世界新能源产业发展动态

2019-02-15 12:04:02 caoyu 15

图片关键词





 

一、新能源产业总体发展态势 

二、光伏产业发展态势 

三、风电产业发展态势 

四、核电产业发展态势 

五、海洋能产业发展态势 

六、智能电网 

七、分布式能源系统 



 

世界新能源产业发展动态

 

一、新能源产业总体发展态势

(一)世界能量消耗速度明显加快

据英国石油公司发布的《BP世界能源统计年鉴2018年版》,在天然气消耗量增长3%和可再生能源消耗量增长17%的推动下,2017年世界能量总消耗水平强势回升,较2016年上涨2.2%,达到2013年以来的年度增长率的最高值,明显高于2016年能量消耗增长速率(1.2%),也远高于近十年的年均增速(1.7%)。随着可再生能源在总能源中的占比不断提升,2017年全球碳排放增长率仅为1.6%,与2016年度碳排放增速水平基本持平。2017年度全球能量消耗结构中,中国能源消耗量占比最高,该年度中国能量消耗量较2016年增加3.1%,连续17年呈现增长趋势。

在石油价格由43.73美元/桶大幅上升至54.19美元/桶的背景下,2017年世界石油消耗量较2016年增长1.8%,其中中国和美国是世界上最大的石油消耗国;尽管美国天然气消耗量较2016年下降1.2%,但在亚太、中东和欧洲的带动下,2017年世界天然气消耗增加量相当于96万吨油当量,涨幅约为3%;2017年世界煤炭消耗增加量相当于25万吨油当量,较2016年增长1%;与此同时,2017年世界水电和核能消耗量较2016年度均有不同程度提高,涨幅分别为0.9%和1.1%(图1)。

图片关键词 

资料来源:英国石油公司,《BP世界能源统计年鉴2018年版》

图1  1992—2017年世界不同能源消耗统计

(二)可再生能源增长带动全球发电结构向低碳转型

在全球能源结构渐进转型的背景下,由经济合作与发展组织(OECD)国家和中国所主导的可再生能源发电占比逐渐升高的趋势得以持续,其中煤电占比在经济合作与发展组织国家内开始呈现下降趋势,预计到2030年左右中国的占比将逐步降低。不过,以印度为代表的亚洲其他地区发电转型速度明显低于中国,短期内煤电仍旧是最主要的能量来源,展望期间内仍占据电力的主要份额。值得注意的是,随着全球范围内可再生能源使用大范围扩张,以中国为代表的发展中国家有望逐渐接替欧盟成为最主要的可再生能源发展增长引擎。中国作为最大的增长来源,预计2016—2040年新增可再生能源发电总量有望超过整个经济合作与发展组织。预计到2030年印度将成为全球第二大可再生能源发电增长源,进而带动发展中国家的可再生能源发电占比不断增长(图2)。

图片关键词

图2  2016—2040年世界发电增长、发电比例变化及预测

资料来源:英国石油公司,《BP世界能源展望2018年版》

从发电比例上看,现阶段印度发电仍以煤炭和石油等化石燃料为主,占比约为80%,其次为中国,经济合作与发展组织国家该类能源发电占比已低于30%。在展望期内,预计经济合作与发展组织国家、中国和印度等区域的发电结构中化石燃料占比均有所下降,非化石能源占比不断提升,天然气占比保持基本稳定,不过其他亚洲国家在展望期内化石燃料发电占比将有所上升。

(三)可再生能源发电占比有望持续提升

全球能源技术不断更迭。例如,1966—1991年,世界各国均高度重视对核技术的研发,核电规模在该时期内迅速扩大,核电的市场占有率快速上升;然而随着核电安全问题的日益突出,1985—2010年全球迎来天然气发电的快速发展期;随着可再生能源开发技术的不断完善,预计在2040年以前可再生能源发电量在全球电力行业所占市场份额有望持续增长。基于现阶段天然气向可再生能源发电逐渐切换的趋势,可再生能源作为世界电力行业内增长最快的能量来源,预计2015—2040年的年均增长率可达7.5%,可再生能源新增发电量占比新增总发电量可达50%以上(图3)。

图片关键词 

资料来源:英国石油公司,《BP世界能源展望2018年版》

图3  1966—2040年主要能源技术市场份额占比变化及预测

(四)世界可再生能源领域投资总额趋于稳定

2017年全球可再生能源领域总投资额为2800亿美元,较2016年总投资额2740亿美元增长2.2%。发展中国家投资总额保持较快的增长态势,2017年总投资为1770亿美元,较2016年增长20.4%,已经接近历史最高值(2015年,1780亿美元);发展中国家在可再生能源领域的增量投资主要来自中国、印度和巴西等新兴经济体,2017年以上三国在该领域的投资总额为1440亿美元,较2016年增加280亿美元,新增投资额占比发展中国家投资增加值的93.3%。发达国家在可再生能源领域的投资总额则持续下降,2017年投资总额仅为1030亿美元,较2016年继续下降230亿美元,降幅为18.3%,年度投资额已连续下降4年(图4)。

(五)资产融资成为可再生能源领域新增投资主要来源

世界可再生能源领域投资主要来源于企业研发、政府研发、风险投资、公共市场、小型分布式装机以及资产融资(再投资股权),其中资产融资(再投资股权)和小型分布式装机为当前最主要的资金来源。2017年世界资产融资(再投资股权)总金额为2161亿美元,小型分布式装机总投资金额为494亿美元,分别占比总投资金额的77.2%和17.7%。相对而言,来自企业、政府、风险以及公共市场等渠道的资金数量则相对较少,合计占比仅为5.1%。

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资料来源:联合国环境规划署(UNEP),《世界可再生能源投资趋势2018》

图4  2004—2017年世界不同经济体可再生能源投资变化

(六)可再生能源新增装机量小幅增长

2017年全球可再生能源新增装机量为166.7吉瓦,较2016年新增装机量163.7吉瓦仅增长1.8%。目前,亚洲、欧洲和美洲(主要为南美洲、北美洲)为全球可再生能源新增装机的主要分布区域,其中亚洲维持较高的增长速度,2017年亚洲可再生能源新增装机量为106.4吉瓦,占比全球新增总装机量的63.8%。相较而言,美洲(含北美洲和南美洲)和欧洲的可再生能源新增装机增长速度则相对较慢,2017年欧洲和美洲可再生能源新增装机量分别为23.6吉瓦和25.4吉瓦,分别占比全球新增装机量的14.2%和15.2%。此外,大洋洲、中东、中美(含加勒比地区)和非洲等区域的可再生能源新增装机量相对较少,分别为1.5吉瓦、0.9吉瓦、0.4吉瓦和3.5吉瓦(表1)。

表1  全球可再生能源累计装机容量统计

区域

年度装机容量/兆瓦

2010年

2011年

2012年

2013年

2014年

2015年

2016年

2017年

全球

1225714

1329346

1443834

1564607

1691997

1848739

2012430

2179099

非洲

26940

27319

28485

30639

32666

34511

38603

42139

亚洲

387550

433754

478239

553680

629202

720667

812276

918655

中美

7611

8418

9291

9605

10304

11972

13406

13801

欧亚大陆

69699

71495

76694

80880

84325

88149

91402

96326

欧洲

322563

359975

394398

419127

440577

465369

488715

512348

中东

12852

13278

13940

14811

15668

16950

18021

18920

北美洲

232278

242967

264855

272103

284734

307325

331270

347635

大洋洲

18406

19785

21389

22213

23828

24677

25640

27155

南美洲

147814

152355

156544

161548

170694

179119

193097

202120

资料来源:国际可再生能源机构(IRENA),《可再生能源装机容量统计2018年版》

二、光伏产业发展态势

在光伏领域投资总额上升和光伏材料成本持续下降的叠加影响下,2017年全球光伏新增装机量较2016年新增装机量明显增长。亚洲发展中国家成为全球新增光伏装机的主要分布区域,该年度亚洲光伏新增装机量占比全球新增装机量超过七成。截至2017年底,亚洲光伏累计装机量占比全球总装机量已超过5成。相对而言,发达地区如欧洲、北美增速较慢,导致其累计装机容量占比逐年下降。

(一)全球光伏累计装机容量大幅增加

2017年全球光伏累计装机容量为385.7吉瓦,较2016年增长32.1%。从分布地域看,亚洲、欧洲和北美洲为全球光伏装机的主要增长区域,其中以亚洲增速尤为迅速,2017年亚洲光伏发电累计装机容量为211.0吉瓦,较2016年增长52.0%,相对而言欧洲和北美洲增速则相对较慢,截至2017年欧洲和北美洲地区的光伏累计装机容量分别为109.5和44.6吉瓦,较2016年分别增长5.7%和23.8%。除此之外,欧亚大陆、中东、非洲、中美洲、大亚洲及南美洲等区域光伏累计装机容量还相对较少,不过目前增长速度较快,尤其是欧亚大陆和南美地区,截至2017年底累计装机容量较2016年底分别增加284%和82.8%(表2)。

表2  全球光伏发电累计装机容量统计

区域

年度装机容量/兆瓦

2010年

2011年

2012年

2013年

2014年

2015年

2016年

2017年

全球

38576

68785

95850

133261

169863

219596

292021

385674

非洲

226

339

415

688

1522

1661

2505

3060

亚洲

4891

8834

12960

34174

56902

88381

138796

210968

中美

72

106

163

250

323

906

1120

1390

欧亚大陆

6

8

13

22

52

337

952

3655

欧洲

29676

52102

69999

81065

88858

97521

103555

109467

中东

85

208

269

511

798

1045

1681

2193

北美洲

3159

5708

9407

13051

16837

24374

36055

44639

大洋洲

416

1417

2461

3298

4064

4444

5320

6575

南美洲

46

64

164

200

508

927

2038

3726

资料来源:国际可再生能源机构(IRENA),《可再生能源装机容量统计2018年版》

(二)可再生领域新增投资聚焦光伏行业

2017年度全球光伏领域总投资金额为1610亿美元,较2016年增长18%,风力发电行业投资总额为1070亿美元,较2016年下降12%。除此之外,在其他可再生能源如生物质、小型水电、生物燃料、地热以及海洋能领域的投资总额还相对较少,且各领域的投资金额较2016年均出现不同程度的下滑,其中生物质领域投资为50亿美元,较2016年下降14%,小型水电领域投资为30亿美元,较2016年下降36%,生物燃料领域投资为20亿美元,较2016年下降3%,地热能领域投资为20亿美元,较2016年下降34%,海洋能领域投资为2亿美元,较2016年下降14%(图5)。

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资料来源:联合国环境规划署(UNEP),《世界可再生能源投资趋势2018》

图5  2017年不同类型新能源投资金额变化

(三)亚洲成为全球光伏新增装机引领地区

尽管亚洲光伏发展相对较晚,但是近年来增速却十分惊人。2017年亚洲光伏新增装机容量为72.2吉瓦,占2017年全球光伏新增装机容量(93.7吉瓦)的77.1%。截至2017年底,亚洲地区光伏累计装机容量较2010年增长43.1倍,自2015年亚洲光伏累计装机容量超过欧洲后,亚洲地区新增装机容量仍维持较高的增长速度,相对而言,欧洲和美洲地区的增长速度相对较慢。截至2017年底,亚洲地区光伏累计装机容量占比全球累计装机总容量的54.7%。

(四)美国光伏规模有望持续扩大

据美国能源信息署(EIA)预计,到2050年美国光伏累计装机容量预计将超过170吉瓦,较2020年将增加127吉瓦,增幅可达3倍以上(图6)。到2050年,光伏发电量预计将达到全国发电总量的14%,其中光伏发电量中53%来自公用事业系统,剩余来自47%的小型分散式光伏设备。

图片关键词 

资料来源:美国能源信息署(EIA),《Annual Energy Outlook 2018 with projections to 2050》

图6  2020—2050年美国光伏累计装机规模预测单位:吉瓦

三、风电产业发展态势

受全球经济低迷影响,过去10年间全球风电市场年平均装机量仅为40吉瓦。由于中国风电市场的崛起,2014年全球新增风电装机容量首次突破50吉瓦的大关,达到60吉瓦,创全球纪录。2016年以及2017年全球新增风电装机容量都超过50吉瓦,其中,欧洲、印度海上风电的增速刷新历史纪录。尽管中国新增风电装机容量增速有所回落,2017年新增装机仅为19.66吉瓦,但依然排名全球第一,占全球新增装机容量近一半份额。

(一)全球风电累计装机容量稳步增加

整体而言,近10年来全球风电产业规模持续扩增,风电累计装机容量从2007年的94吉瓦增长至2017年的539吉瓦。受中国弃风限电导致新增风电装机容量下降的影响,全球风电装机增速有所下降。2017年全球新增装机容量超过52兆瓦,较2016年度风电新增装机容量下降3吉瓦;从累计装机容量上看,2017年全球风力发电总装机量增加至539吉瓦,累计装机量较2016年增长10.7%(图7)。

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资料来源:21世纪可再生能源政策网络(REN21),《Renewables 2018 Global Status Report》

图7  2007—2017年全球风力发电累计装机量变化

(二)亚洲、欧美为全球风电发展主要力量

亚洲拥有全球最大的风力发电市场。截至2017年底,亚洲风电累计装机容量为228.7吉瓦,占全球风电累计装机容量的42.4%。据全球风能理事会(GWEC)预计,亚洲地区风电装机容量将持续增加,到2022年风电累计装机量有望增加至370.4吉瓦,年均增长率为12.4%。

欧洲和北美洲是全球第二和第三大风力发电市场。截至2017年底,欧洲和北美洲风电累计装机容量为177.5吉瓦和105.3吉瓦,占全球风电累计装机容量的32.9%和19.5%,预计到2022年欧洲风电累计装机容量有望增长至253.8吉瓦,期间年均增长率为8.6%,北美累计装机容量将增长至158.9吉瓦,期间年均增长率为10.2%。除此之外,拉丁美洲、中东、非洲等地区的风电整体装机规模相对较小(图8)。

图片关键词 

资料来源:全球风能协会(GWEC),《Global Wind Report 2017》

图8  2017—2022年全球不同区域风电累计装机量变化及预测

从国家风电装机规模看,截至2017年底,全球共有30个国家的风电装机容量超过1吉瓦,其中欧洲18个,亚太地区5个(中国,印度,日本,韩国和澳大利亚),北美3个(美国、加拿大、墨西哥),拉丁3个(巴西、智利、乌拉圭),非洲1个(南非)。此外,共有9个国家的风电累计装机容量超过10吉瓦,包括中国、美国、德国、印度、西班牙、英国、法国、巴西和加拿大。

(三)离岸风电成全球风电产业发展新动力

尽管陆上风电仍占据全球绝大多数(超过96%)的风电装机容量。然而,2017年全球离岸风电累计装机容量增加至18.8吉瓦,较2016年度增加4.3吉瓦,涨幅约为30%。2017年度,全球新增离岸风电装机主要来源英国(1.7吉瓦),其次为德国(1.2吉瓦)、中国(1.2吉瓦)和比利时(0.2吉瓦)。就离岸风电整体规模而言,英国(6.8吉瓦)和德国(5.4吉瓦)领跑全球,分别占比总装机容量的36.3%和28.4%,其次为中国(2.8吉瓦)、丹麦(1.3吉瓦)和荷兰(1.1吉瓦),除此之外其他国家离岸风电规模仍较小。

(四)拍卖机制和成本下降促使行业竞争日趋激烈

由于成本比现有的化石能源要低,风能已成为增加发电能力的最具竞争力的方式之一。鉴于全球对风电技术持续进步和不断革新的强烈预期,加之海上风力发电的低融资成本、低感知风险以及激烈的行业竞争,2017年全球风电拍卖中,陆上和海上风力发电的投标价格均大幅下跌。2017年,超过15个国家地区举行109场拍卖,共涉及25吉瓦的风力发电项目(其中海上风电5吉瓦)。在加拿大、印度、墨西哥和摩洛哥等市场,陆上风力发电的平均报价接近30美元/兆瓦·时,其中墨西哥的投标价格更是低于20美元/兆瓦·时,创世界新低,较墨西哥2016年的招标价格下降40%~50%。2017年11月,德国风电创下38欧元/兆瓦·时的全国最低纪录。离岸领域的投标价格下降同样明显,2017年4月和12月德国、荷兰相继宣布2024年和2022年即将上线的离岸项目将实行零补贴政策(仅以市场价格支付)。

四、核电产业发展态势

自日本核泄漏事件后,全球核电产业仍处于恢复期,尤其是发达国家对核电安全性的疑虑仍难以消除。在此背景下,现阶段核电发展有两个鲜明特点,一是核电发展的重心从传统的核电大国转向以中国为主要代表的新兴经济体国家,二是核电技术升级改造的步伐加快,安全性更好的第三代核电机组已成为全球在建核电的主要机型,第四代核电站相继加快应用研发速度。

(一)全球核能消费水平维持平稳

2017年,全球核电总消耗量为596.4万吨油当量,较2016年小幅上涨1.1%。北美、欧洲和亚太地区依旧为全球核电消耗量最高的区域,其中北美洲核电消耗量为216.1万吨油当量,占比全球总消耗量的36.2%,整体消耗水平与2016年基本持平;欧洲核电消耗量为192.5万吨油当量,较2016年下降1.1%,占全球总消耗量的32.3%;亚太地区仍为全球核电消耗增长最快的区域,核电消耗速率较2016年增长5.7%,占比上升至18.7%。此外,非洲、中东和南美洲(含中美洲)等区域的核电消耗仍维持较低水平(表3)。

表3 全球核电消耗统计

区域

年度核电消耗/万吨油当量

2010年

2011年

2012年

2013年

2014年

2015年

2016年

2017年

增速/%

占比/%

北美

213.9

211.5

206.5

213.8

216.2

215.4

216.1

216.1

0.3

36.2

南美、中美

4.9

5

5.1

4.9

4.9

5

5.5

5

-9

0.8

欧洲

213.4

211.3

205.5

204.4

204.6

199.3

195.2

192.5

-1.1

32.3

独联体国家

59.3

60.1

61.1

58.4

61.5

64.7

63.3

65.9

4.4

11.1

中东

-

-

0.3

1

0.9

0.8

1.5

1.6

7.8

0.3

非洲

3.1

2.9

2.9

3.2

3.1

2.8

3.6

3.6

-0.7

0.6

亚太

131.7

109.1

78

78.1

83.9

95

106

111.7

5.7

18.7

全球

626.2

600

559.5

563.8

575

582.8

591.2

596.4

1.1

100

资料来源:英国石油公司,BP世界能源数据统计2018年版

(二)全球核电装机容量将持续提升

截至2017年7月底,全球已投产核电机组共计449座,已投产核电机组总装机容量达392吉瓦;在建核电机组61座,在建核电机组装机容量为61吉瓦;预计2030年前全球核电装机容量将达到574吉瓦。据此可估算出,2030年前全球还将新增核电机组装机容量达121吉瓦。据国际原子能机构预测,2050年全球核电装机容量有望达到871吉瓦;另据世界核协会预计,到2050年世界核电装机容量将达到1000吉瓦;此外,经济合作与发展组织核能署和国际能源署预测,2030年世界核电装机容量543吉瓦,到2050年将达到930吉瓦。

(三)中国有望成为核电发展主力

随着核能发电量的快速增长,中国将成为全球核能增长的主要驱动力。预计2016—2040年期间,中国年均核能发电增长量约为51太瓦·时,占比世界核能总增长的90%(同期全球核能发电增长量约为59太瓦·时,年均增长率为1.8%)。在核能发电快速增长的带动下,核能在中国能源结构中的占比将从2016年的2%上升至2040年的8%。由于欧盟和美国的核电站到期且不再进行更换,世界核电总增长量受限,预计展望期内(2016—2040年)欧盟年均下降11太瓦·时,美国年均则下降10太瓦·时。

(四)各国聚焦第三、四代核电技术研发

预计2020—2040年,全球新建的核电站将主要以第三代核电站为主。目前,全球第三代核电技术主要包括:美国西屋AP1000、法马通和西门子联合开发EPR、美国通用的ESBWR、俄罗斯的VVER-1200、日立—通用的ABWR、日本APWR,以及韩国ARP1400、中国的“华龙一号”和CAP1400。美国西屋公司已破产,核泄漏事故导致俄罗斯和日本核电技术难以被其他国家接受,德国和韩国计划“弃核”,因此未来第三代核电市场真正参与全球竞争的国家仅剩中国和法国。

1996年,美国能源部提出以核废物减量、节约铀矿资源、进一步强化固有安全性为目标的第四代核电站的概念。2001年7月,美国能源部牵头,由美国、英国、韩国、南非、日本、法国、加拿大、巴西、阿根廷9国,成立第四代核能系统国际论坛(GIF),中国、瑞士和欧洲原子能共同体陆续加入。该论坛确立了6种有前途的第四代核反应堆作为重点研发对象,包括3种快中子堆——钠冷快堆(SFR)、铅冷快堆(LFR)和气冷快堆(GFR),以及3种热中子堆——超临界水冷堆(SCWR)、超高温气冷堆(VHTR)和熔盐堆(MSR)。这些设计的目的是要大幅减少核废料、更充分利用铀资源、降低核电站建造和运营成本、防止放射性物质外泄。该论坛于2002年和2014年相继公布《第四代核能系统技术路线图》。2014年路线图对2002年路线图的相关内容进行更新,并明确未来10年内第四代反应堆研发工作的重点(图9)。

图片关键词 

资料来源:第四代核能系统国际论坛(GIF),

《A Technology Roadmap for Generation IV Nuclear Energy Systems 2014》

图9  2002年和2014年第四代核能系统路线图明确的系统开发时间表

第四代核电技术的研发大致分为三个阶段:可行性研究阶段(Viability),将在相关条件下测试基础方案,并明确和解决所有潜在技术难点;实施阶段(Performance),将具备在工程规模验证各种过程、现象和材料性能的能力并在原型条件下开展优化工作;示范阶段(Demonstration),将完成详细设计工作,并开展系统的许可审批、建设和运行工作,其目标是实现商业部署。

现阶段,超高温反应堆技术、钠冷快堆、超临界水冷堆和铅冷快堆已经率先完成可行性研究阶段,正处于实验阶段,预计将于2020—2025年相继完成实验阶段进行示范阶段;熔盐堆和气冷快堆技术研发进度相对滞后,预计将于2020—2025年完成可行性研究并在2030年之后开展技术示范工作。

五、海洋能产业发展态势

2017年全球海洋能表现并不尽如人意。在各国绿色能源的所有研发领域中,只有对海洋领域的研发投资额停滞不前。针对当前海洋能源的发展现状,各国在研发海洋能源时,正着力于进一步降低成本和提高稳定性。近年来,由于波浪能发电的不稳定性和高技术风险使得该领域技术研发一直停滞不前。相比波浪能,2017年全球对潮汐能的开发取得较大进展。当前,相关国家已开始研发新一代潮汐能发电装置,研究人员希望新的设备能够产生更多的电力,降低安装和维护成本,并实现多个涡轮机同时运转。

(一)世界海洋能新增装机增长乏力

自2011年全球海洋能装机容量出现短期快速增加后,近年来全球海洋能装机量变化不大。2017年世界海洋能新增装机量仅为4兆瓦,且全部来自欧洲(表4)。据联合国环境规划署(UNEP)发布的《2018年全球可再生能源投资趋势报告》显示,2018年全球海洋能领域总投资额仅为2亿美元,较2016年下降14%。此外,以潮汐能和波浪能主要代表的海洋能利用手段还存在成本高、稳定性不足等缺点。因此,技术不成熟、投资不足以及成本高企已经成为阻碍全球海洋能发展的主要阻力。

表4 全球海洋能累计装机量

区域

年度装机量/兆瓦

2010年

2011年

2012年

2013年

2014年

2015年

2016年

2017年

亚洲

5

259

259

259

259

259

262

262

欧亚大陆

2

2

2

2

2

2

2

2

欧洲

222

221

227

227

230

230

237

241

北美

20

20

20

20

20

20

24

24

大洋洲

1

1

1

1

1

1

0

0

全球

249

503

509

509

512

515

525

529

资料来源:国际可再生能源机构(IRENA),《可再生能源装机容量统计2018年版》

(二)欧亚引领世界海洋能发电

整体而言,世界现有海洋能装机主要来源于亚洲(262兆瓦)和欧洲(241兆瓦),占比超过全球累计装机容量的95%。在亚洲地区中,韩国早在2010年便开始布局海洋能,截至2017年韩国海洋能累计装机容量为258兆瓦,占比亚洲总装机量的98.5%;法国占据欧洲海洋能装机的主要份额,截至2017年底法国海洋能累计装机容量为220兆瓦,占比欧洲总装机量的91.3%。

(三)潮汐能获取技术有望率先实现商业化

由于缺乏对早期海洋能开发风险的清醒认知,近年来大量投资于海洋设备研发的创业公司因受限于成本过高和技术稳定性不足最终以破产告终,使得该领域技术发展处于停滞状态。尤其是波浪能技术,近年来该领域技术几乎没有任何进展,部分原因是波浪资源的多样性和波浪能能量转化的复杂性。

2005—2015年,大约10家科技开发商共筹集5亿美元资金用于波浪能收集、转化设备和技术的研发,然而波浪能变频器示范工程大多仍处于起步阶段,距离商业化差距较远。相较而言,利用类似于水下风力涡轮机从强劲的潮流中获取能量的技术比海浪能技术发展得更快。截至2017年底,在英国、法国、荷兰和加拿大等国家的海洋中安装约15兆瓦的潮汐能示范项目。

(四)各国政府高度仍重视波浪能的开发

无论是通过直接资助还是研究和基础设施投入,政府对海洋能源技术发展的支持仍至关重要。众多欧洲国家和地方政府都为海洋能开发项目提供研究资助。

在欧盟委员会“地平线2020计划”的支持下,由39家企业组建而成的海洋可再生能源基础设施网络(MaRINET2)宣布第一批总计130万欧元的资助计划,用于支持海上风能、海浪和潮汐能的技术开发。此外,苏格兰政府为确保企业对海洋能源利用技术的持续研发,于2017年度为该国企业提供2800万英镑(3780万美元)的研发资金,以重点支持小型波浪能量转换器,动力输出装置,结构材料和制造工艺和控制系统研发。

美国同样聚焦波浪能收集转换设备研发。2017年,美国能源部与俄勒冈州立大学合作,计划于2021年完成太平洋海洋能源中心南能源试验场(Pacific Marine Energy Center South Energy Test Site)。2017年,美国能源部宣布追加1200万美元用于推进海浪能源开发,为四个相关领域的项目提供支持,其中两个项目将在公海测试和验证海浪能转换器,另外两个项目将解决波浪能早期发展挑战。

六、智能电网

智能电网(Smar tGrid)也被称为“电网2.0”,它是建立在集成、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、设备技术、控制方法以及决策支持系统技术,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标,其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

(一)全球智能电网处于快速发展阶段

全球能源行业正在经历转型,其中智能电网便是转型的核心方向。包括监控和数据采集、应急管理系统、地理信息系统、分布式能源资源管理系统和先进分销管理系统在内的智能电网投资预计在未来十年内将以年均增长率超过30%的速度高速增长,到2026年有望达到214亿美元。据国际能源机构IEA预计,2016—2040年全球约有8.9万亿美元投资用于输配电基础设施的建设,超过65%的输配电基础设施投资将集中在非经济合作与发展组织经济体。

全球智能电网技术领域的支出同样增长迅速。预计2017—2022年全球智能电网技术领域支出的年均增长率将高于19%,到2022年将达到506.5亿美元。无论成熟市场和新兴市场该领域的支出预计都将有所增加,不过智能电网各子类别的增速差异很大,其中以新兴智能电网信息通信技术和储能子行业增速最快。以储能为例,预计2016—2025年全球并网储能年均增长速度将超过16%,到2025年将达到70亿美元。

(二)智能电网信息和通信技术正在兴起

全球电力行业数字化正在兴起。预计2016—2025年数字化电力市场规模将增长1.3万亿美元并新增345万个就业岗位。其中高级计量基础设施、配电和变电站自动化、促进能源效率的新分析工具、分布式能源资源聚合和开发联网智能电网网络等领域有望成为发展重点。

据彭博新能源财经(BNEF)统计,2016年美国在“能源智能技术”领域的投资总额为106亿美元,领先全球,这相当于全球总投资的四分之一。紧随其后的是中国(99亿美元)、日本(78亿美元)、德国(20亿美元)、英国(17亿美元)、法国(8亿美元)、加拿大(7亿美元)和韩国(6亿美元)。其他国家和地区在该领域的投资金额则相对较少(图10)。

图片关键词 

资料来源:美国商务部国际贸易管理局,《智能电网主要市场报告2017年版》

图10  2017年全球不同国家智能能源技术投资数量和占比

智能电网信息和通信技术领域产品和服务种类繁多。市场普遍预期,未来该领域各个部门投资将会增加。据估计,未来五年智能电网信息和通信技术市场规模复合年均增长率将达到19.4%,智能电网通信软件开发有望成为相关技术中增长最快的领域。

智能计量是另一个重要技术领域,被广泛视为智能电网信息和通信技术解决方案的推动者。2016年全球智能电表部署率较2015年增长61%,在欧盟成员国希望在2020年前实现80%部署率的目标背景下,该领域投资预计将继续增加并在2020年达到峰值,预计该年全球投资额将达到197亿美元。发达国家仍在全球智能电表部署中占主导地位,2016年日本以33亿美元引领全球智能电表投资。

(三)智能电网输配电设备贸易趋于稳定

据国际能源机构IEA预计,2016—2040年全球将有大约8.9万亿美元用于电力传输与分布基础设施建设,年均投资额约3540亿美元,其中约有330亿美元发生在电力传输与分布设备的跨境贸易支付。

图片关键词 

资料来源:美国商务部国际贸易管理局,《智能电网主要市场报告2017年版》

图11  2016年全球不同国家电力传输与分布设备进口金额及占比

过去10年,全球电力传输与分布设备跨境贸易年均增长率超过3%。国际管材协会(ITA)分析表明,近年来全球电力传输与分布设备贸易已趋于平稳。美国是全球最大的电力传输与分布设备进口国,约占全球进口市场的16%(2016年为41.2亿美元)。其他主要进口市场包括沙特阿拉伯(23.9亿美元,7%)、英国(15.4亿美元,5%)、德国(14.5亿美元,4%)、加拿大(11亿美元,3%)、阿联酋(10.9亿美元,3%)和中国(9.1亿美元,3%)(图11)。

过去10年,大多数市场的进口总额都有所上升,复合年均增长率为5%。值得注意的是,包括埃及、埃塞俄比亚和印度尼西亚在内的发展中国家复合年均增长率都超过20%,智利、巴西和菲律宾在同一时期超过15%。然而,并不是所有国家的进口规模都在增长,例如,过去十年间中国电力传输与分布设备进口总额减少超过6亿美元,折合年均减少6%左右。

(四)智能电网储能系统正在迅速部署

据美国能源部统计数据,截至2017年7月,共有1587个储能项目正在运行、正在建设、已被承包或宣布,这些项目储能容量总计超过192吉瓦。储能系统一般采用电化学、机电、蓄热、储氢和抽水储能五大类进行能量储存。在能源部数据库统计的项目中,全球95%的产能来自349个抽水水电项目,项目数量占比总数的22%。

全球接近60%的储能项目都应用电化学系统。2016年和2017年上半年进行的项目中,超过83%的新增容量是基于电化学的。鉴于2007—2017年全球锂离子电池组成本的持续下降和技术成熟度的不断提升,约83.6%的新电化学储能是采用锂离子储能技术,该类形式的储能容量超过0.9吉瓦(图12)。预计未来两年内,全球公用事业和住宅应用领域锂离子电池组的成本有望再下降20%~27%。

图片关键词 

资料来源:美国商务部国际贸易管理局,《智能电网主要市场报告2017年版》

图12  2016—2017年全球不同技术类型电子设备储能容量占比

(五)各国发展智能电网侧重点有所差异

现代电力网格化设备、技术和服务的部署和开发驱动力因地区和部门而有所差异。

对于东南亚、印度、非洲和拉丁美洲等新兴经济体来说,发展智能电网的主要目的是减少电力传输与分布设备损耗和电力盗窃,同时建设更多基础设施以满足日益增长的供电需求。电力供应仍然是优先考虑的问题,因为目前仍有11亿人(占全球人口的15%)缺乏电力供应。大面积低人口密度的待部署区域不仅增加了全球电力市场的复杂性,同时也为发展离电网、微电网提供机遇。

欧洲、北美、东亚和澳大利亚更加关注部署先进计量基础设施(AMI)和大数据分析设备,以更好地利用云计算提高运营效率。随着收入的持续下降,这些国家的电力公用事业公司正寻求改善管理系统。自2010年以来,许多欧洲电力公用事业公司的市场价值已经损失50%以上。对这些区域的电力供应企业而言,当务之急是降低分布式能源使用过程中能量损失。

(六)智能电网发展面临多项挑战

保护主义国家政策。各国政府都认识到,智能电网产品和服务的开发和生产处于国家安全和经济增长的独特交叉点。该领域创造出口能够刺激国内经济增长,以满足国内关键的基础设施需求,因此各国政府制定响应政策和法规,为本国的智能电网技术产业提供竞争优势。

国际化标准操作规范。现阶段标准和合格评定要求仍为全球智能电网公司寻求海外竞争的主要非关税贸易壁垒。关键原因便是全球范围内仍缺乏得到一致认可的智能电网技术国际标准。

电价敏感性和监管环境。无论是在新兴市场还是发达市场,政府都需要制定一个成熟的监管体系,在维持智能电网投资的同时,还要为电力行业带来足够的经济回报。与此同时,电力价格的敏感性迫使各国公用事业、监管机构和政策制定者难以制定出有效的解决方案以平衡电力行业跨国投资收益和电力供应价格。此外,监管的变化大幅落后于技术的进步速度,加大电力产品出口的难度。

跨境数据流政策和法规。限制或禁止跨境数据流的政策和法规对出口商构成挑战。在多数发达国家电力市场,数据本地化政策要求出口商调整业务模式,以满足监管要求,这将增加成本,使跨境企业在这些市场失去竞争力。

七、分布式能源系统

分布式能源系统是相对传统的集中式供能的能源系统而言,传统集中式供能系统采用大容量设备、集中生产,通过专门的输送设施(大电网、大热网等)将各种能量输送给较大范围内的众多用户;而分布式能源系统则是直接面向用户,按用户的需求就地生产并供应能量,具有多种功能,可满足多重目标的中、小型能量转换利用系统。

作为一类对集中式供能系统提供有力补充的新型供能模式,分布式能源系统具有主要特征:①作为服务于当地的能量供应中心,它直接面向当地用户的需求,布置在用户的附近,可以简化系统提供用户能量的输送环节,进而减少能量输送过程的能量损失与输送成本,同时增加用户能量供应的安全性;②避免大规模、远距离输出能量的模式,主要针对局部用户的能量需求,系统的规模将受用户需求的制约,相对目前传统的集中式供能系统而言均为中、小容量;③分布式能源系统还可以让使用单位本身有较大的调节、控制与保证能力,保证使用单位的各种二次能源能够充分供应,非常适合对发展中区域及商业区和居民区、乡村、牧区及山区提供电力、供热及供冷。

(一)全球分布式能源稳步发展

据前瞻产研研究院统计,2015—2017年全球分布式能源新增装机容量均在130吉瓦以上,其中2015年约为136.4吉瓦,2016年上升至140.2吉瓦,2017年全球分布式能源新增装机容量约为132.4吉瓦,新增装机规模增速保持稳定,预计2026年全球分布式能源新增装机容量将达到528.4吉瓦。由于成本降低、政策利好以及对替代化石燃料预期的不断升高,预计未来几年,全球分布式发电仍将呈现快速增长的趋势。欧洲发达国家、日本、美国等由于分布式发电普及率现已达到较高水平,预计未来分布能源发展速度将有所放缓;亚太、南美等新兴市场则有望迎来一轮分布能源的投资潮。

(二)成本下降促使全球分布式光伏发电装机量大幅增长

近年来,分布式光伏发电价格持续下降。2010年,德国住宅光伏系统的平均成本为3.90美元/瓦,但到2017年底,该成本为1.68美元,较2010年下降57%。澳大利亚下降更为明显,2010年,4千瓦光伏系统的平均成本为6.40美元/瓦,但到2017年年底,该系统的价格已暴跌78%,平均成本降至1.40美元/瓦。

2017年光伏价格维持下跌趋势。据太阳能组件经纪平台pvXchange统计数据显示,欧洲主流晶体硅模块的平均成本下降14%。尽管不同类型的模块和世界不同地区的价格不同,但总体趋于下降。随着更多上游制造产能的投产,预计2018年光伏成本将进一步下降15%左右。

据联合国环境规划署统计结果显示,自2011年全球分布式光伏年度投资总额达到历史最高的752亿美元后,该领域的投资热情逐年递减,2016年为近年来的最低值,仅为431亿美元,较2011年下降47.2%。2017年全球分布式光伏领域投资总额为494亿美元,较2016年增加63亿美元,增幅为14.6%,投资热度有所回升(图13)。

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资料来源:联合国环境规划署(UNEP),《世界可再生能源投资趋势2018》

图13  2004—2017年全球分布式光伏领域投资金额变化

成本稳步下降的影响,加上投资的反弹促使分布式光伏装机容量大幅增加。据彭博新能源财经数据显示,2017年全球住宅和商业光伏新增装机容量增加28吉瓦,高于2016年增加的22吉瓦。截至2017年,全球分布式光伏产能规模是2013年的两倍,是21世纪初的5倍以上。到2017年底,日本的住宅和商业光伏装机容量将达到36吉瓦,德国紧随其后,为30吉瓦,美国为18吉瓦,中国和意大利分别为17吉瓦和15吉瓦。

(三)中国分布式光伏发电领域投资呈现爆发式增长

中国的太阳能热潮让太阳能产业措手不及。2017年,中国光伏装机总量(包括小型和公用设施)达到53吉瓦,比预期高出20吉瓦。与预期不同,投资者在补贴尚未发放到位的情况下便对包含屋顶系统和扶贫光伏在内的建设项目产生出乎意料的热情。按国家划分的投资数据显示,共计196亿美元(占全球494亿美元总额的40%)的分布式光伏投资集中在中国,是美国89亿美元的两倍多(图14)。

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资料来源:联合国环境规划署(UNEP),《世界可再生能源投资趋势2018》

图14  2017年分布式光伏发电领域不同国家投资对比

中国国家能源局表示希望通过大规模鼓励发展,将太阳能光伏发电的成本降至无补贴的水平,这将有助于降低中国国家可再生能源补贴基金(National Renewable Subsidy Fund)不断膨胀的赤字。预计未来几年中国在屋顶光伏项目(即现场用电)的投资将继续保持在较高水平。

(四)发达国家在分布式光伏发电领域布局差异明显

与中国市场形成鲜明对比,美国小型光伏企业在经历过去十年的强劲增长后面临瓶颈。据统计,2017年美国分布式光伏领域总投资额为89亿美元,较2016年下降12亿美元。2016年美国宣布实施电网计量改革的加利福尼亚州、马萨诸塞州和马里兰州的新增光伏发电装机容量明显减少。据统计,2017年以上三州住宅光伏新增装机容量降至2.1万千瓦,较2016年下降9%。

现阶段美国太阳能住宅融资商大都提供太阳能设备贷款,尽管这种贷款不像租赁那样节税,但操作过程却更简单。这一转变促使多家大型企业调整业务方向,美国光伏安装公司正从曾经占主导地位的太阳能租赁模式转向更为传统的债务融资模式。

美国太阳能公司还致力于通过监管改革,以降低光伏发电成本。该国的旗舰激励机制—投资税收抵免(Investment Tax Credit)将在2022年前逐步取消,因此越来越多的州降低客户生产太阳能的税率,最终取消激励措施可能会让住宅市场陷入停滞,但也可能加剧竞争,从而促使供应商削减成本以吸引新客户。

日本决定通过大幅削减补贴来减缓其光伏行业大幅增长,这使得小型可再生能源的投资从2014年和2015年创纪录的281亿美元和209亿美元锐减至2016年的87亿美元。2017年投资下行趋势明显,下降38%至54亿美元,安装量下降30%至3.8吉瓦左右。

作为提高本国能源弹性和独立性的重要举措,日本小型光伏、能源储存和智能微电网技术融合项目相继推出。在最新的开发项目中,Pana Home Corp、Eneres、IBJ租赁公司和兵库县政府将在117个家庭中安装光伏—锂离子电池存储系统,并将它们整合至芦岛市智慧城市微电网中。

与日本一样,英国政府采取“刹车”措施。2016年初,光伏系统补贴减少,该年投资减少60%至6.09亿美元,2017年又减少57%至2.6亿美元。尽管目前较低的补贴水平导致投资热度明显回落,英国政府仍设定了400兆瓦的年度新增光伏并网容量上限。补贴削减对英国社区能源项目产生消极影响。根据英国合作社(Co-operatives UK)统计,2015年大约有76个新的社区能源组织登记注册。然而,到2017年年中,在补贴削减和一项关键税收减免措施被取消后,有44家公司发展陷入停滞。

不同于美国、日本和英国,2017年法国增加对小型太阳能的投资。该年度投资总额为5.2亿美元,比2016年的3.73亿美元增长40%。2017年5月,法国政府获得欧盟的20年光伏发电上网电价补贴政策计划资助。该计划每年预算为1.9亿欧元,目标是安装装机容量为2.1吉瓦的分布式光伏。此外,法国政府推出更多支持性措施。2017年12月对低于100千瓦的项目降低40%的并网费用,预计该项措施在2018年能够有效提振对小型太阳能的发展。

德国同样支持小型光伏项目在2017年8月至2018年1月期间,低于10千瓦的用户可享受122欧元/兆瓦·时的上网电价,40~500千瓦的用户可享受106欧元/兆瓦·时的上网电价。加之零售电价的不断走高,共同助力2017年德国小型光伏投资规模的回升,其中14亿美元用于小型太阳能发电,较2016年增长4%。不过这还远低于2008年至2012年补贴驱动型经济繁荣期间年均100亿~250亿美元的投资峰值。

2017年,韩国小型发电行业的投资下降15%,至7.41亿美元,随着韩国政府宣布一项1010亿美元的计划,到2030年提高可再生能源发展占比至20%(现为7%),未来10年,韩国可再生能源发电行业投资热度有望大幅提高。2017年12月,韩国贸易、工业和能源部发布《可再生能源3020》实施计划草案,其中明确未来新增30.8吉瓦光伏的发展规划。韩国政府还提议向小型电力供应商提供170亿美元的资助,建议国有能源公司投资470亿美元。韩国政府表示,计划暂时重启上网电价机制(曾于2012年废止),到2022年支持规模小于100千瓦的小型太阳能项目。

(五)分布式可再生能源发电主要需求集中于欠发达地区

巴基斯坦小规模的可再生能源发电不断增长,一定程度上要归功于该国频繁的断电。2017年,该国分布式能源行业吸引5.4亿美元的投资,然而此前两年年度投资额都不足1亿美元。一些银行已经开始为家庭太阳能系统提供融资,行业监管机构发布“净计量”的指导方针,鼓励消费者向电网出售电力。伊斯兰堡电力供应公司是率先使用网络计量的公司之一,预计不久将有其他公司效仿。

2016年底,亚洲开发银行同意为巴基斯坦提供3.25亿美元的发展资助,通过安装清洁能源系统以改善该国最为贫穷、电力消耗量最高的开伯尔—普赫图赫瓦省的供电状况。这笔贷款将为非电网地区的1000家微型水电站、2.3万所学校的屋顶太阳能电站和逾2500家初级卫生保健设施提供资金。

在发展中国家,离网即付太阳能(PAYG)正在快速增长。根据彭博新能源财经数据,自2013年以来该行业已获得逾8亿美元的投资。例如,2017年10月总部位于伦敦的离网太阳能开发商Bboxx同意从德意志资产管理公司(Deutsche Asset Management)的可持续投资部门借款500万美元,以扩大其在卢旺达的供电服务范围。同月,总部位于肯尼亚的M-KopaSolar以债务方式获得0.8亿美元的资助。这笔交易是PAYG太阳能领域迄今规模最大的债务交易,也是2017年非洲最大的太阳能交易之一。

世界银行和国际金融公司的照明全球计划估计,整个离网太阳能行业每年的销售额为10亿美元,到2022年将增长8倍。目前,受“现收现付”公司欢迎的太阳能家居系统仅占总费用的1.5亿~2亿美元。

2017年众多发展中国家相继推出计划,以加快农村电气化。例如,莫桑比克能源基金启动亿美元的项目,目的是将电力输送到332个村庄,其中水电项目达到1吉瓦。它还将建设343个太阳能项目,其中三分之一将小于100千瓦;印度表示将加快农村电气化计划的实施,目标是在2018年底之前普及到每个家庭,较预期提前3个月;2017年,尼日利亚通过一项政策,目标是到2020年从微型电网获得180兆瓦的电力。

2017年4月,脸书公司(Facebook)连同微软、能源投资公司Allotrope Partners,共同成立微电网投资加速器(Microgrid Investment Accelerator),以期加速微电网发展,并率先在印度、印度尼西亚和东非等地启动微型电网的投资。预计在2018—2020年该机构将注资5000万美元,主要用于在供电欠发达地区建立分布式离网电力供应系统。在资金加速注入下,微电网发展有望提速,估计到2022年全球微电网市场将达390亿美元,供电服务可覆盖10亿人。



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