新能源发电解析,光伏、风能、地热能发电潜力大
人类的文明发展与能源密不可分,如果有一天世界失去了能源,那么人们将难以生存下去。我们日常的生活,工作, 娱乐 ,都离不开能源,和我们联系最为紧密的是电能。
一般最为常见的是火力发电站,主要的能源来自煤炭或者从石油中提炼出来的煤油柴油等,无论是煤炭还是石油,都是不可再生能源,总有一天这些能源会用完,所以我们需要开发新的能源来用作发电。
目前发展的最为迅猛的新能源发电是光伏发电,随着光伏发电技术不断地升级,各种原材料和设备成本日益下降,光伏发电形势越来越好,整个行业都有突飞猛进的势头。
水力发电和风能发电都表现不错,不过水利发电站和风力发电站并不是什么位置都可以开发,水利发电站需要大江大河等水利资源,风力发电站表现不稳定,首先不是什么地方都有风能,其次风力发电站占地面积大,而且发电并不稳定,如果风停了就无法发电了。
地热能发电站还是非常有潜力的,需要寻找更多地热田资源,找到一些高温高压的地热水资源用在发电上更加有效率,我们国家绝大多数地热水资源温度比较低,无法用作发电,主要还是青海西藏等地区拥有比较丰富的高温高压地热水资源,不过这些地区比较偏远,并入电网的成本较高,再加上目前对地热能发电的扶持力度不太大,所以发展的速度也比较缓慢。
1、实现“双碳”目标:改善能源消费结构是关键
当前,化石能源消耗是我国碳排放的主要来源,数据显示,2019年,煤炭、石油和天然气的消耗占我国CO2排放量的比重合计达90%以上。因此,如何优化能源消费结构,减少化石能源的消耗,是实现“双碳”目标的关键。
据国网能源研究院预测,至2035年,我国化石能源消费量占比将下降至60%至2060年,化石能源消费量占比将下降至81%。而以新能源及可再生能源为主的非化石能源消耗比重将从2020年的18%提升至2060年的81.
2、新能源发电技术:有潜力实现50%的“碳减排”
随着清洁能源发电技术的不断成熟和发电成本的下降,据高盛预测,新能源及可再生能源技术将有潜力促进中国约50%的人为温室气体排放“去碳化”,是中国实现“碳中和”目标中最重要的技术。
在发展重点方面,根据《绿色技术推广目录(2020年)》及相关规划,风能、太阳能发电技术是新能源发电技术的发展重点,其中,有2项风电技术入选《目录》,有3项太阳能发电技术入选《目录》,每项技术的节能、碳减排效益如下:
3、新能源企业技术实践情况
而在技术实践方面,我国代表性新能源企业不断创新研发,将新能源技术广泛应用于国内外项目中:
4、“十四五”时期新能源发电技术发展趋势
在新能源发电技术中,风电和光伏技术是中国能源消费转型的重点。“十四五”时期,我国新能源发电及利用技术的重点如下:
—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国新能源行业发展前景与投资战略规划分析报告》
光伏、风力发电相信大家都不陌生,前面的文章也对这两个产业链进行了一些梳理。今天就重点说一说光伏发电和风能发电中比较核心的部分,光伏逆变器和风电变流器。
首先,什么是逆变器?简单来说是一种将低压 直流电 转变为 交流电 的电子设备。我们通常是将交流电整流变成直流电来使用,而逆变器的作用与此相反,因此而得名。
变流器,简单来说就是通过整流、逆变原理将 不稳定的电能 变换成为电压、频率恒定等符合并网要求电能的控制装置。包括整流器(交流变直流)、逆变器(直流变交流)、交流变流器和直流变流器。
光伏逆变器
由于太阳能光伏所发的是直流电能,因此需要通过逆变器转换为与电网同频率同相位的交流电能并入电网(电网一般为交流电网,直流电不能直接并网)起直流变交流之用。除此之外,逆变器还有主动运转和停机功能、最大功率追踪MPPT功能、孤岛效应的检测及控制功能、电网检测及并网功能等功能。说得具体一点,逆变器除了直流变交流之外,还监管电流运行情况,有点类似于“管家”的角色。
风电变流器
风力发出来的电本身是交流电,但由于风力发电有很大的不稳定性,且风速和设备本身等都会直接影响发电机转动,因此需要风电变流器进行整理,先交流变直流,再变交流,从而提高电能质量。在风电设备中,变流器是风力发电中非常重要的一种设备,如果想把风力的发出的电能实现并网,那么变流器是不可缺少的设备,所以也是决定能否产生经济利益的核心部件。
光伏逆变器发展格局及趋势
近几年,世界各国对光伏新能源大力发展,光伏发电装机容量快速增长的同时也带动了光伏逆变器产销量的不断增加,行业保持了快速发展。随着国内光伏逆变器市场表现出巨大的潜力,逆变器市场竞争更为激烈,价格越来越接近盈利临界点。更低的价格对光伏逆变器生产厂商的技术研发水平、产品生产实力等方面都提出极高要求。以购买元器件组装为主的中小逆变器生产企业将面临生存考验,难以获得持续发展。
纵观光伏逆变器市场竞争格局的发展变化,近10年以来,行业集中度逐步提升,全球前十家企业的市场份额已达到73%。细分结构来看,1-3名地位稳固,市占率维持在45%左右,4-10名名次不断轮换,市占率在30%左右,头部稳定,腰部竞争激烈。
按应用场景与功率划分:光伏逆变器可分为 集中型逆变器 (28.5%)、 组串型逆变器 (66.5%)与 微型逆变器 三种。其中组串型逆变器是未来行业三大趋势之一。
集中型逆变器 :大型地面、水面、工商业屋顶(500-3400kw)
优势:技术成熟,逆变器和元器件数量少,故障点少可靠性高。
劣势:总功率受个别太阳能电池影响大,需要较大空间布置逆变器,后期维护较为复杂,总成本较高。
代表企业: 华为、阳光电源、上能电气 等企业
组串型逆变器 :小型分布式和地面站-工商业屋顶、复杂山区(20-300kw),户用(20kw以下)控制效果最好;
优势:逆变器体积小,重量轻便于安装,可最大限度提高发电量。
劣势:逆变器数量多,电子元器件多,总故障率相对较高。
代表企业: 锦浪 科技 、固德威 等
微型逆变器 :单体容量一般在1kw以下,多路MPPT+单机集中逆变。
优势:安装简单,安全,可最大限度提高发电量。
劣势:价格较高,适用范围小。
以目前光伏逆变器的市场情况来看,微型逆变器市场份额小,集中式逆变器是光伏发展早期的首选,因安装不方便和总成本较高的限制,增速大不如前。组串式逆变器因价格较低,安装方便的优势,得到了用户的青睐,市场份额不断提高。在短短几年间就成为全球光伏逆变器出货量最高企业的华为,其主打产品就是组串式逆变器。
组串型逆变器适应于 分布式光伏 应用场景,同时向集中地面电站场景扩展。随着下游应用场景增加,分布式光伏占比不断提升,预计组串型逆变器的市场空间将达到523亿,2020-2025年间的复合增长率14%,增长空间巨大!
2021十大光伏逆变器品牌排行榜:
1、华为 2、阳光电源
3、上能电气 4、古瑞瓦特
5、固德威 6、特变电工
7、科华数据 8、科士达
9、锦浪 科技 10、首航新能源
风电变流器行业竞争格局及发展趋势
国内风电变流器厂商整体起步较晚,长期以来,风电变流器因技术及工艺设计难度大、可靠性要求高等因素而被ABB、西门子、艾默生等国外几个电气巨头所垄断。但随着国内风电行业的快速发展,以及国家政策的扶持,国产变流器厂家纷纷发力。经过“十二五”期间产业界的持续努力和竞争,目前国产陆上风电变流器在国内市场上已成为主导,进口产品的市场占有率逐年下滑,部分企业甚至淡出了国内风电市场竞争。
值得注意的是,与陆上风电变流器相比,海上风电变流器对产品功率、可靠性、稳定性以及抗高湿高盐雾性能的要求更为苛刻,技术壁垒极高。我国海上风电使用的主要还是国际大型电气公司的变流器产品。
目前国内风电变流器市场,主要有以下两类参与者:一是能够生产风电变流器的风电整机企业或其设立的以制造变流器为主业的子公司,产品主要供给自身或母公司,以金风 科技 子公司天诚同创为代表;二是广泛参与市场竞争的独立变流器生产厂商,以 禾望电气 为代表。
据了解, 金风 科技 、明阳智能 等行业龙头设有自己的变流器子公司,同时上述企业亦使用了部分第三方生产厂商生产的变流器产品。而其他风机厂商,变流器产品则主要外采自 禾望电气、阳光电源、日风电气 等第三方供应商。
总结:
逆变器和变流器是光伏和风电发电并网的核心部分,技术含量相对较高。光伏逆变器环节我们基本上实现了国产化;风电变流器方面,国产陆上风电变流器在国内市场上已成为主导,但海上风电目前技术还相对薄弱,在变流器的关键技术层面,我国与欧美等发达国家还有一定的差距,随着我国风电的快速发展特别是海上风电的建设,掌握核心技术是必须要做的事情。未来研发投入高,自主创新能力强,掌握核心技术企业将会走出来。
新能源发电就是利用现有的技术,通过上述的新型能源,实现发电的过程。
新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等。
此外,还有氢能等;而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能、核裂变能等能源,称为常规能源。
能源按其来源可以分为下面四类:
第一类是来自太阳能。除了直接的太阳辐射能之外,煤、石油、天然气等石化燃料以及生物质能、水能、风能、海洋能等资源都是间接来自太阳能。
第二类是以热能形式储藏于地球内部的地热能,如地下热水、地下蒸汽、干热岩体等。
第三类是地球上的铀、钍等核裂变能源和氘、氚、锂等核聚变能源。
第四类是月球、太阳等星体对地球的引力,而以月球引力为主所产生的能量,如潮汐能。
答:根据国家统计局数据统计可知:2022年9月黑龙江省发电量为78.1亿千瓦时,同比下降6.1%,2022年1-9月黑龙江省发电量为805.2亿千瓦时,累计下降5.6%;2022年1-9月黑龙江省主要有4种类型发电量,发电量占全国比重约为1.28%,其中火力发电量为623.3亿千瓦时,占黑龙江省发电量比重约为77.41%,占全国发电量比重约为0.99%,是黑龙江省最大发电量类型,目前黑龙江省暂无核能发电量。
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