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世界能源转型趋势与主要国家转型实践

  从当前到未来的低碳能源世界,各国选择了不同的过渡路径。德国重视环境风险,减少化石能源消费,废除核电,率先大力推进可再生能源规模化应用;日本资源禀赋贫乏,将技术优势作为迎接能源转型的主要手段;美国在追求“能源独立”的前提下,把天然气作为与可再生能源并重的过渡能源,推动能源结构清洁化。

  各国在能源转型取得成效的同时,也遇到一系列问题:在政治层面,需协调国内不同利益主体之间的关系,并从全球合作的角度来保障能源供应安全;在经济方面,除了可再生能源成本问题、提升能效成本问题和化石能源企业亏损问题之外,还面临能源市场整合和新兴能源基础设施建设不足的问题;在技术方面,长期面临多种能源技术持续研发的需求。

  这些经验和问题启发中国能源管理部门、能源企业和相关学者,要结合国情,对中国的能源转型进行深入思考。

  4.2 规模经济是新兴能源技术走向产业化的重要推力

  近年来,在全球可再生能源成本迅速下降的过程中,除了政策支持和技术进步以外,产业规模经济和规模效益是不容忽视的重要推力。中国得益于较为完备的基础工业体系和庞大的市场,在推动风电、光伏发电、生物质发电、动力电池、氢能利用等产业发展过程中,发挥了巨大的规模经济优势。2013年以来,在国家政策的大力支持下,中国光伏发电产业不断扩大规模,迅速发展为全球最大的市场,同时也摆脱了困扰光伏产业多年的“两头在外”的尴尬局面。2013—2018年,中国光伏装机容量达到1.74×108kW,年复合增长率超过73%,较2012年的0.065×108kW增长26 倍。光伏发电上网电价从2011年的1元/(kW·h),下降到2020年的0.35~0.49 元/(kW·h)(2020年6月1日开始实施)(图7)。在这一过程中,国内涌现出一批优秀的光伏企业,在2019全球光伏企业20强排行榜上有16家中国公司,前10名中有7家中国公司。

  在新兴能源技术的发展过程中,需要以发展的眼光看待技术进步的“学习曲线”及其应用场景和市场空间的扩张趋势。2019年,IEA 发布《氢能的未来》报告提出,车用燃料电池的单厂生产规模,从目前的1000台/a到扩大到10万台/a,成本可下降21%~28%;加氢站的加氢量在从50kg/d增至500kg/d的过程中,可使每千克氢气成本降低75%。这种潜在的发展趋势应在产业发展初期就予以充分考虑,并作为制定长期决策的依据。

  4.3 交通是能源转型的重点和难点领域

  交通能耗在各国均是能源消费的主要领域,在各国一次能源消费中占比为25%~40%。德国、中国、日本、美国等国,在交通燃料清洁化、交通能效提高和新能源汽车产业发展等方面都遇到了较大的困难。如前文所述,德国、中国和日本在交通领域的2020年政策目标完成情况不佳。美国曾把政策重点放在生物燃料产业发展上,然而交通燃料清洁化进展比电力系统清洁化缓慢得多。1981年,美国生物燃料在交通燃料中所占比例为0.03%,2001年为0.54%,2014年为4.76%,2019年达到5.5%。

  未来,降低交通能耗、实现交通燃料清洁低碳化仍是各国能源转型的关键,也为各国的技术研发、政策制定和市场引导提出了要求。

  4.4 能源转型需要在开放的国际合作视野下进行创新

  美国能源技术和公共政策学者Gregory F. Nemet于2019年出版著作《光伏如何变得便宜》(How Solar Became Cheap),书中介绍了光伏发电技术在历史上的不同发展阶段、成本变化的关键驱动因素、关键国家对成本降低的贡献,以及光伏发电对其他低碳能源技术发展的经验模型。光伏发电的4个关键阶段为:(1)20世纪50—70年代美国早期实验室研究,推动每兆瓦时的装机成本从10万美元级降到1万美元级;(2)20世纪90年代的日本“屋顶光伏计划”,推动每兆瓦时装机成本降至1000美元级;(3)21世纪初德国《可再生能源法》的发布实施,推动装机成本降至1000美元/(MW·h)以下;(4)中国以“光伏标杆电价”等强力政策推动产业发展,促进装机成本降至100美元/(MW·h)以内(图8)。

  世界能源转型需要各国在开放的国际合作环境中进行创新发展,有效利用国际资源,把握和扩大合作各方的利益交集,坚持经济与外交并重、投资和贸易并举的策略,加大前瞻性能源技术研发合作力度,加强政府间、企业间、研究机构间的合作交流。

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【编辑:叶先生