生物质能发电在农业的现状
生物质能是重要的可再生能源,开发利用生物质能,是能源生产和消费革命的重要内容,是改善环境质量、发展循环经济的重要任务。
生物质装机和发电保持稳步增长势头 占可再生能源发电比重持续增长
在国家大力鼓励和支持发展可再生能源,以及生物质能发电投资热情高涨,各类生物质发电项目纷纷建设投产等推动下,我国生物质能发电技术产业呈现出全面加速的发展态势。
据国家能源局数据显示,2019年,生物质发电新增装机473万千瓦,累计装机达到2254万千瓦,同比增长26.6%全年生物质发电量1111亿千瓦时,同比增长20.4%,继续保持稳步增长势头。
截止2020年底,生物质发电新增装机543万千瓦,累计装机达到2952万千瓦,同比增长30.1%。全年生物质发电1326亿千瓦时,同比增长19.4%。继续保持稳步增长势头。
垃圾焚烧发电占生物质发电新增容量半数以上
新增垃圾焚烧发电并网容量占比过半。根据国家可再生能源发电项目信息管理系统监测数据显示,2020年,全国生物质发电新增并网容量553.6万千瓦,同比增长接近70%。其中,垃圾焚烧发电315.0万千瓦,农林生物质发电226.2
万千瓦,沼气发电12.5万千瓦。
农林生物质发电项目利用小时数2018年开始逐年走低,主要原因是可再生能源补贴的拖欠对农林生物质发电项目影响较大。根据统计,2019年利用小时数超过5000小时的项目为188个,总装机为526万千瓦。据此判断约50%的项目在承受电价补贴拖欠的压力下,仍坚持项目正常运营。
垃圾焚烧发电持续保持较高增速
国内生活垃圾清运量和无害化处理率保持持续增长,对于垃圾焚烧的需求也在日益增加。为满足垃圾焚烧消纳生活垃圾的需求,随着垃圾焚烧发电市场从东部地区向中西部地区和乡镇移动,垃圾焚烧量将持续保持增长。
垃圾焚烧符合我国中长期规划,成长确定性强
垃圾焚烧发电能更能契合当前碳达峰、碳中和的政策方向,同时也更能有效的实现国家部委提出的“减量化、资源化、无害化”的目标。因此,未来固体废弃物的处理将以焚烧发电为主。
首先,垃圾焚烧过程虽然也会产生二氧化碳,但焚烧生物质能替代化石燃料进行发电,能同时带来净碳减排。其次,相对于垃圾填埋方式,垃圾焚烧几乎不排放甲烷。
据测算,以温室气体排放量最大的垃圾处理方式厌氧填埋为基准,焚烧发电碳减排比例高达71%,即相比厌氧填埋方式仅排放
29%的温室气体。2012-2019年,我国生活垃圾焚烧无害化处理比例持续增加,2019年焚烧无害化处理比例达50.29%,较2012年提升了近30个百分点,同时生活垃圾填埋和堆肥等方式无害化处理比重持续下降。
对标日本等人口密度较高的发达国家,垃圾焚烧占比可达 80%以上。,从目前部分省市已出台的规划来看,各地政府仍将继续提高垃圾焚烧占比,行业在 2030
年碳达峰前仍有较大的发展空间。
更多数据来源请参考前瞻产业研究院《中国生物质能发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
新能源发电政府补贴按照每度0.42元补贴,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。新能源发电也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。
光伏发电有国家补贴,国务院日前明确表示即将对所有分布式光伏发电项目发放补贴,补贴年限为20年,无论是自发自用电量和上网电量,统一每度补贴标准在0.45元左右,具体补贴细则年内即将出台,补贴通过国
家电
网企业计量和支付。目前,我们企业正在组织申报“光伏集中应用示范社区”,除了以小区为单位申报外,还可以由厂家集中统一申报,国家对自发自用的电量和多余上网的电量实行0.4-0.6元/度的电价补贴,该补贴出自财政部设立的可再生能源基金。部分区域还可以获得4元/瓦的地方初期投资补贴。
不过,根据中电联最新发布的数据,2019年1月份-8月份,我国新增光伏装机为1495万千瓦,比上年同期同比大幅下降54.7%。在业界看来,导致这一局面主要因为2019年度光伏补贴政策的改变,以及由此导致的政策推出时间延迟,而其中根源问题之一,在于可再生能源发电补贴资金缺口较大;且随着可再生能源发电成本的大幅下降,陆上风电、光伏电站、工商业分布式光伏国家补贴的 历史 使命似乎也已完成。
事实上,此前财政部、国家发改委、国家能源局在《关于促进非水可再生能源发电 健康 发展的若干意见》以及《可再生能源电价附加补助资金管理办法》征求意见座谈会上就曾明确,到2021年,陆上风电、光伏电站、工商业分布式光伏将全面取消国家补贴(户用光伏是否包含其中尚未明确)。
以光伏为例,据相关媒体报道,目前,“2020年的光伏发电补贴政策”即将进入意见征求阶段,而鉴于此,业界推测,2020年大概率将成为我国光伏电站(户用待定)享受国家补贴的最后一年。
根据财政部公布的数据,按照相关办法,2012年以来,财政部累计安排可再生能源补贴资金超过4500亿元,其中2019年安排866亿元。
财政部介绍,一方面,对于新增项目,一是积极推进平价上网项目,目前已经公布了第一批共计2076万千瓦平价上网项目名单;二是调控优化发展速度,加大竞争配置力度,明确新建风电、光伏发电项目必须通过竞争配置,优先建设补贴强度低的项目,有效降低新建项目补贴强度。三是价格主管部门积极完善价格形成机制推动补贴强度降低的政策措施,新建陆上风电2019年和2020年的最低指导价已经分别下降到每千瓦时0.34元和每千瓦时0.29元,在局部地区已经低于煤电标杆电价;新建光伏发电项目2019年的指导价已经下降到每千瓦时0.4元,通过加大竞争配置力度可进一步降低补贴强度。通过上述措施,可以有效降低新增规模项目所需补贴资金,缓解补贴缺口扩大趋势。
另一方面,对于存量项目,一是拟放开目录管理,由电网企业确认符合补贴条件的项目,简化拨付流程;二是通过“绿证”交易和市场化交易等方式减少补贴需求;三是与税务部门保持沟通,进一步加强可再生能源电价附加征收力度,增加补贴资金收入。通过上述措施,可逐步缓解存量项目补贴压力。
(2)农村、牧区生活用能的可再生能源利用项目;
(3)偏远地区和海岛可再生能源独立电力系统建设;
(4)可再生能源的资源勘查、评价和相关信息系统建设;
(5)促进可再生能源开发利用设备的本地化生产。
究其原因,国家应对气候变化战略研究和国际合作中心首任主任、中国能源研究会可再生能源专业委员会主任委员李俊峰认为,补贴缺口变大的根本原因有二:
一是征收不到位,导致入不敷出二是征收额度没有随可再生能源规模的扩大而提高。
李俊峰指出,补贴来源是从可再生能源电价附加征收,每年应征收1000亿元,但是征收比例仅75%左右,年度欠收200多亿元,长此以往而造成了历史欠账,并多年累积、滚存而成为1000亿元的缺口。在李俊峰看来,可再生能源附加的额度没有按照可再生能源法的要求及时调整,补贴出现缺口成为必然。
因此有专家提出,在控制光伏发展速度的同时,财政应适当调增基金规模,适应发展需要。如果把全社会可再生能源电价附加全部收上来,所谓缺口就会大大减少。如果社会用电每度附加增加到3分钱,补贴将由此全部解决。
上一篇文章发出之后,与朋友们又有了一些新的讨论。
整体上,大家能够清晰的感受到我对于光伏行业未来发展的看好。但这并不是说光伏行业目前已经很完美,甚至没有缺点。
事实上,光伏行业在过去十数年、甚至更长久的时间里,经历了太多的风风雨雨。
这个朝阳行业曾经像磁石一般,吸引着人才、技术与资本的蜂拥而至,并成就过中国福布斯富豪榜的首富。然而,随潮水落去,它也曾让英雄般的名字跌落神坛,无数投资者因此血本无归。
事物皆有两面,我们就来看看光伏的另外一面。
与朋友们讨论下来,主要的短板有这么五个:占地方、靠补贴、难消纳、不环保和不连续。篇幅关系,我们准备分成两篇,第一篇探讨前两个短板:占地方和靠补贴,后三个留到下一篇。
光伏发电的原理,来自于 光生伏特效应 。
一块暴露的半导体材料,阳光中的光子与之接触后会有一部分转化为电子。由于半导体内部材质的不均匀或者掺有杂质,不同的部位会产生不同数量的电子,有的地方多一些,有的地方少一点。电子数量的不同,使得不同部位之间产生了电压(电位差)。这个时候,如果以导电体将存在电位差的不同部位相连接,电流就形成了。
从最根本的角度来看,地球上绝大部分能源的最终来源,都是太阳。以煤炭、石油为代表的化石能源,来自于远古的动植物。植物依赖阳光进行光合作用,将水和二氧化碳转化为碳水化合物,这构成了所有动物的底层食物来源。
风能来自于大气运动,水能来自于水汽循环所带来的降雨,这背后的根本推动力还是太阳照射带来的温度变化。
这些天然存在的一次能源,经过各种形式的发电机转化为人类最重要的二次能源电力,再经由电网输送到千家万户,驱动着现代生活中所必不可少的各种电力设备和家用电器。
所以,光伏发电从一开始就带着人类十分美好的期盼,因为它避免了中间环节,可以直接从太阳能转换成为电能。
在光伏行业,最核心的研究课题就是 光电转换效率 ,即照射到太阳能面板上的光照有多少可以转换成电流。这个核心指标,驱动着整个行业不断的取得一个又一个技术进步。
既然是指标,就要计算。而要计算,就得有个标准。地球上即使是相同的时节,由于所处的地理纬度不同,太阳照射的强度差别会很大。高纬度的阳光常常照在身上却感受不到多少温暖,而此时赤道地区的阳光却能将人皮肤灼伤。所以,为了能够一致的做比较,光伏人将光电效率定义标准化了:
同时,规定了检测的条件:太阳能工作温度为25℃±2℃,以及照射强度为1000 W/M2。
看不懂也没关系,只要知道 转换效率越高越好 就行了,因为这意味着同样的光照条件下,可以发出更多的电量。
目前,学术界的研究认为,以晶体硅为材料的太阳能电池转换效率的 理论极限约为29%左右 。为了缩小与理论极限的差距,近年来在主流的P型单晶电池领域,晶科能源和隆基乐叶交替向世界纪录发起新的冲击。最新的记录由隆基乐叶在2019年1月16日创下, 转换效率为24.06% 。
在实际发电的时候,一片一片的太阳能电池片需要连接起来,构成一个发电的基本单元,这个单元就叫做组件。
我们来感受一下,一个组件所能够发出的电量,以目前较为典型的60片310Wp的单晶PERC组件为例。由于我国日照时间的不同,将全国划分为三类资源区,在计算中我们以二类资源区的中值1500小时/年作为参考。
即单个组件每年可以发电465度,按照家庭每天用电5度计算, 大概可供90天左右 。如果保障一个家庭的全年供电,大概需要4-5个组件。
当然,这是理想的情况,光伏发电受日照和环境温度的共同影响,而且随着使用年限的增加,发电能力会逐渐下降。
根据晶科能源的产品手册,我们大致可以看出,刚安装好的新组件初始发电功率实际为97%,经过12年使用后下降到90%,最终到达产品使用年限25年时进一步下降至80%。
这个组件有多大呢?根据产品手册的数据,长度为1.67米,宽度为1.00米,厚度为35毫米。这意味着,需要占地1.67平方米。也就是说,保障家庭每天5度的用电量,大概需要有1.67 * 4 = 6.68 平米的空旷空间。实际安装时,由于组件并不是平铺,而是有一定的倾斜角度,实际占地应该要少一些。
与之对比,我们以装机容量60万千瓦、火电设备利用小时4300小时/年、厂用电率4.34%的典型火力发电厂为例:
折合530万个组件的年发电量,按照每块1.67平米计算,约合886.37万平米,折合8.86 平方公里。
我们再做个极端测试,根据中国电力企业联合会报告,2018年我国全 社会 用电量 6.84 万亿千瓦时,假如全部采用上述的60片光伏组件来发电,大概需要占地 68400 / 24.68 * 8.86 = 2.46 万平方公里。大约占去了我国的960万平方公里国土面积的 0.26% 。
这就是光伏最大的短板, 单位面积发电量太低 ,远远不能够与火电相比。
理解了这一点,就能够理解为什么很多人仍然不看好光伏,因为光伏发电需要占用大量的土地面积,而我国的土地整体上是稀缺的,且价格不菲。
经过上面的计算,我们对光伏发电有了新的印象: 占地方 。
那在怎样的场景中,这个短板不是那么明显呢?
有这么几类:第一类,在我国的大西北,地广人稀、日照充足,适合建设大规模的光伏地面电站;在全世界范围内,符合这个特征的地方,还是挺多的,比如中东、北非、澳大利亚、美国的中西部等。
第二类,工业厂房、园区的屋顶。这些地方,本来就闲置在那里,利用起来装上光伏,完全不需要额外的土地成本。于是乎,我们看到京东的物流园、高铁的站台、谷歌的数据中心、甚至是苹果公司新建的总部大楼,都在屋顶装上了光伏。
第三类,以矿山的塌陷区、湿地、鱼塘、湖泊为代表,将光伏组件通过漂浮载体或者固定支架放置在这些区域。上市公司之中,阳光电源有不少漂浮载体的业务,而通威股份更是利用其深耕水产饲料的优势,搞起了渔光互补。
第四类,以农业大棚为载体,在其外部加上光伏,棚内搞种植,棚外搞发电,称之为农光互补。所发出来的电力,还能够为农业自动化提供能源。
在以上几类中,土地的成本较低、甚至可以忽略,所以只要光伏发电自身的成本能够有竞争优势,其应用就不可限量。毕竟,即使不考虑化石能源的不可再生因素,我国较高的工商业电价和居民电价本身就会对于低价的其他电力来源有着强烈的需求。
与单位面积发电量的不懈斗争,转换成了一个又一个的 光伏技术创新 。
这个过程最大的技术路线变革,是单晶电池片对于多晶的取代。所谓单晶,就是晶体硅中每一个硅原子都排列的整整齐齐,良好的晶体性质使得单晶有着更高的光电转换效率。
但这是有成本的,通过直拉法或者区熔法小心翼翼生成的单晶硅棒,成本一直居高不下,在和通过较低成本的铸锭法就能生成的多晶硅锭的竞争中处于下风。
近年来,隆基股份在单晶技术上连续取得突破,一方面通过拉晶设备的国产化和技术改进不断降低硅棒的生产成本,另一方面通过引入金刚线切割技术,大幅度的降低了硅片切割的成本,并通过硅片薄化技术进一步提高了出片率。
目前,电池片环节,单晶PERC技术引领了高效电池的产能升级,再叠加诸如双面双玻、半片等组件环节的诸多技术突破,共同将量产的高效光伏组件转换效率提升到 22% 以上。
这场单多晶的对决,让双方都突破了自我。
就在昨天,天合光能宣布其研发的高效N型单晶电池高达24.58%,创下了大面积TopCon电池效率最新的世界纪录。同一天,阿特斯发布新闻公告,其研发的高效多晶太阳能电池的转换效率达到22.28%,创造了新的大面积多晶电池的世界纪录。
似乎只在高 科技 领域才会有的百家争鸣,近年来在光伏行业正在不断上演。
就这样,随着 组件的转换效率 变得 越来越高,单位面积发电量 也就 越来越多, 而对于 土地的需求 也变得 相对减弱。
所以,有朝一日,像曾经风靡大江南北的太阳能热水器一样,家家的屋顶都变成了太阳能组件,也并非完全不可能。
作为新兴的可再生能源技术,光伏的产业化之路一直受到各国政府的高度重视。
实际上,在光伏成就无锡尚德的创始人施正荣先生以186亿元成为2006年中国大陆的新首富时,就是靠着欧洲、特别是德国政府对于光伏的大力补贴。
最终,市场证明靠着过度补贴成长起来的巨头,在补贴退去的时候也会推倒它们。时至今日,施正荣先生早已淡出人们的视角,尽管他仍然在这个行业里奋斗着。
在行业的起起落落之中,仍然有一些企业家在坚守,正是他们的坚持让这个行业迎来了新生。
在之前的文章中,我们通过对比火电龙头华能国际与光伏发电企业龙头协鑫新能源的财报数据,对于光伏发电成本做了推演。在数据的背后,光伏发电平价上网的脚步声正变得越来越清晰。
而这一天的到来,将会让很多的光伏发电项目,不再依赖国家补贴。
5月22日,国家发改委、能源局公布2019年第一批风电、光伏发电平价上网项目,其中光伏平价项目合计 14.78 GW 。
在全球市场上,平价上网项目也越来越多。2017年2月,日本丸红与晶科能源联合竞标阿布扎比大型光伏电站,累计装机1.18GW,中标电价为每度电2.42美分,折合人民币不到 0.17元 。
尽管光伏行业的企业一直在坚守,补贴的拖欠确实也对企业经营造成了实实在在的影响。
2018年,我国可再生能源补贴的缺口超过了1400亿元,这不可避免的会影响光伏补贴的及时发放。
光伏电站作为资本密集型的企业形态,由于不能够及时收到国家补贴导致运营资金的巨大压力,这会顺着产业链层层向上游传递。体现在财务数据上,就是光伏产业链上中游企业巨大的应收账款。
黑鹰光伏做过一个统计,截至2019年末,78家主要光伏公司应收账款和应收票据合计达到了1717.67亿元,大约是同期净利润的 8.03倍 。
所以,我们看到全球第二大光伏电站运营商协鑫新能源从去年开始,就在不断出售资产,开始了断臂求生。
2019年5月23日,协鑫新能源向云南能投集团一口气出售了19座国内正在运营的光伏电站,以换取资金减轻债务压力。这19座电站合计977MW,相当于其持有的全部7300MW光伏电站的13.38%。在此之前,协鑫新能源已经连续多次出售了合计760MW的光伏电站。和这次一样,接盘的都是能够以较低成本融资的国资企业。
这从一个侧面反映了, 如果能够以较低的利率融资,光伏电站的资产在当下已经具备相当的吸引力 。
所以,随着平价上网的到来,越来越多的光伏发电项目,可以在不依赖国家补贴的情况下运营。而这些电站的运营利润,将和其融资成本密切相关。
换句话说,后补贴时代, 融资成本的高低,才是决定光伏电站盈利质量的关键变量 。
未完待续。
风电项目碳减排指标碳排放交易会影响可再生能源补贴。如果交易不顺利的话,可再生能源的补贴会减少。当然指标的大小也会影响到交易的进行。
可再生能源的补贴是发放到每一个环保公司。
三是示范城市群选择。采取地方自愿申报、专家评审方式确定示范城市群。鼓励申报城市群打破行政区域限制,强强联合,自愿组队,取长补短。
四是组织实施。示范城市群应确定牵头城市,明确任务分工,强化沟通协调,统筹推进示范。五部门将依托第三方机构和专家委员会,全程跟踪指导示范工作,并实施节点控制和里程碑考核。
法律依据:
《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》
第三条能源开发利用应当与生态文明相适应,贯彻创新、协调、绿色、开放、共享发展理念,遵循推动消费革命、供给革命、技术革命、体制革命和全方位加强国际合作的发展方向,实施节约优先、立足国内、绿色低碳和创新驱动的能源发展战略,构建清洁低碳、安全高效的能源体系。
第四条国家调整和优化能源产业结构和消费结构,优先发展可再生能源,安全高效发展核电,提高非化石能源比重,推动化石能源的清洁高效利用和低碳化发展。
《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》
二、示范内容
示范城市群应聚焦技术创新,找准应用场景,构建完整的产业链。一是构建燃料电池汽车产业链条,促进链条各环节技术研发和产业化。要依托龙头企业,以客户需求为导向,组织相关企业打造产业链,加强技术研发,实现相关基础材料、关键零部件和整车产品研发突破及初步产业化应用,在示范中不断完善产业链条、提升技术水平。二是开展燃料电池汽车新技术、新车型的示范应用,推动建立并完善相关技术指标体系和测试评价标准。要明确合适的应用场景,重点推动燃料电池汽车在中远途、中重型商用车领域的产业化应用。要运用信息化平台,实现燃料电池汽车示范全过程、全链条监管,积累车辆运行数据,完善燃料电池汽车和氢能相关技术指标、测试标准。三是探索有效的商业运营模式,不断提高经济性。要集中聚焦优势企业产品推广,逐步形成规模效应,降低燃料电池汽车成本。要为燃料电池汽车示范应用提供经济、安全稳定的氢源保障,探索发展绿氢,有效降低车用氢能成本。四是完善政策制度环境。要建立氢能及燃料电池核心技术研发、加氢站建设运营、燃料电池汽车示范应用等方面较完善的支持政策体系。要明确氢的能源定位,建立健全安全标准及监管模式,确保生产、运输、加注、使用安全,明确牵头部门,出台加氢站建设审批管理办法。
三、示范城市群选择
示范城市群采取地方自愿申报、专家评审方式确定。申报城市应打破行政区域限制,在全国范围内选择产业链上优秀企业所在城市进行联合,具体要求如下:产业链上优秀企业之间签订合同或合作意向书,企业所在城市(地级以上)本着自愿组合的原则组成城市群,协商产生牵头城市,牵头城市与其他城市签订合作协议,共同编制实施方案,明确任务分工,其他城市向牵头城市提供示范任务承诺函,形成产业链条各环节环环相扣、强强联合态势,协同推进关键核心技术研发和产业化。牵头城市将实施方案上报所在省份财政、工信、科技、发改、能源主管部门审定后,由所在省份向五部门申报示范(申报指南附后)。
五部门组织专家委员会对符合条件的申报方案进行综合评审,经五部门审核后确定示范城市群,方案成熟一个实施一个。示范应用工作将重点支持技术攻关基础好、资金落实到位、计划目标明确、应用场景清晰、政策制度有保障的城市群。
四、组织实施
燃料电池汽车链条长、参加示范主体多,示范城市群以及各城市所在省份应加强上下联动、横向协同。各省份应统筹本省资源,加大对示范城市和企业的支持力度;各相关省份之间应加强组织协调,共同支持示范城市群开展示范应用工作。
各示范城市群牵头城市人民政府要发挥主体作用,会同其他参与城市共同组成领导小组,负责领导小组的日常工作,强化城市间的沟通协调,统筹推进示范工作。领导小组要提出实施方案年度计划,明确责任和保障措施,负责示范项目组织实施、资金分配等,确保链条各环节衔接一致、协同作战。每个示范年度终了,领导小组经牵头城市所在省份相关部门向五部门提交实施方案进展、阶段性任务完成情况和资金申请报告。