林业生物质能源产业迎来巨大发展机遇
文/段劼 李海英 贾黎明
近期,国家发改委连续发布了《“十四五”生物经济发展规划》(以下简称《生物经济规划》)和《“十四五”可再生能源发展规划》(以下简称《可再生能源规划》)。《生物经济规划》是我国首部生物经济五年规划,也是“生物经济”概念的首次提出,聚焦面向人民群众在医疗 健康 、食品消费、绿色低碳、生物安全等领域更高层次需求和大力发展生物经济的目标。生物能源是《生物经济规划》中的战略性新兴产业,与生物医药、生物农业、生物安全一起被列为生物经济的四大重点发展领域。《生物经济规划》中提到,发展生物能源对维护国家能源安全、粮食安全、生态安全,实现乡村振兴与绿色发展具有重要意义。《可再生能源规划》中指出发展生物质能源对于碳达峰和应对气候变化具有重要作用,是保障国家能源安全的重要选择,是我国生态文明建设、可持续清洁能源发展、建设生态宜居美丽乡村的客观要求。林业生物质能源发展正处于大有可为的战略机遇期。
林业生物质能源产业是生物经济与可再生能源的重要组成部分
《生物经济规划》中将生物能源定位为生物经济的支柱产业,目标是推动化石能源向绿色低碳可再生能源转型。《可再生能源规划》明确提出了将推动林业生物质能源多元化开发,包括生物质发电、生物质能清洁供暖、生物天然气和非粮生物质液体燃料四种类型,与《生物经济规划》中提到的生物能源领域产业发展类型一脉相承。此外,《生物经济规划》还明确了林业生物能源领域产业发展可采取的工程路径,包括:定向选育、推广和应用高产、高抗、速生的油料和能源林新品种,因地制宜开展生物能源基地建设,加强热化学技术创新,推动高效低成本生物能源应用在有条件的区域开展纤维素乙醇、生物柴油、生物天然气产业示范,打通生物质原料收集等重要环节,提高生物燃料生产规模建设以生物质热电联产、生物质成型燃料及其他可再生能源为主要能源的产业园区支持有条件的县域开展生物质能清洁供暖替代燃煤,稳步发展城镇生活垃圾热电联产,推进生物质成型燃料、沼气等生物质能清洁取暖在有条件的地区开展生物柴油推广试点,推进生物航空燃料示范应用。
我国国情特殊,富煤贫油少气,当前原油对外依存度超过70%,能源安全问题突出。同时,我国人口基数大,18亿亩耕地的红线不能突破,发展生物质能源不可能像国外一样使用粮食原料,必须以“不与人争粮、不与粮争地”为原则。依托我国46亿亩林地发展林业生物质能源是最佳选择,可以促进对化石能源的加速替代,保障国家能源向低碳、零碳方向发展,同时兼顾生态、粮食、能源和 社会 多重效益。
林业生物质能源具有可再生、储备量大、能值高、绿色低碳、能源转化类型多、安全等特点,是生物经济产业和可再生能源的重要组成部分,是绿色低碳能源银行。林业生物质能源不仅能促进实现碳中和,部分产业还可实现负碳排放。两个《规划》是在我国迈向“双碳”目标和第二个百年目标的背景下提出的,为我国林业生物质能源提供了巨大的发展机遇。
北林能源中心致力林业生物质能源产业发展
自2013年以来,依托于北京林业大学“国家能源非粮生物质原料研发中心”和“林业生物质能源国家国际 科技 合作基地”等科研平台,在国家自然科学基金、 科技 部 科技 基础资源调查专项和国家国际 科技 合作项目等支持下,北林林业生物质能源研发团队经过10年多系统研究,助力“能源林”写入新版《森林法》,牵头编制了《能源林培育技术规程》《油料能源林培育技术规程》和《纤维素乙醇能源林培育技术规程》等3项林业行业标准,协助国家林草局生物质能源办起草发布了刺槐、灌木、文冠果、元宝枫、欧李、山桐子等7项能源原料林可持续培育指南。在高能效先进生物质原料林可持续经营技术和“林油一体化”产业可持续发展模式等方面取得了重要标志性科研成果,为落实两个规划奠定了雄厚的技术基础。
(1)高能效先进生物质原料林可持续经营技术
为解决限制我国林业生物质能源产业发展原料短缺这一瓶颈问题,在 科技 部国家国际 科技 合作项目和教育部重大项目培育项目等的支持下,北林团队以刺槐、柠条、沙棘、沙枣、胡枝子、紫穗槐、三倍体毛白杨B301、欧美107杨、文冠果、无患子、黄连木等11个主要能源原料树种为研究对象,创新形成了高能效先进生物质原料林可持续经营技术。团队基于雄厚的前期研究基础,依托 科技 部“林业生物质能源国家国际 科技 合作基地”,与德国哈尔博格学院、西班牙马德里理工大学等一流高校的相关机构,围绕燃料型、燃油型能源原料林可持续经营技术开展了务实合作,形成了刺槐和杨树能源林高密度超短轮伐培育技术体系,生物质收获量比原有培育模式提高20%以上;形成了立地-树种(品种)适配、合理密度确定、平茬复壮等灌木能源林培育技术体系,生物量提高35%,还可形成能-饲联产产业体系;建立了我国主要燃油树种高含油率、高皂苷含量优良种质资源筛选技术,可实现多目标利用最优种质精确选择,并形成了系列新品种;形成了无患子、文冠果等主要燃油树种种质资源经济性状与立地适配、冠形及花果精准调控等原料林高效标准化培育技术,果实原料产量比现有措施分别提高47.4%和51.0%提出了国际接轨的能源原料林培育经济、环境、能耗可持续评价指标体系和评价技术。以上技术为保障林业生物质能源产业原料稳定供应奠定了坚实基础。
文冠果高产单株
刺槐高密度超短轮伐原料林
杨树高密度超短轮伐原料林
柠条饲能兼用原料林
(2)“林油一体化”产业可持续发展模式
为解决我国林业生物质能源产业原料供应不足、原料林培育技术体系不完善、产品单一、企业投资回报期长等问题,北京林业大学团队牵头,联合我国林业生物质能源龙头企业开展了“林油一体化”产业可持续发展模式及相关因素研究。以无患子、小桐子、光皮树等油料能源树种为研究对象,创新提出了“优良无性系种植园原料林培育模式+多联产产业链可持续发展模式”。研究表明:无患子无性系种植园的果实产量是实生林的2.3倍,经济效益是实生林的3.3倍,林油-皂-碳多联产产业链扭转了仅生产生物柴油的亏损局面1吨无患子干果的净收益可达3.5万元;1吨无患子生物柴油的碳足迹为-11.5t CO2eq,相比石化柴油,温室气体减排量达15.2 t CO2eq/t。除此之外,研究还形成了我国自主创新的“林油一体化”生产工艺及多联产路线图提出了符合我国国情的优先享受营造林普惠财政补贴政策、国家种业和良种优惠政策、财税优惠政策等7条产业可持续发展扶持政策建议。该模式为我国乃至世界林业生物质能源“林油一体化”产业发展提供了一条优化路径,对推进我国林业生物质能源产业高质量发展具有重要现实意义。
林业生物质能源生物产业发展展望
十多年来,北林林业生物质能源研发团队已基本摸清了适合各主要气候区的各类型最优能源原料发展树种,并围绕这些树种构建了原料高产稳产培育技术体系,在各能源林树种主要发展区域建立了优良种质资源收集与种植试验基地,作为技术支撑单位有效带动了一大批坚定开展林业生物质能源相关领域研发与推广应用的企业。同时,在国家林业和草原局的带领下,建立了“无患子产业国家创新联盟”“国家林草刺槐工程技术研究中心”等。这些平台的建立打通了 科技 成果转化通道,形成了林业生物质能源产业的良性合作和推广转化机制,在我国林业生物质能源原料树种良种选育和原料林培育、应用开发、绿色精深加工等方面实现了“政产学研用”的有机结合,为逐步形成有效的林业生物质能源市场化开发机制奠定了重要基础。
两个《规划》的发布为我国林业生物质能源的发展提出了纲领,也为“能源中心”的 科技 创新指明了方向。“十四五”期间,“能源中心”制定了8大专项计划共27条具体措施,将重点在油料能源林、固体燃料能源林及纤维素能源林等方面开展理论和技术突破,并开创淀粉能源林、新型林草生物质能源等新领域,在行业标准化建设方面继续发挥积极作用,扩大在生物质能源领域的国内外影响力,助力我国生物经济与林草生物质能源事业高质量可持续发展,最终为服务国家“双碳”战略和维护我国能源安全发挥重要作用。(作者单位系北京林业大学国家能源非粮生物质原料研发中心)
1月12日,国际环保组织绿色和平发布报告称,互联网企业具有极强的低碳转型潜力,应在节能减排方面发挥作用,力争在2030年实现100%采用可再生能源目标。同时,可再生能源发电成本下降,低碳转型也将成为企业控制电力成本的重要手段。
云计算中心资料图。新华社 图
中国互联网 科技 产业具有极强低碳转型潜力
1月12日,国际环保组织绿色和平发布了《迈向碳中和:中国互联网 科技 行业实现100%可再生能源路线图》研究报告,认为随着中国2060年前实现碳中和目标的提出, 科技 行业转向100%可再生能源已成为必然趋势。
碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。我国已明确提出争取二氧化碳排放于2030年前达到峰值,2060年前实现碳中和的目标。
报告指,在中国2030年前碳达峰的大背景下,预计“十四五”期间,碳达峰压力及目标将分解到具体产业。中国互联网 科技 行业规模仍在高速扩张、碳排放持续增长,如果不采用可再生能源,仅依靠提升节能技术将难以实现碳中和目标。
报告解释,互联网 科技 企业碳排放主要来自电力使用,其中数据中心、云计算中心等大型互联网基础设施的电力使用为主要能耗来源。企业100%使用可再生能源,意味着其用电均来自风能、太阳能、水能等对环境无害或危害极小的能源。
据南都此前报道,复旦大学经济学院教授、复旦大学能源经济与战略研究中心主任吴力波则提出,数据中心等大型互联网基础设施的能耗很高,2018年我国数据中心的用电总量已经超过了整个上海市全 社会 的用电总量,达1500亿千瓦左右,占中国全 社会 用电量的2.35%。吴力波测算,如果按照现在的趋势发展,到2030年数据中心能耗最高可以达到1.4万亿千瓦,占全 社会 能耗的20%。
报告称,全球约41家率先设立长期100%可再生能源目标的 科技 企业,其中约20%已经实现了100%可再生能源目标,另外的约50%企业将实现100%可再生能源目标设置在2030年前,44%企业在2019年达到了60%或以上的可再生能源利用。
而目前在中国,仅有秦淮数据集团一家互联网 科技 企业设立了在2030年实现100%可再生能源目标。绿色和平项目主任叶睿琪表示:“数据中心、云计算领域的脱碳发展是中国实现碳中和的重要一环。中国互联网 科技 产业具有极强的低碳转型潜力,应该成为实现中国碳达峰、碳中和目标的排头兵。”
参考国际情况及中国在2060 年前实现碳中和的雄心,报告建议,互联网 科技 企业应结合自身业务发展的需求,将目标定为在2030年前达到100%使用可再生能源,最晚不应晚于2050年。
绿色电力成为企业减排、控制成本重要手段
要实现100%使用可再生能源目标,企业应当如何做?报告介绍,随着中国可再生能源市场的发展,企业采购可再生能源的方式越来越多样化。市场化绿电交易、“绿色电力证书”认购、分布式和集中式可再生能源电站投资等已成为主要方式。
市场化绿电交易指不依靠政策强制要求,用户自愿从供应商处购买可再生能源转化成的电能,即绿色电力。例如,2019 年,某互联网企业位于河北张家口的数据中心通过采购当地的风电与太阳能发电,实现数据中心40%由可再生能源供电。
2017年,国家发展改革委、财政部、国家能源局三部委发布了《关于试行可再生能源绿色电力证书核发及自愿认购交易制度的通知》,绿色电力证书市场在中国正式启动。每张绿色电力证书(简称“绿证”)相当于1000度电。企业购买了证书后可视为采购了相应的绿色电力,资金将用于支持发电方相应的度电补贴。
此外,企业还可以在屋顶或园区内建设分布式可再生能源发电项目,如分布式光伏和分散式风电,直接获取和使用绿色电力。例如,2020年,某企业位于上海的数据中心在墙体外立面增设太阳能电板,每年可减少消纳传统火电9万千瓦时,相当于减少二氧化碳排放 63.3 吨。报告显示,投资建设分布式项目的收益率为8%,投资大型风电、光伏等集中式项目的收益率为9%-12%。
理由1:随着环保经济的发展,新能源汽车的发展越来越受关注!新能源汽车越来越成为热门汽车,全球都在研发新能源汽车,未来新能源汽车是国际形势,也是市场选择和科技进步。随着新能源汽车的迅速发展,新能源汽车越来越多,新能源汽车保有量不断增加,但是新能源专业技术人才紧缺。
理由2:毕业后,学生可以从事技术方向的相关岗位:维修技师、新能源汽车维修技师、车间主管、技术总监;也可以从事管理方向:销售顾问、服务顾问、销售经理、服务经理等岗位,使学生的就业范围更加广泛。新能源汽车技术属于新兴产业,学生所选择的企业也将是更为高品质的车企。科技不断发展、环保理念的不断推广,传统汽车行业将面临向新能源汽车的转型。
所以,为自己选择一个合适的专业再加上自身不懈的努力相信未来可期。
2.能源节约效果显著。
3.消费结构有所优化。
4.科技水平迅速提高。
5.环境保护取得进展。
6.市场环境逐步完善。
具体来讲:
1.经济高质量发展稳中推进,能源清洁化转型成效显著。
随着改革的深入推进和对外开放的持续扩大,中国经济正从高速发展向高质量发展转变。根据国家统计局数据,2019年中国国内生产总值同比增长6.1%,中国经济增速换挡,但仍在合理区间内稳定运行。2019年宏观经济政策由“去杠杆”转为“稳杠杆”,通过调整融资结构缓解信用分层现象,预计未来中小企业融资难融资贵问题将有所改善。服务业对经济的拉动作用不断增强,随着产业结构调整的不断深入,第三产业增加值增速有望持续增长。中国主要工业行业2019年整体运行平稳,新能源产业、新一代信息技术产业、高技术制造业是中国工业经济增长平稳的重要因素。
2019年中国能源生产和消费量均创新高,能源对外合作进一步扩大,能源效率持续提升。2019年,中国煤炭消费在总能源消费中的占比为57.7%,再创新低;天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费占比达到23.4%,能源消费结构清洁化、低碳化转型稳步推进。在主要能源品种供求关系方面,煤炭产量受国家推动产能优化政策影响稳中略升,煤炭消费量则保持相对稳定;2019年中国原油产量在经历了连续三年下降后首次实现小幅增长,但石油消费量增速则明显加快;天然气方面,2019年天然气产量再创新高,为近8年以来最大增幅,天然气消费依然保持较快增速。
2.能源安全结构性矛盾突出,替代能源亟待突破性发展。
自20世纪90年代中期以来,中国能源供需状况由自给自足逐渐转变为大量依赖进口,能源对外依存度不断攀升,能源安全隐患日益严峻。2019年中国原油和天然气对外依存度分别高达72.55%和42.56%。目前中国的能源安全问题不仅体现在总量上,更体现在结构上。能源安全矛盾集中体现在石油安全问题或油气安全问题上,也就是国内油气资源不能有效地支撑经济的持续发展。随着中国城市化、工业化进程的不断推进,将催生更多的油气消费需求,可以预见在未来的一段时间内,中国的油气对外依存度仍将保持上升趋势。能源进口来源地与进口来源通道风险将持续威胁着中国经济的高质量发展。
为了保障能源安全,中国应采取相应的措施。加大石油储备规模固然有一定的成本,但在面对危机时,其保障能源和经济安全的作用是不可替代的。相比于日本、韩国等发达国家,中国的石油储备规模仍相对较低。因此,中国应加快石油储备基地的建设。短中期内,煤炭在我国能源结构中的主导地位难以发生大规模变化,通过煤制油和煤制气等煤化工技术利用煤炭生产成品油和合成天然气能够有效缓解中国油气进口的压力。因此,围绕煤炭进行能源战略制定是因地制宜的明智之举,不仅具有较大的自主可控性,也是符合中国国情和能源现实的可靠选择。现阶段中国煤化工产业发展所面临主要制约和挑战集中在国际油价低迷、政策支持不足和环保压力较大等方面。政策制定者应从全产业链视角设计制定煤化工产业政策。
新能源汽车和轨道交通的发展兼具应对气候变化、环境保护和产业结构升级的功能,对于推动中国经济与环境可持续发展具有一定的现实意义。新能源汽车可以通过对传统燃油车的替代降低石油需求,在一定程度上缓解原油对外依存度较高的压力。在当前中国政府对新能源车补贴逐渐退坡而新技术短期尚未实现突破的背景下,政府通过刺激新能源汽车市场需求,例如通过补贴充电基础设施建设以促进其分布推广,提升新能源车充电便捷性,或许是激发消费者对新能源汽车的购买需求,实现新能源汽车推广的新思路。相对于新能源汽车而言,发展轨道交通则是在中短期内就能实现较大油气需求替代的解决方案。通过将城市居民分散的出行需求集中,提高运输量和运输速度,完善的轨道交通系统能够显著替代交通领域的石油消费。
3.新型城镇化建设持续推进,城市能源系统需创新应对。
随着中国进入全面建成小康社会的决胜阶段,中国特色社会主义进入新时代的关键时期,生态文明建设对城市能源系统提出了更高的要求。作为支撑城市经济发展的重要基础,城市能源系统需要随着快速发展的城镇化做出相应的创新和改变,以满足城市居民对清洁高效能源日益增长的需求。
储能技术是解决可再生能源发电存在的随机性和不稳定性问题的关键技术。储能技术的发展对于可再生能源的大规模消纳、提高电力系统运行效率和保障用电安全有较大意义,是打造未来城市能源系统的基础。发展新能源汽车,是应对全球气候变化和保障中国能源安全的必由之路。随着新能源汽车保有量的提升,其对城市能源系统的影响将愈加显著。利用电价引导新能源汽车用户合理规划充电时间,在用电低谷进行充电,有利于平滑负荷曲线实现“削峰填谷”,提升城市能源系统总体效率。随着分布式光伏行业的发展与成熟,预计其将彻底摆脱补贴依赖进入平价上网阶段。分布式光伏具有较高的部署灵活性,在处于东部经济发达但土地资源稀缺的III类资源区的城市能源系统中将发挥更大作用,有利于城市能源系统的清洁化发展。中国建筑能耗占总体能耗比例达28%,作为城市能源系统管理的重要环节,建筑节能具有较大的节能减排潜力。
“低碳经济”的理想形态是充分发展“阳光经济”、“风能经济”、“氢能经济”、“生物质能经济”。但现阶段太阳能发电的成本是煤电水电的5-10倍,一些地区风能发电价格高于煤电水电;作为二次能源的氢能,目前离利用风能、太阳能等清洁能源提取的商业化目标还很远;以大量消耗粮食和油料作物为代价的生物燃料开发,一定程度上引发了粮食、肉类、食用油价格的上涨。从世界范围看,预计到2030年太阳能发电也只达到世界电力供应的10%,而全球已探明的石油、天然气和煤炭储量将分别在今后40、60和100年左右耗尽。因此,在“碳素燃料文明时代”向“太阳能文明时代”(风能、生物质能都是太阳能的转换形态)过渡的未来几十年里,“低碳经济”、“低碳生活”的重要含义之一,就是节约化石能源的消耗,为新能源的普及利用提供时间保障。特别从中国能源结构看,低碳意味节能,低碳经济就是以低能耗低污染为基础的经济。
“戒除嗜好!面向低碳经济”的环境日主题提示人们,“低碳经济”不仅意味着制造业要加快淘汰高能耗、高污染的落后生产能力,推进节能减排的科技创新,而且意味着引导公众反思哪些习以为常的消费模式和生活方式是浪费能源、增排污染的不良嗜好,从而充分发掘服务业和消费生活领域节能减排的巨大潜力。 转向低碳经济、低碳生活方式的重要途径之一,是戒除以高耗能源为代价的“便利消费”嗜好。“便利”是现代商业营销和消费生活中流行的价值观。不少便利消费方式在人们不经意中浪费着巨大的能源。比如,据制冷技术专家估算,超市电耗70%用于冷柜,而敞开式冷柜电耗比玻璃门冰柜高出20%。由此推算,一家中型超市敞开式冷柜一年多耗约4。8万度电,相当于多耗约19吨标煤,多排放约48吨二氧化碳,多耗约19万升净水。上海约有大中型超市近800家,超市便利店6000家。如果大中型超市普遍采用玻璃门冰柜,顾客购物时只需举手之劳,一年可节电约 4521万度,相当于节省约1.8万吨标煤,减排约4.5万吨二氧化碳。 在中国,年人均CO2排放量2.7吨,但一个城市白领即便只有40平居住面积,开1.6L车上下班,一年乘飞机12次,碳排放量也会在2611千克。由此看来,节能减排势在必行。 如果说保护环境、保护动物、节约能源这些环保理念已成行为准则,低碳生活则更是我们急需建立的绿色生活方式。
“低碳生活”虽然是个新概念,提出的却是世界可持续发展的老问题,它反映了人类因气候变化而对未来产生的担忧,世界对此问题的共识日益增多。全球变暖等气候问题致使人类不得不考量目前的生态环境。人类意识到生产和消费过程中出现的过量碳排放是形成气候问题的重要因素之一,因而要减少碳排放就要相应优化和约束某些消费和生产活动。尽管仍有学者对气候变化原因有不同的看法,但由于“低碳生活”理念至少顺应了人类“未雨绸缪”的谨慎原则和追求完美的心理与理想,因此“宁可信其有,不愿信其无”,“低碳生活”理念也就渐渐被世界各国所接受。低碳生活的出现不仅告诉人们,你可以为减碳做些什么,还告诉人们,你可以怎么做。在这种生活方式逐渐兴起的时候,大家开始关心,我今天有没有为减碳做些什么呢? 在北京的八达岭,一个碳汇林林场已经成形。如果你想抵消掉自己的碳排放,可以来这里购买碳汇林或种树。林业碳汇是通过实施造林和森林经营管理、植被恢复等活动,吸收固定大气中的二氧化碳,释放氧气,从而起到减少空气中二氧化碳的作用。比起少开车、少开空调,购买碳汇林的主意,受到更多人的欢迎。目前,减缓气候变暖的主要措施是减排和增汇。与减排手段相比,林业碳汇措施因其低成本、多效益、易操作,成为减缓气候变暖的重要手段。
什么样的人可以算是“低碳族”,“低碳”又代表什么呢?简单来说,“低碳”是一种生活习惯,是一种自然而然的去节约身边各种资源的习惯,只要你愿意主动去约束自己,改善自己的生活习惯,你就可以加入进来。当然,低碳并不意味着就要刻意去节俭,刻意去放弃一些生活的享受,只要你能从生活的点点滴滴做到多节约、不浪费,同样能过上舒适的“低碳生活”。哥本哈根气候变化峰会自12月7日开幕以来,就被冠以“有史以来最重要的会议”、“改变地球命运的会议”等各种重量级头衔。这次会议试图建立一个温室气体排放的全球框架,也让很多人对人类当前的生产和生活方式开始了深刻的反思。 温室气体让地球发烧 200多年来,随着工业化进程的深入,大量温室气体,主要是二氧化碳的排出,使全球气温升高、气候发生变化,这已是不争的事实。12月8日,世界气象组织提前公布的“2009年全球气候状况”报告指出,近10年是有记录以来全球最热的10年。此外,全球变暖也使得南极冰川开始融化,进而导致海平面升高。芬兰和德国学者公布的最新一项调查显示,本世纪末海平面可能升高1.9米,远远超出此前的预期。如果照此发展下去,南太平洋岛国图瓦卢将可能是第一个消失在汪洋中的岛国。 美国媒体12月5日发表的一项研究指出,地球发烧也给人类的健康造成了巨大的危机。第一,过敏加重,研究显示,随着二氧化碳水平和温度的逐渐升高,花期提前来临,让花粉生成量增加,使春季过敏加重。第二,物种正在变得越来越“袖珍”,随着全球气温上升,生物形体在变小,这从苏格兰羊身上已现端倪。第三,肾结石增加,由于气温升高、脱水现象增多,研究人员预测,到2050年,将新增泌尿系统结石患者220万人。第四,外来传染病暴发,水环境温度升高会使蚊子和浮游生物大量繁殖,使登革热、疟疾和脑炎等时有暴发。第五,夏季肺部感染加重,温度升高,凉风减少会加剧臭氧污染,极易引发肺部感染。第六,藻类泛滥引发疾病,水温升高导致蓝藻迅猛繁衍,从市政供水体系到天然湖泊都会受到污染,从而引发消化系统、神经系统、肝脏和皮肤疾病。
在智利最南端的麦哲伦省,立足于当地丰富的风能资源,西门子能源携手多个合作伙伴共同打造了“Haru Oni”项目,创新了绿氢生产与应用的场景,即利用可再生能源生产气候中立的合成燃料,这不仅能为高碳排放的交通运输行业提供清洁燃料,也将为可再生能源丰富的地区提供清洁能源输出提供巨大商机。
西门子能源首席执行官克里斯蒂安·布鲁赫博士(Christian Bruch)表示,“可再生能源将不仅在有市场需求的地方生产。风能、太阳能等自然资源丰富的地区也将成为可再生能源的产地。因此,新的供应链将在世界各地兴起,支持可再生能源在地区间的运输。”
西门子能源股份公司新能源业务全球首席战略官兼新能源亚太区业务负责人赵作智博士在接受采访时表示,重要行业如交通运输、工业等的??深度脱碳离不开绿氢的使用。未来,氢能在储能和运输方面将扮演越来越重要的角色。
可再生能源的全球化分配
氢气作为能源载体,将在全球能源转型中与电力互为补充。电解水制氢被认为是未来制氢的发展方向,尤其是利用可再生能源电解水制氢。
目前传统的制氢模式,不管是“灰氢”还是“蓝氢”,它们的生产还是使用过程,都存在着高碳排的问题。当电解水制氢过程中使用的电力完全来自风能、太阳能、水能或地热发电等可再生能源时,其产生的氢气才能被称为“绿氢”。
数据显示,2020年,全球交通运输行业二氧化碳排放量高达排放量达到88亿吨,仅次于能源、工业成为第三大碳排放源头,尤其是公路运输占比较高。因此,在二氧化碳减排面临挑战的领域,比如交通运输、炼油和钢铁等行业,绿氢将助力其实现深度去碳化。
“Haru Oni”项目依托智利的风能优势,通过电解槽利用风电将水分解为氢气与氧气,然后利用从空气中捕获二氧化碳与绿氢结合,制取合成燃料。在这个过程中,西门子能源灵活高效的质子交换膜(PEM)电解技术,由于其具有的快速启停,在极短时间达到满载运行的优势,能够很好的解决风能的不稳定性问题。
未来,由绿氢制成的合成燃料,将有着广阔的新应用领域。与传统化石燃料相比,合成燃料的碳足迹显著降低,基于合成燃料的绿色产品,将成为运输、交通或供暖部门深度脱碳的有力选择。
据了解,“Haru Oni”试点项目是全球首个工业级综合性合成清洁燃料商业工厂。预计最早在2022年,工厂将完成第一阶段试点,年产约13万升合成清洁燃料。根据项目规划,,将在2024年和2026年分别实现5500万升和5.5亿升的年产量目标。
智利享有风力发电的优越气候条件,且电力成本低,具备面向全球市场生产、出口以及在本地应用绿氢的巨大潜力。“Haru Oni”项目产生的经济效益,不仅可以促进可再生能源丰富的地区经济增长,也能通过清洁能源传输机制,令工业国家受益于更加多元化的绿色能源供应和稳定的能源成本,实现双赢的局面。
2021年5月,西门子能源启动了中东和北非地区首个工业级太阳能驱动的绿色氢能生产设施,利用太阳能园区的日光太阳能,该项目能够在1.25MWe的峰值功率下,每小时生产大约20.5公斤的氢气。
该试点项目展示了从太阳能制绿氢到氢气的存储和再电气化。这套系统可以为可再生能源的生产提供缓冲,既可用于针对需求增加的快速响应,也支持长期存储。在该地区太阳能光伏发电和风力发电成本低廉的背景下,氢气有望成为未来能源组合中的关键燃料,并有可能为拥有丰富可再生能源资源的地区带来能源出口的机会。
根据国际氢能委员会预计,到2050年,氢能将承担全球18%的能源终端需求,创造超过2.5万亿美元的市场价值,燃料电池 汽车 将占据全球车辆的20%~25%,每年为交通运输行业贡献至少三分之一的碳减排。
西门子能源正在通过构建电能多元化转化系统(Power-to-X)的基础设施帮助客户实现其去碳化目标,并为全球范围内的跨行业去碳化做出贡献。西门子能源拥有面向可持续的、零碳排放的能源供应所有核心技术,从可再生能源、高效燃气电厂,到输配电和低碳的能源工业应用关键设备和解决方案,再到高效的电解水制氢解决方案。
在中国实施首个兆瓦级绿色制氢项目
氢能产业在整个能源行业的地位已逐渐提高。截至2021年初,全球已有30多个国家发布氢能产业发展路线图。日本和欧盟均已公布氢能战略,对2030年和2050年的绿氢产量和氢能源 汽车 的普及率提出具体目标。
去年,国务院办公厅及国家能源局等颁布了《新能源 汽车 产业发展规划(2021-2035年)》《关于建立健全清洁能源消纳长效机制的指导意见(征求意见稿)》等支持政策,鼓励推广绿氢、分布式能源、燃料电池等重点技术的研发和商业应用,氢能产业将迈入商业化和规模化发展的新阶段。
推广绿氢使用的一大难点在于如何降低成本。对此,赵作智博士以光伏发电成本下降举例对照,一是技术的创新突破,二是规模化应用的效应。“将需求端培养起来以后,能够有效拉动供给端,规模化效应就起来了。”他认为,绿氢的成本在于电解槽设备和用电成本,其中,可再生能源产生的绿电成本高低,以及设备的利用小时数,是最大的影响因素。
今年4月,BloombergNEF发布的氢能平价更新报告,建模预测了15~28个国家未来的绿氢降本路线,表示到2050年绿氢价格将低于天然气、灰氢和蓝氢,届时,绿氢成本将较现在降低85%,低于1美元/千克。报告同时表示,到2030年,从成本上来讲蓝氢项目的必要性将大大降低了。受益于光伏成本的大幅降低,未来绿氢降本有望提速。
在碳达峰、碳中和目标的推动下,广东、上海、浙江、江苏、山东等30个省份将氢能写入“十四五”发展规划,总产值规模将达近万亿元。此外,北京、河北、四川等省份还纷纷出台了氢能产业发展实施方案。
对于国内氢能市场的发展,赵作智博士表示,“中国是很好的一块土壤,我们有政策、有资本,也有??各行各业,一些领军企业也有意愿去尝试一些新技术,有资金、有人才、有市场,未来,随着技术的进步,绿氢的发展潜力十分巨大。”
据了解,西门子能源专注于三大领域的技术创新,一个是低碳或零碳的发电;第二是低碳环保的输电;第三是针对工业领域的去碳化,尤其是油气、化工、造纸等能源密集型行业。
赵作智博士透露,目前,西门子能源在国内布局,主要是通过和领军企业合作,发挥各自优势降低成本,推进技术应用。在实现双碳目标的背景下,业内遵循着需求拉动供给的规律,以技术解决方案节能降本,推动应用规模化的形成。
2019年9月,西门子与国家电力投资集团(“国家电投”)签署《绿色氢能发展和综合利用合作谅解备忘录》。双方计划进一步拓展绿色氢能项目的合作。
2020年8月,西门子能源与中国电力国际发展有限公司(下称“中国电力”)旗下的北京绿氢 科技 发展有限公司签署协议,为中国电力氢能创新产业园提供一套橇装式质子交换膜(PEM)纯水电解制氢系统“Silyzer 200”。这一项目所在的北京市延庆区是将于2022年举行的大型 体育 赛事的三大赛区之一。西门子能源的绿色制氢解决方案将帮助确保赛事期间和赛后的公共交通运营所需的氢能供应。
据介绍,这是西门子能源在中国实施的首个兆瓦级别绿色制氢项目,设备已经运达现场,在安装调试后将很快投入运营。作为该制氢-加氢一体化能源服务站的核心设备,西门子能源提供的PEM纯水电解制氢系统Silyzer 200能够以高能量密度和运行效率实现工业规模的高品质氢气生产。此外,该制氢系统具有快速响应能力,带压启动至稳定运行时间不超过1分钟,并可直接与可再生能源耦合。
展望未来发展,“绿氢方面,我认为中国会引领整个世界。现在领先的是中国和欧洲,这两个市场有他们自身得天独厚的地方,两边一起来、两家火车头一起拉动,这也符合一个整个中欧合作的一个大框架。”赵作智博士说。
我国当前的氢源主要来自工业副产氢、煤制氢和天然气制氢。为了实现“3060”碳目标,绿氢的发展尤为重要。目前,绿氢多为电解水制氢,风电与光伏是关键。西北地区在光伏、风电的装机容量上具有较大优势。其中,内蒙古在光伏、风电的建设上遥遥领先。
氢能源行业主要上市公司:目前国内氢能源行业的上市公司主要有中国石化(600028)、华昌化工(002274)、中国旭阳集团(01907.HK)、东华能源(002221)、卫星石化(002648)、金马能源(06885.HK)、鸿达兴业(002002)、凯美特气(002549)、宝丰能源(600989)、金宏气体(668106)、滨化股份(601678)、嘉化能源(600273)、航天工程(603698)、美锦能源(000723)、中国石油(601857)、隆基股份(601012)、*ST金鸿(000669)、东华科技(002140)、亿利洁能(600277)等。
本文核心数据:光伏装机热力图、风电装机热力图
风能/光能为绿氢制取的关键
我国当前的氢源主要来自工业副产氢、煤制氢和天然气制氢。为了实现“3060”碳目标,绿氢的发展尤为重要。根据《低碳氢、清洁氢与可再生能源氢的标准与评价》,清洁氢是指生产过程中所产生的温室气体排放值低于4.90kgCO2e/kgH2的氢气。
其中,可再生氢与清洁氢相当于通俗意义上的“绿氢”。目前,绿氢多为电解水制氢,其中以可再生能源来制取氢气能够达到绿色、低碳排放的要求。
为推进氢能技术发展及产业化,国家重点研发计划启动实施“可再生能源与氢能技术”重点专项。2018-2021年共计11项制氢技术相关重点专项部署任务,其中超过三分之一的项目部署涉及可再生能源,主要为风电与光伏。可以看出,发展绿氢,风电与光伏是关键。
西北地区具有氢气制取优势
我国太阳能光伏行业虽起步较晚,但发展迅速,在国家及各地区的政策驱动下,太阳能光伏发电在我国呈现爆发式增长。据国家能源局统计数据显示,2020年我国光伏发电累计装机容量为2.53亿千瓦。从全国分布来看,我国光伏装机容量主要集中在西北、华北和华东地区。
我国风电也在稳步发展,2015-2020年我国风力发电装机容量持续上升。2020年,我国风力发电累计装机容量达到2.81亿千瓦,同比增长33.81%。在全国风电装机容量分布中,以内蒙古为主的西北地区具有丰富的风力资源,风电装机建设较为领先。
从光伏、风电整体的建设来看,西北地区在光伏、风电的装机容量上具有较大优势。其中,内蒙古在光伏、风电的建设上遥遥领先。对于制取绿氢来说,西北地区具有丰富的光能和风能,为氢气的制取提供了良好的基础。近年来,多数风/光电解水项目在内蒙古、新疆等地开展,西北地区相较而言具有较大的氢气制取优势。
“碳达峰"就是二氧化碳的排放不再增长,达到峰值之后再慢慢减下去;而"碳中和"也就是净零排放,指人类经济社会活动所必需的碳排放,通过森林碳汇和其他人工技术或工程手段加以捕集利用或封存,而使排放到大气中的温室气体净增量为零。
碳达峰、碳中和的提出,对于我国风电、光伏发电等可再生能源行业来说,是机遇更是挑战。可以说,实现碳中和、优先发展非化石能源,已经成为我国能源发展顶层设计的一部分。“双碳”战略是未来全球经济运行和资本市场不确定性中最大的确定性,因此绿色投资将是今后几十年最大的投资主题和赛道。以下“光伏”+“风电“一体化上市公司值得关注。
长缆科技(002789)
公司系专业从事电力电缆附件及配套产品的研发、生产、销售及服务的高新技术企业,拥有60余年的电缆附件生产经验,具备500kV及以下各电压等级交直流全规格超高压、高压及中低压电缆附件及配套产品的生产能力。作为国内电缆附件行业的骨干企业,公司拥有完整的产品线,主要产品涵盖超高压电缆附件、高压电缆附件、中低压电缆附件等,包括输电线路用附件、通讯电缆用附件、电力金具、电缆接续金具、电工器材、电缆敷设成套机械、绝缘材料及制品的研发、生产和销售。
2021年8月24日公司在互动平台披露:新能源市场大力发展为公司的主营业务发展提供的新的发展机遇,新能源中的海上风电、陆上风电及光伏发电项目都会用到公司生产的1-35kV的电缆终端及接头、电缆分支箱等产品。公司对新能源市场进行了整体规划和布局,依托于现有的销售渠道,组建专门的销售团队,大力开展新能源市场的销售业务。
明阳智能(601615)
公司主营业务包括新能源高端装备制造,新能源电站投资运营及智能管理业务,主要涵盖:1)大型风力发电机组及其核心部件的研发、生产、销售;2)风电场及光伏电站开发、投资、建设和智能运营管理。
公司目前已建立了以华能、中国大唐、国能投、华电、国电投、三峡、中广核等国有大型电力集团和其他民营电力集团为主导的稳固市场客户群。2020年,公司市场排名保持稳定。数据显示,2020年,公司在中国风电新增装机市场占有率为10%,连续六年位居国内前三;在全球风电新增装机量排名中位居第六位。
永福股份(300712)
公司是一家国际知名的电力能源综合服务商,为客户提供电力能源系统集成解决方案和服务,服务涵盖能源与电力工程投资、规划咨询、勘察设计、工程建设、软件开发、运维管理等电力全生命周期,业务具体可分为电力规划咨询/勘察设计、EPC总承包、智慧能源(数字电力、电力通信、电力信息技术服务)、智能运维和电力能源投资五个板块,业务领域涉及电力、石油、化工、钢铁和通信等行业,市场范围遍及国内三十个省份及东南亚、非洲、中东等十几个“一带一路”沿线国家。
公司紧跟国家和地方能源投资政策,大力发展海上风电、特高压、超高压和高压等业务,快速推进综合能源业务,2020年新增合同额30,809万元。公司新承接了莆田DE区400MW海上风电、平潭外海100MW海上风电场和长乐智慧海上风电创新示范工程等项目前期总承包工作,持续推进长乐外海A、C区800MW和中广核福建平潭大练300MW海上风电工程施工图设计。在2020年完成收入4,341.16万元,较上年同期大幅增长127.24%。
2021年9月,公司以自有资金增资入股方式投资上海快卜新能源科技有限公司。上海快卜以电动汽车储充检+大数据运营为核心,通过建立整合光伏发电、储能调峰的电动汽车充电站,目标打造全新“光储充检一体化”运营服务平台,并尝试探索开拓电池监测、电池残值评估业务。目前公司业务尚处于前期开拓阶段,全国目前共有23个站点,已有部分站点初步实现了盈亏平衡。