3.69什么叫生物质能发电电十节能环保股是谁

【行业动态】2017年中国风能太阳能资源年景公报发布

【行业观点】风电行业深度分析:势起风至 未来已来

【行业观点】光伏、风电高速增长下 可再生能源补贴缺口到底有多大?

【技术前沿】移动式电化学储能系统的分析及应用

2017年中国风能太阳能资源年景公报发布

近日,中国气象局发布了2017年的《中国风能太阳能资源年景公报》,对2017年的风能、太阳能资源情况进行了介绍。

利用年逐年全国气象台站总辐射和日原观测资料,评估2017年太阳能资源参数的年景特征。

2017年,全国陆地表面年平均水平面总辐射量为1488.5kWh/m2,较多年(年)平均值偏少4.06 kWh/m2,接近多年平均值(图13),比2016年略有增加。

太阳能资源地区性差异较大、总体上呈现高原、少南于燥地区大;平原、多雨高湿地区小的特点图14)。2017年,我国东北西部、华北北部、西北和西南大部年水平面总辐射量超过1400 kWh/m2,其中新疆东部、西藏中西部、青海大部、甘肃西部、内蒙古西部年水平面总辐射量超过1750 kWh/m2,太阳能资源最丰富;新疆大部、内蒙古大部、甘肃中东部、宁夏、陕西山西河北北部、青海东部南部、西藏东部、四川西部、云南大部及海两等地年水平面总辐射量 kWh/m2,太阳能資源很丰富;东北大部、华北南部、黄淮、江淮、江汉、江南及华南大

部年水平面总辐射量 kWh/m2,太阳能资源丰富;四川东部、重庆、贵州中东部、湖南及潮北西部地区年水平面总辐射量不足1050 kWh/m2,为太阳能資源一般区。

从全国及各省年水平面总辐射距平分布看(图15、图16),总体表现出“东部偏高、西部偏低”的特征,我国距平百分率绝对值在5%以内,大部分地区距平在3%-3%之间。

2.光伏发电太阳能资源

本报告主要分析固定式光伏发电可利用的太阳能资源,即光伏组件按照最佳倾角放置时能够接收的太阳总辐射(下文简称为“最佳斜面总辐射”)。此外,根据目前国内的设计经验,按照80%的总体系统效率,计算得到固定式光伏电站的首年利用小时数。

2017年,全国平均的最佳斜面总辐射量为1725.3kWh/m2,较多年(年)平均值偏少9 kWh/m2,相对偏低0.5%,比2016年略有增加;全国平均的固定式光伏电站首年利用小时数为1380.2小时,较多年(年)平均值偏少59小时,相对偏低0.4%,比2016年略有增加。

全国最佳斜面总辐射及光伏发电首年利用小时数空间分布显示(图17、图18),2017年,我国东北、华北、西北和西南大部年最佳斜面总辐射量超过1400 kWh/m2,首年利用小时数在1200小时以上,其中新疆东南部、青藏高原、甘肃西部、内蒙古、四川西部等地的年最佳斜面总辐射超过1800 kWh/m2,首年利小时数在1500小时以上,局部超过1800小时;重庆南部、贵州北部、湖南部及湖北西南部地区,年最佳斜面总辐射量在10000 kWh/m2以下,首年利用小时数小于900小时;此外陕西南部、河南、安徽、江苏、四川东部、湖北大部、江西、湖南大部、浙江、福建、台湾、广州、福建、广西中两、贵州西南部等地的年最佳斜面总辐射量在 kWh/m2之间。

2018年1月24日(周三)上午十点,国家能源局将在京召开例行新闻发布会,发布2017年度新能源并网运行情况、能源监管投诉举报处理情况,介绍放管服改革情况解读清洁取暖规划等政策。

新能源和可再生能源司副司长梁志鹏介绍2017年可再生能源并网运行情况。

一、可再生能源整体情况。

2017年,《政府工作报告》提出抓紧解决机制和技术问题,优先保障清洁能源发电上网,有效缓解弃水、弃风、弃光状况。国家发改委、国家能源局发布了《解决弃水弃风弃光问题实施方案》和《关于促进西南地区水电消纳的通知》。各方面积极采取措施,特别是国家电网公司、南方电网公司、内蒙古电力公司等采取多种技术和运行管理措施,不断提升系统调节能力,优化电力调度运行,使可再生能源并网运行有较大改善。

一是可再生能源装机规模持续扩大。截至2017年底,我国可再生能源发电装机达到6.5亿千瓦,同比增长14%;其中,水电装机3.41亿千瓦、风电装机1.64亿千瓦、光伏发电装机1.3亿千瓦、生物质发电装机1488万千瓦,分别同比增长2.7%,10.5%,68.7%和22.6%。可再生能源发电装机约占全部电力装机的36.6%,同比上升2.1个百分点,可再生能源的清洁能源替代作用日益突显。

二是可再生能源利用水平不断提高。2017年,国家发改委、国家能源局印发《解决弃水弃风弃光问题实施方案》,制定了可再生能源消纳的全方位解决方案。2017年,可再生能源发电量1.7万亿千瓦时,同比增长1500亿千瓦时;可再生能源发电量占全部发电量的26.4%,同比上升0.7个百分点。其中,水电11945亿千瓦时,同比增长1.7%;风电3057亿千瓦时,同比增长26.3%;光伏发电1182亿千瓦时,同比增长78.6%;生物质发电794亿千瓦时,同比增长22.7%。全年弃水电量515亿千瓦时,在来水好于去年的情况下,水能利用率达到96%左右;弃风电量419亿千瓦时,弃风率12%,同比下降5.2个百分点;弃光电量73亿千瓦时,弃光率6%,同比下降4.3个百分点。

光伏发电并网运行情况。受上网电价调整等多重因素影响,2017年光伏发电市场规模快速扩大,新增装机5306万千瓦,其中,光伏电站3362万千瓦,同比增加11%;分布式光伏1944万千瓦,同比增长3.7倍。到12月底,全国光伏发电装机达到1.3亿千瓦,其中,光伏电站10059万千瓦,分布式光伏2966万千瓦。

从新增装机布局看,由西北地区向中东部地区转移的趋势明显。华东地区新增装机1467万千瓦,同比增加1.7倍,占全国的27.7%。华中地区新增装机为1064万千瓦,同比增长70%,占全国的20%。西北地区新增装机622万千瓦,同比下降36%。分布式光伏发展继续提速,浙江、山东、安徽三省分布式光伏新增装机占全国的45.7%。2017年,全国光伏发电量1182亿千瓦时,同比增长78.6%。全国弃光电量73亿千瓦时,弃光率同比下降4.3个百分点,弃光主要集中在新疆和甘肃,其中,新疆(不含兵团)弃光电量28.2亿千瓦时,弃光率22%,同比下降9.3个百分点;甘肃弃光电量18.5亿千瓦时,弃光率20%,同比下降9.8个百分点。

水电并网运行情况。2017年,全国水电新增装机约900万千瓦。新增装机较多的省份是四川(458万千瓦)、江苏(150万千瓦)和云南(98万千瓦),占全部新增装机的78.5%。全国水电发电量11945亿千瓦时,同比增长1.7%。水电平均利用小时数为3579小时,同比降低40小时。

风电并网运行情况。2017年,全国风电新增装机1503万千瓦,继续保持稳步增长势头,中东部和南方地区占比50%,风电开发布局进一步优化,山东、河南、陕西、山西新增装机均超过100万千瓦。到2017年底,全国风电累计装机1.64亿千瓦,其中中东部和南方地区占25.6%,“三北”地区占74.4%。

2017年,全国风电发电量3057亿千瓦时,同比增长26.3%;平均利用小时数1948小时,同比增加203小时;风电平均利用小时数较高的地区中,福建2756小时、云南2484小时、四川2353小时。2017年,全国风电弃风电量同比减少78亿千瓦时,弃风率同比下降5.2个百分点,实现弃风电量和弃风率“双降”。大部分弃风限电严重地区的形势均有所好转,其中甘肃弃风率下降超过10个百分点,吉林、新疆、宁夏、内蒙古、辽宁弃风率下降超过5个百分点,黑龙江弃风率下降接近5个百分点。

生物质发电并网运行情况。2017年,生物质发电新增装机274万千瓦,累计装机达到1488万千瓦,同比增长22.6%;全年生物质发电量794亿千瓦时,同比增长22.7%,继续保持稳步增长势头。累计装机排名前四位的省份是山东、浙江、江苏和安徽,分别达到216万千瓦、158万千瓦、145万千瓦和119万千瓦;新增装机较多的省份是山东、浙江、广东和安徽,分别为37万千瓦、36万千瓦、33万千瓦和24万千瓦;年发电量排名前四位的省份是山东、江苏、浙江和安徽,分别为107亿千瓦时、91亿千瓦时、83亿千瓦时和70亿千瓦时。

风电行业深度分析:势起风至 未来已来

一、风电行业分析框架再思考及结论

(一)思考:风电行业进入发展新周期

与光伏等其他新能源一样,风电也是靠补贴驱动发展起来的。过去每次调整电价均会引发行业抢装,抢装过后行业需求往往就会萎缩,因此,过去的分析框架只需紧盯电价调整政策即可。但随着抢装效应的逐渐弱化,以前的这套分析框架已经不适用,对此,我们针对风电行业发展现状重新提出一套全新的分析框架,我们认为,首先,电价调整政策依然会影响行业抢装需求,只是模式相比以前出现了变化;其次,影响行业需求的核心要素是限电问题的改善带来利用小时数提升,从而改善企业存量电站的盈利能力,继而增强原业主投资动力,同时吸引新业主投资风电场;最后,分散式风电与海上风电也是推动行业需求增长的重要力量。

(二) 结论: 行业装机复合增速有望达35%

先说结论,基于以上分析框架及以下核心假设条件:

①“红六省”逐步有序放开;

②弃风率不会反弹且稳步下降;

③在电价下调的约束条件下,当前核准未建的项目在 年陆续开工并网;

④分散式风电在政策的推动下,开始贡献可观增量,我们预计 年行业装机分别为 28GW、35GW、44GW,逐年增速预计分别为 56%,26%,25%。

二、 沉寂两年,蓄势待发

(一) 连续萎缩两年,风电行业需求有望迎来反转

抢装与电价调整新机制使得 年新增装机持续下滑。当前风电采取的是标杆上网电价的补贴模式,由于度电成本短时间内难以快速降低,因此,标杆上网电价的下调对风电运营商来说至关重要,运营商往往会赶在并网节点前抢装,打乱原有装机节奏,比如,2015 年受标杆上网电价下调影响,全年新增吊装 32.97GW,同比增长 66.41%。

2016 年国内风电新增吊装 23.37GW,同比下降 24%,新增并网容量 19.3GW,同比下降 41.46%,吊装与并网同比均大幅下滑,主要有以下三个原因:

1. 15 年抢装打乱了业主原有装机节奏,透支了 16 年的装机需求;

2. 15 年抢装带来了弃风限电的进一步恶化,16 年全年弃风率高达 17.1%,利用小时数仅 1.742 小时,抑制了风电运营商投资热情,进而降低了装机需求;

3. 16 年是我国风电开发建设向中东部和南方转移的突破之年,受中东部和南方地形复杂及南方夏季雨季汛期影响,项目施工难度大。

新增装机已经连续萎缩两年。2016 年底,基于招标量大幅上升以及标杆上网电价在 18 年 1 月 1 日后将再次下调,市场普遍对 2017 年比较乐观。但根据国家能源局数据,2017 年前三季度国内风电并网容量仅 9.7GW,同比下降 3%,大幅低于此前市场预期,尤其是 2017 年 Q1,风电并网容量仅 3.52GW,同比大幅下滑 33.96%。

17 年风电复苏低于预期,我们认为主要是以下三个原因:

(1)受 15 年抢装影响,16 年 1 季度存在“补装”,导致 16 年 Q1 基数较高;

(2)为着力解决弃风问题,2017 年 2 月,国家能源局发布了《关于发布 2017 年度风电投资检测预警结果的通知》,将内蒙古、黑龙江、吉林、宁夏、甘肃、新疆等弃风限电较为严重的六省划为风电开发建设红色预警区域,同时规定红色预警地区不得核准建设新的风电项目,电网企业不得受理红色预警区域风电项目的新增并网申请(含在建、已核准和纳入规划的项目)。“红六省”是我国传统风电装机大省,受红色预警机制影响,2017 年前三季度,“红六省”仅新增并网 0.8GW,全国占比仅 8.25%,是 17 年风电复苏进程低于预期主要原因之一。

(3)受西北地区弃风限电影响,国内风电开发建设逐渐向中东部和南方转移,而中东部和南方地区由于地形更加复杂,环评更加严格,土地性质变更更加繁琐,导致中东部和南方地区项目施工周期拉长,普遍比北方项目长 6-9 个月,进一步阻碍了国内风电行业的复苏。

风电行业装机需求基本见底,且复苏趋势明确。虽然 2017 年装机数据进一步下滑,但站在当前时点,我们认为,风电行业装机需求基本见底,且复苏趋势明确,主要基于:

a.弃风限电持续改善趋势明确,红六省解禁有望逐步放开,从而贡献可观装机增量;

b.弃风限电持续改善,改善运营商盈利能力增强投资动力,从而进一步吸引民营资本参与风电投资;

c.环保督查及施工周期影响弱化,中东部及南方市场有望快速增长;

d.当前核准未建规模庞大,在电价下调的触发条件下将保障行业需求。

事实上,当前行业需求已连续两季复苏。根据能源局数据,2017 年 Q1-Q3,风电并网装机分别为 3.52GW、2.49GW、3.69GW,分别同比增长-33.96%,3.32%、63.27%,风电并网数据已连续两个季度转正,且三季度大幅增长。

(二) 弃风限电持续改善趋势明确,红六省解禁有望逐步放开

1.四大措施助力弃风限电进入改善通道,未来仍将继续改善

分季度来看,弃风率在持续环比改善。虽然从全年来看,2016 年弃风限电问题相比 2015 年进一步恶化,但是分季度来看,我们发现,弃风率在持续环比改善,2016 年 1-4 季度弃风率分别为 25.81%、16.82%、12.70%、12.49%,环比改善的趋势明确。根据国家能源局数据, 2017 年 1 季度弃风率为 16.42%,出现环比季节性小幅上升,但同比仍大幅下滑,2 季度和 3 季度弃风率分别为 11.07%和 8.66%,延续下滑势头。

同时,主要限电地区弃风率也显著下降。2017 年前三季度,新疆、甘肃、内蒙、吉林、黑龙江、宁夏弃风率分别为 29.3%、33%、14%、19%、12%、3%,同比均大幅改善,且目前红六省中仅有新疆和甘肃两地弃风率高于 20%。我们认为弃风限电仍有较大改善空间,随着 2018 年限电问题进一步改善,红六省解禁有望逐步有序放开。

我们认为,弃风限电问题已进入改善通道,未来仍将继续改善。

(1)首先是政策频出,多途径整顿弃风。为了解决弃风限电问题,2016 年以来,国家发改委和国家能源局频频出台相应政策,通过开展风电跨省区市场化交易、替代燃煤自备电厂发电、合理安排火电机组深度调峰、开展电力辅助服务市场试点等工作,积极促进风电等新能源消纳。在风电上网方面,明确了各地区保障性风电上网数量以及优先上网政策。在风电机组装机方面,限制了弃风率过高地区新增装机容量的建设。在风电调度方面,提出了发挥特高压跨区消纳的要求。

其中,2016 年 3 月 24 日,国家发改委发布《可再生能源发电全额保障性收购管理办法》,规定在限电地区应执行保障性年利用小时数政策,超出部分可参与市场交易。火电挤占消纳空间导致的可再生能源未达到保障小时数的部分,将由火电企业进行补偿。

日,发改委和能源局印发《关于做好风电、光伏发电全额保障性收购管理工作的通知》,对可再生能源发电受限地区,根据电网输送和系统消纳能力,核定各类可再生能源并网发电项目保障性收购年利用小时数,确保最低保障收购年利用小时数以内的电量以最高优先等级优先发电,严禁对保障范围内的电量采取由可再生能源发电项目向煤电等其他电源支付费用的方式来获取发电权。

对于已设定保障收购年利用小时数的省份,除资源条件影响外,未达到最低保障收购年利用小时数要求则不得再新开工建设风电电站项目(含已纳入规划或完成核准的项目)。对于未制定保障性收购要求的地区,全额收购风电发电项目发电量。

(2)其次是电力整体供需改善。供给方面,为缓解西北地区限电问题,国家能源局限制西北地区风电和火电新增装机建设;需求方面,2017 年以来,国内用电增速明显回升,2017 年 1-11 月,全国用电量增速 6.59%。电力供需改善进一步促进了风电等新能源的消纳。

(3)再次是跨区输电线路陆续投运。弃风限电的根本原因在于能源的供给和需求不匹配以及外送通道建设的滞后。因此,加快特高压输电线路的建设是解决弃风限电问题的重要因素。2006 年我国第一条特高压交流输电线路和第一条特高压直流输电线路开工,十年来我国共建成投运 11 条特高压输电线路。2016 年,全国 11 条特高压线路输送可再生能源电量 1725 亿千瓦时,占全部输送电量的 74%。国家电网公司覆盖区的 9 条特高压线路输送电量 1808亿千瓦时,其中可再生能源电量1198亿千瓦时,占全部输送电量的 66%;南方电网公司覆盖区的2条特高压线路输送电量526亿千瓦时,全部为可再生能源电量。

11 条特高压线路中,三条特高压线路针对风电消纳问题配备了专门供电的风电场。其中,天中直流于 2014 年正式投运,主要针对新疆哈密地区风电消纳问题,2016 年共运输风电 73.4 亿千瓦时,新疆地区全年风电发电量为 220 亿千瓦时,特高压输电占新疆地区风电消纳比例达到 33.36%;灵绍直流对接宁夏风电基地,于 2016 年正式投运,2016 年共运输风电 20.8 亿千瓦时,宁夏地区全年风电发电量为 129 亿千瓦时,特高压输电占宁夏地区风电消纳比例为 16.12%。锡盟-山东线于 2016 年投运,主要对接锡盟南部风电基地,目前还未进行风电输送。

根据此前特高压线路建设相关规划,2016 年还有两条特高压线路已竣工投产,2017 年更是新增 8 条特高压线路竣工投产,这 8 条线路中有4条对接了限电地区风电场,投运后将对内蒙古、山西、甘肃的风电消纳问题产生积极影响。

(4)最后是风电建设向中东部和南部等消纳能力强的地区转移。风电“十三五”规划提出, “十三五”期间“三北”地区在基本解决弃风问题的基础上,通过促进就地消纳和利用现有通道外送,新增风电并网装机容量 35GW,累计并网容量达到 135GW,相比“十二五”同比增长 35%;中东部及南部地区新增并网容量 42GW,累计并网装机容量达到 70GW,同比增长 150%。从 2017 年前三季度各省市新增并网容量来看,弃风限电严重的新疆(0.3GW)、甘肃(0)、宁夏(0)等地势头得到有效遏制,风电新增并网容量较多的地区为青海、山东、河南、河北等消纳能力较强的省份。

另外,2017 年新增核准规划更是体现出装机重心南移的趋势,华东和中南地区将是开发建设的重点。规划华东地区新增装机 8.23GW,占总体规划比例 26.85%,中南地区新增装机 11.98GW,占总体规划比例达到 39.09%,也就是说超过一半的新增装机集中在消纳能力强的中东部和南方地区。

2.融资能力和偿债能力增强,提升运营商投资动力

根据我们产业链调研了解到,限制风电运营商投资的主要还是融资能力(资产负债结构)和偿债能力(利息偿还能力)。

目前风电运营商补贴到位情况良好,一般在两年内都会拿到补贴,另外我们预计第七批补贴目录有望年内下发从而进一步改善补贴回流情况;

其次,运营商可利用风电收费收益权或可再生能源补贴进行资产证券化,缓解资金压力,优化资产负债表和现金流量表,比如金风科技在 2016 年 7 月以装机容量合计 247.5MW 风电场的电费收益权作为基础资产发行了 12.75 亿元的 ABS 产品;2017 年 11 月,中国华能发行了我国首单以可再生能源电费补贴款为基础资产的 ABS 产品,项目注册金额 50 亿元,首期发行规模为 5.3 亿元。

此外,随着弃风限电的持续改善,运营商存量电站的盈利能力增强,将进一步降低资产负债率,优化现金流,从而提高运营商的投资动力。

3.投资主体多元化,民营资本市场份额持续增长

行业集中度下滑,投资主体多元化。由于风电一般单个项目规模较大,对资金规模及融资能力要求较高,国内风电开发主体为以五大发电集团(国电、华电、华能、大唐、国电投)为主的央企。2016 年,中国风电有新增装机的开发商企业超过 100 家,前十家装机容量超过 1300 万千瓦,占比达到 58.8%,累计装机前十家的开发企业装机容量超过 1 亿千瓦,占比达到 69.4%。但随着风电行业的快速发展以及风电运营具备较好的经济性,参与风电投资的企业越来越多,2016 年前十大开发企业市场份额同比下降 6.6%,且在 2016 年新增装机容量的前十名中,民营企业数量从 2015 年的 1 家(天润)增长至 2 家(天润、新天绿色)。

另外,从历年新增装机的市场占有率来看,从 2008 年到 2016 年,国企的市场占有率持续下降,而民企的市场占有率持续提升,从 4%增长到 20%左右。

可以预见的是,随着限电问题的持续改善,风电运营的高收益水平将吸引越来越多的民营资本参与风电市场投资,从而给市场注入新的活力。

(三)施工周期影响弱化,中东部及南方市场有望快速增长

由于行业没有施工周期相关的统计数据,我们很难通过量化角度来分析,但据我们产业链调研了解到,17 年施工周期拉长除了地形更加复杂、环评更加严格、土地性质变更更加繁琐等客观因素外,也有项目施工经验不足的影响。实际上,国内风电开发建设从 2016 年起就逐步向中东部和南方地区转移,经过两年的开工建设,施工经验相比之前也更加成熟。另外,对中东部和南方地区 2016 年以来的并网数据进行统计,我们发现,除 2016Q1 补装基数较高导致 2017Q1 并网数据大幅下滑,2017 年二季度以来,中东部和南方地区的风电并网稳步向上,进度明显加快,其实,这也从另外一个角度验证了我们对施工周期影响弱化的判断。随着施工周期影响的弱化,我们预计中东部和南方地区将迎来快速增长。

(四)“价”保障装机动力,“量”保障装机空间

2016 年 12 月底国家发改委提出下调陆上风电上网电价,2018 年 1 月 1 日之后,一类至四类资源区新核准建设陆上风电标杆上网电价分别调整为每千瓦时 0.40 元、0.45 元、0.49 元、 0.57 元,较当前上网电价下调幅度分别为 14.89%,10%,9.26%,5%。另外,此次电价下调的触发条件由原来的并网变更为核准+两年内开工。

另外,截至 2016 年,我国风电机组累计核准容量共计 252.98GW,而风电累计装机容量共计 169.04GW,这意味着仍有 83.94GW 项目核准未建,叠加 2017 年 7 月 28 日国家能源局公布 2017 年新增核准的项目 30.65GW,核准未建项目合计达 114.59GW,且均位于非限电地区。根据最新的电价下调触发条件,上述 114.59GW 的项目需要在 2019 年底前开工建设,以获得 0.47-0.60 元/千瓦时的上网电价,否则上网电价将被调整为 0.40-0.57 元/千瓦时。若扣除 2017 年新增装机 18GW,则有 96.59GW 项目将集中在 两年内开工,按照目前项目政策施工进度,这些项目有望在 2020 年底前全部完成并网。

2016 年,全国风电新增公开招标 28.3GW,同比增长 51.34%,招标量创历史纪录;2017 年前三季度,全国风电新增公开招标 21.3GW,同比下降 11.7%,招标量维持在高位水平。从历史数据来看,招标通常领先实际并网数据一年左右,12/15 年招标下滑对应 13/16 年并网容量下滑,13/14 年招标增长对应 14/15 年并网容量增长。然而,16 年招标大幅上升却对应 17 年并网容量同比下滑,其中主要原因在于风电开发建设区域结构的改变及标杆电价下调触发条件的改变。

较高的风电运营收益率是推动行业发展的核心驱动因素,同时也是风电招标量维持高位的根本原因。影响风电运营内部收益率的核心因素是利用小时数和标杆上网电价。我们以三类资源区为例,按照我们的假设,在风电利用小时数为 1900 小时,标杆上网电价为 0.54 元/kwh 的情况下,风电运营收益率在 15%左右。

另外,通过敏感性分析,我们发现 IRR 与利用小时数和标杆上网电价均呈现正相关关系,且利用小时数提升和标杆电价下调对 IRR 影响均较大。

综上,无论是从投资回报的吸引力,还是从限电改善带来利用小时数提升叠加电价下调政策的驱动力来看,上述 96.59GW 核准未建的项目均可支撑 年的并网增量。

三、大有可为,分散式风电有望加速推进

(一)进入“十三五”,国家加大了对分散式风电的支持和引导力度

分散式接入风电项目是指位于负荷中心附近,不以大规模远距离输送电力为目的,所产生的电力就近接入当地电网进行消纳的风电项目。同时应满足接入电压等级为 35kv 及以下电压等级、充分利用电网现有变电站和配电系统设施、在单个电网接入点接入的风电容量上限要不影响电网安全运行等要求。

分散式风电并不新鲜,其实早在 2009 年,我国就提出了分散式风电的概念。2010 年开始着手进行相关研究,2011 年出台了相关产业政策,分散式风电市场由此启动。但由于种种原因,此后分散式风电并未发展起来:

1.政策支持力度不够尤其未能得到地方政府支持,同时审批环节较为繁琐;

2.分散式接入风电项目容量较小,单位开发成本较高;

3.没有完善的分散式风电技术标准体系和管理规范来指导分散式风电的整体开发工作;

4.早期国内风电投资主体单一,绝大部分是国有资本,对投资少、规模小的分散式接入风电投资积极性不足。进入“十三五”以来,国家明显加大了对分散式风电的支持和引导力度。2016 年底出台的《电力发展“十三五”规划》、《风电发展“十三五”规划》以及《可再生能源发展“十三五” 规划》中均提出要扶持并加快分散式风电的开发建设。2017 年以来,政府对分散式风电的扶持进一步升级,提出分散式接入风电项目不受年度指导规模的限制、规划建设标准及加强规划管理、推进分散式风电市场化交易试点等。

同时地方政府也纷纷响应,目前河南、新疆、内蒙等地均出台相关文件,加快分散式风电的开发建设。其中,河南省更是下发了《关于下达“十三五”分散式风电开发方案的通知》,公示了 124 个项目共计 210.7 万千瓦的开发规模。

国家大力发展分散式风电同时地方政府积极响应,我们认为背后的原因在于:

(1)分散式风电靠近负荷中心,易于就近消纳,对缓解目前严峻的弃风限电问题具有重要作用;

(2)三北地区由于弃风限电严重,目前基本上已不再下发核准计划和新建风电项目,部分区域为获取建设指标,采用分散式风电的名义新建风电项目,如新疆和内蒙;

(3)风电开发建设转向中东部和南方地区,这些地区消纳能力较强,但相对于三北地区的建设和资源条件还有较大差、距,在这种情况下,分散式风电就成了重要选择。

(二)分散式风电优势明显,未来大有可为

相对于集中式风电,分散式风电有诸多明显优势:

1.分散式风电项目不占用国家核准计划指标,由各省自行建设;

2.分散式风电项目一般不新建升压站,距离接入站较近,能节省输配电设备费用;

3.可以有效降低电能损耗,改善电网末端的电能质量;

4.分散式风电项目装机容量较小,占地面积小,建设周期短,选址灵活。

我们认为,作为国家能源规划的重要一环,十三五期间,分散式风电将大有可为,发展空间广阔,在政策的扶持与引导下有望加速推进。

首先,分散式风电靠近负荷中心,易于就近消纳,符合国家十三五期间以就近消纳为主的风电布局原则。可以预见的是,国家层面对于支持分散式风电开发建设的政策以及地方政府对分散式风电的规划将会陆续推出,分散式风电将迎来黄金发展期。

其次,我国低风速区开发潜力巨大,为分散式风电发展提供了广阔的发展空间。根据国家气候中心 2017 年最新数据,80m 高度全国风能资源可利用面积从 173 万 km2增加到 234 万 km2,技术开发量从 3500GW 增加到 4200GW;中东南部 19 省(区、市)可开发利用面积从 27 万 km2增加到 87 万 km2,低风速资源技术开发量由 300GW

再次,随着技术进步,我国风电机组单机功率在不断增大,2016 年我国新增装机的风电机组平均功率达到 1955kW,与 2015 年相比,增长 6.4%。我国陆上风电场的主流机型由 1.5MW 向 2-2.5MW 风电机组发展。

与此同时,风轮直径也出现加大的趋势,轮毂高度也在不断增加。1.5MW 的风轮直径从 66m 增长到 121m,2.0MW 的风轮直径从 72m 增长到 122 米。在全国吊装的风电机组中,轮毂中心高度范围在 65m-120m,2016 年最大值 120m 比 2015 年增长 20m,2017 年已经出现 140m。虽然分散式风电单位开发成本更高,但技术的进步带来发电效率的提升使得位于低风速区的分散式项目目前也具备较好的经济性。

最后,风电项目具备较好的经济性,吸引越来越多的民营资本参与到风电项目的开发。从历年新增装机的市场占有率来看,从 2008 年到 2016 年,国企的市场占有率持续下降,而民企的市场占有率明显提升,从 4%增长到 20%左右。由于单个项目体量小,投资少,分散式风电成为民营资本投资风电项目的首选。另外,据我们产业链调研了解到,目前由于弃风限电较为严峻,国有资本对消纳能力强的分散式风电项目也表现出极大地兴趣。

光伏、风电高速增长下 可再生能源补贴缺口到底有多大?

纵观中国光伏市场的发展历史,主要两大因素限制中国光伏市场的发展。2015年3月以前的光伏新增装机以西北地区的集中式电站为主,近些年弃光限电问题一直困扰着西北集中式光伏电站的运营商。2015年3月以后的光伏新增装机量大幅度上升,截止到目前,这些项目仍在排队等候进入补贴目录,补贴拖欠问题严重影响了这些项目电站运营商的资金链。可再生能源电价附加作为可再生能源补贴的唯一来源,能源局发文称上调难度较大。

在2017年末已超800亿元(光伏补贴缺口496亿元+风电补贴缺口351亿元)可再生能源补贴缺口存量的背景下,能源局和扶贫办连续发文以保障光伏扶贫项目优先获得补贴资金,光伏扶贫项目插队进入补贴目录。

在假设接下来两年时间内光伏全年新增装机量持续在50GW、风电全年新增装机量持续在25GW条件下,2018年风光每年所需补贴将达到1600亿元(光伏一年所需补贴901亿元+风电一年所需补贴761亿元),2019年风光每年所需补贴将达到1800亿元(光伏一年所需补贴1022亿元+风电一年所需补贴828亿元),2020年风光补贴缺口(第六批目录以后并网项目)将达到4000亿元(光伏补贴缺口2617亿元+风电补贴缺口1380亿元)。

以目前可再生能源电价附加85%的征收率来计算,可再生能源电价附加需要上调至0.04元/千瓦时以覆盖1800亿元风光每年所需补贴数额(2019年标准),另需要4000亿元专项资金用以填补风光补贴缺口(2020年标准)。记者综合市场调研,对目前中国可再生能源拖欠情况分析如下。

前六批可再生能源补贴目录已发,截至去年末补贴缺口高达800亿元

自2006年开始,国家颁布《中华人民共和国可再生能源法》和发改委颁布《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》等法案,明确指出可再生能源电价附加的征收是指为扶持可再生能源发展而在全国销售电量上均摊的加价标准。而可再生能源发电站以并网时间为根据,通过排队纳入可再生能源补贴目录,从而获得国家下发的可再生能源发电补贴。目前可再生能源补贴目录以发至第六批,涵盖至2015年2月底前并网的电站。

进入前六批可再生能源补贴目录的电站项目中,风力发电项目和光伏发电项目装机量占比超过95%,因此记者在可再生能源补贴测算中不涵盖生物质能和地热能等补贴测算。经测算,目前涵盖在以发放的前六批可再生能源补贴目录中,光伏项目每年所需要的补贴为177亿元,风电每年所需要的补贴为414亿元。

已发放补贴目录内光伏、风电项目所需补贴金额

自2015年3月以后并网的光伏和风电等可再生能源项目还未被纳入到国家可再生能源补贴目录内,这一范围内的可再生能源项目补贴皆被拖延,记者根据补贴被拖延项目的并网时间和装机量来估算截至2017年末中国可再生能源补贴缺口。经测算,截止2017年末,光伏项目可再生能源补贴拖欠金额已高达496亿元,风电项目可再生能源补贴缺口金额已高达351亿元。

截止2017年末中国可再生能源补贴缺口

补贴唯一来源:可再生能源电价附加费难以上加

作为可再生能源补贴的唯一来源,可再生能源电价附加费自2006年开始征收以来,国家发改委不断地颁布调整通知,将最初的2厘/度电(2006年标准)调整至目前1.9分/度电(2016年标准)。排除国家所规定的西藏地区和农业用电均不需缴纳可再生能源电价和居民生活用电缴纳可再生能源电价附加额为1厘/度电以外,其它用电项目可再生能源电价附加征收标准为1.9分/度电。近期,国家能源局在会议提案答复函中指出,目前可再生能源补贴资金收尽收的难度较大,实际征收率仅85%左右,其中的缺口主要是自备电厂未足额缴纳电价附加资金。因此,SOLARZOOM根据2017年中国全社会用电量预估进行可用于支付可再生能源补贴的资金为779亿元,足以支付已纳入前六批补贴目录的可再生能源发电项目(光伏177亿元,风电414亿元)。

2017年可再生能源电价附加费征收情况

1.9分/度电的可再生能源附加的征收用来支付目前已纳入补贴目录内的项目绰绰有余,但实际上仍有超过800亿以上的可再生能源项目补贴缺口需要迫切解决。能源局在会议答复函中也针对扩大可再生能源基金来源进行了明确的答复,称为进一步减轻企业负担,激发经济活力,近几年,国家实施一系列减税降费政策,在此背景下,提高可再生能源电价附加标准有较大难度。对于拖欠补贴项目进行资产证券化处理意见,支持银行业金融机构在国家现行金融政策体系下通过资产证券化等方式,探索助推解决补贴拖欠问题的新途径。

记者根据能源局答复函总结以下可再生能源基金难以上调的主要原因:

1.根据政府在2015年根据供给侧结构性改革提出的“三去一降一补”是当前经济社会主要的五大任务。其中,降成本即帮助企业降低成本。降低电力价格,推进电价市场化改革,完善煤电价格联动机制。

2.目前正处于电力改革的攻坚阶段,如上调可再生能源价格附加等增加销售电价行为皆不利于电力改革的顺利推进。

3.以国家发改委带头所推动的输配电价改革后,平均输配电价比现行购销价差,平均每千瓦时减少将近1分钱。而目前该减少的“1分钱”具体用途发改委没有任何明确指出,记者认为很有可能将这“1分钱”价差让利给用电企业,以达到帮助企业将成本的目的。

光伏扶贫项目插队补贴目录,加重补贴拖延状况

近期,国家能源局、国务院扶贫办共同发文《关于请上报光伏扶贫项目有关信息的通知》,要求各地方政府尽快梳理并上报在2017年末前并网的光伏扶贫项目的详细信息,以纳入第七批补贴目录。此次统计范围内的光伏扶贫项目总规模累计超过10GW以上,全部插队可再生能源第七批补贴目录,而在2015年3月后并并网的普通电站项目补贴拖延的时间加长。

在2017年末,国务院扶贫办印发《村级光伏扶贫电站收益分配管理办法》中,明确指出村级扶贫电站项目光伏发电财政补贴于第二年一季度前结转至相关机构专户,并由该机构划拨至有光伏扶贫任务的建档立卡贫困村。这就意味着国家保障村级光伏扶贫项目的可再生能源补贴不存在拖欠风险,记者推测村级扶贫项目补贴可能由可再生能源价格附加资金或是专项资金来支付。

高速增长后的全年新增装机增加 持续扩大可再生能源补贴缺口

自2013年以后,中国光伏进入高速发展的阶段,根据中电联近期公布的数据,2017年全年新增装机量高达52GW。伴随着分布式能源的发展,分散式风电装机量和分布式光伏装机量皆在大幅度增加,叠加国家近期公布的补贴退坡政策实施的双重影响下,光伏和风电接下来两年时间内,全年新增装机量将会稳定发展。记者假设2018年和2019年光伏全年新增装机量维持在50GW每年、风电全年新增装机量维持在25GW的条件下,截至2018年末光伏补贴缺口为1045亿元、风电补贴缺口为617亿元;截止2019年光伏补贴缺口为1769亿元、风电补贴缺口为964亿元;截止2020年光伏补贴缺口为2617亿元、风电补贴缺口为1380亿元。

移动式电化学储能系统的分析及应用

摘要:移动式电化学储能系统是储能系统的一个重要分支,它将蓄电池组、电池管理系统及储能双向变流器等部件集成在集装箱中,具有便于施工安装、维护简单方便、可移动性好等特点,适用于各类新能源工程项目和电力工程项目。本文首先分析了移动式电化学储能系统的构成及各组成部件的特点,其次介绍了以铅炭电池和锂离子电池为基础的系统的主要特点和功能,并对移动式电化学储能系统应用场景以及在应用过程中存在问题进行了分析。

近年来,随着我国能源生产和消费革命的不断推进,能源互联网这一重要推手引起了全社会的广泛关注和重视。而储能系统是能源互联网的关键组成部分,它是实现可再生能源大规模并网、扩大分布式能源及微电网应用的基础,成为实现能源互联网的要素。

储能系统所采用的技术种类繁多,主要可以分为物理储能、电化学储能、储热及储氢等几大类。由于电化学储能系统具有适应频繁的充放电转换、毫秒级的响应速度、较高的容量等特点以及较为成熟的商业化应用,因此已经在能源互联网项目中得到了较大规模的应用。在近期新建的电化学储能项目中,绝大部分使用的化学电源为锂离子电池、铅炭电池及其他铅酸蓄电池,其技术成熟度也是最高的。

从建设方式上电化学储能系统可分为固定式和移动式。固定式电化学储能系统一般是将系统安置于固定的房屋或舱室中,而移动式电化学储能系统一般是将系统安置于可移动的集装箱内。相对于固定式系统,移动式电化学储能系统将电池、监控系统及能量转换装置等集成在标准的集装箱内,具有较好的可移动性能,便于系统的运输和安装使用,特别适合于一些基础施工难度大、场地面积要求严格、环境相对严苛的地区使用。目前,其在很多微电网和智能电网工程中都得到了应用。

本文对以锂离子电池和铅炭电池为基础的移动式电化学储能系统进行分析。同时,对移动式电化学储能系统在应用过程中面临的问题进行了探讨。

二、移动式电化学储能系统的组成

锂离子电池的工作电压高、比能量大、体积小、质量轻、循环寿命长,近年来在新能源领域。按其所使用的电极材料分类可分为钴酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池、锰酸锂电池及负极钛酸锂电池等。其中商业化应用最为广泛的是磷酸铁锂电池,这主要是因为其优异的安全性能和较好的性价比。

目前市场上可见的磷酸铁锂电芯的容量主要为几安时至十安时左右,用于移动式储能系统的电芯容量一般为50安时左右。容量太小会增加电芯串并联数量及电池管理系统的监控点,造成系统整体成本增加。而容量过大又会提升电芯的制造难度并会增加电池组的安全隐患。对于移动式储能系统来说,锂离子电池的能量一般分为500kWh和1MWh两种,采用3.2V50Ah的磷酸铁锂电芯经过串并联实现。为适应储能双向变流器的直流电压输入要求,电池组的电压在500-600V左右。

铅炭电池是近年来新兴的一种蓄电池产品,按照其电化学反应原理而言,铅炭电池属于铅酸蓄电池的一种。但由于负极中加入了具有电容性质的碳材料,使铅炭电池的大倍率充放电性能和循环寿命远高于普通铅酸蓄电池。同时,铅炭电池中铅资源的回收利用率极高,可以实现铅的循环使用,即使铅炭电池寿命终止,也存在很大的商业价值。优异的性能、较高的安全性、突出的性价比优势和潜在的商业价值,使得铅炭电池在新能源和电力储能领域得到广泛应用。

铅炭电池的单体容量较大,一般为500-1000Ah,电池的标称电压为2V。对于移动式储能系统来说,铅炭电池组的能量一般分为500KWh、1MWh、1.2MWh和1.34MWh几类,电池组电压在600-700V左右,采用2V500Ah或2V1000Ah的电池串并联实现。与锂离子电池组相比,同样容量的铅炭电池组成本更低,环境适应性更好;同时,由于单体数量少,电池管理系统的监控点少,因此,整个系统的造价也较低。但相比锂离子电池组,铅炭电池的体积和重量更大,因此基于铅炭电池的储能系统的占地面积更大,可移动性也较差。

(二)电池管理系统(BMS)

BMS对于储能系统非常重要,相当于整个系统的“神经系统”,监测并管理电池组及电池单体。BMS的主要作用是监测、评估及保护单体电池及电池组的运行状态。BMS主要由如下设备单元组成:充放电保护单元、储能电池管理模块BMU(含均衡功能)、组端采集模块、储能系统管理单元(含显示)。

储能系统中BMS具备的电池管理功能主要包括:

1.模拟量测量功能:实时测量电池组电压,充放电电流、温度和单体电池端电压、绝缘监测等参数。

2.电池组运行报警功能:在电池组运行出现过压、欠压、过流、高温、低温、漏电、通信异常、BMS 异常等状态时,能显示并上报告警信息。

3.电池组保护功能:在电池组运行时,如果电池的电压、电流、温度等模拟量出现超过安全保护阈值的紧急情况时,BMS 可以就地故障切断,将问题电池组退出运行,同时上报保护信息。

4.自诊断功能:对BMS 与外界通信中断,BMS 内部通信异常,模拟量采集异常等故障进行自诊断,并能够上报到就地监测系统。

5.均衡功能:监测电池组内指标偏高或偏低的单体并对其进行均衡控制,提高电池组各项指标的均衡性,保证电池系统使用寿命及可用容量。

6.运行参数设定功能:BMS 运行各项参数能通过本地在BMS 或储能站监控系统进行修改。

7.本地运行状态显示功能:BMS 能够在本地对电池系统的各项运行状态进行显示,如系统状态,模拟量信息,报警和保护信息等。

8.事件及历史数据记录功能:BMS 能够在本地对电池系统的各项事件及历史数据进行一定量的存储。

(三)储能双向变流器(PCS)

PCS的基本特点是双向逆变,是具有一系列特殊性能和功能的并网变流器。在储能系统中,PCS作为电能执行装置,负责对各种能量转换,并对电池系统进行有效充放电。因此,PCS与电池系统匹配良好是让储能系统工作安全、稳定可靠的关键所在。通常PCS工种模式有:

1.功率模式:提供功率支撑,以设定的有功、无功输出功率值为参考;

2.调频模式:根据频率设定值吸收或发出有功功率,从而调节系统频率;

3.调压模式:根据电压设定值注入容性或感性无

4.孤岛模式:脱离大电网,自行组网运行,实现调频调压、同步并网等。

在不同的工作模式下,蓄电池组及BMS都是处于不同工况,因此要求PCS应能在BMS中控制好电压、电流等指标使其平抑过渡,平衡PCS充放,充分利用BMS与PCS间的通信及控制策略,将BMS与PCS各自保护机制做到划分准确、干净实施等。

目前市场上可见的PCS最大支流功率和交流侧额定功率多为几十千万到几百千瓦,最大可达到1MW以上,效率一般在95%左右。其直流侧电压一般都在几百伏甚至上千伏,因此电池组的组电压(电池单体串联数量)应匹配PCS的工作电压范围。

在移动式储能系统中,集装箱承载着电池组、BMS以及PCS等部件。集装箱的功能和特性对整个移动式储能系统十分重要。

首先,集装箱的尺寸决定了整个系统的容量。根据《GB/T》,集装箱尺寸的分类大致分为五类:E系列(长度45英尺)、A系列(长度40英尺)、B系列(长度29英尺)、C系列(长度19英尺)及D系列(长度9英尺)。目前移动式储能系统常用的集装箱为A系列及C系列,分别能承载1MWh及0.5MWh左右的铅炭电池组和BMS系统,但由于电池组的体积问题及PCS的散热需求,PCS需要零配置D系列的集装箱单独放置。对于锂离子电池为基础的移动系统,采用A系列集装箱就可以将1MWh左右的整个系统纳入其中。

第二,集装箱应具有良好的环境适应性。使用移动式储能系统的地区往往基础施工较为困难,如海岛地区、高原地区及沙漠地区等。针对不同地区的环境特点,集装箱应具有相应的环境适应性设计。如用于海岛地区的移动式储能系统,应优先考虑防盐雾性能,而高原地区则应优先考虑集装箱的防风、防震、防尘、保温等耐高原特性。总的来说,集装箱具备良好的防腐、防火、防水、防尘(防风沙)、防震、防紫外线、防盗等功能,保证系统不会因环境因素出现故障。

第三,集装箱应具有良好的故障检测和报警功能。移动式储能系统所用的集装箱内应配置烟雾传感器、温度传感器、氢气传感器、应急灯及防雷接地等必不可少的安全设备,烟雾传感器和温度传感器和系统的控制开关形成电气连锁,一旦检测到故障,集装箱可通过声光报警和远程通信的方式通知用户,同时,切掉正在运行的电池组,以保证整个系统的安全。

三、移动式电化学储能系统的参数和功能特性

表1列出了几种常见移动式储能系统的基本参数。其中铅炭电池储能系统有三种,其容量分别为576kWh、1200kWh及1344kWh;锂电储能系统容量为1000kWh。从表中可以看出,铅炭电池移动式储能系统的能量密度只有锂电系统的1/3左右;同时在容量相当的条件下,锂电系统的最大放电功率也要高于铅炭系统;此外,锂电系统可以将PCS纳入集装箱中,而铅炭电池系统需要另外配置集装箱来安置PCS。

移动式电化学储能系统的功能特性主要包括以下几个方面:

1.能量存储和释放功能:采用储能铅炭电池组的系统具有较为优异的大倍率充放电性能、循环寿命长、安全性和稳定性突出、价格合理、具有可高额回收的优势,投资和维护成本较低;采用储能锂离子电池组的系统,具有更高的大倍率充放电能力,更大的能量密度和较长的循环寿命,但投资和维护成本较高。

2.电池管理和监控功能:通过BMS系统,对系统内单体电池及电池组实现电压、电流、SOC、温度等信号高精度采集,并实现电池组均衡管理、均衡策略,电池容量和健康诊断(SOC/SOH)计算等功能;同时,系统数据上传并能接受后台监控管理;支持功能扩展和定制服务;

3.通讯、信息传输及远程管理功能:内部信息传输主要分为两个方面,首先是BMS和中央控制系统的通讯,通讯方式采用Modbus TCP,接口为以太网;第二是BMS和PCS的通讯,通讯方式采用Modbus,接口是RS485。

外部信息传输通过在集装箱内安置3G或4G信号发射和接受终端,将系统的相关信息传输到手机或电脑控制端,也可将指令传回系统,从而实现对整个系统的远程监控和管理。

4.能量转换功能:通过PCS中的电力输入端、双向逆变电路、保护及开关电路、供电输出电力线、充电放电模块、监测模块、检测传感电路、控制模块、系统总线、电控开关等部件,有效实现系统蓄电、供电以及并网和离网共用;

5.安全性和可移动功能:整个系统采用预装式设计,以集装箱作为基本的承载部件,电池组采用模块化设计,因此具有良好的可移动性。同时,系统可以根据环境要求,对集装箱内外进行防腐、防火、防水、防尘(防风沙)、防震、防紫外线、防盗等处理,使其具备良好的环境适应能力和高安全性。

四、移动式电化学储能系统的应用

表2指出了在发电侧、输配侧和用户侧领域储能系统的应用场景。从表中可以看出,不同应用场景下储能系统的要求也是不同的,主要区别在于放电时长、运行频率和响应时间。

表3 事宜不同响应时间条件下的储能技术

表3进一步指出了在不同的响应时间条件下,最为适宜的储能类型。表中分析表明,电化学储能适宜于秒级到分钟级以及分钟至数小时级的响应要求。再对应表2中的应用场景分析,可知移动式电化学储能系统适宜于发电侧负荷跟踪、系统调频、备用容量和可再生能源并网,以及整个输配侧和用户侧的应用要求。

随着国内外智能电网项目、微电网项目、能源互联网项目及多能互补工程的不断发展建设,电化学储能系统特别是移动式电化学储能系统的应用越来越广泛,但就其应用方面还是存在一些问题。

第一、储能商业化模式尚未明晰。国家对能源改革的决心已定,也出台了一些列政策支持储能的发展,但尚未出台明确的补贴政策,目前储能系统的建设和运维成本仍然较大,很难在短期内形成盈利,这在一定程度上阻碍了储能商业化应用的进程。

第二、适配应用场景的电化学储能技术仍需不断提升。新能源发电并网、用户侧削峰填谷商业化及新能源汽车等的发展扩大正在不断促进电化学储能系统的应用和发展。但目前电化学储能技术仍有不断提升的空间,在进一步延长储能电池的能量密度和使用寿命,提升BMS系统的控制精度和可靠性,降低PCS的能量转换损耗以及发展更智能高效的能量控制管理方案等方面都有很多工作要做。

第三、移动式电化学储能系统标准化工作仍需不断完善。应基于电化学储能技术和产业发展,在移动式电化学储能系统的设计、构建、性能指标、运行情况及运行评价等方面应建立相应的标准,以此来进一步推进移动式电化学储能系统的扩大应用和发展进步。

储能产业正在经历一个快速发展的时期,在政策支持和市场需求不断扩大的条件下,储能系统的应用领域更加明晰,储能项目大幅增加,目前储能系统生产厂商、终端用户和投融资机构都在积极拓展储能系统的应用市场、探索储能系统的应用模式,积极推动储能的商业化应用。

移动式电化学储能系统因其较好的储电输电性能、较高的可靠性和安全性及较为突出的灵活性和移动性,已经成为储能系统中的一个重要分支,其应用前景十分广阔,必将为我国新能源产业的发展及能源革命的推进做出积极的贡献。但作为一种新兴技术,现阶段发展仍然面临一些问题。技术性能的不断提升、商业模式的不断完善及标准化工作的不断进行都是未来的工作重点。相信随着市场化应用的持续扩展和技术的继续进步,移动式电化学储能系统一定会实现健康持续的发展。

根据今日总股本计算所得,综合考虑分红送转、增发、新股上市等情况,可能会与最新报告期不一致

全球化石能源日渐短缺和应对气候变暖任务加重,凸显了开发利用新能源的重要性。2009,国家主席胡锦涛在联合国气候变化峰会上提出,中国将大力发展可再生能源和核能,争取到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右。温家宝总理向首都科技界发表题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话,也强调要高度重视和发展新能源产业等新兴战略性产业。在国际金融危机的背景下,面对新一轮的国际竞争,新能源被赋予了抢占未来战略制高点的重任。

  一、新能源概念及其主要特点

  新能源又称非化石能源、清洁能源,主要包括太阳能、风能、海洋能、核能、生物质能、氢能和地热能等新的能源利用方式。

  与传统能源相比,新能源具有以下特点:(1)污染小——以氢能为例,燃烧时除生成水以外,不会产生二氧化碳、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质。(2)储量大——全球风能若全部可以利用,每年可发电53万亿度,是目前世界电力需求量15万亿度的3.5倍。(3)分布广——传统能源分布极其不均衡,仅中东地区就占世界石油总储量的62%,而太阳能、风能、生物质能等遍布全球。

  依托新能源发展起来的光伏发电、风电、新能源汽车等产业,具有资源消耗低、清洁程度高、潜在市场大、综合效益好的优势,正在成为富有活力、最具前景的战略性新兴产业。

  二、新能源的利用形式及其发展现状

  目前,新能源利用技术发展迅速,太阳能、风能、核能、生物质能以及水力发电、地热能等的利用技术已得到广泛应用。

  太阳能,一般指的是太阳光辐射带来的能量。中国可再生能源学会常务理事马学禄用一组数字说明了太阳能的巨大开发潜力:太阳每秒钟照射到地球上的能量,相当于燃烧500万吨标准煤;人类一年消耗的能源是130万亿千瓦时,而地球接受的太阳能每年是120万万亿千万时,几乎是人类耗能的一万倍,其中可以利用的约6000万亿千瓦时,约是人类能耗的50倍。

  目前,对太阳能的利用主要有光热转换、光电转换、光化学转换三种方式。其中,利用太阳能发电(又称“光伏发电”),已经在世界范围内形成新兴产业,是发达国家激烈竞争的主要热点。太阳能发电有两种利用途径,一是在荒漠地带建设大规模的太阳能电站,利用高压输电线向城市输电;二是和建筑结合,直接满足家庭或小区用电。世界第一大太阳能发电国是德国。这既得益于德国大规模的太阳能电站建设,也离不开德国不遗余力地在独栋别墅、体育馆、学校、工业园区中推广和建筑结合的小型太阳能发电装置。

  太阳能广受青睐,还有一个很少被人们提及、但同样非常重要的原因,是它恰好符合用电峰谷规律。人们的用电峰谷以24小时为一个周期,其中上午、下午和前半夜是用电高峰,下半夜则是用电低谷,中国的峰谷差达到50%-60%。对于中国这样仍以火电为主要能源的国家来说,由于火力发电启动周期为48-72小时,火电厂在用电低谷期仍然无法“关机”,需要继续消耗燃料,因此耗费了大量能源。而太阳能发电的高峰是在白天,夜间则停止发电,基本和用电峰谷符合,不会浪费产能。

  发达国家对太阳能光伏发电有多种政策扶持。如:德国政府补贴企业70%光伏发电成本,允许太阳能光电入网;新加坡对进入国内的光伏企业免10年税收,企业研发资金的50%由政府提供。从全世界来看,太阳能光伏产业正快速发展。2009年,太阳能电池总产量达到10000兆瓦,是2004年产量的8倍多。预计2010年~2020年,全球光伏产业的年增长率将达到34%。目前,制造太阳能电池的关键环节——多晶硅提炼技术(三氯氢硅还原法)被美国、德国、日本等国家的企业垄断,中国企业没有掌握核心技术。

  我国太阳能资源丰富,全国2/3国土年平均日照2000小时以上,特别是青藏高原和新疆、甘肃、内蒙古一带。西藏年平均日照时数达3000小时左右,太阳能利用规模、覆盖面积,位居全国第一。我国已是生产太阳能热水器、太阳能光伏电池最多的国家,太阳能光伏产业发展潜力巨大。预计到2030年,我国光伏装机容量将达1亿千瓦,年发电量可达1300亿千瓦时,相当于少建30多个大型煤电厂。

  目前,太阳能光伏发电还没有得到大规模应用,主要原因有三:第一,太阳能本身具有分散性、不稳定性的弱点,需要使用大面积的收集和转换设备。发电成本较高,大约是传统煤电方式的1118倍,靠政府补贴运行;第二,生产太阳能电池要耗费大量能源。多晶硅是太阳能电池的重要原料,属于高耗能、高污染产品——生产1千瓦的太阳能电池,约需10公斤的多晶硅,耗电近6000度。同时,还会产生一种四氯化硅的有毒液体,腐蚀性强,无害化处理成本高;第三,太阳能发电的稳定性比传统电力差,进入现有的电网体系难度大。

  从长远来看,要使太阳能光伏发电具有更大的市场,一是要降低太阳能电池的生产成本,提高光电转换效率。二是要有政府的协调管理,通过发展智能电网解决储电、并网等难题。目前,我国太阳能光伏发电成本为1.3/度—2.0/度,远高于普通火电平均不到0.30/度左右的发电成本。专家认为,随着光伏发电安装规模扩大和行业技术进步,我国光伏发电成本有望在2015年—2020年间实现平价上网。

  19世纪末,丹麦研制成风力发电机后,人们就开始重视风能的发展。与其他新能源相比,风能蕴藏量大,是水能的10倍,且分布广泛,永不枯竭。据测算,全世界每年燃烧煤所获得的能量,只是风力在一年内所提供能量的1/3

  1977年,联邦德国在著名的风谷——布隆坡特尔建造了一个当时世界上最大的发电风车,高150米,重18吨,用玻璃钢制成。在过去近30年里,全球风电装机容量一直保持着每年20%的增长速度。根据全球风能协会发布的数据,2009年全球风能发电装机容量达到3.75万兆瓦,相当于23EPR(欧洲压水堆)核电机组发电量,足够满足2.5亿人的生活用电需求,每年可以减少2.04亿吨的二氧化碳排放量。

  风电技术装备是风电产业发展的基础,许多国家采取激励措施推动本国风电技术装备行业发展。

  2009年,美国奥巴马政府推行“刺激经济”计划以及对“绿色经济”大量补贴,推进了美国风能发电的发展。2009年末,美国累计风电装机容量达35000兆瓦,比上年末增加39%,居世界第一位。

  2009年,欧盟约有130亿欧元投入风能发电建设,新装机容量连续两年超过天然气和太阳能发电装机容量。截止2009年底,欧盟4.8%的电力供应来自风能发电。德国政府近20年来一直推行风电上网固定价格收购政策,目前以26000兆瓦的装机容量而拥有欧洲最大的风力发电能力。此外,全球海上风电场主要在欧洲。2009年,欧洲有近600兆瓦的海上风电项目在建,其中包括世界上最大的工程——位于北海的海上风力发电厂。英国的海上风力发电装机容量占全球的40%,居于世界首位。

  我国风能资源丰富,主要分布在两个风带区,一是“三北”(东北、西北、华北北部)地区,二是东部沿海及附近岛屿地区。可开发利用的风能储量约10亿kW。其中,陆地上风能储量约2.53亿kW(陆地上离地10m高度计算),海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW2009年底,全国共建设423个风电场,约占全国发电装机的2.6%,以25000兆瓦的装机容量位于世界第三位,仅次于美国和德国。按照国家风电发展规划,2020年,我国风电装机容量有望达到1.5亿千瓦。当然,要实现2030年风能发电占全国总发电量4%5%的目标,我国还要不断完善风电政策体系,解决风电稳定性和并网等难题。

  核能是国际公认的清洁能源,包括核裂变能、核聚变能等。与化石燃料相比,具有体积小能量大、燃料充足、价格可预见等优势。据统计,仅1公斤铀—235全部裂变放出的能量,就相当于2700吨标准煤燃烧放出的能量。核电站一年产生的二氧化碳,仅是同等规模燃煤电站排放量的1.6%

  核电站的开发与建设始于上世纪50年代。1954年,前苏联建成世界上第一座装机容量为5兆瓦()的核电站。目前,全世界使用核能的国家已达30个,拥有440多座运营中的核电站,。截至2008年底,核电在全世界发电量中占比约17%,法国、美国和日本三国的核电装机容量占全世界的57%。其中,法国核发电量在本国总发电量中所占份额超过70%。我国核发电量相对较低,仅为总发电量的2.2%

  世界发展核电技术有以下几种类型:(1)自主开发型。美国、前苏联是在军用堆的基础上开发试验堆和原型堆,技术定型后形成商业堆的制造能力。英国和加拿大则分别开发了石墨气冷堆和重水堆技术,并建成了商业堆。(2)引进消化技术型。法国、日本、德国、西班牙、韩国等把购买设备与引进技术结合起来,在引进技术的基础上,进行消化吸收和改进创新。(3)设备进口自主型。通过设备进口,购买商业堆,实现建造和安全运行自主化,如芬兰和匈牙利等国以及我国台湾省。

  核电站的造价比较高,是同等火电站的24倍。但核燃料价格稳定,费用便宜,运输方便。一座100万千瓦的核电站每年只需要30吨铀燃料,一节火车皮就能拉走。而相同容量的火电站,每年要烧掉200万吨标准煤,要用10040节车皮的列车运输。随着核浓缩技术的发展,核电成本优势日益突出。目前,法国核电成本是煤电成本的0.57倍,美国在1962年就已经低于煤电成本。专家测量,生活在核电站周围的居民,受到的辐射量一年为0.01毫希,相当进行一次 x光胸透的辐射剂量,低于天然辐射。

  中国自1985年开工建设第一座核电站──秦山一期核电站至今,采取了“自主开发”加“引进消化技术创新”型的路线。目前,我国已建成的核电站有:浙江省杭州湾的( 秦山)核电站、广东省的( 大亚湾)核电站、江苏省连云港市田湾核电站、广东大亚湾岭澳核电站。截至200911月底,我国已建成运行11座核电机组,总装机容量910万千瓦;核准在建核电机组24台,总装机容量2540万千瓦,是目前世界上核电在建规模最大的国家。到2020年,中国将力争使核电装机容量占全国电力总装机容量的4%

  从未来看,核聚变是更理想的战略新能源。与核裂变相比,核聚变有三大优势:1. 以氘氚为燃料。氘大量存在于海水之中。1海水中所含的氘,经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。以此推算,核聚变能可供人类使用数亿年。2.热值更高。1千克氘相当于4千克-2358600吨汽油或11000吨煤。3.干净安全。按照物理学家计算,核裂变产生的核废料对环境的污染危害可以持续100万年。而核聚变不会产生高核辐射,不产生核废料。目前,中国、俄罗斯、日本、美国、欧盟等国都在积极参与迄今为止世界最大的热核聚变实验项目——国际热核实验反应堆(ITER“人造太阳”)计划,模拟太阳的核聚变来提供清洁能源。科学家们估计,到2025年以后,核聚变发电厂有可能投入商业运营。

  海洋被认为是地球最后的资源宝库,也被称作“能量之海”。由海水所产生的能量,都可视为海洋能,它包括潮汐能、波浪能、温差能和盐差能等,广泛存在于占地球表面积71%的海洋中。由于这些资源丰富、清洁干净、可再生性强,被联合国环境组织视为目前最理想、最有前景的替代能源之一。专家预计,在2020年后,全球海洋能源的利用率将是目前的数百倍。

  我国有18000公里的海岸线、6000多个岛屿、300多万平方公里的管辖海域,海洋能资源丰富,总蕴藏量约为8亿多千瓦,开发前景可观。其中,潮汐能蕴藏量最为丰富,占世界总蕴藏量的15%左右,可供开发的年发电量达800多亿度。著名的钱塘江大潮,潮差高达9米,如用来发电,几乎等于三门峡水电站的50%。浙江温岭江厦潮汐电站,是目前国内最大的潮汐电站,总装机为3900千瓦,已正常运行近20年。现在,我国潮汐发电量仅次于法国、加拿大,位居世界第三位,但整体开发规模和单机容量还很小。预期到2020年前,我国海洋能开发的总装机容量有望达到或超过20万千瓦,对改善我国能源结构意义重大。

  生物质能来自动植物和微生物等有机物,包括林业副产品、农业废弃物、生活污水、禽畜排泄物、工业有机废物等,从陆地到海洋,分布广泛。它是仅次于煤炭、石油和天然气的世界第四大能源。

  根据生物学家估算,地球陆地每年生产10001250亿吨生物质,海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量相当于目前世界总能耗的10倍,但利用率很低,还不到3%。我国生物质能丰富,理论上年产能可达到相当于约9亿吨标准煤。

  开发生物质能意义重大,许多国家都制定了相应的开发研究计划,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等。到2008年底,全世界生物质发电总装机容量约为5000万千瓦,主要集中在北欧和美国;生物燃料乙醇年产量约3000万吨,主要集中在巴西、美国;生物柴油年产量约200万吨,主要集中在德国;沼气利用技术成熟,欧洲、中国和印度等地建设了大量沼气工程。

  目前,国外的生物质能技术和装置多达到商业化应用程度,实现了规模化产业经营,以美国、瑞典和奥地利三国为例,生物质转化为高品位能源利用已相当可观,分别占该国一次能源消耗量的4%、16%和10%。

  地球是一个大热库,蕴藏着巨大的热能,这种热能通过火山爆发、温泉、间歇喷泉、岩石的热传导等形式源源不断地带出地表,这就是地热能。据专家推算,如果把地球上储存的煤炭全部燃烧释放出来的热量作为100,那么地球内蕴藏的地热能总量约为煤的17亿倍。

  从地表向地球内部深入,温度逐渐上升。地壳的平均温升为2030/千米,大陆地壳底部的温度为5001000,地球中心的温度约6000。地热能的开发利用包括发电和非发电利用两个方面。经验表明:高温地热资源(150以上)主要用于发电,发电后排出的热水可进行逐级多用途利用;中温(150以下90以上)和低温(90以下)的地热资源则以直接利用为主,多用于采暖、干燥、工业、农林牧副渔业、医疗、旅游及日常生活等方面。

  对地热能开发利用,从1904年意大利建成世界上第一座地热发电站算起,已有100多年的历史了。目前,世界上已有120多个国家和地区发现和打出地热泉与地热井7600多处。地热能的利用,当前主要有采暖、发电、育种、温室、栽培、洗浴等方面。2008年底,全世界地热发电总装机容量约900万千瓦,主要在美国、冰岛、意大利等国家。在冰岛,89%的房屋供暖来自地热能,仅此一项,每年可节约1亿美元。地热发电占冰岛总发电量的19%以上,热能直接利用人均世界第一。对地热的研究和开发,终将使人类能使用含在不同深度的岩石中而不单单是火山地区中的巨大地热能。一旦进入这一阶段,地热能将供应全世界所需电与热量的25%50%

  我国地热资源丰富,分布广泛,已有5500处地热点,地热田45个,地热资源总量约320万兆瓦。我国适于发电的高温地热资源主要分布在西藏、云南、台湾等地区,著名的西藏羊八井地热电站累计发电超过24亿度。

  氢是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,因此氢能被称为人类的终极能源。水是氢的大“仓库”,如把海水中的氢全部提取出来,将是地球上所有化石燃料热量的9000倍。

  作为能源,氢有以下特点:(l)所有气体中,氢气的导热性最好,比大多数气体的导热系数高出10倍,是极好的传热载体。(2)是一种高效燃料。只要在汽油中加入4%的氢气,就可使内燃机节油40%。(3)氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现,能适应贮运及各种环境要求。燃料电池是氢能利用最好的技术,使用氢能燃料电池的汽车排放出的是水,可真正实现零排放。

  美国一直重视氢能。早在1970年,美国通用汽车公司的技术研究中心就提出了“氢经济”(Hydrogen Economics)的概念。2003年,布什政府投资17亿美元,启动氢燃料开发计划。2004年,美国建立了第一座氢气站。目前,美国能源部正在实施“自由汽车计划”和“氢燃料导入计划”,到2020年时投入37亿美元用于氢能的研发、示范等。  

  在氢能和燃料电池研发上,欧盟也不断加大投入。2003年,欧盟发布了《欧盟氢能路线图》,5年内投入20亿欧元,力争在2020年前建立一个燃料电池和氢能源的庞大市场。对新能源开发从不落后的日本,从1993年起就开始实施“世界能源网络”计划。近5年来,日本产业经济省平均每年投入约2.7亿美元用于燃料电池相关项目研究,全国各地建造了不少“加氢站”。计划到2030年,氢燃料电池车发展到1500万辆。

  近年来,我国也大力开展对氢能和燃料电池技术的研究。国家“863”计划设立了氢能技术和系统技术开发课题,“973”计划设立了氢能基础研究项目。目前,我国在氢能和燃料电池技术领域研发水平排在第一梯队,仅次于日本、美国、加拿大、德国。上海是我国氢能产业最领先的地区,预计2012年前有望达到万辆级氢能汽车的产能。

  目前液氢已广泛用作航天动力的燃料,但氢能的大规模商业应用还有待解决两个关键问题:一是要解决制氢问题。氢是一种二次能源,现有的电解水制氢方式要耗用大量的电力,效率很低。二是要解决氢的贮存及运输问题。氢易气化、着火,安全可靠的贮氢和输氢方法很关键。专家认为,随着制氢技术和贮运方式的突破,氢能的大量利用将在10多年后进入千家万户。

  三、各国积极开发新能源

  在世界能源发展史上,一种新的能源占能源总供应量的比重由1%上升到50%,替换周期平均需100年。大规模能源系统的建设周期一般需要2030年,新能源从开始研究到推广应用的周期则需要3050年。根据联合国环境规划署的最新报告,预计2012年世界各国对能源领域的投资将达到4500亿美元,2020年将超过6000亿美元。报告指出,对新能源的投资不断增加充分显示出各国对能源安全关注。

  美国:利用新能源稳固霸主地位   从小布什政府开始,美国就把对未来战略产业的设想纳入宏观规划,并把目光锁定在以新能源为核心的新兴战略产业上。美国总统奥巴马上台后,亦将能源作为经济结构的基轴,他在《无畏的希望》一书中说:“一个控制不了自己能源的国家,也控制不了自己的未来。”20092月,奥巴马签署了7870亿美元的经济刺激计划,其中600多亿美元投入新能源领域。针对美国能源消耗的主要两个方面——汽车能源消耗和住宅能源消耗,奥巴马政府推出“美国复兴与再投资计划”:前者将采取排放要求和电动方式来改变,后者主要采取太阳能方式进行。计划到2015年新增100万辆混合动力汽车;到2025年做到风能和太阳能发电量占美国发电总量25%2009年,美国全国电力生产的1/3来自非碳能源。此外,作为对新能源开发的补充,美国还大力发展各种节能技术。今年5月,美国商务部部长骆家辉率团访问中国和印尼,推广在清洁能源领域的合作。奥巴马期望在5年内实现美国出口额翻倍;为美国创造200万个就业岗位。  

  欧盟:强化新能源领域优势   德国、法国和英国,是欧盟新能源领域发展的“三驾马车”。德国每年投入6000多万欧元用于清洁能源和其他可再生能源的研发。利用废热、废气发电量每年可达到81亿度,相当于整个钢铁工业耗能量的35%。可再生能源发电量所占比例已达到14%;法国是全球核能利用第一大国,电力供应的80%来自核能。法国还大力发展可再生能源,主攻风能、太阳能和生物能源。预计到2010年,法国可再生能源消费将增加50%;英国已把北海当成“未来之湾”,投资约6亿英镑建设欧洲最大的风力发电场。此外,200812月,欧洲议会批准了欧盟能源气候一揽子计划,保证欧盟到2020年把新能源和可再生能源在能源总体消耗中的比例提高到20%

  日本:寻找新能源领域的突破口 作为世界第二大经济体,日本是世界上主要能源消耗大国之一,能源严重依赖进口。但近年来,节能技术的推广和新能源的开发利用,日本大幅降低了对传统能源的依赖,已成为世界上新能源利用最多的国家。日本尤为重视太阳能发电技术,目前世界上太阳能发电的专利主要由日本厂家掌握。到2005年底,日本累计安装使用太阳能发电量就已达到142万千瓦,占世界市场的44%20066月,日本政府正式出台《2030年的能源战略》长远规划提出,使日本对石油的依赖降低到40%,核电比重要提高到30%40%,成为世界最节约能源的国家,发展各类新能源等战略构想。200941日,日本开始实施“绿色税制”,适用对象包括纯电动汽车、混合动力车等获得认定的低排放且燃油消耗量低的车辆。

  巴西:生物燃料技术独树一帜  1975年,巴西政府启动了乙醇发展计划,通过补贴、设置配额等手段鼓励民众使用乙醇燃料。从甘蔗中提炼乙醇燃料和从蓖麻、向日葵中提炼生物柴油,是目前巴西两大类生物燃料。生物质能在巴西能源利用量中约占25%左右,有一半以上的汽车使用价格便宜的乙醇燃料。另外,巴西政府还注重在国际上推广生物能源。2007年,巴西与多个拉丁美洲和非洲国家签署协议,由巴西提供技术,共同发展生物燃料。

  四、我国新能源发展现状

  谈起我国的能源问题,中国科学院院士王大中曾连用几个“排名”来说明紧迫性:中国已成为世界第二能源生产与消费国、第一煤炭生产与消费国、第二石油消费国及石油进口国、第二电力生产国。

  而我国能源的现有状况是:1.资源储量和布局不均衡,“富煤、缺油、少气”。全国铁路运量的1/2和水运的1/3都用于运煤,仍无法满足对能源的需求。2.能源需求与人均能源资源不足的矛盾。我国的煤可采储量占世界可采储量的12%,但人均储量仅为世界人均储量的1/2,美国的1/10。石油和天然气人均储量更少。3.能源结构不合理。在能源消费总量中,煤炭、石油、天然气等化石能源的占比为91.6%,而水电、核电和其他可再生能源的占比仅为8.4%。与此同时,电源结构仍以火电为主,占总装机的75%,火电发电所排放的二氧化碳占全国排放量的30%以上。

  从科技发展趋势来看,2020年到2050年将是从传统化石能源向新能源转换的关键时期。目前,我国正积极抓住能源发展战略转型的机遇,加快结构调整,成为在新能源领域增长速度最快的国家。2009年,中国在清洁能源经济方面的投资超过346亿美元,而位居第二的美国为186亿美元,水电装机容量、太阳能热水器集热面积、光伏发电容量均居世界第一位。在风能发电方面,全世界每3台新增风电机组中就有一台是安装在中国的。去年中国新增风电装机容量超过美国,成为全世界风电发展最快的市场。

  10年来,我国政府陆续出台多项大力调整能源结构、支持清洁能源发展的法规政策。

  20008,国家经贸委资源节约与综合利用司颁布《年新能源和可再生能源产业发展规划》,系统分析了中国新能源和可再生能源产业化发展的基础、市场开发的潜力等问题。

  200311,《中华人民共和国清洁生产促进法》正式施行,提出了清洁生产的概念,同时制定了财税激励措施和清洁或不清洁生产的产品目录及标准。

  200611日,《可再生能源法》正式施行,确定了制订和实施可再生能源开发利用总量目标的基础、机构等。

  20078月,国家发改委公布了《可再生能源中长期发展规划》,明确将进一步加快水能、风能、太阳能和生物质能的开发利用,不断提高可再生能源在能源消费中的比重,提出到2010年使可再生能源消费量达到能源消费总量的10%,到2020年达到15%的发展目标。

  20083月,国家发改委印发《可再生能源发展“十一五”规划》,进一步明确了中国可再生资源的发展目标。根据发展规划,到2010年,全国可再生能源年利用量要达到3亿吨标准煤。

  200912月,十一届全国人大常委会第十二次会议表决通过了《可再生能源法(修正案)》,该法已于201041日起施行。相比2005年的版本,修订后的《可再生能源法》有两大亮点,一是确立了可再生能源的全额保障性收购制度,二是建立可再生能源发展基金。2010年,国家能源局制定的新能源振兴规划也在酝酿推出,预计总投资超过3万亿元。计划到2020年,光伏发展规模要达到1000万千瓦-2000万千瓦,风电总装机达到1.5亿千瓦。同时,国家“十二五科技发展规划”也将可再生能源和新能源的科技进步提升到了最首要的位置,未来将投入更大的力度予以支持。

  今后一段时期,我国新能源产业的发展重点主要在四个重点领域:太阳能、风能和生物质能为代表的可再生能源的广泛应用;煤、油、气等传统能源向清洁化升级;先进核能进入新一轮发展热潮;清洁动力促进汽车技术大换代。与发达国家相比,我国新能源平均技术水平偏低、利用成本较高,产品竞争力弱。以新能源汽车为例,目前在电池充放电次数方面,国际先进水平能达到3500次,国内所有厂商普遍不超过2000次。  

  具体来看,我国新能源产业表现出如下特点:

  1.太阳能热水器:有技术、有产业、有市场。太阳能热水器是我国为数不多的具有完全自主知识产权专利技术的产业,带动了我国太阳能热水器产业的发展。近5年来,太阳能热水器产业以每年30%35%的速度增长。根据2009年中国太阳能光热利用行业发展综述,当年中国太阳能热水器和热水系统总保有量达到了1.45亿平米。从经济效益上来说,按普通煤的市场价格来计算,相当于节省了225亿人民币;按商业用电的市场平均价格来计算,相当于节省了560亿元人民币。同时1.45亿平米的集热面积,一年可减排二氧化碳4451万吨。预计到2015年,全国住宅用太阳热水器将达到2.32亿平方米,行业产值超过1000多亿元。

  2.太阳能光伏发电:不完整的产业。光伏产业链主要有五个环节——多晶体硅原材料制造、硅锭/硅片生产、太阳电池制造、组件封装、光伏系统应用。同国际先进水平相比,国内多晶硅生产企业的差距表现在:1.缺乏核心技术。多晶硅技术和市场牢牢掌握在美、日、德等国的企业手中,形成技术封锁、市场垄断。国内大部分企业以来料加工为主。2.生产规模小。美、日、德等国大企业,年生产能力可达30005000吨,国内企业离此规模差距很大。3.工艺设备落后,与国际水平相比,国内多晶硅生产能耗高出1倍以上,多数小企业生产成本达到了每公斤50-70美元/公斤,而国外大企业的成本只有20美元/公斤左右。目前,我国太阳能电池近95%的产能用于出口,国内市场还未真正形成。这意味着我们消耗大量的能源,却在为国外输出绿色,为别人的环境打工。20101月,国家颁布了《多晶硅行业准入标准》规定:新建多晶硅项目规模必须大于3000/年,太阳能级多晶硅还原电耗小于60千瓦时/千克,还原尾气中四氯化硅、氯化氢、氢气回收利用率不低于98.5%99%99%等等。随着国家提高多晶硅行业的准入门槛,在未来两年内,国内将会形成几个万吨级生产能力的大企业,小企业将会逐步被淘汰。

  3.风力发电:市场大、产业小、发展快。2002年开始,我国风力发电装机容量增速逐年加快, 2008年比2003年增长了22倍。计划从2006年到2020年,平均每年装机增加1900兆瓦,投资约152亿元。目前,我国风力发电主要集中在新疆、内蒙和广东,风力发电技术和装备的研制水平有很大提高。但风电消纳不足。除金风、华锐、东汽等实力较强的企业外,绝大多数风机制造商只是通过国外技术转让的方式进行整机组装,不具备国际竞争力。最近,在吉林召开了国家电网风电工作座谈会,拟全面实施对风电上网的严格准入。智能电网的建设将是今后10年的发展重点,对提高电力运输效率,解决各种电力入网难题等起到巨大作用。

  4.水电:小水电迎来投资热潮。小水电是指装机容量5万千瓦以下的水电站。我国小水电资源十分丰富,可开发量达8700kW,居世界第一位,分布在全国1600多个山区县。目前我国已建成小水电站45000座,总装机容量5512万千瓦,年发电量1600多亿千瓦时,约占国内水电装机和年发电量的30%,累计解决了3亿多无电人口的用电问题,小水电地区的户通电率从1980年的不足40%提高到2009年的99.6%。开发小水电资源,实现农村电气化,是推动农村经济发展的重要途径。目前,我国平均上网电价价格在0.35-0.50/kwh,而小水电的发电成本一般在0.2-0.250/kwh,市场紧俏。

  5.生物质能:沼气和燃料乙醇起步阶段。沼气作为我国政府推广最早的新能源项目之一,已经形成成熟的技术。截止到2009年,全国户用沼气池300万户,约70亿立方米。燃料乙醇仍在试点,但生产成本过高,基本上还是停留在生物质的直接燃烧阶段,商业化程度低。

  6.新能源汽车:驶入产业化“快车道”。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源汽车等各类别产品。其中,混合动力汽车和纯电动汽车开发较好。

  目前,我国的汽车保有量在8000万-9000万辆之间,如果新能源汽车能够替换10%,一年就能够减少二氧化碳排放3700多万吨。在上海世博会上精彩亮相的新能源汽车,分为超级电容车、燃料电池汽车、纯电动车和混合电动汽车四种类型、共计1017辆。世博会期间,将节约传统燃油约1万吨,减少有害物质排放约118吨,减少温室气体排放约284万吨。按照有关部门的计划,2010年新能源汽车要推广到20个城市。中国汽车工业协会提出,到2015年,纯电动汽车应用达50万辆以上;不同程度的混合动力汽车比例达到年产量的30%以上;新车平均单车油耗下降30%以上,达到国际先进水平。

  将节能视为与煤炭、石油、天然气、电力同等重要的“第五能源”,是国际能源界一个通行的做法。中国工程院副院长杜祥琬院士在“中国的能源问题和新能源发展前景”的报告中指出,与先进国家相比,我国能源在总体上约有20%的节能空间,开发与节约并重、把节约放在首位应成为我国解决能源问题的基本方针——

  从国际比较来看,我国能源利用效率总体水平不高。根据国际能源署的统计,2007年中国单位GDP能耗为0.82吨标准油/千美元(按2000年不变价计算),而世界平均水平是0.30吨标准油/千美元,美国和日本分别是0.200.10吨标准油/千美元。从地区比较来看,我国能源利用效率差异明显。2008年我国单位地区生产总值能耗最低的是北京,为0.66吨标准煤/万元(按2005年不变价计算),其次是广东和浙江,分别为0.720.78吨标准煤/万元;能源强度最高的是宁夏,为3.69吨标准煤/万元,其次是青海和贵州,分别为2.942.88吨标准煤/万元。最高省份是最低省份的5.57倍。

  2020年我国全面实现小康社会的发展目标下,如果采取节能措施,能源需求约为24亿吨标准煤;而在目前政策环境下,能源需求约为32亿至33亿吨标准煤。两相比较,可少用8亿吨至9亿吨标准煤的能源,价值约为8000亿元,相当于中国原煤年产量的80%、北京市13年的用煤量。

  本世纪上半期是中国能源发展的战略过渡期、转型期,将目前比较低效、粗放、污染的能源体系逐步转型为洁净、高效、节约、多元、安全的现代化能源体系,能源结构、颜色和质量将发生革命性变革。今后20年是这个转型期中的攻坚期(困难期):新型洁净能源要突破,煤炭洁净化利用需付出巨大努力,节能、提效要花大力气,石油替代需攻关,电力系统要解决一系列重大问题,农村的能源形态要逐步现代化,能源的供需模式需要转型……2020年前的10年是全面转向科学发展轨道的关键期。

  五、未来的几种新能源

  波能:即海洋波浪能。这是一种取之不尽,用之不竭的无污染可再生能源。据推测,地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。近年来,在各国的新能源开发计划中,波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高,需要进一步完善,但目前的进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运行8年,电厂的发电成本虽高于其它发电方式,但对于边远岛屿来说,可节省电力传输等投资费用。目前,美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站,且均运行良好。

  可燃冰:一种甲烷与水结合在一起的固体化合物,它的外型与冰相似,故称“可燃冰”。可燃冰在低温高压下呈稳定状态,冰融化所释放的可燃气体相当于原来固体化合物体积的100倍。据测算,可燃冰中的甲烷气含量要比地球上已知的石油、天然气和煤炭的资源量多出一倍以上,可满足人类1000年的需求。中国从1999年起开始对可燃冰开展实质性的调查和研究,并取得重大进展。目前,中国海域内已经发现大量可燃冰储量,仅南海北部的可燃冰储量估计相当于中国陆上石油总量的一半左右。在未来 10年里,中国将投入8.1亿元进行勘探研究,2010年到2015年实行试开采。

  煤层气:煤在形成过程中由于温度及压力增加,在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。从泥炭到褐煤,每吨煤产生68m3气;从泥炭到肥煤,每吨煤产生130m3气;从泥炭到无烟煤每吨煤产生400m3气。科学家估计,地球上煤层气可达2000Tm3

   微生物:世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等,利用微生物发酵,可制成酒精,酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点,用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”,而且制作酒精的原料丰富,成本低廉。据报道,巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆,减轻了大气污染。此外,利用微生物可制取氢气,以开辟能源的新途径。

  第四代核能源:当今,世界科学家已研制出利用正反物质的核聚变,来制造出无任何污染的新型核能源。正反物质的原子在相遇的瞬间,灰飞烟灭,此时,会产生高当量的冲击波以及光辐射能。这种强大的光辐射能可转化为热能,如果能够控制正反物质的核反应强度,来作为人类的新型能源,那将是人类能源史上的一场伟大的能源革命。

  人类使用能源有着悠久的历史,有过多次变革。自18世纪以来,能源结构就发生了三次大的变革。

  第一次能源结构的大变革,是在18世纪资本主义产业革命后发生的。产业革命以蒸汽机的发明和纺织机的推广应用为标志,导致世界第一次技术革命,使世界生产力得到飞速的发展,同时也改变了以薪柴为主的传统的能源结构。煤炭这种不可再生的初级能源成为工业的主要能源。煤炭在能源结构中所占比重逐步上升:19世纪70年代为24%,到20世纪初就急剧地猛增到 45%。因此,这个时期被称为“煤炭时期”。这期间,煤炭被大量开采和使用,促进了资本主义社会工业的高速发展。出现了机器和大工业生产。同时,以煤烟型污染为主的环境问题开始逐渐显现。

  第二次能源结构大变革是在20世纪初开始的。19世纪末期发展起来的电力、钢铁工业和铁路技术,迅速风靡欧洲和美国,同时带动了汽车和内燃机技术的推广发展,煤炭作为主要能源已越来越不适应需要,而开始用石油逐渐取代煤炭的地位。石油迅速登上了能源舞台,并得到了急速发展。特别是二战以后,全球石油消费急剧上升,在世界能源结构中,到1965年时,石油已成为主要能源,70年代逐步上升到约占总能源的50%左右。这就是被称为世界能源的“石油时期”。石油的大量使用,不仅使石油工业迅速发展,同时带动了科学技术的飞快进步。新技术革命促成了一大批高技术群体的涌现,引发了以石油为主要能源的石油争夺战,并日益激烈复杂。应该肯定,石油和天然气的使用创造了人类历史上空前灿烂的物质文明。然而,环境污染问题同时也越来越严重,成为制约人类社会发展的一种反作用力。

  第三次能源结构大变革是从20世纪70年代开始的。自1973年开始,国际上接连出现两次石油大危机,这使世人认识到,石油是一种蕴藏量极其有限的宝贵能源,必须一方面设法提高利用率,尽量节省这种能源;另一方面也必须采用新的方法寻求新替代能源。在其他相关高技术群体(例如微电子技术、计算机技术、遥感遥测技术、新材料技术、核技术、航天技术等)的支持下,开始了新型能源开发应用的新时期。能源结构逐步过渡到开发应用太阳能、原子能、地热能和潮汐能等多种综合新能源结构上来。目前的能源结构类型,还是处于能源替代的过渡时期,能源结构由较单一的石油、煤炭等不可再生能源为主向可再生新型能源与常规能源并存的多样化结构过渡。

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