可再生能源制氢占比仅为1%,氢来源亟待“绿化”
来源:经济日报
7月29日,由中国电力企业联合会指导、协鑫(集团)控股有限公司(下称协鑫集团)主办的氢能产业发展论坛暨协鑫氢能战略发布会在京举行。中国能源研究会副理事长吴吟表示,能源行业排放占到全球温室气体排放总量的2/3,实现双碳目标的关键在能源。能源低碳发展有两大路径:化石能源低碳利用和大力发展可再生能源。当前,G20集团中已经有9个国家和地区发布了氢能发展战略,还有7个国家和地区正在开展前期研究。氢能产业呈现出良好发展态势, 科技 进步日新月异、应用场景层出不穷,未来氢能将在钢铁、能源、交通和建筑等领域广泛应用。
根据中国氢能联盟预测,到2030年,我国氢气的年需求量将达到3715万吨左右,在终端能源消费中占比约5%;到2060年,我国氢气的年需求将增至1.3亿吨左右,在终端能源消费中占比约20%。
中国电力企业联合会专职副理事长安洪光表示,通过新能源与氢能的耦合,可助力高比例清洁能源电力系统的稳定运行,解决长时间清洁能源处理和负荷需求的平衡问题,帮助难以减排领域深度脱碳。在他看来,“十四五”时期,将是我国碳达峰“窗口期”、氢能产业发展的发力期,也是氢能市场的培育期和氢能技术的追赶期。
随着减碳行动的开展和各项政策的加持,氢能发展势不可挡。据不完全统计,迄今已有河南、山西、湖北、安徽等超过30个省市对氢能产业发展作出了明确部署,有的还制定了详细的时间表、路线图和任务书。可再生能源制氢、燃料电池 汽车 示范城市群、加氢站建设等项目成行业投资热点。
氢从何处来?在碳达峰、碳中和目标下,回答好这一问题尤为重要。
根据不同的制取方式和碳排放量,氢能被分为灰氢、蓝氢和绿氢。2020年我国氢气来源中,62%为煤制氢,19%天然气制氢,仅有1%的可再生能源制氢,氢来源亟待“绿化”。中国工程院原副院长杜祥琬强调,氢能产业要实现高质量、可持续发展,其核心准则是从源头做到可持续,将波动性、间歇性的风能、太阳能转换为氢能,有利于储能和传输,具有零排放、零污染和可持续优势。
高成本是当前可再生能源制氢大规模推广的主要难题。“降低氢能使用成本是产业发展的关键所在。”在中国石油和化学工业规划院新能源发展研究中心主任刘思明看来,我国氢能产业急需模式创新,依托海外优质天然气资源,转化为氢气具有成本竞争力,国内京津冀、长三角、珠三角氢能产业率先发展,用氢也应避免长距离陆运。他认为,未来国内氢能市场将以“工业副产氢+短距离运输”模式为主,海外将以“优质资源转化蓝氢+长距离化学品载体运输”模式为主。
会议现场,协鑫集团旗下协鑫新能源正式对外发布公司氢能战略。根据规划,协鑫新能源氢能战略由蓝氢和绿氢两部分构成。具体而言,蓝氢目标――首期建成年产230万吨合成氨,逐步扩能至每年400万吨生产规模,可供应国内70万吨蓝氢;绿氢目标――计划到2025年建设100座综合能源站,达到40万吨年产能。
协鑫集团董事长朱共山表示,从空间结构上讲,在东部、南部等负荷中心发展蓝氢,在中西部地区等新能源大基地发展绿氢,一蓝一绿,协同发展。“协鑫新能源将打造不依赖补贴,完全市场化的零碳 科技 先锋企业,做全球综合实力领先的绿氢与蓝氢综合运营服务商。”
在《关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标的建议》中,清洁能源、可再生能源、光伏、风电、氢能、新能源汽车成为近期的高频词汇;《关于制定第十四个五年规划的建议》《国民经济和社会发展规划》和《2035年远景目标》相继出台,清洁能源、可再生能源、光伏、风电、氢能、新能源汽车等成为三五愿景提案中的高频词。地方十四五规划提出以新能源为重点,为能源产业长远发展奠定主基调。
在业内人士看来,地方政府对新能源产业的支持与中国的碳高峰和碳中性承诺密切相关。中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海燕在接受采访时指出,以风电和光伏为主导的可再生能源是实现碳中和目标的主力军,在能源转型期将发挥重大作用。未来,可再生能源的发展将只有下限,没有上限,他说,在地方政府出台的规划建议中,关键是要通过技术和体制创新,推动新能源的发展。其中,北京提出大力发展新能源和可再生能源,支持绿色技术创新,拓展绿色节能、清洁环保等产业,建立生态产品价值实现机制,打造绿色金融改革创新试验区。海南省以建设清洁能源岛为目标,大力推进工业、能源、交通结构绿色低碳转型,大幅提高可再生能源比重。
在中央提出3060目标的背景下,各地近期出台的规划建议,显示了各地支持新能源发展的积极性,这将给光伏等新能源的发展带来巨大机遇,中国光伏产业协会副秘书长认为,未来地方政府需要进一步科学规划,通过政策机制的保障和新能源并网的支持,推动新能源更好的发展。如他所说,地方政府应该解决一些政策难点土地使用税和耕地占用税是制约光伏产业发展的重要障碍,也是导致光伏非技术成本比重不断上升的重要因素。建议地方政府明确光伏用地政策,尽可能降低光伏用地成本。
在秦海燕看来,十四五期间,要明确对地方和行业的传导压力和传导任务,明确地方和重点行业达到高峰的目标、路线图、行动方案和配套措施。他强调,要把限额制度纳入地方政府考核指标,逐年提高消费权重。建议参照节能减排指标考核办法,将非水可再生能源消费责任指标与节能减排指标紧密挂钩,并将其纳入地方政府经济社会发展的考核指标。地方政府应将配额制度分解到县、市政府。
光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,但不涉及机械部件。
所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源可以无处不在。
在11月5日由北极星电力网联合上海电力大学主办的“2020年中国风电产业发展大会中”,多位嘉宾表示:十四五规划建议的发布,意味着在我国低碳发展战略与转型背景下,新能源产业发展正在呈现出清晰的趋势。
·可再生能源产业发展逻辑面临转变
进入风电全面平价发展阶段,业内会发现以往我们热议的电价、补贴、年度建设规模等传统政策机制不再成为新能源行业发展的客观约束。在2030年能源消费和2060年“碳中和”目标下,我国会走一个什么样的碳减排路径?
对于碳减排路径的 探索 ,或者说作为重要支撑的可再生能源应该以哪些总量目标作为指引,首先要对我国的能源消费的目标有一定的认识。考虑新冠疫情给短期经济发展带来冲击,“十四五”我国经济年均增速5.5%,预计到2025年,全 社会 用电量在9 9.5万亿千瓦时之间,年均增速4% 4.5%。到2025年,预期全部非化石能源占一次能源消费比重达到19-20%左右(55-56亿吨标准煤)。
可以说,可再生能源电力已经成为我国碳减排路径上至关重要的支撑性力量,在“30·60碳中和”目标下,可再生能源发展将成为刚性需求,未来新能源行业不再仅是补充和替代,而将成为能源供给侧的主力,在中短期内都是一个具备很大确定性的市场。
在新时期的规划目标下,国家发展和改革委员会能源研究所主任陶冶强调,可再生能源的发展思路应该从以下几个方面随之转变:
从发展理念上,“十三五”能源规划注重环境保护,“十四五”能源规划注重生态保护,重点考虑碳减排问题
从发展思路上,“十三五”注重能源数量保障,“十四五”则更加注重能源的质量提升
在时间维度上,“十三五”注重5年发展,“十四五”注重更长远发展。需要注意的是,“十四五”能源规划是开启能源高质量发展的第一个五年计划,不但要解决“十四五”期间能源如何清洁低碳、安全高效发展的问题,还要为2035年、2050年的长期发展找准方向
从产业空间来看,“十三五”期间注重能源自身发展,“十四五”将注重能源全产业链发展而从发展实质上来看,“十三五”期间产业偏重生产力发展,“十四五”则将偏重生产关系调整。
·综合能源基地模式是重要趋势
在风电平价上网的过程中,主要制约因素在于政策约束、技术进步、消纳空间以及建设成本四个方面。其中,水风光储一体化发展将是未来重要的趋势之一,也是未来降低大基地度电成本的一种有效方式。这一点与发改委《“风光水火储一体化”“源网荷储一体化”发展征求意见稿》相契合。“风光水火储一体化”建设更加侧重电源基地开发,其在强化电源侧灵活调节作用、优化各类电源规模配比、确保电源基地送电可持续性方面更具优势。
电力规划设计总院能源研究所副所长徐东杰也持有同样的观点,他认为,未来大型基地的开发将呈现“综合能源基地”的发展趋势,积极打造水能、可再生能源、储能的一体化互补基地将是未来趋势。
同时,在电力市场中,度电成本将成为决定报价的关键指标,较低的度电成本在电力市场中将具有更大的盈利空间。“十三五”期间,我国风电建设成本快速下降,2019年我国陆上风电单位千瓦建设成本较2011年下降了27%,达到6500元/kW。成本的下降主要在于自身技术水平的不断提升,以及陆上大基地开发模式的发展、大兆瓦风机技术的革新。
徐东杰提出建议表示,后补贴时代风电应以降低度电成本为目标优化全生命周期管控。建议风电企业进一步开展精细化管理,在开发、设计、建设、运行等全生命周期各环节共同发力,以降低度电成本为目标优化管控全生命周期各环节,风电规划更加注重在电力市场背景下进行。
·新能源并网技术仍需创新
高比例新能源是未来电力系统的发展趋势,预计到2030年,新能源装机占比将达38%,超过煤电成为我国装机第一大电源。但近年来,不管国内还是国外均发生过因新能源占比高、系统频率和电压支撑能力不足而引发脱网、停电事故,这些事故暴露出大规模新能源的稳态电压控制系统缺失和风电机组低/高电压穿越能力的不足。
以英国2019年“8.9”大停电为例。英国是典型高比例新能源电网,风电和光伏装机占比40%,事故发生时,机组脱网207万千瓦(占比7%),其中风电和光伏脱网规模占70%,损失负荷93万千瓦。而其新能源机组不具备惯量和一次调频能力是触发低频减载的主要原因。
通过对连锁脱网过程进行深入分析,国网冀北电科院新能源所所长刘辉指出,在稳态调压方面,构建大规模风电汇集系统无功电压多层级控制技术体系、大规模风电汇集系统无功电压协调控制技术与系统,以及开发基于RTDS/RT-Lab的无功设备与AVC系统测试平台,是缓解大规模风电汇集地区无功电压运行存在的问题的有效手段。
在主动调频/调压方面,虚拟同步发电机技术是关键。
虚拟同步发电机技术是使新能源由“被动调节”转为“主动支撑”的新一代新能源发电技术,使之具备惯量支撑、一次调频和主动调压等主动支撑电网的能力。在 探索 过程中,冀北电科院自主研制了世界最大容量的2MW风电虚拟同步机、储能直流升压并联接入的30~500kW系列光伏虚拟同步机,一次调频响应时间分别小于5s和1s,显著优于常规同步机组。同时,还依托国家风光储输示范工程,建成了世界首座百兆瓦级多类型虚拟同步发电机电站。
未来,随着风电机组高电压穿越、风电机组侧次同步谐振抑制等技术的不断完善与普及,再辅以储能装置对输出功率的控制,不断革新发展的技术将对改善发电质量、解决风电并网难题起到愈加重要的作用。
我国作为全球能源消费和碳排放的第一大国,是全球气候治理的积极参与者,也为应对气候变化也做出了重要贡献。我国始终秉承可持续发展理念,积极履行 社会 责任。我国的能源发展之路机遇与挑战并存, 领导人在第75届联合国大会讲话提出了“中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”的目标。那么从政策面来说,对新能源产业大力推进的预期无疑将进一步强化 。
2020年是“十三五”的收官年,亦是开启“十四五”新征程的元年。前瞻“十四五”规划对于能源消费的总量和消费结构占比的量化指标可能为:
1)总量方面,对于一次能源消费总量控制的指标可能在56亿吨标准煤左右;
2)能源消费结构方面,非化石能源在总能源当中的比例可能在18.5%以上。
如果按照2025年新能源 汽车 新车销量占比将达到25%的比例计算,那么预计新能源 汽车 销量需要达到600万辆以上。 未来5年,新能源 汽车 销量的年均复合增速将高达40%以上 。
由于水电资源与核电开发进度受到客观条件的约束,从开发潜力和成本的角度来看,我国电力供给的主要增量只能依靠光伏与风电新增装机量来弥补缺口,因此,我国“风光”市场空间巨大,发展前景广阔 。预计“十四五”期间光伏和风电年均新增装机容量分别为87GW和38GW,合计年均建设规模达125GW。
十四五期间非化石能源占比提升,我国光伏与风电新增装机进入加速上行拐点。 光伏能源是过去十年间成本降幅最大的可再生能源,当前时点海外已实现平价,国内明年全面进入平价时代,行业或将迎来快速增长,估值空间有望进一步打开。
1)硅片、硅料、电池片、组件:隆基股份、通威股份,其中硅片盈利相对稳定,利润留存能力最好;
2)一体化龙头,缓解产业链供需关系、价格波动引起的盈利性波动:晶澳 科技 ;
3)玻璃、胶膜细分行业景气度较好:信义光能、福莱特、福斯特;
4)风机龙头金风 科技 、风塔制造商天顺风能、叶片制造商中材 科技 。
“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期,能源绿色低碳发展是关键。
重点就是做好增加清洁能源供应能力的“加法”和减少能源产业链碳排放的“减法”,推动形成绿色低碳的能源消费模式,到2025年,将非化石能源消费比重提高到20%左右。
需要提升能源产业链现代化水平。科技创新是能源发展的重要动力,“十四五”时期将进一步发挥好科技创新引领和战略支撑作用,增强能源科技创新能力,加快能源产业数字化和智能化升级,推动能源系统效率大幅提高,全面提升能源产业基础高级化和产业链现代化水平。
加强能源自主供给能力建设的措施
一是着力增强能源供应能力。
统筹推动非化石能源发展和化石能源清洁利用,把供给能力建设摆在首位。一方面要做好增量,就是要把风、光、水、核等清洁能源供应体系建设好,加快实施可再生能源替代行动,持续扩大清洁能源供给。
另一方面要稳住存量,发挥好煤炭、煤电在推动能源绿色低碳发展中的支撑作用,有序释放先进煤炭产能,根据发展需要合理建设支撑性、调节性的先进煤电,着力提升国内油气生产水平。
二是加快完善能源产供储销体系。
提升能源资源配置能力,做好电网、油气管网等能源基础设施建设,特别是加强电力和油气跨省跨区输送通道建设。建立健全煤炭储备体系,加大油气增储上产力度,重点推进地下储气库、LNG接收站等储气设施建设,提升能源供应能力弹性。
三是加强能源应急安全保障能力。
这是能源保供工作的重要方面,既要加强风险预警,建立健全煤炭、油气、电力供需预警机制,还要做好预案、加强演练,提高快速响应和能源供应快速恢复能力。
特别是对于电力应急安全保障,要不断完善有序用电方案和应急预案体系,提高电网互济支撑水平,提升电力应急供应和事故恢复能力。
能源是国民经济和社会发展的重要基础,为保障本市经济社会全面协调可持续发展和人民生活水平持续提高的用能需要,进一步促进能源与经济、社会、环境的协调发展,根据《上海市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二○三五年远景目标纲要》,经市政府常务会议审议和国家能源局批复,近日市政府印发了《上海市能源发展“十四五”规划》(以下简称《规划》)。
一、《规划》编制背景
“十三五”时期,上海能源发展主要呈现五个特点。
一是能源建设有序推进,能源产供储销体系逐步完善。形成了以“五交四直”市外来电通道、500千伏双环网、市内5大发电基地、“6+1”多气源等为支撑的能源联供体系。
二是能源需求平稳增长,能源消费结构更加趋于优化。2019年全市能源消费总量1.17亿吨标准煤,年均增速从“十二五”的1.3%回升至1.7%。2020年,煤炭占一次能源消费比重降至31%,天然气和非化石能源占比分别提升至12%、18%。
三是能源技术取得突破,能源发展进入调结构新阶段。能源装备研发制造取得多项突破,推动本市能源加快转型发展,本地可再生能源装机比重从7%提高至9.8%。
四是能源体制改革提速,能源市场建设步入快车道。印发《上海市电力体制改革工作方案》,成为国家第二批电力现货改革试点省份。依托建设国家级油气交易平台,上海在全国能源市场中的地位不断提高。
五是能源服务聚焦民生,能源区域合作迈出坚实步伐。持续优化电力接入营商环境,推动我国“获得电力”指标世界银行排名跃升至第12名。完成315万户居民电能计量表前供电设施扩容改造和40万户居民住宅老旧立管改造,全市充电桩车桩比达到1.1∶1。
从“十四五”能源发展面临的形势看,一方面,能源发展迎来动能转换期。用能需求再电气化、低碳化趋势明显,新产业、新基建、新科技将推动能源消费革命。本市低碳发展仍需大规模新增市外来电,新的特高压通道建设迫在眉睫。
另一方面,能源安全步入“立破”衔接期。能源低碳安全转型要求“先立后破”,要求更多发挥可再生能源作用。上海需多措并举,以实现能源发展安全、低碳与经济多重目标的统筹。
“十四五”期间,上海要进一步加快建设自主可控的低碳能源安全供应体系,这对上海能源转型提出更高要求。实现能源更高质量发展,上海还面临不少挑战。
一是电力供应仍存薄弱环节。直流外来电带来了较大的调峰压力,部分区域电网仍较为薄弱,老旧煤机亟需转型升级。
二是天然气产供储销体系需加快完善。储备能力有待提高,洋山LNG外输面临单一通道风险。三是可再生能源面临场址资源不足等发展瓶颈。四是成品油规划布局需继续优化调整。
首先是对于推动传统产业转型升级,有积极影响。深化制造业与互联网融合发展,推动制造业高端化。构建绿色制造体系,推进产品全生命周期绿色管理,不断优化工业产品结构。充分利用先进适用技术和现代信息技术,改造提升传统产业,重点支持对传统产业升级带动作用较大的重点项目。推动重点产业转型升级,鼓励企业瞄准国内外同行业标杆,全面提升产品技术、工艺装备、节能环保水平。
其次是对于促进政策的有效实施有重大影响。要加强对降低能耗强度约束性指标的管理。根据能源产出率,实施“十四五”期间各省能源消费强度降低的基本目标和激励目标管理。;增强能源消费总量管理的灵活性,各省根据地区GDP增速目标和降低能源消费强度的基本目标,确定年度能源消费总量目标;新增可再生能源用电量不计入当地能源消费总量考核,使用原材料。
再者是对于节能减排是如期实现碳达峰和碳中和的关键支撑有深远影响。化石能源消耗是我国二氧化碳排放的主要来源。为如期实现碳排放达峰的碳中和目标,必须坚定不移地坚持节约优先方针,把节能放在首位,形成有效的碳排放控制阀门。进一步完善和落实能源消费强度和总量双控、主要污染物排放总量控制制度,完善节能减排政策机制,努力扭转高耗能趋势和现象。
要知道的是促进能源利用效率大幅提高,主要污染物排放总量持续下降。实现节能减排协同增效,生态环境持续改善质量,完善能源消费强度和总量双控和主要污染物排放总量控制制度,组织实施节能减排重点工程进一步完善节能减排政策机制,确保完成“十四五”节能减排目标,为实现碳达峰和碳中和奠定坚实基础。
我非常认可国家进行可再生能源的替代行动,但要想大规模普及,不仅要考虑到清洁能源大规模项目所铺设的人力技术和资源成本。相关的法律规定和政策扶持也必须要尽快跟上。
对于清洁能源的替代和可再生能源的使用,不仅可以促进民生生活的秩序和空气的良好,也能够保障我国的现有生活和未来发展。但在现阶段还有更多的技术难关仍需解决和突破,这也是值得注意和考虑的。
可清洁能源的使用将会造福人民群众,并减少环境污染。
我们本身和自身的环境存在着相互影响的情况,通过可清洁能源不仅可以替代燃料燃烧可能产生的有害废物,也可以更好的保护家园,从而避免未来产生极端的频繁灾害天气对生活和出行造成影响。因此清洁环保能源的存在是非常重要的,对于未来国家之间的能源使用甚至外太空的能源使用技术而言都有着非常重要的前景方向。
许多可再生发电项目会受到地理环境以及天气周期的影响,影响了发电技术的运行和改进。
但不可忽视的是,相关的阻力和问题比如说水能,风能太阳能等,这些清洁项目虽然不会产生污染,但其发电规模和其发电设备会受到地理环境以及天气周期的影响,对于维持地区的长久和稳定发电而言,其实只能起到辅助作用。目前类似诸如核能以及其他的清洁煤发电项目,也受到了国家的关注和行业的研究。
针对可清洁能源的市场推进和研发,相关政策和扶持规定也有待完善。
要想真正的促进替代行动的落实和到位,相关法律法规的政策和扶持规定也是有待完善的。针对于某些企业的研发和分析给予一定的支持,并派遣相应的科研人员进行辅助帮助,可以更好的推进这类可再生能源替代项目的落地。