光伏产业未来发展前景
在“双碳”目标背景下,光伏是一座城市优化能源结构,推动“双碳”建设的重要抓手。
太阳能光伏产业在将来会占据世界能源消费的重要席位,不但要替代部分常规能源,而且将成为世界能源供应的主体。未来的能源互联网将在现有电网基础上,通过先进的电力电子技术和信息技术,实现能量和信息双向流动的电力互联共享网络。
随着光伏发电等波动性电源比例的提高,要求电源侧具备更大的调节能力,分布式储能将得到普及,主动式配电网也将应运而生。太阳能发电和其他可再生能源、储能互补发电,并与负荷一起形成既可并网、又可孤网运行的微型电网,将是太阳能发电的一种新应用形式,既适用于边远农牧区、海岛供电,也适合联网运行作为电网可控发电单元。
光伏产业的不断深入发展,各行业也借助了光伏的自身优势开展应用,如光伏农业、光伏渔业、光伏水泵、光伏园区、光伏充电桩、光伏智慧路灯等等。
从数字化角度阐述下光伏行业未来发展模式:
实现大型室外光伏发电时运作状态实时监测,电站负荷情况、设备管控等信息的互联互通。数字孪生不同环境场景下的光伏电站。减少室外光伏发电站运维管控的人为操作成本与危害,实现无人值守的室外光伏电站新形势。
通过现场取景、卫星图等方式,进行场景搭建,人工摆放向日镜模型,向日镜从发电塔向外扩散排布,真实还原装机分布效果,场景从上往下看就像一朵巨大的向日葵,场景中心为发电塔,镜子作为反射太阳光的媒介,发电塔相当于一个大型的热量吸收器,一次性接收成百上千个向日镜同时折射出的热量再经过热能交换,推动汽轮发动机发电。通过图扑引擎的渲染功能,真实还原发电塔吸收热量的效果。
光热电站信息监测
通过点击交互场景中的发电塔模型,以二维弹窗形式弹出发电塔相关信息,与后台数据进行联动,接入真实数据,展示发电塔发电情况与发动机运行状态,做到实时监测管理。
光伏电站信息监测
通过对接数据接口可实现监测各方阵内汇流箱(包括母线电压、机箱温度、电流)数据,当出现告警时,可对模型进行染红闪烁显示,方便运维人员快速定位排查问题,足不出户即可实时查看设备相关指标,可结合算法实现数据分析,短时间内若出现数据异常变化的情况,提前进行告警,提醒相关人员及时做出决策。
同时接入了箱变(包括箱变油温、电压和电流)、逆变器(包括今日发电量、总有功功率、总无功功率、总功率因素、逆变器效率)、升压站相关数据,全面监测电站运行状况,由于场景比较大,做了点击设备模型视角拉近处理,可更直观的查看设备相关信息。
以往以节能降碳为主的理念,应该转变为多使用可再生能源。不少太阳能光伏企业已经在发展光储充一体化系统,这和互联网等科技企业的写字楼、车棚、电动汽车的使用等可以有机结合。科技企业还可以参与到与碳中和相关的数字化平台、物联网设备的建设、运营、管理和维护。
加强政策扶持新能源经济战略,国家相关部委推出太阳能屋顶计划。太阳能屋顶就是在房屋顶部装设太阳能发电装置,利用太阳能光电技术在城乡建筑领域进行发电,以达到节能减排目标。
采用轻量化三维建模技术, 1:1 高仿真还原光伏工业园区。3D场景将 BIM 楼宇数据叠加到地图场景中,实现 BIM + GIS 的结合展示。
2D 数据面板数字化展现园区内各区域的运行情况、安全配备、周边动态环境等情况。还支持渲染 3D Tiles 格式的倾斜摄影模型文件。Hightopo实现可交互式的 Web 三维场景,可进行缩放、平移、旋转,场景内各设备可以响应交互事件。
1、光伏是关于新能源的产业。
2、光伏产业,简称PV,指利用光伏效应,使太阳光照射到硅材料上产生电流直接发电,以硅材料的应用开发形成的产业链条称之为“光伏产业”,包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备的制造等。
3、光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的优点是较少受地域限 制,因为阳光普照大地;光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短的优点。
2019年11月,国际可再生能源署IRENA发布《Future of solar photovoltaic(太阳能光伏未来)》报告,预测2050年全球累计光伏装机容量将会达到约8519GW。截至2020年底全球累计光伏装机760.4GW,需要新增装机7758.6GW,增量数值高达2020年底前全球累计光伏装机容量的10.2倍。
2019年,国家发改委能源研究所发布《中国2050年光伏发展展望(2019)》报告,预测到2025年,我国光伏总装机规模达到7.3亿千瓦(730GW,相当于2020年底的2.9倍);2030年的光伏装机规模将成为所有电源类型的第一位,2035年光伏发电量将成为所有电源类型的第一位;到2035年,光伏总装机规模达到30亿千瓦(3000GW,相当于2020年底的11.9倍);到2050年,光伏将成为中国的第一大电源,光伏发电总装机规模达到50亿千瓦(5000GW,相当于2020年底的19.8倍),占全国总装机的59%,全年发电量约为6万亿千瓦时,占当年全 社会 用电量的39%。
上面这还是2019年的预测,随着2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的“双碳承诺”做出,国家推动清洁能源特别是光伏的力度将会进一步加大,实际进展可能比上面的预测还要快。
在这样的背景下,光伏产业链的“寒冬期”还能到来吗?
寒冬一说是从何谈起呢?
目前光伏转化效率已经接近25%,光伏光伏发电成本已经远远低于火电,技术上不存在问题。
政策上,3060碳达峰碳中和规划已经列为国家级战略,以县为单位整建制推进光伏一体式化建筑如火如荼,各地装机量一直稳中有升!
本月光伏企业市值如上,虽然近期部分光伏企业处于短期高位,股价存在一定的消化中和的时间,但是未来光伏行业机会还很多。
光伏产业链硅料、硅片、电池片、组件价格稍有下降,但是整体稳定,随着需求和产能同时释放,未来光伏行业机会多多!
新能源光伏产业链这个赛道没有问题,不会进入寒冬期,答案如下;(1)从长期大的战略看,国家实现3060碳中和目标,需要构建以光伏风电等新能源为主的新型电力系统,国家需要大力发展光伏产业。(2)从近期看,目前光伏评价上网,不需要政府补贴,某些地方光伏发电成本比水电火电便宜,国家更愿意发展光伏新能源。对于电网来说需要解决大量新能源电站的消纳问题,当前电网公司给的解决方案是新能源电站整加储能,让光伏新能源电站也具备一次调频能力,具备和火电机组同样的特性,完美的解决了新能源的消纳问题。
没有,都是运费惹得祸!
我国在“碳中和”成为全球命题的背景下,于2021年开启双碳元年。
自21世纪初至今,我国的光伏行业共经历了起步、发展、衰退、回暖四个阶段后,进入了稳步增长期,目前已成为了光伏发电新增装机容量世界排名第一的国家。我国光伏产业实现从无到有、从有到强的跨越式发展。
1,隆基股份:净利润约82亿-86亿,同比增长55.3%-62.88%
2,安彩高科:净利润约1.2亿元
3,京运通:净利润3.95亿-4.6亿
4,上机数控:净利润约5.3亿-5.8亿
5,固德威:净利润约2.3亿-2.9亿
6,露笑 科技 :净利润约1.8亿-1.96亿
7,林洋能源:净利润约9.8亿-11.2亿
8,珈伟新能:净利润约2300万-3300万
9,晶盛机电:净利润约7.9亿-9.5亿
10,中信博:净利润约2.7亿-2.85亿
本文核心数据:产能利用率、装机容量、弃光率、光伏发电量、系统建设成本。
行业概况
1.定义
光伏产业,简称PV(光伏),主要指硅材料应用开发形成的光电转换产业链,包括高纯多晶硅原料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备制造和光伏发电应用。随着二氧化碳排放峰值碳中和国家目标的推进,以新能源为主体的新型电力体系建设正在加快推进。光伏与复兴号高铁、国产商用飞机、新一代运载火箭一起获得了中共十九大纪念邮票。光伏产业地位显著提升,迎来历史性发展机遇。
光伏产业的下游应用主要是光伏发电,根据建设规划定位可分为集中式光伏发电系统和分布式光伏发电系统。集中式光伏发电系统,如大型西北地面光伏发电系统;分布式光伏发电系统(以>6MW为界),如工商企业和住宅建筑的屋顶光伏发电系统。
2.产业链分析:产业链长。
随着光伏发电在能源供应体系中发挥越来越重要的作用,光伏相关产业也日益壮大,形成了从高纯硅材料、硅锭/棒/片、电池/组件、光伏辅助材料和配件、光伏生产设备到光伏产品的系统集成和应用的完整产业链。
光伏产业链的上游主要是与光伏电池相关的原材料,包括构成电池的单晶硅和多晶硅。上游单晶硅和多晶硅生产商主要有保利协鑫、隆基、通威、中环。然而,硅片生产企业已呈现双寡头格局,中国的太阳能硅片占据了全球大部分市场份额。在中国市场,主流厂商主要有隆基和中环,产能格局依然高度集中。在硅片对外销售规模中,中环股份和隆基股份占据绝对领先地位。
中游主要是电池芯片和电池模组制造商以及系统集成企业。电池芯片和模组的中游厂商主要有通威、隆基、晶澳等。光伏发电系统中的逆变器厂商主要有阳光电源等企业;系统集成包括亿晶光电、正泰电气等。一些企业如隆基,已经基本形成了从单晶硅到组件再到电站光伏运营的完整光伏发电产业链。是下游光伏发电应用领域,包括分布式光伏发电和集中式电站。
行业发展过程:行业处于快速发展阶段。
在欧洲市场需求的推动下,中国的光伏产业从2005年左右开始起步。十几年来,实现了跨越式的大发展,建立了完整的市场环境和配套环境。成为国内为数不多的能够同时参与国际竞争并达到国际领先水平的战略性新兴产业。也成为中国工业经济发展的全新名片,推动中国能源改革的重要引擎。目前,我国光伏产业在制造规模、产业化技术水平、应用市场拓展和产业体系建设等方面均居世界前列,具备了坚实的智能光伏基础。中国光伏产业经历了以下几个历史阶段:
行业背景:政策加持,光伏产业加速发展
我国自2006年1月1日起实施《中华人民共和国可再生能源法》。该法将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域,促进增加能源供给,改善能源结构,保障能源安全,保护环境,实现经济社会可持续发展,建立和发展可再生能源市场。自2006年以来,为鼓励和支持光伏产业发展,国家发改委、财政部、工信部、国家能源局、住建部等部门密集出台政策文件,支持和规范光伏产业发展,涵盖了生产、销售、财税、补贴、土地政策等产业发展的各个相关方面。
工业和信息化部、住房和城乡建设部、交通运输部、农业农村部、国家能源局联合发布《智能光伏产业创新发展行动计划(2021-2025年)》,旨在“十五”期间有效引导产业智能化升级,促进光伏产业健康发展,从而推动光伏发电规模化应用,保持我国作为世界光伏制造和装机应用第一大国的地位。
“3060年二氧化碳排放峰值碳中和”是一项具有多重目标和约束的系统性经济和社会变革。重塑中国经济结构、能源结构,改变生产方式和生活方式是历史性的突破,需要处理好发展与减排、减碳与安全、整体与局部、短期与中期、建立与破除、政府与市场、国内与国际等多维关系。“二氧化碳排放峰值,碳中和”的目标将对中国光伏产业产生显著的多维影响。
行业发展状况
1.光伏产品市场供应能力较强,产能利用率有待提高。
根据光伏行业市场重点公司光伏产品产量和产能利用率,2021年中国光伏产品市场供给能力较强,隆基绿能光伏产品产量遥遥领先其他公司,单晶硅片产量达到69.96GW,单晶组件产量达到38.69GW,从产能利用率来看,2021年光伏市场公司产能利用率不高,仍有较大提升空间。
2.光伏新增装机再创新高,累计装机超过300 GW。
我国太阳能光伏产业虽然起步较晚,但发展迅速。特别是2013年以来,在国家和地区政策的推动下,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,2017年,我国光伏发电新增装机53.06GW,创历史新高。2018年,受光伏531新政影响,各地光伏发电新开工项目下降,全年新增装机受国家光伏行业补贴、财政扶持等政策影响,2020年和2021年光伏装机大幅上升。2020年,中国光伏装机容量增加48.20GW,同比增长59%。2021年,中国光伏新增装机再创新高,达到54.88GW,同比增长14%。
据国家能源局统计,2013年以来,我国光伏发电累计装机容量快速增长。2013年,我国光伏发电累计装机容量仅为19.42GW,到2019年已经增长到204.58GW。2013-2019年,中国光伏发电累计装机容量增长超过10倍。到2021年,全国光伏发电累计装机容量306.56GW,同比增长21%。
3.光伏弃光率明显下降,光伏发电量稳步增长。
随着光伏发电的快速发展,一些地方也存在严重的弃光问题。国家能源局数据显示,2015-2018年,新疆和甘肃最高弃光率超过30%。2019-2021年,新疆和甘肃轻弃率明显下降,2021年新疆轻弃率降至1.7%,甘肃降至1.5%。弃光率的大幅下降主要是因为光伏发电的并网运行,促进了资源的利用水平。
据国家能源局统计,2013年以来,我国光伏发电量快速增长。2013年全国光伏发电量仅为91亿千瓦时。到2021年,全国光伏发电量3259亿千瓦时,同比增长25%。预计2021年,我国光伏发电量将占全社会用电量的3.92%。
4.光伏发电系统建设成本呈下降趋势,光伏上网进入平价。
我国地面光伏系统初期总投资主要由组件、逆变器、支架、电缆、一次设备和二次设备等关键设备费用,以及土地费用、电网接入、建设安装和管理费用构成。其中,一次设备包括箱式变压器、主变压器、开关柜、升压站(50MW、110kV)等设备,二次设备包括监控和通信设备。土地成本包括全生命周期地租、植被恢复费或相关补偿费;电网的接入成本只包括50MW、110kV、10km的反向改造;管理费用包括前期管理、勘测、设计和招标。建筑安装费用主要是人工费、土方工程费、常规钢筋混凝土费等。,且未来下跌空间不大。随着技术进步和规模效益,组件、逆变器等关键设备的成本仍有一定下降空间。网络连接、土地、项目前期开发费用等。都是非技术成本,不同地区和项目差异很大。降低非技术成本,有助于加速光伏发电低价上网推广。
2021年中国地面光伏系统初始总投资成本约为4.15元/w,比2020年上涨0.16元/W,涨幅为4%。其中,组件约占投资成本的46%,比2020年提高了7%。非技术成本约占14.1%(不含融资成本),比2020年下降3.2个百分点。预计2022年,随着产业链各环节新增产能的逐步释放,组件价格将回归合理水平,光伏系统初期总投资成本将降至3.93元/w。
中国工商业分布式光伏系统初期总投资主要由组件、逆变器、支架、电缆、安装费用、并网、屋顶租赁、屋顶加固、一次设备和二次设备构成。一次设备包括箱式变压器、开关箱和预制舱。根据中国光伏产业发展路线图,2020年和2021年中国工业和商业分布式光伏系统的初始投资成本分别为3.38元/W和3.74元/W,预计2022年将降至3.53元/W。
2020年中国光伏上网电价补贴政策结束,平价逼近:中国上网电价政策经历了标杆电价、竞价上网、平价上网三个阶段。2020年招标项目规模26GW,增长14%。同时,2020年也将是光伏并网平价年,平价项目33GW,增长124%,首次超过招标项目规模。平价将至,2021年将是中国光伏上网全面平价元年。
题记:在30·60的号角下,中国正进入一个全新的且富有绝对想象空间的新能源大时代,这其中既有浮沉十年走向平价的光伏,也有逐步大放异彩的锂电池、储能以及被寄予厚望的氢能,它们将共同推动中国走向碳中和的星辰大海。
同样是新能源,上述几个行业,既有共性与融合,也有其独特的发展路径与特点。本文作者试图从技术路线、发展路径、潜力空间、数据测算等多个维度就新能源涉及的多个行业进行剖析。
2021年宁德时代(CATL)的全球市场份额将进一步攀升,比亚迪刀片电池批量供应,刀片一出安天下。预计前五大:宁德时代(CATL)、LG、松下、比亚迪、三星会占据全球市场份额的85%以上,前十名占据95%的份额。锂电池行业既是资金密集型行业,又是技术密集型行业。
锂电池行业竞争比光伏更加惨烈,光伏设备投资也会面临技术路线和成本之争,但是一般不会清零。而锂电如果没有合适的客户和过硬的产品,极有可能面临设备投资打水漂,这方面已经有案例出现。
本质上光伏产品及组件相对标准化同质化,一线品牌和一般产品差异不大,很难卖出产品溢价;而锂电池涉及到电化学,易学难精,一线产品往往比一般产品溢价5%以上,有些细分产品甚至会更极端;导致有效优质产能严重不够,差的产品即使低价也无人问津。
关于磷酸铁锂和三元:宁德时代董事长曾毓群认为,磷酸铁锂电池的增长速度会非常快,因为它比较便宜。随着充电桩越来越多,电动 汽车 的续航里程就不需要那么长。“没开过电动车的人比较焦虑,真正开过的人就不大焦虑,所以应该来说磷酸铁锂比例会逐渐的增加,三元占比会减少。”
随着磷酸铁锂占有率提高,现阶段再布局锂电池首先得明确产品定位,确保产品有市场机会,市场得精准细分,专注做好一款磷酸铁锂动力电芯兼顾储能可能有大的市场机会。
磷酸铁锂的巨大想象空间不仅体现在对续航要求较低的乘用车上,更大空间在对寿命要求更高的商用车领域,储能领域。
电池是能源的储存介质,大能源领域本质是成本为王,效率优先;光伏、锂电概莫如是。
像早年的光伏领域,2016年前都是成本更低的多晶硅片电池占据主流,一度市占率超过85%。在光伏巨头隆基持续产业投入的影响下,金刚线切割硅片工艺异军突起,彻底打破单晶硅片成本瓶颈,2020年单晶市占率超过85%。在下一代大硅片,薄片化工艺趋势下,N型单晶topcon工艺将引领下一代光伏技术变革,单晶将淘汰掉多晶硅片;N型topcon电池与HJT电池之争,同样基于成本考虑,topcon将成为下一代光伏电池主流;
主要考虑以下三方面因素:1、即使量产情况下,设备投资HJT是topcon的2倍左右,而且老产线没有办法改造,所有产线得重置,这是所有巨头们最头疼的;2、HJT及topcon效率相当,在叠加钙钛矿方面机会均等(钙钛矿市场机会尚未出现),需处决于钙钛矿的成本和方案;3、耗材成本HJT的银浆远远高于topcon,topcon浆料未来有可能全面使用更低成本浆料,成本差距会更加巨大。
电动车领域的电池情况稍微温和些,三元和铁锂,不存在谁淘汰谁,基于用户多元化选择。
三元能量密度更高,体积更小,低温性能更好,将在部分高端车型始终占据一席之地。而磷酸铁锂以低成本长寿命等特性快速抢占其他其他市场,尤其以电动重卡,工程机械,储能领域最为瞩目。
2021年将是大力出奇迹的一年,电动车及动力电池领域将迎来未来十年增长最快的一年,也是行业巨擘疯狂布局奠定江湖地位的一年;之前的各种预测都有可能出现极大偏差。半年前笔者曾做过一个预测,回头看行业已经发生重大变化,新能源替代的脚步,正以大家难以估量的速度在加速替代;我们通常会高估1-2年的变化,而低估未来10年的变化,确实替代的速度将更加猛烈。
2021年动力电池出货量,全球大概率超过350gwh,比2020年增长150%,全球电动车2021年出货量达到600万辆以上,中国市场有机会成倍增长到250万台,发展势不可挡。笔者之前调研到部分厂家出货量甚至增长3-500%,磷酸铁锂用量接近60%,这种惊人的发展速度可能持续一段时间。锂电前5名,甚至前10名都在疯狂布局产能。
2025年,全球电动车占有率超过35%,达到3000万辆,按平均60度/车计算,电池用量达到1800gwh,C公司产能可能达到1000gwh,巨头正式步入TWH时代。储能及商用车领域用量估计超过500gwh,三元与磷酸铁锂的比例可能接近35:65,磷酸铁锂将占据市场绝对主流。
展望2030年,全球电动车出货量会整体超过90% ,达到9000万辆,动力电池用量超过6000gwh,0.6元/kwh,则动力电池市场为3.6万亿人民币,燃油车无限接近禁售,算上储能市场锂电池的出货量极有可能接近1万亿美元。
2030年,以光伏+储能为代表的新能源将颠覆整个传统能源生产的格局!
全面颠覆传统能源需要解决的问题?实现低成本光伏+低成本储能,综合成本低于火电。光伏的系统成本已经降到3元/W,部分分布式电站已经降到2.35元/W的成本,遥想2007年系统成本达到60元/W,13年时间,成本降到5%;很快磷酸铁锂储能系统降到1元/wh以下,充放次数可以达到10000次。
2025年光伏系统成本到2元/W,摊到25年折旧加财务成本,1500小时/年发电小时数,度电成本0.1元每度电以内;储能系统成本低于1元/WH,充放次数10000次,按15年折旧,度电存储成本低于0.1元每度,;光伏+储能系统成本0.2元/kw,2030年成本有望降到0.15元每度电以内,成本远低于化石能源。
2020年全球用电量约30万亿度,随着电动化的迅速发展,则2030年全 社会 用电量将达到50万亿度。2030年大概率发生事件,光伏+储能可以占领全球电力市场30%,约15万亿度电。按全球范围发电条件来看,平均1250小时的年发电量可以期待,1GW(100万千瓦)装机量约12.5亿度电。
则15万亿度电,需要总装机量12000GW,地面装机占地面积约12万平方公里。预测光伏地面系统成本2025年2元/W(组件1元/W);2030年1.8元/W(组件0.8元/W),光伏市场未来需求10年需求,12000*18-=216000亿,21.6万亿人民币。
2040年全球电力需求将达到70万亿度,2040年占领全球电力市场60%,约42万亿度电,需要总装机量33600GW,2030-2040年得新增21600GW光伏装机量,地面装机新增土地面积21万平方公里。
成本方面,2035年1.6元/W(组件0.7元/W),2040年1.5元/W(组件0.6元/W),整体光伏市场21600*15=32.4万亿人民币,进入平稳发展期。
2021-2030将是光伏行业的白金十年。
2030年,15万亿度电约需要60%储能,9万亿度电储能,平均每天充放1.2次计算,工作按300天计算,需要7.5万亿kwh储能,需要250亿kwh储能装机量,约25000GWH。
储能市场按照均价0.8元/kwh计算,市场总量20万亿,跟光伏市场相当并驾齐驱。
2040年,42万亿度电约需要60%储能,25.2万亿度电储能。平均每天充放1.2次计算,工作按300天计算,需要21万亿kwh储能,需要700亿kwh储能装机量,约70000GWH;新增45000gwh。
储能市场按照均价0.65元/kwh计算,市场总量29.25万亿,跟光伏市场体量相当。
未来十年毫无疑问是光伏和储能最为辉煌的十年,诞生的机会不可估量。
隆基股份与朱雀投资布局氢燃料,光伏龙头布局氢燃料,给了大家很多想象空间,光伏+氢能战略浮出水面,利用越来越廉价的光伏发电来制备储存氢气,既解决了光伏发展的天花板,也生产出大量可替代石油的清洁能源。日本最近投产了全球最大的光伏制氢项目,国内领先企业阳光电源,隆基抓紧产业布局。中石油,中石化等传统能源企业同样在加快光伏+储能+制氢的产业布局。
实际上最近中东的光伏招标电价以及达到1.04美分/kwh,真是没有最低只有更低,技术的迅速发展大大超过我们的想象,中东地区的光伏+储能有可能在2025年达到2美分/kwh,那中国鄂尔多斯高原,青海格尔木地区2025年光伏+储能成本将达到2.5美分/kwh,折合0.1625元/kwh,光储联合制氢将大行其道,电解水制氢的直接能源成本将低于10元/KG。
氢能市场将异军突起,氢能来源广泛,燃烧性能好且零排放,有望成为碳中和战略中的核心一环。氢是宇宙中分布最广泛的物质,约占宇宙质量的 75%。氢气燃烧性能良好,且安全无毒。氢气空气混合时可燃范围大,具有良好的燃烧性能,而且燃烧速度快。
同时氢气燃烧时主要生成水和少量氨气,不会产生诸如一氧化碳、碳氢化合物等,与其他燃料相比更清洁。同时氢气导热性能、发热值高。氢气的导热系数高出一般气体导热系数的10倍左右,是良好的传热载体。
氢的发热值 142,351kJ/kg,是汽油发热值的 3 倍,远高于化石燃料、化工燃料和生物燃料的发热值。氢的获取途径多、热值高、燃烧性能好、清洁低碳,更重要的是反应后生成的水,又可在一定条件下分解出氢,实现循环再生可持续发展。
作为燃料广泛应用于交通运输行业,用于氢燃料电池或者直接燃烧;供热:钢铁水泥造纸氨气应用或者建筑行业直接供热;作为冶金及钢铁行业还原剂还有石化行业的原材料。水泥行业燃烧大量的天然气和煤炭,为了碳减排,需要氢气来中和二氧化碳生产甲醇。
现阶段大量氢气来源于煤制氢及天然气制氢,即所谓的灰氢,随着风光发电成本进一步下降以及电解水制氢设备成本的快速下降,未来2-3年,绿氢的制备成本可以到10元每公斤,不用储存加压,纯化直接用于石化行业作为原料,水泥行业,冶金钢铁等行业,需求将暴增。
煤制氢成本约7元每公斤,天然气制氢约10元每公斤,则绿氢的制备成本接近天然气制氢,考虑到未来的碳税和碳交易收益,绿氢将极大的替代现有的煤制氢以及天然气制氢。
2500万吨的氢气存量空间将形成一定替代,新增场景体现在陆地交通运输场景,海上货运、邮轮、飞机、水泥、冶金等领域将全面采用氢气。
氢气用途展望:低成本氢气除氢燃料电池车辆使用,石油化工,炼钢等都将得到更大规模使用。
工业副产氢的热值价值相当于12元/KG,理论上氢气终端销售价格在当下这个是底线价格,按氢燃料电池用于交通行业,16度电/kg氢气的水平,则氢气转化为电能的价格为每度电0.75元,这个是极限假设的价格。
如果绿氢的价格可以低于12元/Kg,需要考虑制氢设备的折旧和效率,需要光伏风电的价格低于0.15元/kwh,则氢气可以掺杂在天然气管道中,掺杂比例在5-10%,对管道的影响会比较少。可以考虑在天然气管道的周边建设大规模的风光互补电站来来联合制氢。
这个场景12元/公斤的氢气如果用在电动车上,通过储能、运输、加注到车端成本则可能接近30元每公斤,成本偏高。而直接用于石化,钢铁则减少了大量中间环节。也可以考虑用在水泥行业碳捕捉,将二氧化碳+氢气,制取甲醇。石化,钢铁,水泥行业如果大规模推广氢气应用,需求量将不低于1亿吨,二氧化碳的减排量更是惊人,极大加快推动碳中和。
按照现阶段城市氢气补贴后的价格一般高于30元/KG,换算成度电成本接近2元/度电,远远高于现在的工业电价:谷电约0.3元/度电,平电约0.6元/度电,峰值约电价1.2元/度。氢燃料电池的使用成本会一直高于锂电,乘用车用氢燃料电池的必要性大打折扣。
那么,氢燃料电池在交通运输的使用应该在广阔的长途运输,商用大卡车,远洋货轮,该场景需要能量密度较高的氢燃料。
以商用车领域为例:然而续航超过300公里的49吨牵引车,配置6组氢瓶+110kw燃料电池系统+130kwh锂电,整个系统约2.5吨,比传统天然气车及柴油车的质量多1吨左右。解决方案是氢瓶减重,用全氢燃料电池系统。氢燃料的大规模使用,最终必须满足成本低于化石能源,才有机会普及。目前来看任重道远,而跟纯电动拼使用成本尚不具备优势,只能拼场景;如果能够得到15元/KG的绿色氢气,长途货运,远洋货轮,炼钢这些场景则可以大规模应用氢气。
光照条件充足的中东地区,可利用光伏+储能+制氢,考虑到光伏和储能成本接近2美分/kwh,在中东地区制氢将变得实际可行。
用高能量密度氢气来储存新能源以替代石油资源,将是沙特及中东地区最大的机会。如果沙特建设庞大的光伏电站约3000GW,占地面积3万平方公里,年发电量可以达到6.3万亿度,考虑到全天候制氢,则60%需要通过锂电储能,其中6万亿度电用来电解水制取氢气,产生1亿吨氢气,10元每公斤的氢气通过海运将占领全球市场,每年收入1万亿人民币,与沙特现阶段的石油规模相当。
电解海水制氢还可得到副产品氘氚,又是人类终极能源核聚变的主要原材料,实现商用航天的关键。
全球大规模光伏发电成本最低为沙特等中东地区,沙特土地面积超过190万平方公里,有大量的土地建设光伏系统。传统石油巨头可全面转型为新能源巨头,以提供高能量密度的氢气为主,2025年沙特光伏成本降到0.8美分/kwh,折合人民币约5.2分/kwh。沙特氢气能源成本低于5元人民币每公斤,全部成本将低于7元/KG,运往全球价格约12元/KG,全球终端销售价格约12-15元人民币每公斤。
低于15元/KG的氢气,在长途货运,远洋航海,炼钢,石化,建材等都将占有一席之地。考虑沙特得天独厚的地理位置,亚非欧板块中心,从红海通过苏伊士运河运往欧美,马六甲海峡运往亚太地区都将具有成本优势。
笔者2018年造访日本,曾与软银孙正义的高参岛聪先生交流,岛聪提及:孙正义曾经构想在沙特建设全球最大的光伏基地,再找中国最好的光伏及锂电技术去沙特联合设厂,打造光伏+锂电的黄金能源组合。生产全世界最便宜的电力通过中国的特高压技术建设涵盖中亚、东北亚的电力网络,经过伊朗,中亚,中国,将清洁的电力输送给日本,因为日本的平均电价超过0.2美金/kwh。不得不佩服孙的雄才伟略,异想天开。
光伏电站易建,不过经过这么多国家建电力网络难度就大了,而光伏储能制氢则就变得更容易实现了,然后通过远洋运输更有可落地性。
很多人会问,中国会成为新能源领域的沙特吗?中国不一定成为新能源领域的沙特,倒可以成为产业输出方;沙特源于独到的地理位置,如果和中国联手有机会在未来的五十年,仍然成为全球的新能源中心。
在于中国目前是全球最大的光伏生产基地,光伏技术领先全球,光伏技术具有标准化,可复制的特点。而且形成了独立的装备能力和材料开发能力,行业内又有普遍后进入者优势,可后发制人。
那么就可以在中东地区发展光伏+锂电储能产业,低成本足以改变全球能源格局,同样中国的锂电技术具有跟光伏类似的特点。沙特可以和中国强强联手共同发展光伏及锂电储能产业,中国通过技术输出在沙特建设全球最大的光伏基地和光伏储能电站,沙特利用强大的资本实力实现从石油到新能源的转型。
沙特的光伏产品可以行销全球,光伏产生的电可以销售到欧洲及非洲、印度等亚洲缺电国家。光伏制氢可以远销亚洲,欧美,沙特有机会成为新的全球能源中心。
阿联酋三个国有实体组成了阿布扎比氢能联盟,将富含化石燃料的酋长国定位于未来绿氢气的主要出口国,海湾国家已经认识到了这种替代燃料的重要性,氢能的开发在下一步是至关重要的。从最大的石油输出国成为最大的氢气出口国,这样的机会将刺激沙特阿拉伯以及阿联酋,沙特王国已经计划在特大未来城市中建造世界上最大的由光伏和风能联合制氢工厂,整个城市将是绿色电力,沙特也想实现氢气出口国的伟大的计划,他们认为沙特将成为氢气的全球领导者,给沙特下一个50年机会。
当然全世界其他的地方,尤其是光照和风电特别发达的地区,例如澳大利亚也在计划发展氢气,宣布要投资1500亿美金用于绿色氢气的制造;中国的西北地区正在大力发展光伏风电联合制氢。沙特有全球最好的光伏资源,全球的光照时间最长,最长时间甚至可以达到一年2800个小时;如果可以全力以赴的发展绿色的氢气,将有机会成为全球最大的绿色氢气的制造基地,同时成本可以做到全球最低。
总之,平价的新能源将在下个十年惠及全球,实现大部分国家的能源独立、自由和平。
作者简介:陈方明,易津资本&博雷顿 科技 创始人,博雷顿 科技 正成为电动工程机械、重卡及相关领域配套储能的领军企业。作为有超过十年风险投资经验的专家,在新能源、新材料领域做了深厚布局。
他着眼于高精尖技术,聚焦新能源领域的硬 科技 ,投资过常州聚和、拉普拉斯、凯世通、南通天盛、杭州瞩日及量孚等一大批新能源企业。其中量孚作为磷酸铁锂正极材料公司,其利用独特工艺,一步法合成磷酸铁锂,有望将磷酸铁锂正极材料成本降低20%。
陈方明是上海市五一劳动奖章获得者,他创立的博雷顿获得了高新技术企业、高新技术成果转化、市重点人工智能示范项目、高端装备首台套、交通部国家级行业研究中心、上海市专精特新项目等一系列名号和荣誉。
人们运用太阳能的历史时间能够上溯到人类的起源时期。在地球变暖、人们绿色生态环境恶化、不可再生能源资源短缺并导致环境污染的局势下,光伏发电在全球范围之内遭受十分重视,发展趋势迅速。从长期看,光伏发电终究会以分散型开关电源进到电力系统,并部份替代不可再生能源;从最近看,光伏发电能够做为不可再生能源的填补,处理独特主要用途和偏远没电地域民用型日常生活用电需求,从生态环境保护及新能源发展战略上面具备巨大的含义。我们今天就来讨论一下中国光伏发电的现状以及市场前景。
光伏发电具备很多特点,可以信赖、无噪音、零污染,动能到处可获得,不会受到地域限制,不需要耗费然料,无机械设备旋转构件,设备故障率低,维护保养简单,能够无人化,建网站周期时间短,经营规模尺寸随便,不用搭建电力线路,能够便捷与房屋建筑紧密结合等。这种优势全是基本发电量和别的发电方式所不可以及的。
现阶段中国的光伏发电销售市场主要运用于偏远地区乡村电气自动化、通讯和工业应用及其太阳能光伏发电产品,包含太阳能道路路灯、地埋灯、太阳能交通指示灯及其太阳能景观亮化等。因为费用非常高,投运光伏发电现阶段还处在示范性环节。
在我国的光伏发电虽无法摆脱国家补贴存活,但行业发展前景已见转好:发电成本降低、行业利润提高以致政府部门顺应环境污染而发布的新能源政策。中国上半年度光伏发电装机量为773亿千瓦,同期相比急升1.33倍。但与国家能源局定下全年度装机量总体目标1,780亿千瓦的43%。如果后半年要合格,寓意后半年装机量将逾1,000亿千瓦,同期相比急增近四成,有益光伏产业。
中国制定了光伏发电近远期建设规划,由于传统式不可再生能源的资源贫乏,可再生资源的耗费比例逐年增加,光伏发电的比例也是提升快速。依据整体规划预测分析,到2050年中国的光伏装机做到2000GW,发电量达2600TWh,占全国各地总发电能力的26%。伴随着当代生产工艺的提升,光伏发电的转换效率将逐渐增强,发电成本可能大幅降低,以致于光伏发电的价钱在一定程度上面小于基本电费。
尽管现阶段光伏产业遭遇一些问题,但中国新能源产业的发展趋势总体积极主动稳步发展。现阶段国家能源局已经编写光伏发电十三五规划,促进政府补贴兑付,推动科技进步及产业结构升级,这些都将为光伏产业的未来发展助推。
拓日新能主业光伏组件、玻璃、胶膜制造和光伏电站投资运营,是正宗的太阳能光伏发电概念股。当前拓日新能的股价处于相对低位,市场估值低于太阳能光伏行业上市公司的平均水平。
新能源发电发展前景广阔,又获得国家政策大力支持,未来有望挑战火电的统治地位。作为朝阳行业,太阳能光伏概念股有望获得市场的持续炒作。
拓日新能盘子很小,股价处于相对低位,容易被市场市场炒作上去。拓日新能在2021年成功通过增发股份募集10亿元资金,未来将会不断提升其产值和净利润。拓日新能业绩成长空间非常巨大,值得投资者大力炒作。