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全球可再生能源发展情况分析

2020.04.21 来自:电力市场那些事儿

2020年,新冠病毒全球肆虐,多项体育运动停摆、推迟,包括东京奥运会。大学期间,赶上了亚特兰大奥运会。宿舍的老三在学生会文艺部任职,在我们的怂恿之下,把学生会的电视搬了回来。于是乎,本宿舍成为楼层的中心,就差收门票了。由于时差的关系,每天奥运会赛事结束时间大致对应我们的清晨,央视在早间新闻节目中及时推出金牌榜。每到此刻,对门沉默寡言的福建同学就穿着拖鞋“噼里啪啦”跑过来,这个场景深深的留在我的记忆中,愈久弥坚,竟成为那个夏天留给我的最深刻印象。国人对金牌榜有天生的情感,就喜欢看到中国高居榜首,今天奉献的这个金牌榜绝对可以满足大家。发展可再生能源是全世界的共识,欧洲提出了20-20-20计划,即到2020年达到温室气体比1990年减排20%;可再生能源在总能源消费中的比例达到20%;提高能源综合使用效率20%。中国在十三五能源发展规划中,提出到2020年,以可再生能源为主的非化石能源占比要达到15%。特朗普上台之后,联邦层面的绿色能源计划收到影响,但美国各州还是纷纷出台地方版的清洁、可再生能源计划,如下图所示:


数据来源:国际能源小数据,美国地方版“绿色新政”


其中,加利福尼亚州确立在2045年实现100%的清洁能源(包括核电、大型水电)、夏威夷州2045年实现100%可再生能源发电、华盛顿特区2032年实现100%可再生能源发电的目标。此外,还有以下10个州的议会正在讨论100%清洁(可再生)能源发电目标的议案:华盛顿州(2045年100%清洁能源)、新墨西哥州(2045-2050年100%清洁能源)、明尼苏达州(2045-2050年100%清洁能源)、佛罗里达州(2050年100%可再生能源)、伊利诺斯州(2030年100%清洁能源、2050年可再生能源)、弗吉尼亚州(2036年100%清洁能源)、马里兰州(2040年100%可再生能源)、新泽西州(2035年100%可再生能源)、康涅狄格州(2045年100%可再生能源)、纽约州(2030年100%清洁能源)。各个国家/地区在可再生能源赛场上,你争我赶,2019年的战绩又是如何呢?且看下面的金牌榜。数据来源:Renewable Capacity Statistics 2020(IRENA)。


一、可再生能源总装机


2019年底,全球可再生能源发电装机25.37亿千瓦,2,536,853MW。



二、水电,Hyower。


2019年底,全球水电装机13.10亿千瓦,1,310,292MW。



目前水电还是可再生能源发电的主力军,占比为51.64%,两者的排名呈现很强的正相关性。总量的前20名中,只有德国、英国和澳大利亚被委内瑞拉、伊朗、哥伦比亚代替。三个代替者的总量排名依次是21、24、27,也不低。


巴西、加拿大、俄罗斯、挪威均是水电大国,占比最高的是俄罗斯,达到了97.7%,因为俄罗斯有丰富的天然气和水力发电资源,没有太迫切的非水可再生能源开发需求。日本的水电占比居然也超过了50%。


水电占比没有超过50%的国家有:中国、美国、印度、法国、意大利、西班牙。


1、水力发电(含混合式),Renewable hyower。2019年底,全球水力发电装机11.89亿千瓦,1,189,448MW。



2、抽水蓄能(单纯),PHS。2019年底,全球水力发电装机1.21亿千瓦,120,844MW。



日本水电装机5001万千瓦,抽蓄2190万千瓦;德国水电装机1094万千瓦,抽蓄536万;韩国水电装机651万千瓦,抽蓄470万;中国台湾地区水电装机469万千瓦,抽蓄260.2万千瓦;英国水电装机478万,抽蓄260万千瓦。这几个国家/地区,抽蓄比重均在50%以上,水电主要用作调节电源。

几个水电大国,加拿大、挪威、巴西,水电则是基本负荷电源,后两者就没有抽水蓄能电站。


三、海洋能,Marine power。



这里应该指的是潮汐能发电,也是老概念了,但发展的一直不好。


当时法国就有24万千瓦,现在只剩了21.8万。韩国当时拟建72万千瓦,现在也只有25.6万千瓦。


四、风电


2019年底,全球风力发电装机6.23亿千瓦,622,704MW。



1.陆上风电,onshore wind power。2019年底,全球陆上风力发电装机5.94亿千瓦,594,396MW。



2. 海上风电,offshore wind power。2019年底,全球海上风力发电装机2830.8万千瓦,28,308MW。海上风电要看这张图,围绕着北海和波罗的海的几个国家,英、德、丹、比、荷、瑞典、芬兰以及爱尔兰。前5个国家加上中国构成海上风电装机六强。



五、太阳能发电


2019年底,太阳能发电装机5.86亿千瓦,586,434MW



1.光伏发电,solar photovoltaic。2019年底,全球光伏发电装机5.80亿千瓦,580,159MW。



2. 光热发电,concentrated solar power,缩写为CSP。2019年底,全球光热发电装机627.5万千瓦,6,275MW。



西班牙的光热发电发展的确实好。2017年,光热发电量占比为2.2%,超过了装机占比的2.1%。这个数字相当可以,对比下:2019年中国光伏以10%的装机发了3%的电。


光热只要解决了成本问题,将是集中式可再生能源发电的不二选择,和传统发电、电网完美兼容。


上图为西班牙的PSA平台位于西班牙东南部的阿尔梅里亚省,现隶属于西班牙环境与能源研究中心,是欧洲最大的太阳能热发电技术的研究、发展与测试中心。图中包含了塔式和槽式两种发电形式。以上图片和文字来自CSPPLAZA光热发电网。


六、生物质发电,Bioenergy Power。


2019年底,全球生物质发电合计装机1.24亿千瓦,123,802MW。



1.固体生物质和可回收物发电,固废。Solid biofuels and renewable wast。2019年底,合计装机1.01亿千瓦,101,138MW。



(1)甘蔗渣发电,Bagasse。2019年底,合计装机1899.7万千瓦,18,997MW。



第一次看到甘蔗渣发电,装机规模还不小,超过了光热风电、垃圾发电和地热能发电。潮汐发电和液体生物质发电就不提了,规模实在太小。

据网上资料,考虑平均热值和发电效率,每kg甘蔗渣可以发电0.5度左右。单机容量400~4000kW,单位投资4000~4500元/kW,运行成本约为0.35~0.45元/kWh。这几个数字看着太乐观了,或许只有巴西才能做到。有个问题:什么是渣,嚼过的算吗?!


(2)可回收市政废弃物发电(垃圾发电),Renewable municipal waste。2019年底,合计装机1415.8万千瓦,14,158MW。



垃圾发电还是需要大力发展的,毕竟垃圾处理是回避不了的问题。而且发电相对严格的监管,也是传统填埋方式不能比的。


(3)其它固体生物质,Other solid biofuel。2019年底,合计装机6762.3万千瓦,67,623MW。



2. 液体生物质发电,Liquid biofuel。2019年底,合计装机321.2万千瓦,3,212MW。



3. 沼气发电,Biogas。2019年底,沼气发电装机1945.3万千瓦,19,453MW。



七、地热能,Geothermal energy。



2019年底,全球地热能发电装机1393.1万千瓦,13,931MW。


八、汇总



九、金牌榜


按照单项,共有水电、抽蓄、海洋能、陆上风电、海上风电、光伏、光热、甘蔗渣、垃圾发电、其他固体生物质、液体生物质、沼气、地热能等13个单项。规模在5000万千瓦以上的,取前20名;规模在5000万千瓦之下的,根据开展的国家数量及规模的情况,数量不定,见前面表格。


只有可再生能源装机总量前41名的国家和地区参与排名,见第一部分。本来只考虑前40名的,第41名刚好是台湾,就加了进来。在总体规模较小的前提下(747.9万千瓦),台湾地区的可再生能源发展还是体现了其技术倾向性。


各种发电形式规模差别很大,但考虑技术中性,没有设置权重系数。



1. 中国优势明显


水电、抽蓄、风电、光伏、垃圾发电均排名第1;其他固体生物质发电第2;


海上风电第3,按照目前发展趋势,将在不久的而将来超过德国;光热、海洋能、沼气位于4~6位。


2. 美国亦步亦趋


2018年中国发电量6.99万亿kWh,美国为4.18万亿。受限于规模,美国的可再生能源发电排名多在中国之后,尤其是大众的光伏、风电。中国的金牌最多,美国银、铜牌最多。美国唯一的金牌是地热能发电。但是,美国的可再生能源发电利用效率要高于中国,以风电为例。2019年,中国风电总装机2.1亿,美国为1.03亿,中国是美国的2倍左右。发电量就很接近了,中国是4057亿kWh,美国是3000亿kWh左右,美国风电的等效容量系数或容量可信度指标要好很多,机组利用效率高。究其原因,我觉得和中美两国的电源结构有关。我国煤电为主,灵活性的气电很少,2018年装机只有10.4%,发电量占比6.04%。在美国,2017年美国发电量中31.7%为天然气发电,30.1%为煤电,核电20.0%,非水可再生能源发电9.6%;截至2019年1月,美国天然气联合循环电厂装机总计为264吉瓦,燃煤发电厂的发电装机为243吉瓦。灵活、快速的天然气发电为风电发展提供了有效的支撑作用,美国风电发展最好的是德克萨斯州,德州是美国天然气基地,同时也是天然气发电比重最高的地区。美国海上风电不多,与英国相反,后者海上风电装机占总风电装机的41%。


3. 欧洲诸国


欧洲在发展可再生能源道路上力度很大,提出了20-20-20计划。从实施效果上看,欧洲在可再生能源发电规模、技术引领等方面都有可圈可点之处。模范生是德国、英国、意大利、西班牙,总装机列第4、12、8、10名,并且分别在沼气、海上风电、液体生物质、光热位居第一。法国或许是核电占比大的原因,可再生能源发电的表现只能说是不温不火,总规模仅比英国靠前1位(法国发电规模是英国的1.67倍),单项排名多在7~10名。瑞典、荷兰、奥地利、瑞士、葡萄牙等欧盟国家表现都不错。


爱尔兰则比较悲催,陆上风电、海上风电分列第17、14位,但由于总量只有455.5,没进前40,榜上无名。


在地热能发电,冰岛75.3万装机排名第9,这个北欧国家居然没有加入欧盟。亚欧交界处的土耳其在地热能、沼气发电上表现不错,总量排13。


4. 亚洲诸国


印度表现抢眼,总量大(第五);水电占比不到40%,比中国还低(47%);生物质、光热等发电新技术可圈可点,固态生物质发电第1。


日本总量排名第7;抽蓄、光伏两项均排名第2,应该是有一定相关性的,抽蓄很好的支撑了光伏的发展。


韩国、台湾地区尽管总体规模不突出,但在海上风电、生物质等新技术上表现出色,韩国的海洋能利用排名第1。


泰国总规模排名30,在生物质发电排名第8(426万千瓦),占其可再生能源发电总装机(1186万)达到36%,比重最大。在固体生物质、垃圾发电、沼气发电均发展不错,在生物质发电一项上,泰国颇有心得。


越南2018年的发电量位2129万千瓦,已经超过了泰国、马来西亚等国家。尽管总量不到中国的3%,但其增速高于中国。现在的越南好比上世纪90年代的中国,经济增长速度很快,下图是中越GDP增速对照表:



2019年,越南GDP增速7.02%,连续两年超过7%。越南的可再生能源规模排名18,位居韩国之前,表现出色。过去的100年,尽管这个国家经历了多次战争,但在文化继承、传统延续等方面,少了若干次的反复、折腾过程。越南同样具有类似的制度优势,加上地理位置卓越、人口红利突出且开放程度后来居上,未来将在很多方面是不容忽视的对手。本次新冠疫情,越南的防疫工作相当出色,截止今天(4月14日),确诊265例,死亡0例。


印尼的地热能发电仅次于美国。此外,和马来西亚在固体生物质上都榜上有名,东南亚的生物质发电值得我们学习。


5. 非洲诸国


在非洲,RES发电装机前4名分别是南非(616.7)、埃及(597.2)、埃塞俄比亚(445)、摩洛哥(326.4)。


南非光热排第4、抽蓄排第9,同爱尔兰一样,总量偏小,没能上榜;埃及,水电、陆上风电、光伏平分天下,规模都不大;埃塞俄比亚以水电为主,还包括各30万左右的风电和甘蔗渣发电,后者排第10;摩洛哥的光热排第3,有53万千瓦。


非洲大陆风、光、水资源都不错,但由于当地负荷有限,全非用电量只有中国的八分之一左右,可再生能源发电装机只有4344.3万千瓦。


6. 水电及其它


可再生能源中,水电占比超过50%的国家中,巴西、加拿大、俄罗斯、挪威就是凭借水电装机占据了较前的总量排名,分别是3、6、9、14。


巴西的甘蔗渣发电排第1,加拿大的液体生物质发电排第2。


巴拉圭、智利这两个以水电为主的国家进入了总规模前40,但是没有进入水电的前20,因此榜上无名。


澳大利亚则相反,水电也没有进入前20,光伏和陆上发电发展都不错,分别排名第7和12,总量排第15。澳大利亚非水可再生能源快速发展,其电力市场应对积极。不管是AEMC、AER、AEMO,还是各市场主体,都在努力探索保证可再生能源发展的技术、管理的对策。


墨西哥是个平均发展的好学生,水电18、陆上风电13、光伏17、甘蔗渣3、地热能6,总量也排到17位。



相关线下活动:


第十届光热发电中国聚焦大会2020(5月20-21日,中国北京)

第五届光热发电中东北非大会2020(6月23-24日,阿联酋迪拜)

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