可再生能源发展史
人类生存和发展的三要素
物质、能量与信息。
因此,能源的发展史直接影响人类的发展史。
我们人类生存与发展中最具有决定性意义的要素是三个:¾¾ 物质、能量和信息。
组成我们的世界是物质;人类生存活动决定于对信息的认知和反应;而维持生命,从事发展的活动又地要通过消耗能量来进行。
一切能量来自能源,人类离不开能源。能源是人类生存、生活与发展的主要基础。能源科学与技术,能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。
能源发展的里程碑可以这么说,每一次能源利用的里程碑式发展,都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来,在人类的能源利用史上,大致经历了这样四个里程碑式的发展阶段:原始社会火的使用,先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光;18世纪蒸汽机的发明与利用,大大提高了生产力,导致了欧洲的工业革命;19世纪电能的使用,极大地促进了社会经济的发展,改变了人类生活的面貌;20世纪以核能为代表的新能源的利用,使人类进入原子的微观世界,开始利用原子内部的能量。
未来对能源的要求
有足够满足人类生存和发展所需要的储量,并且不会造成影响人类生存的环境污染问题。
未来对能源的需求 未来的人类社会依然要依赖于能源,依赖于能源的可持续发展。因此,我们须现在就很清楚地了解地球上的能源结构和储量,发展必须开发的能源利用技术,才能使人类的生存得于永久维持。
而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗?回答是:不是,也是。事实上,进入21世纪后,人类目前技术可开发的能源资源已将面临严重不足的危机,当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭,甚至不能维持几十年。因此,必须寻找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用,已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且,未来如能实现核能的彻底利用,人类的能源将是无穷的。
除了物质、能量和信息三大因素外,人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是非常密切的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题,严重影响了人类的生存。因此,未来对能源的要求将不仅是储量充足,而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言,核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。
u 能源的定义与源头
究竟什么是“能源”呢?《科学技术百科全书》是这样说的:“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”;《大英百科全书》说:“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语,人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”。可见,能源是呈多种形式的、可以相互转换的能量的源泉。简而言之,能源是自然界中能为人类提供能量的物质资源。
能源的源头
来自地球以外天体的能源(如太阳能)、地球本身蕴藏的能源(如地热、核能)、地球与其它天体相互作用产生的能源(如潮汐)。
而能源是产生能量的源头。
人们通常按形态与应用方式对能源进行分类。一般分为:固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。其中,前三类统称化石燃料或化石能源。已被人类认识的这些能源,在一定条件下可以转换为人们所需的各种形式的能量。比如薪柴和煤炭,加热到一定温度,能和氧气化合并放出大量热能,可以直接用来取暖,也可用来产生蒸汽推动汽轮机,再带动发电机,使热能变成机械能,再变成电能。把电送到工厂、机关和住户,又可以转换成机械能、光能或热能。
在我们生活的地球上,能源形形色色。总起来说有三个初始来源。
太阳能
地球
来自地球外部天体的能源(主要是太阳能)人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外,水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。
地球本身蕴藏的能量 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。
与地球内部的热能有关的能源,我们称之为地热能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层,它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层,一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔,它大部分是熔融状的岩浆,厚度为2900公里。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核,地核中心温度为2000度。可见,地球上的地热资源贮量也很大。
与原子核反应有关的能源正是本书要介绍的核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量,称为原子核能,简称核能,俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源,以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外,还可以用作其它类型的动力源、热源等。
来自星球引力的能量指由于地球与月球、太阳等天体相互作用的形成的能源。地球、月亮、太阳之间有规律的运动,造成相对位置周期性的变化,它们之间的引力随之变化使海水涨落而形成潮汐能。与上述二类能源相比,潮汐能的数量很小。全世界的潮汐能折合成煤约为每年30亿吨,而实际可用的只是浅海区那一部分,每年约可折合为6000 万吨煤。
u 能源结构与储量
地球上有哪些能量资源可供我们使用?它们还能维持多久?我们该怎么办?
能源的种类
一次能源:煤炭、石油、核能等自然界天然能量资源;
二次能源:汽油、电力、蒸汽等人工制造的能量资源,
一次能源和二次能源能源按其生成方式,分为天然能源(一次能源)和人工能源(二次能源)两大类。天然能源是指自然界中以天然形式存在并没有经过加工或转换的能量资源,如煤炭、石油、天然气、核燃料、风能、水能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等;人工能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源,如煤气、汽油、煤油、柴油、电力、蒸汽、热水、氢气、激光等。
常规能源和新能源其中,已被人类广泛利用并在人类生活和生产中起过重要作用的能源,称为常规能源,通常是指煤炭、石油、天然气、水能等四种。而新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源,相对于常规能源而言,在不同的历史时期和科技水平情况下,新能源有不同的内容。当今社会,新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。
煤的时代
能源结构的变迁历史上,伴随着新的化石资源的发现和大规模开采与应用,世界的能源消费结构经历了数次变革。18世纪的以煤炭替代柴薪,到19世纪中叶煤炭已经逐渐占主导地位。20世纪20年代,随着石油资源的发现与石油工业的发展,世界能源结构发生了第二次转变,即从煤炭转向石油与天然气,到20世纪60年代,石油与天然气已逐渐称为主导能源,动摇了煤炭的主宰地位。但是,20世纪70年代以来两次石油危机的爆发,开始动摇了石油在能源中的支配地位。以此同时,大部分化学能源的储量日益减少,并伴随着许多环境污染问题。
而人类对能源的需求却在与日俱增。例如主要能源形式 地球能源的储量估计
煤炭:~200年
石油、天然气:~50年
核能:无穷多
之一的电力消耗逐年增加。根据统计,人口若每30年增加一倍,电力的需求量每八年就要增加一倍。
于是,20世纪末,能源结构开始经历第三次转变,即从以石油为中心的能源系统开始向以煤、核能和其它再生能源等多元化的能源结构转变。特别是随着时间的推移,核能的比例将不断增长,并将逐步替代石油和天然气而成为主要的大规模能源之一。
化学能的储存量煤炭、石油、天然气还有多少年可以让人类开采利用?据世界能源会议统计,世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨,预计还可开采200年。探明可采石油储量共计1211亿吨,预计还可开采30~40年。探明可采天然气储量共计119万亿立方米,预计还可开采60年。必须指出的是,煤炭、石油等直接燃烧用来生产电能与热能实在太可惜了,且不说可能带来的环境污染,它们还是很好的化工原料呢!
水能及新能源的潜力那么水能呢?我们知道,水力是可以长期开发利用的。但是,在那些大面积缺水、水力资源不丰富的国家和地区怎么办?再说,水能还有个季节性的问题。这些都使水能无法成为世界能源结构中唯一的主力军。新能源中,太阳能虽然用之不竭,但代价太高,并且就目前的技术发展情况来看,在一代人的时间里不可能迅速发展和广泛使用。其它新能源也是如此。其它一些能源与水能相似,它们的规模受到环境、季节、地理位置等条件的限制,如风能、潮汐能、地热能等等。
易裂变核素
易发生裂变的原子只有铀-235(U235)、钚-239(Pu239)、铀-233(U233)三种。而天然存在的易裂变元素只有铀-235,钚-239可由铀-238生成,铀-233可由钍-232(Th232)生成。
易聚变核反应
氘(D2)-氚(D3)反应。氘和氚都是氢原子的同位素。氘天然存在,而氚极少,必须由人工生成(如由锂制造)。
核能--无穷的能源 核能分为裂变能和聚变能两种。目前人类能正在用于和平利用的只有裂变能。可控聚变能利用技术正在攻克。
天然铀的成份
天然铀中占99.3%为难裂变的铀-238,仅有0.714%为易裂变的铀-235。铀-238可通过吸收一个中子变成易裂变的钚-239。
作为发展核裂变能的主要原料之一的铀,世界上已探明的铀储量约490万吨,钍储量约275万吨。如果利用得好,可用2400~2800年。
聚变反应主要来源于氘-氚的核反应,氘来可大量自海水,氚可来自锂。因此聚变燃料主要是氘和锂,海水中氘的含量为0.03克/升,据估计地球上的海水量约为138亿亿米3,所以世界上氘的储量约40亿万吨;地球上的锂储量虽比氘少得多,也有2000多亿吨,用它来制造氚,足够满足人类对聚变能的需求。这些聚变燃料所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍。按目前世界能源消费的水平,地球上可供原子核聚变的氘和氚,能供人类使用上千亿年。如果人类实现了氘-氚的可控核聚变,核燃料就可谓“取之不尽,用之不竭了”,人类就将从根本上解决能源问题,这正是当前核科学家们孜孜以求的所以。聚变能源不仅丰富,而且安全、清洁。聚变产生的放射性比裂变小的多。
专家们预测,核能在未来将成为人类取之不尽的持久能源。
1.2 变脏的地球与干净的核电
本节要点:回答的问题以下问题:现有的能源还能维持多久?能源利用可以不污染环境吗?核能真是可持续能源吗?
u 能源的可持续发展
必须寻找一些既能保证有长期足够的供应量又不会造成环境污染的能源。
而目前人类面临的问题正是:能源资源枯竭;环境污染严重。
能源利用与环境的可持续发展
能源危机
目前世界上常规能源的储量有的只能维持半个世纪(如石油),最多的也能维持一、二百年(如煤)人类生存的需求。
今天,几乎所有的工业化国家都面临着两个关系到可持续发展的紧密相连的挑战:保证令人满意的长期能源供应和减少人类活动带给环境的影响。能源利用与环境的可持续发展已成为关系到人类未来生存与文明延续的一个重要问题。
能源供应危机今天的世界人口已经突破60亿,比上个世纪末期增加了2倍多,而能源消费据统计却增加了16倍多。无论多少人谈论“节约”和“利用太阳能”或“打更多的油井或气井”或者“发现更多更大的煤田”,能源的供应却始终跟不上人类对能源的需求。当前世界能源消费以化石资源为主,其中中国等少数国家是以煤炭为主,其它国家大部分则是以石油与天然气为主。按目前的消耗量,专家预测石油、天然气最多只能维持不到半个世纪,煤炭也只能维持一二百年。所以不管是哪一种常规能源结构,人类面临的能源危机都日趋严重。
浓烟滚滚的火电厂
能源对环境的污染 另一方面,特别是利用化石能源的过程也直接影响地球的环境,使大气和水资源遭受严重污染。大气中主要的五种污染物是:氮氧化物(如NO与NO2)、二氧化硫(SO2)、各种悬浮颗粒物、一氧化碳(CO) 大气污染的主要源头
目前世界上最严重的大气污染来自化石能源燃烧造成的大气中二氧化碳量的增加。带来的主要后果是:酸雨、温室效应和臭氧层破坏。
和碳氢化合物(如CH4、C2H6、C2H4等)。其来源主要有三个方面:① 煤、石油等化石燃料的燃烧;② 汽车排放的废气;③ 工业生产(如各种化工厂、炼焦厂等)产生的废气。而其中燃烧化石燃料的火力发电厂是最大的固定污染源。
1. 多元化
世界能源结构先后经历了以薪柴为主、以煤为主和以石油为主的时代,现在正在向以天然气为主转变,同时,水能、核能、风能、太阳能也正得到更广泛的利用。可持续发展、环境保护、能源供应成本和可供应能源的结构变化决定了全球能源多样化发展的格局。天然气消费量将稳步增加,在某些地区,燃气电站有取代燃煤电站的趋势。未来,在发展常规能源的同时,新能源和可再生能源将受到重视。在欧盟2010年可再生能源发展规划中,风电要达到4000万千瓦,水电要达到1.05亿千瓦。2003年初英国政府公布的《能源白皮书》确定了新能源战略,到2010年,英国的可再生能源发电量占英国发电总量的比例要从目前的 3%提高到10%,到2020年达到20%。
2. 清洁化
随着世界能源新技术的进步及环保标准的日益严格,未来世界能源将进一步向清洁化的方向发展,不仅能源的生产过程要实现清洁化,而且能源工业要不断生产出更多、更好的清洁能源,清洁能源在能源总消费中的比例也将逐步增大。在世界消费能源结构中,煤炭所占的比例将由目前的26.47%下降到2025年的21.72%,而天然气将由目前的23.94%上升到2025年的28.40%,石油的比例将维持在37.60%~37.90%的水平。同时,过去被认为是“脏”能源的煤炭和传统能源薪柴、秸杆、粪便的利用将向清洁化方面发展,洁净煤技术(如煤液化技术、煤气化技术、煤脱硫脱尘技术)、沼气技术、生物柴油技术等等将取得突破并得到广泛应用。一些国家,如法国、奥地利、比利时、荷兰等国家已经关闭其国内的所有煤矿而发展核电,它们认为核电就是高效、清洁的能源,能够解决温室气体的排放问题。
3. 高效化
世界能源加工和消费的效率差别较大,能源利用效率提高的潜力巨大。随着世界能源新技术的进步,未来世界能源利用效率将日趋提高,能源强度将逐步降低。例如,以1997年美元不变价计,1990年世界的能源强度为0.3541吨油当量/千美元,2001年已降低到0.3121吨油当量/千美元,预计 2010年为0.2759吨油当量/千美元,2025年为0.2375吨油当量/千美元。
但是,世界各地区能源强度差异较大,例如,2001年世界发达国家的能源强度仅为0.2109吨油当量/千美元,2001~2025年发展中国家的能源强度预计是发达国家的2.3~3.2倍,可见世界的节能潜力巨大。
4. 全球化
由于世界能源资源分布及需求分布的不均衡性,世界各个国家和地区已经越来越难以依靠本国的资源来满足其国内的需求,越来越需要依靠世界其他国家或地区的资源供应,世界贸易量将越来越大,贸易额呈逐渐增加的趋势。以石油贸易为例,世界石油贸易量由1985年的12.2亿吨增加到2000年的21.2 亿吨和2002年的21.8亿吨,年均增长率约为3.46%,超过同期世界石油消费1.82%的年均增长率。在可预见的未来,世界石油净进口量将逐渐增加,年均增长率达到2.96%。预计2010年将达到2930万桶/日,2020年将达到4080万桶/日,2025年达到4850万桶/。世界能源供应与消费的全球化进程将加快,世界主要能源生产国和能源消费国将积极加入到能源供需市场的全球化进程中。
5. 市场化
由于市场化是实现国际能源资源优化配置和利用的最佳手段,故随着世界经济的发展,特别是世界各国市场化改革进程的加快,世界能源利用的市场化程度越来越高,世界各国政府直接干涉能源利用的行为将越来越少,而政府为能源市场服务的作用则相应增大,特别是在完善各国、各地区的能源法律法规并提供良好的能源市场环境方面,政府将更好地发挥作用。当前,俄罗斯、哈萨克斯坦、利比亚等能源资源丰富的国家,正在不断完善其国家能源投资政策和行政管理措施,这些国家能源生产的市场化程度和规范化程度将得到提高,有利于境外投资者进行投资。
三、启示与建议
1. 依靠科技进步和政策引导,提高能源效率,走高效、清洁化的能源利用道路
中国有自己的国情,中国能源资源储量结构的特点及中国经济结构的特色,决定在可预见的未来,我国以煤炭为主的能源结构将不大可能改变,我国能源消费结构与世界能源消费结构的差异将继续存在,这就要求中国的能源政策,包括在能源基础设施建设、能源勘探生产、能源利用、环境污染控制和利用海外能源等方面的政策应有别于其他国家。鉴于我国人口多、能源资源特别是优质能源资源有限,以及正处于工业化进程中等情况,应特别注意依靠科技进步和政策引导,提高能源效率,寻求能源的清洁化利用,积极倡导能源、环境和经济的可持续发展。
2. 积极借鉴国际先进经验,建立和完善我国能源安全体系
为保障能源安全,我国一方面应借鉴国际先进经验,完善能源法律法规,建立能源市场信息统计体系,建立我国能源安全的预警机制、能源储备机制和能源危机应急机制,积极倡导能源供应在来源、品种、贸易、运输等方式的多元化,提高市场化程度;另一方面应加强与主要能源生产国和消费国的对话,扩大能源供应网络,实现能源生产、运输、采购、贸易及利用的全球化.
在19世纪中叶煤炭发展之前,所有使用的能源都是可再生能源,其主要来源是人力和畜力的形式利用牛,骡,马,水磨和风磨粮食,和柴火。在右边的美国能源使用的两幅曲线图中,直到1900年的石油和天然气的重要性,和风能和太阳能在2010年发挥一样的重要性。
除了核能、潮汐能、地热能之外,人类活动的基本能源主要来自太阳光。像生物能和煤炭石油天然气,主要透过植物的光合作用吸收太阳能储存起来。其它像风力,水力,海洋潮流等等,也都是由于太阳光加热地球上的空气和水的结果。 木材 柴是最早使用的典型的生物质能源,烧柴在煮食和提供热力很重要,它可让人们在寒冷的环境下仍可生存。 役用动物 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。 水能 磨坊就是采用水能的好例子。而水力发电更是现代的重要能源,尤其是中国、加拿大等满是河流的国家。 风能 人类已经使用了风力几百年了。如风车,帆船等。 太阳能 自古人类懂得以阳光晒干物件,并作为保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。 地热能 人类很早以前就开始利用地热能,例如利用温泉沐浴、医疗,利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。 海洋能 海洋能即是利用海洋运动过程来生产的能源,海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能、海洋温差能和海水盐差能等,一些沿海国家的海岸线,就很适合用来作潮汐发电。 生物能 生物质能是指能够当做燃料或者工业原料,活着或刚死去的有机物。生物质能最常见于种植植物所制造的生质燃料,或者用来生产纤维、化学制品和热能的动物或植物。许多的植物都被用来生产生物质能,包括了芒草、柳枝稷、麻、玉米、杨属、柳树、甘蔗和沼气(甲烷)牛粪等。 国家发改委: 可再生能源就近消纳试点启动
为促进清洁能源持续健康发展,国家发展与改革委员会2015年10月下发通知,明确在甘肃省和内蒙古自治区部分地区开展可再生能源就近消纳试点,以可再生能源为主、传统能源调峰配合形成局域电网,降低用电成本,形成竞争优势,促使可再生能源和当地经济社会发展形成良性循环。
为“明确在可再生能源富集地区率先开展可再生能源就近消纳试点,为其他地区积累经验,是努力解决当前严重弃风、弃光现象的大胆探索,是电力市场化改革背景下促进可再生能源发展的机制创新。”为此,通知要求试点必须有效解决局部地区较为严重的弃风、弃光问题。试点方案应结合地方特点,允许大胆探索,只要政策不违反法律法规,不影响电力安全稳定运行,又有利于实现就近消纳,就可以试行,通过实践检验政策的可行性和有效性。
通知还提出,通过建立优先发电权,提出可再生能源发电的年度安排原则,实施优先发电权交易,并在调度中落实,努力实现规划内的可再生能源全额保障性收购。建立利益补偿机制,鼓励燃煤发电对可再生能源发电进行调节。
“8月2日,左岸机房的7号水轮机组顺利投产发电,至此,川滇两岸山下16台我国自主研发的百万千瓦水轮发电机组已投运10台,已投产装机容量达到1000万千瓦。”中国三峡集团白鹤滩工程建设部副主任康永林说。
白鹤滩水电站是在建规模全球第一、装机规模全球第二大水电站。全部机组投产发电后,一天的发电量可满足16万个家庭全年的用电量。溯长江而上,葛洲坝、三峡、向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德等长江干流6座梯级水电站勾连起世界最大清洁能源走廊。截至2022年5月4日,6座梯级水电站累计发电量突破3万亿千瓦时清洁电能,相当于节约标准煤约9.1亿吨,减排二氧化碳约2.4亿吨。
能源是国民经济的命脉。党的十八大以来,中国能源绿色低碳转型加快推进。国家能源局数据显示,我国可再生能源发电装机历史性突破11亿千瓦,水电、风电、光伏发电、生物质发电装机规模稳居世界第一。
在青海省海南藏族自治州共和县塔拉滩,一排排蓝色光伏板与湛蓝天空交相辉映。40公里外,位于黄河上游的龙羊峡水电站和它们组成了世界最大装机容量的水光互补工程——国家电投龙羊峡水光互补电站。自电站投产以来,年均发电量14.94亿千瓦时,相当于节约标准煤46.46万吨、减少二氧化碳排放约122.66万吨。
“我国能源发展的总体思路是在保证能源安全的前提条件下,持续推进能源绿色低碳转型。趋势就是化石能源消费总量要逐步减少,风电、光伏为增长最快的可再生能源,在能源新增供应量中占较大的比重。”国家能源局局长章建华说。
一组数据见证发展:2014年以来,我国单位国内生产总值能耗累计降低20%,以年均约2.9%的能源消费增长支撑了6.2%的国民经济增长。煤炭消费比重从2014年的65.8%下降到2021年的56%,年均下降1.4个百分点,是历史上下降最快的时期;清洁能源消费比重同期从16.9%上升到25.5%,占能源消费增量的60%以上。
在能源技术创新方面,我国已建立了完备的清洁能源装备制造产业链,成功研发制造全球最大单机容量100万千瓦水电机组,具备最大单机容量达10兆瓦的全系列风电机组制造能力,光伏电池转换效率多次刷新世界纪录。
此外,同100多个国家和地区开展绿色能源项目合作,“华龙一号”等自主核电技术装备出口实现突破,特高压直流输电技术在海外落地,光伏产业为全球市场供应超过70%的组件……在推动自身转型的同时,也为促进全球能源可持续发展,建设更加清洁、美丽的世界贡献了重要力量。
“十四五”是碳达峰的攻坚期、窗口期,在全球能源供应紧张的情况下,中国狠抓“十四五”能源规划和能源领域碳达峰方案的落地实施。统筹好非化石能源特别是新能源与化石能源之间的互补和优化组合、积极推动煤炭的清洁高效利用、加强终端用能的清洁替代……一系列举措背后,是走好能源绿色低碳转型和高质量发展之路的决心。
一、中国经济整体概况
1.中国经济现状
目前世界经济危机并没有改变中国高速经济增长的趋势。中国未来经济依然表现为高储蓄、高投资、高资本与高速度,如表1所示。对于中国经济的分析,主要从出口、房地产、内需三个部分剖析,这三个部分被称为中国的三驾马车,同时日益和国外接轨是中国经济的主流趋势。产业的发展是一个平滑增长的过程,它和消费能力、需求能力紧密相关。产业弥补式的增长特性使得在对待一个产业时需要有收放自如的控制力,不能过分的打压。但是中国经济增长轨迹的变化将被缓慢启动,调整的模式具有明显的需求先导型、产业内部深化等特点。此外,中国经济将步入一个较长时期的“次高速经济增长时期”,人们原来所想象的各种增长模式大转变并非想象得那么迅猛。
2.重点关注的新兴战略产业领域
1)新能源领域:重点关注的对象包括水电、核电、风力发电、太阳能发电、沼气发电、地热利用、煤的洁净利用、和新能源汽车等。此外,核电重大专项、大型油气田和煤层气开发、大型先进压水堆及高温气冷堆核电站也颇受关注。
2)新材料领域:重点关注的对象包括微电子和光电子材料和器件、新型功能材料、高性能结构材料、纳米材料和器件。
3)信息通信领域:重点关注的对象包括传感网、物联网,集成电路、平板显示、软件和信息服务,核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品,新一代宽带无线移动通信网,极大规模集成电路制造装备和成套工艺等专项。
4)生命科学领域:关注的对象包括转基因育种、干细胞研究,生物医药、生物育种,转基因生物新品种培育、重大新药创新、重大传染病防治。
二、新能源分类与特征
全国科学技术名词审定委员会审定公布新能源定义为:在新技术基础上,系统地开发利用的可再生能源。如核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等。具体来说,包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。所以概括的说新能源的两个重要的特点就是新技术和可再生。
世界新能源的分类可以分为三类:传统生物质能,大中型水电和新可再生能源。其中新可再生能源具体包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能(潮汐能)。据ICTresearch研究分析表明,未来的新能源有:波能、可燃冰、煤层气、微生物、第四代核能源等能源。
三、新能源行业发展现状
国际能源署(IEA)对2000年~2030年国际电力的需求进行了研究,研究表明,来自可再生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年内非水利的可再生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%。ICTresearch认为,IEA的研究过于保守,到2030年,可再生能源发电至少应占世界总电力的10%以上,要翻10~15倍。
1.中国新能源市场特征
中国风电资源主要是在东北、西北和内蒙古等地区,煤电资源主要在黑龙江、山西、内蒙古和甘肃西北等地。水电资源主要集中在西南地区,川渝云贵以及两湖两广地区。但是电力消费的中心却是在沿海地区,所以说我国能源的产生地区和电力消费中心是不匹配的,这对电网搭设和能源的利用都具有一定的考验。
2.中国新能源市场现状
1)光伏:市场短期的阴霾不掩长期灿烂,光伏辅料的国产化机会备受关注。光伏行业正在经历因产能扩张增速远大于需求增速而导致的供给过剩,全产业链面临价格下跌、利润水平下降的压力。ICTresearch认为短期内,从组件、电池片、硅片到多晶硅均面临利润被压缩的压力但长期看终端价格的下降有利于更早实现光伏平价上网,ICTresearch维持行业长期高景气的判断。
2)风电:行业整合加剧,行业龙头优势将愈加凸显,关注风机材料国产化的蓝海市场。短期供给过剩导致的全行业价格下行压力仍将持续。政策面对于风电制造业门槛的抬高和行业规范化治理的重视,将有利于风电行业走出无序竞争,提升行业集中度,未来行业将呈现强者恒强态势。
3)核电:安全风险巨大,等待政策明朗。由于日本核电事故造成的深远影响,各国相继出台政策计划逐步退役核电站国内政策并未改变目前的核电建设规划,但建设进度可能放缓,未来审批标准将愈见严格。
4)新型电池:新能源汽车和储能市场的量产启动可期,关注电池材料商的业绩释放。政策方面目前以示范运营先行,ICTresearch认为地方政府的扶持力度已经为新能源汽车运营提供了良好的政策环境充电/换电模式并行,为新能源汽车运营提供了必要的硬件设施。
四、细分产品详细分析
1.世界光伏市场发展历程
在能源紧缺、节能减排的格局下,太阳能的安全、无污染和资源无限等优良属性注定了太阳能必将成为人类的终极能源。光伏行业在政策扶持、成本下降、能源优势三大因素的引导下将长期高速发展。如图1所示。
2.中国与世界光伏市场规模现状
如图2、图3所示,中国2015年光伏装机量要达到10GW,这是因为中国政府对日本地震十分重视,重新检讨了能源结构,把新能源(PV)看做了重点。除了ICTresearch传统意义上要求光伏组件价格下降以便在有限的财政补贴内最大限度的推动光伏发展外,另外一个因素是电网建设。这主要是要解决长距离输送的问题,就是电网的建设(电网的覆盖范围要包含新疆、内蒙等)和输电成本的下降(主要包含超高压输电和直流输电等技术的突破)。随着今后国家输电网络的完善,给西北地区大规模光伏电站建设打下基础。但是,2011年多晶硅、硅片附加值、电池片附加值、组件附加值等各光伏产业链走势低位盘整。
3.光伏市场主要驱动因素及博弈方式
2011年8月1日,发改委网站正式发布非招标光伏项目实施统一上网电价。发改委将根据投资成本变化、技术进步情况等因素适时调整。如图4所示。
2011年8月12日,中国资源综合利用协会可再生能源专委会在京发布《中国光伏发电平价上网路线图》。《路线图》分析,按照以下假设:2009年光伏上网电价为1.5元/kWh,以后每年下降8%火电上网电价以后每年上涨6%。则到2014年,中国工商业用电价格首先超过光伏发电上网电价,率先实现“平价上网”。
4.光伏市场的细分产品现状
光伏逆变器是光伏系统核心功率调节组件,占整个并网光伏系统成本的10%~15%,具有较高的技术含量。目前全球逆变器市场主要被SMA所控制,市场份额高达40%以上KACO,FRONIUS,SIEMENS等第二梯队厂商占据了全球约30%的份额。目前,国内光伏逆变器生产企业处在成长阶段,发展潜力很大,但行业集中度高,进入难度大。
5.风电市场现状及分析
中国风电装机容量在经历了从2006至2009年连续4年翻倍成长后,2010年新增风电装机容量为1892万kW,再创历史新高,如图7所示。中国风能市场在未来几年行业增速将会下降,出现风机产能过剩严重的局面,风电采购电价补贴也将取消。ICTresearch预计从2012年开始,中国风电建设速度进入稳定增长期。
6.新型电池市场的细分产品现状
节能与新能源汽车示范推广工作开展两年多以来,示范推广已初具规模。截至目前,25个试点城市节能与新能源汽车总保有量超过1万辆,其中私人购买新能源汽车超过1千辆,建成充/换电站近100座,充电桩4500多个,示范运行总里程超过33000万公里。但节能与新能源汽车示范推广工作任务艰巨,还有较大的挑战,需要加强协作,共同推进。
2011年,国内锂离子电池的累计产量达到约22亿只,同比增长22%镍氢、镍镉等碱性二次电池的累计产量为约5.8亿只,同比增长20%,铅酸蓄电池累计产量为12000万千伏安时,同比增长9%。从单月的情况来看,锂离子电池产量增速从高位逐步回落镍氢、镍镉等碱性二次电池月产量增速触底反弹。铅酸电池的月产增速呈下降态势。
动力电池市场的放量仍需等待。对于市场最为关注的动力电池市场,ICTresearch认为前景不容质疑,但其放量启动的时点应该2013年左右。目前新能源汽车的发展正处在基础设施的完善、相关标准的确定和商业模式的确定等阶段,相关利益集团之间的博弈和定位的过程还都没结束。因此其真正启动拐点的到来仍需要一定的时间。对于空间同样广阔的储能市场,ICTresearch认为其发展时点应该在动力电池大规模应用之后,目前受制于高成本而难给行业带来实质影响。
五、行业整体策略建议
在面对这样一个潜力巨大的市场,新能源的产品厂商较多,种类较多,技术发展也比较快,所以竞争会比较激烈。因此,如何把握客户的需求,如何应对来自国际市场的金融压力,怎样去寻求更好的合作伙伴,怎样保持成本领先,技术领先,并具有环保优势等,这些问题都是我们应该深思熟虑的方面,解决这些问题,才能领跑新能源这个行业。
第一,人均能源资源相对不足,资源质量较差。我国常规能源资源的总储量就其绝对量而言,是较为丰富的。1997年全国第三次煤炭资源评价:2000米内煤炭资源总量5.57万亿吨,1000米内2.86万亿吨,探明储量(A+B+C)6044亿吨,可采储量1145亿吨;煤炭储量中:烟煤占75%,无烟煤12%,褐煤13%;按用途分类:动力煤为83%,炼焦造气等原料煤为17%。1993年全国第二次油气资源评价,石油总资源量为940亿吨,天然气总资源量为38万亿立米,专家预测可采资源量:石油为130-150亿吨,天然气7-10万亿立米。煤层气:2000米内测算资源量30-35万亿立米。水能蕴藏量为6.76亿千瓦,可开发量为3.79亿千瓦。新能源与可再生能源:太阳能2/3国土面积年总辐射量超过60万焦/平方厘米,风能资源量估计为2530亿瓦,地热能已探明可采储量4627亿吨标煤,生物能:柴薪秸杆为3亿吨标煤,动物粪便等沼气原料为25亿吨;海洋能资源理论蕴藏量6.3亿千瓦,潮汐能可开发资源量218亿瓦,波浪能理论资源量129亿瓦,潮流能理论资源量140亿瓦,温差能13.2-14.8千亿瓦。然而,由于我国人口众多,就可采储量而言,人均能源资源占有量仅相当于世界平均水平的二分之一。有关专家估计,若按目前的开采水平,我国石油资源和东部的煤炭资源将在2030年耗尽,水力资源的开发也将达到极际。就质量而言,我国能源资源以煤炭为主,按各种燃料的热值计算,在目前的探明储量下,世界能源资源中,固体燃料和液、气体燃料的比例为4:1,而我国则远远落后于这一比值。目前,在世界能源产量中,高质量的液、气体能源所占比例为60.8%,而我国仅为19.1%。
第二,能源生产消费以煤为主。在我国的能源生产消费结构由煤炭始终占有较大的比重,1998年,原煤在一次能源生产中所占比重为74.2%,在能源消费结构中,所占比重为75.6%。根据UNEP和UNDP1995年的世界资源报告,在全球能源结构中,世界为:液体37.1%,气体23.7%,固体29.2%,一次电能9.9%;发达国家:液体36.7%,气体27.4%,固体24.1%,一次电能11.7%;发展中国家:液体37.3%,气体14.1%,固体43.7%,一次电能3.8%;而中国:液体17.5%,气体1.6%,固体75%,一次电能5.9%。
各国能源消费结构比较概况见表4、表5所示。
http://www.lzqjny.org.cn/shownews.asp?newsid=64
西部拥有全国水电蕴藏总量的90%即6.12亿千瓦的装机容量。如果我们全力以赴开发90%,不加未来梯级电站群落所带来的潜力,西部每年水电发电量为48250.08亿度,世界上每人每年可享受800多度电。按售价每度0.50元计算,年均直接经济收入24125.04亿元。按世界60亿人口计算,每年可向每人赚取人民币400多元,它产生的连锁效应更是无法估量的。实现开发90%的目标,西部3亿多人口年均收入人民币8000多元。仅此一项产业,西部就达到了东部二十余年发展的水平,再加上随之带动的相关的产业收入,西部到21世纪中叶就真正的实现了现代化的目标。
水电开发已经证明,修巨型水电站赚大钱,并且驱动整个国家的经济向前飞跃;修大型水电站也赚大钱,并且带动一个省的经济再上新高。葛洲坝效应、漫湾效应和二滩效应的确如此。
水电能源是迄今为止被科学和历史所证明的最清洁、最有开发价值和最能保持生态平衡的可再生能源,而它在中国西部得天独厚的地理环境中潜力巨大,并且造价低廉。四川的二滩和云南的漫湾两大水电工程,每千瓦的造价为3500元人民币左右,即使按4000元/千瓦计算,开发西部包括已建和在建的在内,也仅需21232亿元。目前我国居民储蓄达70000亿元,只要老百姓看好钱能生钱,只需调动5%的储户,改而持有月股息为7%的水电股票作为存款,每年即可获得3000亿元建设资金,加上付息10年不到就可实现90%的开发目标。建成投产后按每度电0.30元出售,不到5年就实现本息两清。5年之后巨大的纯利润自不必说,随之而来的生态恢复效应、江河中下游保护效应、旅游效应、环保价值等等,绝不是上万万个亿以至更多的投入能够换回来的。
西部的能源开发战略应当是:面向全国乃至全世界发行水电能源股票筹集主要资金,各省积极配合国家投资辖区内的百万千瓦以上的大型电站,省、自治区自主开发10万千瓦以上的水电站,各地州开发1万千瓦以上的水电站,鼓励支持个体私人举办1万千瓦以下的水电站。
水电能源的开发既是西部实现工业化和现代化的必由之路,又是西部保护世界上大江大河永远年轻的中坚力量。唯有水电能源才能给西部的经济腾飞创造契机;唯有它才能使西部为中国现代化的进程尽绵薄之力;唯有水电能源才能还山川以绿色的盛装,还江河以清澈的本色,还人类以洁净的生存空间。
总之,西部的经济发展,西部在二十一世纪要立于不败之地,西部现代化的实现,必将依赖于水电能源作为支柱产业的全力开发。
在北京金源购物中心国美电器城,奥克斯空调的一位销售人员告诉记者,“现在顾客来买空调,第一选择是要节能,这一阵我们厂家主打的品牌也都是节能新产品”。
眼下,无论南方还是北方,无论厂矿还是家庭,“节能”两个字前所未有地影响着社会生活的方方面面,也成为影响2005年以及未来中国经济发展走向的最新热点。
一项十分紧迫的战略任务
20多年经济快速发展,加上所拥有的世界上最庞大的消费人口,中国目前已经成为世界第二大能源消费国。据有关专家统计,2004年中国能源消费总量为19.7亿吨,其中,煤炭18.7亿吨,同比增长14.4%原油2.9亿吨,增长16.8%天然气415亿立方米,同比增长18.5%。2001到2004年中国能源消费年均增速高达9.89%,2003年和2004年分别达到13%和15.2%。
能源消费巨增直接导致能源生产快速增长。2004年全国一次能源生产总量为18.46亿吨标准煤,同比增长15.2%发电量21870亿千瓦时,同比增长14.5%煤炭超速增长,近两年年增产量达到2亿吨以上,2004年产量达19.56亿吨,同比增长17.3%原油产量1.75亿吨,同比增长2.9%。
由此引发能源建设规模日趋庞大,电力投资热、煤炭投资热等热潮不断。
尽管如此,中国仍然存在能源短缺。电力持续短缺,今年最大缺口将达2500万千瓦煤炭全面紧张,市场价格一路攀升,达到历史高峰煤炭运输能力严重不足,严重制约煤炭供应缺电造成燃料油和柴油发电增加天然气出现季节性短缺……一方面能源需求巨大,另一方面资源并非取之不尽、用之不竭,巨大的矛盾迫使我们走节约能源的道路,大幅度提高能源利用效率,加快建设节约型社会。党中央、国务院对能源资源问题也给予了前所未有地关注,明确提出这是关系我国经济社会发展全局的重大战略问题。
粗放型增长方式走到尽头
实际上,我国一直高度重视能源和节能工作。早在20世纪80年代初就提出了“能源开发与节约并重,把节约放在优先位置”的方针,将节能纳入国家经济和社会发展计划90年代实施了可持续发展战略,颁布了《中华人民共和国节约能源法》。一方面,中国能源开发取得巨大成就,另一方面中国的能源效率不断提高。统计数字显示:2003年我国每万元GDP能耗比1980年下降了65.5%每万元GDP取水量比1980年下降了84.7%工业“三废”综合利用产值为1985年的14.6倍废旧物资回收利用总值为1985年的12.4倍。
但是粗放型的经济增长方式并没有从根本上转变,经济增长仍然是依赖资源的高投入来实现的。据国家发改委有关人士介绍,按现行汇率计算,2003年我国GDP约占世界的4%,但重要资源消耗占世界的比重,石油为7.4%、原煤为31%、钢铁为27%、氧化铝为25%、水泥为40%。钢铁、有色、电力、化工等8个高耗能行业单位产品能耗比世界先进水平平均高40%以上,单位建筑面积采暖能耗相当于气候条件相近发达国家的2~3倍,工业用水重复利用率比国外先进水平低15~25个百分点,矿产资源总回收率比国外先进水平低20个百分点。
资源利用效率与国外先进水平的差距表明,我国资源节约的潜力很大。资源消耗高、浪费大的根本原因是生产和消费方式不合理,造成极大浪费,如在严重缺水地区大上高耗水项目,城市建设贪大求洋,汽车消费追求豪华型、大排量,住房消费过分追求高标准、大面积,过度包装、讲究排场、大吃大喝等。近两年由于经济快速增长,能源、淡水、土地、矿产等资源不足的矛盾越来越突出,煤电油运全面紧张,价格大幅度上涨,一些重要矿产资源对外依存度大幅度上升。资源的高消耗造成环境的高污染,工业污染日趋复杂,农业面临水源污染严重,环境突发事件增多,给人民群众健康带来严重危害。
实践证明,传统的高投入、高消耗、高排放、低效率的粗放型增长方式已经走到了尽头。
节约能源资源潜力巨大
能源、原材料、水、土地等自然资源是人类赖以生存和发展的基础,是经济社会可持续发展的重要物质保证。据介绍,目前,我国经济增速加快,能源、水、土地、矿产等资源不足的矛盾日益显现,资源约束的矛盾越来越突出。为满足各地发展对资源的需求,国家需要投入大量的人力物力,实施“北煤南运”、“西电东送”、“南水北调”等重大工程。去年以来,煤、电、油、运瓶颈制约再度出现,原材料供应十分紧张,铁矿石、石油、铜、氧化铝等进口大幅度增长,部分生产资料价格上扬。全国600多个城市中400多个缺水,其中110个严重缺水。近7年来全国耕地已减少1亿亩,600多个县市的人均耕地面积在世界公认的人均耕地警戒线0.8亩以下。
专家指出,长远来看,在我国实现现代化的过程中,增加资源消费量是难以避免的,但如果继续按照传统的发展模式以大量消耗资源来实现工业化,我国的资源需求量将接近世界其他国家资源消费量的总和,这是难以想象的。走节约能源的道路是中国经济发展的唯一选择。
其实,中国节能的潜力是巨大的。
——专家测算,1996-2004年,中国政府推广的绿色照明工程累计节电450亿千瓦时,相当于900万千瓦的装机规模,削减大量电网峰荷,相当于减少二氧化碳(碳计)排放1300万吨
——2004年2月,经国务院同意,国家发改委等8部门联合试点推广车用乙醇汽油,目前已经实现在黑龙江、吉林、辽宁和河南4省全境范围内推广使用车用乙醇汽油的目标。其中吉林省车用乙醇汽油市场覆盖率已接近90%,2004年乙醇汽油销售接近80万吨辽宁、黑龙江和河南3省也按省政府批准的实施方案积极稳妥推进,2004年省内市场覆盖率平均达到80%以上。
——有关专家预计,我国现有建筑总面积400多亿平方米,随着城镇化的发展,预计到2020年将新增建筑面积约300亿平方米。如果城镇建筑全部达到节能标准,到2020年每年就可节省3.35亿吨标准煤、减少8000万千瓦时空调高峰负荷,相当于每年节省电力建设投资约1万亿元
——有关专家预测,如果实施有效的需求侧管理,到2020年,我国可减少装机1亿千瓦左右,超过5个三峡工程的装机容量,同时还可节约8000亿至10000亿的投资。由此可见,在我国实施需求侧管理潜力巨大。
全面推进节约能源资源工作
据了解,有关部门提出当前从5个方面入手,加快推进建设节约型社会:
(一)大力推进能源节约。落实《节能中长期专项规划》提出的十大重点节能工程。2005年启动节约和替代石油、热电联产、余热利用、建筑节能、政府机构节能、绿色照明、节能监测和技术服务体系建设等7项工程。抓好重点耗能行业和企业节能,推进交通运输和农业机械节能,推动新建住宅和公共建筑节能,引导商业和民用节能,开发利用可再生能源,强化电力需求侧管理,加快节能技术服务体系建设。
(二)深入开展节约用水。推动节水型社会建设。重点抓好南水北调东中线受水区和宁夏节水型社会建设示范区建设。研究提出水资源宏观分配指标和微观取水定额指标,推进国家水权制度建设。推进城市节水、农业节水,推进节水技术改造和海水利用,加强地下水资源管理。
(三)积极推进原材料节约。加强重点行业原材料消耗管理,延长材料使用寿命和节约木材,研究实施节约包装材料的政策措施。
(四)强化节约和集约利用土地。实行严格的土地保护制度。修订和完善建设用地定额指标,完善土地使用市场准入制度。推进土地复垦。开展农村集体建设用地整理试点,指导村镇按集约利用土地原则做好规划和建设,促进农村建设用地的节约集约利用。启动“沃土工程”,加强耕地质量建设,提高耕地集约利用水平。研究提出节约集约用地的政策措施,重点研究提出城市建设节约利用和集约利用土地的政策措施,以及交通基础设施建设集约利用土地的意见。进一步限制毁田烧砖。
(五)加强资源综合利用。推进废物综合利用,要以煤矿瓦斯利用为重点,推进共伴生矿产资源的综合开发利用。以粉煤灰、煤矸石、尾矿和冶金、化工废渣及有机废水综合利用为重点,推进工业废物综合利用。做好再生资源回收利用工作。开展秸秆综合利用,推行农资节约。
有关人士强调,未来15年,我国仍将处在工业化和城镇化加快发展阶段,资源消耗强度将进一步增大。面对人口不断增加、资源约束突出、环境压力加大的严峻挑战,必须加快转变经济增长方式,否则资源难以为继,环境难以承受,新型工业化难以实现,全面建设小康社会目标就会落空。