可再生能源的现状与发展前景
从我国可再生能源发展现状来看,基于我国的资源禀赋与负荷中心呈逆向分布特点,资源和负荷匹配相对较差,且部分地区就地消纳困难“三北”地区电源结构中调峰电源相对较少,特别是自备电厂供热机组比例较大,在冬季供热期调峰能力进一步受限我国经济进入了新常态,电力需求放缓,装机出现了相对过剩辅助服务政策不到位,或落实不力可再生能源发展建设速度较快,配套电网规划建设相对滞后,电能通道输送能力尚待提高。
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。
在全球变暖趋势不断加剧,传统化石能源供应日趋紧张的形势下,各国政府在制定能源发展战略时纷纷提出要进一步开发和加大可再生能源的利用比例。但美国科学家的最新研究分析表明,可再生能源也许并不如想象的那样环保,发展可再生能源需要耗费大量的土地资源,最终的代价可能是环境遭到破坏。可再生能源是否是把“双刃剑”再次成为科学家们争论的焦点。 反对者:占地过多侵蚀自然 纽约洛克菲勒大学的杰西·奥索贝尔带领的研究小组在最新出版的《核能管理、经济和生态》杂志上发表论文称,他们对每一种可再生能源所占用的土地资源以及相对应的电力产出进行了考察分析。根据测算,生物质能和风能每生产1瓦或者2瓦电需要占用1平方米土地,要想改变全球能源供应格局,就需要兴建足够多的风电场以及拦河大坝,种植足够多的生物燃料作物,这势必会给自然带来巨大的侵蚀。 以美国为例,如果要满足2005年全美国的电力需求,必须在相当于得克萨斯州面积(约26.7万平方公里)大小的地方安装风力发电设施,并保持昼夜不停运转,才能保证供应。而纽约市所有的电力设备要想正常工作,也需要一个面积相当于康涅狄格州(约1.3万平方公里)的巨大风力发电场。 赞成者:所需土地其实有限 有些科学家则不认同奥索贝尔的分析结论,认为他采用能源密度(即每单位土地上的能源产出)作为唯一的衡量标准有失偏颇,不能够全面估算可再生能源对环境产生的影响。 美国国家可再生能源实验室主任研究员约翰·特纳表示,利用能源密度作为评估标准,不足以涵盖各种不同可再生能源的发展潜力。他说,如果用转换效率为10%的太阳能电池来为整个美国提供电力保障,那么只需要在亚利桑那州或者内华达州这种阳光充沛的地方安装1万平方英里(约合2.6万平方公里)的太阳能板就足够了,而整个美国大陆面积有370万平方英里,占用的土地面积不过是九牛一毛。而且,这仅仅只是采用了其中一种可再生能源技术。 是否环保:思路不同结论迥异 根据奥索贝尔的分析报告,如果美国以生物质能作为主要能源,那么爱荷华州965平方英里(约合2500平方公里)的可耕地都将被占用。如果利用太阳能,仅太阳能面板覆盖的土地面积就达到58平方英里(约合150平方公里),此外还要考虑兴建配套的储存工厂所占用的土地。因此他认为,太阳能和生物质能等可再生能源是“不环保的”。 对此,特纳表示,完全不必要在新的土地上建太阳能工厂,只需在现有建筑或房屋的屋顶上支起太阳能板,就能够满足全美国年电力需求的25%%。至于占地面积很大的风力发电场,实际上有95%%的地面是闲置的,可以合理利用土地,用来耕种农作物。 未来趋势:核能也是绿色能源? 奥索贝尔认为,核能具有排放污染小的优势,是未来能源发展与利用的方向。他解释说,强调环保理念的能源政策有三大支柱,一是增进能源效率,二是利用碳捕获和封存技术,逐渐加大对天然气的依赖,第三就是发展核能。 特纳也赞同核能的发展潜力,但他提醒,核废料的处理不容忽视,应该在确保安全的前提下逐步推广。
化石能源、核能会越用越少,不能在短期内得到补充,他们属于不可再生能源。而水的动能、风能、太阳能、生物质能,可以在自然界源源不断的得到的能,称作可再生能源。
通过分析,我们知道电能不能从自然界源源不断的得到,所以电能不是可再生能源。但是电能会不会越用越少呢?电能可以通过水能、风能得到,也不会越用越少。所以电能也不是不可再生能源。所以电能只能说是二次能源,不能说可不可以再生
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.
太阳能和其他能源相比有很多优势。由于广袤的沙漠,阿拉伯世界最丰富的清洁能源是太阳能,该地区的非石油国家已经首先利用了这一优势。摩洛哥已经从可再生能源中获得了超过33%的能源(欧盟的平均水平是18%)。石油生产国也在迎头赶上,阿拉伯联合酋长国、阿曼、卡塔尔和其他国家正在建设大型清洁发电厂。在过去的十年里,中东地区的太阳能发电量已经从91兆瓦增加到9000兆瓦,而投资则增加了12倍。分析家们说,可再生能源正变得越来越有竞争力。与传统能源相比,太阳能发电厂在建造和维护方面更便宜、更快捷、更安全。在阿拉伯联合酋长国,新的太阳能发电厂的成本大约是天然气的三分之二,是石油的三分之一。
该地区的许多政府政策是不一致的。例如,沙特阿拉伯将可再生能源作为其经济改革的支柱,并宣布计划建造世界上最大的光伏发电站,但六个月后却看到该项目搁浅了。中东地区的动荡局势让投资者感到担忧。此外,廉价的石油最近抑制了中东地区对太阳能发电的热情--低原油价格使得用石油发电变得极其便宜,而油价下跌带来的收入减少则迫使各国搁置新的太阳能项目。
随着世界对更多能源的渴求,以及对能源造成的损害越来越警惕,太阳能可能是答案:一种廉价和无尽的清洁能源。通过对拥有最多太阳能容量的10个国家进行排名,你可以看到哪些国家目前做得最好,哪些可以做得更好。
来自国际能源署的光伏趋势报告的数据显示,虽然他们的调查只到2014年,但这是最新的数据。(这些数据告诉我们的是谁生产的原始太阳能最多,而不是谁生产的太阳能容量占其国家的比例最高)。而且它显示了哪些国家拥有最多的太阳能装机容量,而不是实际产生了多少太阳能)。名单中令人惊讶的部分是包括领土相对较小的国家。德国、日本、意大利 -- 他们都在美国之前,尽管我们有更多的土地。
本文为春节专题文章——“年度 科技 发展态势总结与展望”的第四篇能源篇。
世界能源领域2019年发展态势
全球油气供应安全风险大幅增加。 全球尤其是中东能源地缘政治冲突加剧,大大增加了油气供应的安全风险。4月,美国宣布终止对伊朗石油进口的制裁豁免,重启对伊朗原油出口的限制。7月,英国在直布罗陀海域扣押了伊朗油轮。随后,伊朗在霍尔木兹海峡查扣一艘英国油轮以示报复。9月,沙特阿美旗下的两处重要石油设施遭无人机袭击,原油产量一度锐减570万桶/日,引发了全球油价短期跳涨。此外,卡塔尔退出石油输出国组织“欧佩克”、叙利亚局势震荡也在一定程度上影响全球的油气供应安全。
动力电池梯次利用商业化加速。 德国大众集团推出一款新型移动充电站,其内部电能存储单元由二次回收的电动车动力电池组成,已在德国率先投放使用。日本本田 汽车 公司与美国电力公司(American Electric Power,AEP)展开合作,共同开发一个能够将废旧电动 汽车 电池集成至AEP电网中的新商业模式。中国北汽鹏龙、北汽新能源等企业合伙在河北省黄骅市实施了北汽鹏龙动力电池梯次利用及资源化项目。
世界能源领域2020年趋势展望
全球能源转型趋势愈发明显。 德国将逐渐停止以煤炭作为电力来源,并将可再生能源的发电比重从现在的38%提升至2030年的65%。法国能源部表示,到2030年要将可再生能源在法国能源结构中的比重提高到40%左右。韩国产业通商资源部公布《第三次能源基本计划》草案,提出力争到2040年将可再生能源占比提高到30%-35%,大幅降低煤炭发电比重。波兰公布2040能源政策草案,拟大幅增加核电和可再生能源在能源结构中的比例,以不断降低对煤炭的依赖。
可再生能源市场前景巨大。 国际能源署发布《可再生能源市场分析和2024年预期》报告称,从2019年到2024年,全球可再生能源装机将增加50%。美国能源信息署发布的《2019年度能源展望》报告指出,未来30年,可再生能源发电量(风力、太阳能、水力)将从2018年的5000亿千瓦时增加到2050年的1.5万亿千瓦时。欧洲风能协会发布《我们的能源,我们的未来》报告称,欧盟现在的海上风电装机容量是20吉瓦,到2050年欧盟海上风电装机容量要达到230至450吉瓦,比现有容量增长10倍以上。英国发布的《海上风电产业战略规划》提出,在2030年前将英国海上风电装机容量提高到3000万千瓦,将海上风力发电量提高到总发电量的30%。
先进核技术商业化应用加速。 根据麻省理工学院报告,先进、非常规的核反应堆将在2030年颠覆当前的核能行业。美国首座小型反应堆纽斯凯尔小堆将于2020年9月完成核管会的设计认证,并将于2026年下半年投入运行。俄罗斯首座浮动式核电厂“罗蒙诺索夫院士”号将于2020年4月开始全面投运。英国投资两亿英镑建造全球首个商用核聚变发电厂,并拟于2040年实现核聚变能源生产的商业化。加拿大启动核能研究倡议,加速推进小型模块堆的研发应用,并计划于2026年前在乔克河(Chalk River)建成首座小堆。
作者简介
张欢欢,国务院发展研究中心国际技术经济研究所 研究四室 研究助理
研究所简介
国际技术经济研究所(IITE)成立于1985年11月,是隶属于国务院发展研究中心的非营利性研究机构,主要职能是研究我国经济、 科技 社会 发展中的重大政策性、战略性、前瞻性问题,跟踪和分析世界 科技 、经济发展态势,为中央和有关部委提供决策咨询服务。“全球技术地图”为国际技术经济研究所官方微信账号,致力于向公众传递前沿技术资讯和 科技 创新洞见。
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