及多地限产政策的加持,产品价格短期内出现大幅上涨。而在钢铁产业方面,下半年以来,在限产政策的执行下,钢材价格保持在较高位;在此基础上,多地的能耗双控进一步限制了钢材的产量,增强了减产的预期。
临近传统旺季的末期,钢材市场消费偏弱, 社会 库存保持去化节奏,整体市场呈现供需双弱的格局,减产政策主导市场。钢企的限产直接削弱了铁矿石的市场需求,价格也随之一落千丈。
7月下旬以来,铁矿石价格持续下滑,目前国内铁矿石主力期货价格跌至700元/吨以下,今年5月曾创下1358元/吨的高点。
2、资本市场的“冰与火”
8月初开始,A股电力板块开始持续攀升,7月28日处于1107的低位,到9月28日最高突破1600。同一时期,煤炭开采加工板块也开始显著攀升,8月3日,指数为1498.48,到9月16日最高涨至2483.68,近期已经回落至2100左右。
各行业的数十家上市公司纷纷公告停产、限产消息。据21世纪经济报道新能源课题组不完全统计,截至9月27日,已有23家上市公司发布了限电停产相关公告。最先宣布受到影响的,是广西的陶瓷生产企业蒙娜丽莎(002918.SZ)。
图:部分上市公司受双限影响一览
9月14日,蒙娜丽莎宣布,控股子公司桂蒙公司6条生产线、合计15万平方米/日的建筑陶瓷产能被迫停产,剩余的一条生产线(产能2.5万平方米/日建筑陶瓷)也处于低负荷非正常运行状态,并面临停产风险;公司原计划下半年启动的4条生产线也可能无法如期建设和投产。
此后,帝欧家居(002798.SZ)、晨化股份(300610.SZ)、中农联合(003042.SZ)、优彩资源(002998.SZ)、利民股份(002734.SZ)、润丰股份(301035.SZ)等多家上市公司均表示,受限电影响,生产将分别受到不同程度的影响。
随着限电范围不断扩大,9月27日,有多达10家上市公司发布了限电影响公告;其中,桃李面包(603866.SH)的停产消息甚至冲上了热搜。
据披露,桃李面包旗下位于江苏、广东、吉林、辽宁、山东、天津、黑龙江的9家全资子公司都接到了当地政府的限电通知,分别进行限电甚至是停产。
中金公司研报指出,从具体行业来看,受到能耗双控政策影响较大的行业包括但不限于钢铁、电解铝、水泥、化工化纤四大行业,这些行业的主要特征是高耗电+高碳排,采取的措施包括直接停产、削减产能(20%-90%不等)、错峰生产、分时段限电、削减用电优惠等。
全球“昂贵的冬天”
这一轮的“限电”绝不只发生在中国。事实上,全球正迎来“昂贵的冬天”。
近些年来,各主要经济体大都在推进能源结构转型。但当欧美地区这方面工作取得进展时,阵痛亦相随而至。
1、欧美煤炭、天然气价格暴涨,电价飞升
Wind提供的数据显示,最近一年内,国际动力煤价格已经增长数倍。截至9月24日,欧洲ARA港、南非理查德RB、澳大利亚纽卡斯尔NEWC动力煤的现货价格分别为185.68美元/吨、161.15美元/吨、188.72美元/吨,较一年前分别增长249.68%、172.90%、215.37%。
与此同时,欧美天然气价格正不断刷新 历史 新高。截至9月24日,欧洲天然气期货价格已从2020年5月的每兆瓦时8英镑一度飙升至200英镑左右,涨幅接近25倍。9月27日,美国NYMEX10月天然气期货收涨11.01%,报5.7060美元/百万英热单位,刷新2014年2月以来新高;ICE英国天然气期货收涨8.20%,报190.39便士/千卡,盘中最高触及193.23便士,逼近9月15日录得的 历史 最高位。
随着煤炭、天然气价格暴涨,欧美国家电价也进入上涨的快车道。根据美国能源信息署(EIA)的数据,仅截至7月,意大利、西班牙、德国、法国电价,分别较一年前大幅上涨166%、167%、170%、134%;同期,美国居民用电高达13.9美分/度,创 历史 新高。
对于天然气价格走势,高盛分析师 Samantha Dart表示,如果欧洲的冬天比预期的要冷,那么欧洲可能需要与亚洲竞争液化天然气供应。其预计,今年年底与明年年初可能会迎来进一步上涨,因为今年的冬季温度较以往更为寒冷。
这反过来又会影响包括中国在内的亚洲油气市场供应与价格。
2、欧美能源结构稳定性遭遇挑战
在全球范围内的低碳行动下,火电被走在环保前列的欧洲逐渐弃用。例如,在西班牙、英国,火电占比仅为4%和2%。这与近些年来欧美不断推动能源结构转型有关。
根据BP发布的《世界能源统计年鉴》,最近两年,欧美等国已经较大幅度提升其能源结构的绿色程度。例如,欧洲地区,其整体电力结构已经形成核能、可再生能源、天然气发电占比居前三的格局。此外,美国能源信息署(EIA)的数据也显示,2020年,欧洲(含英国)的可再生能源发展占比(包括水电)已经接近40%,天然气发电占比约20%,而煤炭发电占比已经低于15%。
然而,今年受极端高压、大面积干旱等极端天气侵袭,欧洲大力发展的风力与水力发电量在年内骤降。在欧洲,截至今年7月份,其风力发电占比从年初的17%降至不足11%。且在今年6月份,欧洲地区整体的风力发电占比一度跌破9%,几乎回到了2019年同期水平。
外界普遍将本轮欧美国家的“电荒”原因,归结为极端气候导致部分可再生能源发电“停摆”。于是,此消彼长之下,天然气、火电需求激增。国际能源署(IEA)发布的三季度能源报告显示,今年全球天然气需求将增加3.2%,且未来几年还将持续增加。
然而,一个客观事实是,疫情前后,全球范围内的油气勘采热情不断冷却,产能储备下行。据中国石油经济技术研究院发布的《2020年国内外油气行业发展报告》显示,去年全球共获得179个油气发现,新发现油气储量19.5亿吨油当量,同比大幅下降30%;天然气新增储量同比下降43%,全球天然气产量仅为4万亿立方米,同比下降3.6%。
随着可再生能源的供给波动,欧洲地区对天然气的依赖性增强。截至目前,美国、俄罗斯是欧洲天然气主要的出口国。但如今,这两大出口国正在下调产量预期。8月底,美国因飓风“艾达”导致天然气出口重创;俄罗斯近日预计2021年天然气产量为758.8亿立方米,同时将2022年天然气产量预测下调。
须高度重视供给端
事实上,无论是欧美,还是中国,当前共同面临的问题在于电力供给端上的不足。尽管在分析本轮国内多地出现电力缺口时,不可避免地会谈及疫情以来我国 社会 生产用电需求增速提升。但业内人士亦指出,在全年用电增速高达8.5%的2018年,并未出现大规模限电的现象。
1、煤炭供应偏紧
作为一个“富煤、少气、贫油”的国家,虽然近些年来我国正在不断加大能源结构转型,但在当前的电力结构中,火电依旧是最核心的供电来源。
《BP世界能源统计年鉴》2021年版的数据显示,去年我国的电力结构中,煤炭发电量占比为63%,较2018年和2019年分别下降15个百分点和2个百分点;水电为第二大发电能源,发电量占比为17%;风电、光伏为代表的可再生能源发电量占比已经提升至11%,较2018年和2019年分别增加了9.7个百分点、1.1个百分点。此外,核能、天然气最近两年维持着较为稳定的发电占比,2020年的比例分别为4.7%、3.2%。
现阶段的电力结构,决定着当下煤炭供给依旧是电力供给侧的核心。
国家统计局日前发布的数据显示,今年1至8月份,我国生产原煤25.97亿吨,同比增长4.4%;进口煤炭1.98亿吨,同比下降10.3%。其中,8月份,生产原煤3.35亿吨,同比增速由上月下降3.3%转为增长0.8%;进口煤炭2805万吨,同比增长35.8%。
国家统计局的数据显示,国内煤炭生产和进口量自8月份开始有所好转。不过,煤炭产量的释放还需要一个过程。
不可否认的是,近些年来我国煤炭产能正处于下行周期。尤其是今年7月份以来,国内煤炭供需错配的情况愈发严重。
在需求端,随着疫后经济的复苏,我国工业生产显示出强劲的发展势头。国家统计局数据显示,今年上半年,我国规模以上工业增加值增幅和产能利用率均高于往年同期。此外,电力需求向好,1-8月份全 社会 累计用电量同比上升13.8%。其中,占全 社会 用电量2/3的第二产业用电量增长了13.1%,是推动全 社会 用电量高增长的核心原因。
而在供给端,一方面,国内煤炭产能正处于周期下行的背景中,且另一方面,受国际关系与海外疫情的影响,我国今年从蒙古、澳大利亚的煤炭进口量有所减少。多种因素叠加之下,目前国内煤炭库存遭遇一定的压力。
Wind数据显示,在主要港口方面,秦皇岛港煤炭库存整体下滑,9月上旬日库存量一度低至352万吨;全国重点电厂煤炭库存量今年以来更是持续下滑,8月份的库存量已经降至4890万吨。
2、水力发电量下滑
在目前我国的电力结构中,水电依旧是第二大电力能源。但今年以来,水力发电量增速下滑。
国家统计局的数据显示。今年1至8月份,我国规模以上水力发电量约为7617.1亿千瓦时,同比降低1%。其中,发电量占比较少的华北、东北和华东地区,保持了水力发电的增长,而中南、西南和西北地区主要水力发电省份却呈现发电量下降。
受干旱天气等气候影响,中南地区、西南地区、西北地区今年1至8月份的水力发电量分别为1818亿千瓦时、4482.9亿千瓦时、775.1亿千瓦时。其中的重点水力发电省份发电量均萎缩:湖北省水力发电量966.7亿千瓦时,同比降低5.8%;广西壮族自治区水力发电量342.6亿千瓦时,同比降低2.3%;四川省水力发电量1983.9亿千瓦时,同比降低4.6%。
值得一提的是,自2015年以来,我国水力发电新增装机量整体处于下滑趋势。2020年,我国水力发电新增数倍容量为1323万千瓦,同比增长217.3%。不过,这一高增长的背后得益于总装机1020万千瓦的金沙江乌东德水电站首批机组投产发电。
3、风电、光伏等新能源尚未堪大任
随着双碳目标的推动,风电、光伏等新能源产能正不断扩大,发电量占比持续提升。国家能源局的数据显示,2020年,我国风电、光伏累计发电量占比同比提升0.9个百分点至9.5%,占全 社会 用电量比重在9.6%左右。国家能源局制定的目标是,2021年风电、光伏发电量占全 社会 用电量的比重达要到11%左右,2025年达到16.5%左右。
整体来看,随着光伏、风电发电量占比的提升,不少风光资源丰富的省份也开始倚重风电、光伏。但在今年极端天气多发的年份,风电、光伏发电的稳定性遭遇挑战。
东北此次罕见的居民用电被拉闸背后,风电骤减也被认为是原因之一。据《辽宁日报》消息,辽宁省工信厅9月26日召开的全省电力工作保障会议指出,9月23日至25日,由于风电骤减等原因,电力供应缺口进一步增加至严重级别。
国泰君安认为,“从我国目前的发电结构来看,对于火电的依赖依然较为严重,风电和光伏未能贡献出应有的产出。”该机构分析称,虽然我国目前的风电和光伏装机占比已达到24%,但目前产出仅占发电量的10%左右,说明我国对于火电的依赖较为严重,风电和光伏的装机量和其发电量不成比例,未能贡献出应有的产出。从发电增速来看,风电产出大幅提升,累计同比达到44.7%,而光伏发电的增速依然相对较低,仅9.7%,相反,装机占比不断下降的火电增速反而达到了16.1%。这表明发电结构的不成比例也存在趋势性特征,对于整体的电力供给造成了较大的挑战。
值得一提的是,受自然环境影响较大的风电、光伏,在大规模发展过程中,其上网的稳定性一直是关键问题。为此,与新能源发电密切相关的储能、特高压技术的研究有待提升,以消除新能源的快速发展和配套基建不匹配的矛盾。
能源结构“跳闸”反思
近十年来,国内已经先后三次出现规模性的地方限电现象。
2010年,即“十一五”收官之年,多个省份在能耗强度目标的约束下,于5月份开始实施“拉闸限电”,随后因影响经济生产秩序,当年10月份基本被叫停。
2020年四季度,浙江、湖南、江西、内蒙古先后出台限电措施,应对阶段性供电不足。
这次始于2021年5月份,并在持续发酵的第三次限电潮,其影响目前仍然在扩大。
与此前两轮不同,本轮限电发生的原因,直指当前能源结构本身的“跳闸”现象。
我国正迎来能源结构转型的“快步走”时期,在电力体系的重构过程中,从传统能源向清洁能源平稳过渡时,缓解“电荒”、防止拉闸限电,需要着重注意以下几个问题。
1、未来几年仍需稳住火电供应
本轮限电的关键因素在于供给端,而未来几年我国 社会 用电量需求仍将保持一定的增速。
由全球能源互联网发展合作组织发布的《中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望》预测:2025年、2030年,我国 社会 用电量由2020年的7.5万亿千瓦时增长至9.2万亿、10.7万亿千瓦时。该报告进一步测算了需求增速——2020年至2025年,我国 社会 用电量年均增速约4.2%;2025年至2030年,用电量年均增速约3%;2030年至2050年、2050年至2060年,用电量年均增速将下降至2%、0.6%。
在此基础上,国泰君安测算,未来随着碳中和对于煤炭产能的限制,以及火电新增装机增速的下降,火力发电量增速将从2021年的5.6%降至2025年的1.3%;风电和光伏的新增装机不断提升,其每年的发电增速将维持在10%以上。
然而,在这样一个电力结构转换中,我国电力供应增速将持续低于电力需求增速,存在一定的供需缺口。而在整个转换过程中,火电供应的稳定性也将关系到电力结构在未来几年的平稳过渡。
2、避免“一刀切”式减碳
本轮拉闸限电,被置于一个较大的背景:“能耗双控目标考核”。不少地方为完成双控考核而拉闸限电。有的地方因为被约谈,而连夜开会“统一安排”拉闸限电。然而,“能耗双控目标考核”并不是此轮拉闸限电的根本原因。
“能耗双控”是执行多年的老政策。从2006年开始,我国将能耗强度作为约束性指标,2011年开始实施能耗双控考核。其中,“十二五”规划在把单位GDP能耗降低作为约束性指标的同时,提出合理控制能源消费总量的要求;“十三五”规划提出,到2020年,单位GDP能源消耗比2015年降低15%,能源消费总量低于50亿吨标准煤的目标。
如前文所言,2010年“十一五”收官之年,我国也出现多个省份在能耗强度目标约束下“拉闸限电”的现象。其结果,最终导致 社会 生产经济秩序受到影响,此为前车之鉴。
尽管“能耗双控”是刚性要求,减碳是大势所趋,但“运动式”减碳,对经济和 社会 生活的伤害巨大,甚至得不偿失。
值得注意的是,针对碳达峰工作的一些偏差,中共中央政治局7月30日的会议已作出明确表态。会议要求,要统筹有序做好碳达峰、碳中和工作,尽快出台2030年前碳达峰行动方案,坚持全国一盘棋,纠正运动式“减碳”,先立后破,坚决遏制“两高”项目盲目发展,做好电力迎峰度夏保障工作。
3、重构电力体系谨防激进思维
当前,在“双碳”目标的指导下,我国电力结构正在进行积极转型。《BP世界能源统计年鉴》2021版的数据显示,从2009年至2020年,我国电力结构正在发生显著变化——2009年,我国煤炭发电量占比为78%,水电占比17%,风电、光伏等可再生能源发电占比为1.3%;2020年,煤炭发电占比降至63%,风电、光伏等可再生能源发电占比升至11%,水电占比保持不变。
这组数据的变化显示,过往十年间,煤炭和可再生能源发电占比主导着电力结构调整过程中的“此消彼长”。
然而,一个现实的问题是,在当前电力结构转型中,我们依然需要正视火电的地位。
Wind数据显示,2020年,我国发电装机结构占比为火电56.6%、风电和光伏24%。但显然,火电56.6%的装机占比对应着63%的发电量,风电、光伏合计24%的装机占比仅对应着11%的发电量。这意味着,在当前我国大力发展新能源的同时,新能源发电还不能承担起当前电力结构供应的主导型重任。
4、加快发展储能、特高压技术
值得肯定的是,经过数十年的发展,我国风电、光伏发电技术成本已经大幅下降,平价上网时代渐行渐近。
无论是从资源获取还是发电潜力上看,新能源将是未来主导世界能源结构的不二之选。但随着发电装机量的提升,如何保持新能源发电稳定上网,避免无序脱网的现象,亦是在大力发展新能源时需要共同解决的问题。
实际上,这方面已有前车之鉴。2019年8月9日,英国电网发生大停电事故,集中于英格兰与威尔士地区,约有100万人受到停电影响。数据显示,2019年,英国风电、光伏等可再生能源发电占比已经升至35%。而此次事故起因,便是英国电网海上风电和分布式光伏出现大量无序脱网,导致系统频率下降至48.9赫兹,引发系统中低频减载装置动作,切除大量负荷。据当时资料,事故发时,英国风电渗透率已达到34.71%。在本次大停电中,抽蓄机组及时增加出力,阻止了事故进一步扩大。
从英国电网停电事故中,我们不难发现,风电、光伏发电存在随机性风险,即受天气、气候影响较大。
国泰君安指出,储能技术能有效调节新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化,在很大程度上解决了新能源发电的随机性、波动性问题,可以实现新能源发电的平滑输出;此外,特高压技术可以将富集区资源运送到负荷中心,解决资源与负荷的区域错位问题。因此,储能和特高压技术值得大力发展。
参考文献:
1、《供给才是主导本轮“电荒”的原因——能源与能耗观察系列之二》,国君宏观研究;
2、《中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望》,全球能源互联网发展合作组织;
3、《限电限产下的传导路径》,中金公司;
4、《能耗双控、限产限电的宏观分析与展望》,中信证券;
5、《东北拉闸限电与能耗双控无关,这三点才是真实原因》,《 财经 》杂志;
6、《英国“2019•8•9”大停电事故分析报告》,《电力之窗》;
7、《BP世界能源统计年鉴》2021年版,BP;
8、《减产主导市场 下周钢价高位盘整》,兰格钢铁;
9、《2021年上半年全国电力供需形势分析预测报告》,中国电力企业联合会。
二是加大科技含量.发展低碳经济是新的经济增长点.在发展低碳经济的过程中不能走传统的老路,不能再靠引进来后低水平建设,而应大力发展自主知识产权技术,加大科技投入,占领制高点,从而缩小和先进国家的差距,使我国的新能源产业在国际上也能占有一席之地.
专家认为,电网建设已成为推进新能源发展的关键环节.国家电网公司副总经理舒印彪表示,由于风电、太阳能等可再生能源发电具有间歇性、随机性、可调度性低的特点,大规模接入后对电网运行会产生较大的影响.我国相对集中的资源分布条件、相对薄弱的电网发展基础以及新能源迅猛发展势头,对电网的适应性和安全稳定控制水平提出了更高要求.
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。
我非常认可国家进行可再生能源的替代行动,但要想大规模普及,不仅要考虑到清洁能源大规模项目所铺设的人力技术和资源成本。相关的法律规定和政策扶持也必须要尽快跟上。
对于清洁能源的替代和可再生能源的使用,不仅可以促进民生生活的秩序和空气的良好,也能够保障我国的现有生活和未来发展。但在现阶段还有更多的技术难关仍需解决和突破,这也是值得注意和考虑的。
可清洁能源的使用将会造福人民群众,并减少环境污染。
我们本身和自身的环境存在着相互影响的情况,通过可清洁能源不仅可以替代燃料燃烧可能产生的有害废物,也可以更好的保护家园,从而避免未来产生极端的频繁灾害天气对生活和出行造成影响。因此清洁环保能源的存在是非常重要的,对于未来国家之间的能源使用甚至外太空的能源使用技术而言都有着非常重要的前景方向。
许多可再生发电项目会受到地理环境以及天气周期的影响,影响了发电技术的运行和改进。
但不可忽视的是,相关的阻力和问题比如说水能,风能太阳能等,这些清洁项目虽然不会产生污染,但其发电规模和其发电设备会受到地理环境以及天气周期的影响,对于维持地区的长久和稳定发电而言,其实只能起到辅助作用。目前类似诸如核能以及其他的清洁煤发电项目,也受到了国家的关注和行业的研究。
针对可清洁能源的市场推进和研发,相关政策和扶持规定也有待完善。
要想真正的促进替代行动的落实和到位,相关法律法规的政策和扶持规定也是有待完善的。针对于某些企业的研发和分析给予一定的支持,并派遣相应的科研人员进行辅助帮助,可以更好的推进这类可再生能源替代项目的落地。
以新能源发电为例,目前,以煤、石油为主的常规能源为全世界90%以上的电力负荷提供电能,这种常规能源的特点是集中发电、远距离输电并形成大电网互联.但其资源有限且对大气的污染也日益严重,造成了全球的能源紧张和环境恶化.同时大电网存在着供电模式单一、不能灵活跟踪负荷的变化、局部事故极易扩散并导致大面积停电等弊端.随着环境问题以及能源危机的日益突出,诸如光伏、风电等一批新能源发电技术得到了迅速的发展.新能源发电装置大量接入电网当中,在一定程度上缓解了电力供应紧张的的问题,并在改善能源结构,减少环境污染,实现人与自然的可持续发展方面起到很好的作用.这些清洁的可再生能源大部分都是以分布式电源(DG)的形式联接到电力系统,与大电网互为支撑.现在,DG以其独特的优势引起世人的注目.如无污染的可再生新能源发装置,排热可利用的燃气小型发电机,高可靠度的用户端小型发电机等.随着技术的不断发展,DG的应用越来越广泛.
其次,当前可再生能源主要以电能形式为人类所使用。但在当下能源需求结构中,电能消费只占人类活动整体能源消费的一小部分,而很多产业如交通运输、冶炼等热能消费产业高度依赖于化石能源。况且,相比于煤炭、***、石油等化石能源,电能尚无法实现大规模存储,只能在消费时同时供给。另外可再生能源受气候因素、昼夜、潮汐等自然因素影响不能平稳输出所需电量。
最后,
生产可再生能源设备需要耗费大量能源。我们在探讨可再生能源的各种优点,为我们造福的同时,可否想过生产可再生能源设备时的主要能源从哪里来?答案自然是化石能源,风力发电机组需要大量的钢材,而生产这些钢材需要消耗大量煤炭。据相关数据统计可知,如果让风力发电,满足全球25%的电力需求,将需要约4.5亿吨钢铁,这就意味着将消耗约3.2亿吨煤。约占全球煤炭年产量4.1%。
由此可见,虽然可再生能源有着清洁且可循环利用的优势,但由于受各种物理性质的限制,尚无法很好满足人类社会需求,更谈不上替代化石能源。可以说在未来相当长的一段时间内,人类社会都将从根本上依赖于化石燃料。