半岛体育app在2030年之前风电和光伏发电哪个更有前途?
栏目:公司动态 发布时间:2023-05-04
 半岛体育app那些吹嘘光伏的,你们大概是忘记了18年531后,光伏厂家的惨状(或者说压根就不知道)。  不过这几年随着技术进步,光伏喘过气来了,这里不得不佩服政府高瞻远瞩,这时间点掐得不要太优秀。  风电2020年以后,陆上新核准项目也都走平价上网了,几乎和3年前的光伏面临着同样的困境,只是不知道光伏用了2年实现的转型,搁在风电身上需要几年。  光伏晚上不能发电,且光电转换率随时间衰减很快,每

  半岛体育app那些吹嘘光伏的,你们大概是忘记了18年531后,光伏厂家的惨状(或者说压根就不知道)。

  不过这几年随着技术进步,光伏喘过气来了,这里不得不佩服政府高瞻远瞩,这时间点掐得不要太优秀。

  风电2020年以后,陆上新核准项目也都走平价上网了,几乎和3年前的光伏面临着同样的困境,只是不知道光伏用了2年实现的转型,搁在风电身上需要几年。

  光伏晚上不能发电,且光电转换率随时间衰减很快,每日的发电量波动大,而每年的发电量是递减的,这并不是像部分回答说的,洗洗就能恢复的。

  风电,在大部分地区(不是全部)是正午时刻风小,半夜风大,非满发状态下,功率波动大,但也绝不会像部分回答说的那样,风轮转着转着叶片就断了。

  之前有做过全生命周期的研究,5年前各大主流厂家的风机齿轮箱和叶片等大部件发生损坏的概率大概是0.27%左右(已投运多年的风电场数据,不一定准确)。

  光资源和风资源储量丰富的地区,大多集中在三北、高原、高山、沿海,这些地方要么远离用电负荷中心,要么生态环境脆弱,经不起折腾。

  为了将偏远地区的电能输送至城市,所需要配套建设的输电线路成本不低,电网也不喜波动巨大的垃圾电接入,还好我们国家电网消纳能力世界第一,又有任劳任怨的火电大哥充当调峰小能手,才能消纳如此大量的新能源装机容量。

  以应用最多的屋顶光伏为例,前几年很火,各级政府都在推,又是给补贴,又是给政策。但实践下来效果并不好。

  首先是建设局限性上,能够符合屋顶光伏支架结构安全性的屋顶并不多,能够布置的光伏板并不像人们想象的那样是个屋顶都能上。

  其次运营难度上,个人运营由于不专业,光伏板发电效率下降飞快,导致屋顶光伏项目经济性差;发电集团收购运营又无法满足每个小屋顶均有管理人员的安全生产规定,人力成本巨高,最终导致屋顶光伏成为鸡肋。

  从目前的实践情况看,部分生产企业屋顶+外委维护、光伏+农业、光伏+停车的形式是相对合理的建筑光伏一体化应用模式,但规模都有限。

  从图中就可以看到,漫山遍野的光伏板,几乎把整个山脉的向阳面都给覆盖了,这对当地的生态环境破坏是极其严重的,而因此失去耕地或者林地的农民在未来如何保障,也是个问题。

  而看上去相对较好的风电,似乎只是占据一个小小点位的土地资源,但从图上就可以看到,一条条毫无硬化的运维道路,沿着山脊,通往每一个风机点位,道路两侧的放坡完全没有植被覆盖,到了下雨天,水土流失会很严重。

  所以,同等装机容量下的光伏和风电,所需要的土地资源,远远超过火电、水电和核电,而其所谓的环保无污染也只是掩耳盗铃罢了。

  在用地指标日益紧张,生态环境保护需求日益高涨的背景下,未来类似的大规模集中式新能源电站将会越来越少。

  现在很多人都用上了电动车,一台电动车如果使用快充,大概1小时就能达到其电量的75%,而充电桩的功率大约为100-200kw,也就是1小时100度到200度电,在电动车尚没有全面普及前,这点小功率对于电网洒洒水而已。

  但要是当一个几十万(百万)人口的十八线小县城全面普及电动车后,几千(万)辆车同时充电的场面,当地的供电局大概会跪下唱征服吧。

  这个时候,就可以把出力不稳定的风电或者光伏拉过来派用场了,资源条件允许的前提下,我更倾向于用风电,因为风电的单机容量比较高,单台机组,陆上大概在3MW左右,这要换成光伏板,怎么也要铺好几亩地了。

  将不接入电网的风电机组,直接用于电动车电池充电,车主可以选择换电池服务(事先充好),也可以选择停车充电服务(看人品,万一风一直很小就......)。

  最后,车主可以用更便宜的价格充电,电网不用惧怕大功率冲击,风电机组运营方可以用远高于电网的价格把电卖给车主,机组占据的土地资源又少,没有检修道路,没有大量运营人员,运营成本又低,皆大欢喜。

  还有分布式能源+储能电站模式,工程上已经有不少示范性项目,各大电池厂商也已经陆续布局,就不详细展开了。

  这种方式目前只适用于原本就已有储氢,制氢和运输氢气的企业,如果单独利用风电、光伏制氢,目前看来是很难回本的,但在未来就不一定了。

  化工行业的大白马,宝丰能源已经开始布局相关产业了,不过从公布的信息来看,应该还是示范性工程,投入也一般般,只砸了10个亿,不知道后续是否可以盈利。

  类似的化工企业+风电光伏的模式确实很适合开展,尤其是位于新疆、青海、宁夏等地的企业,不论是生产用原材料,还是发电用光资源,都是储量极其丰富的区域。

  从单个能源出发,无论是风电或者是光伏,在2030年前,均没有大规模发展的前景,但结合目前产业的发展趋势,以及我们国家实现碳中和目标的雄心。

  我认为未来,以风电或者光伏+锂电或者化学储能的形式,将是很主要的发展方向。

  风电的降本速度大大出乎我的意料,在原材料大幅涨价的前提下,海上风电带塔筒的报价低到了4000出头,陆上风电则是2500左右,这在2020年年末和2021年年初,几乎是不可想象的。

  不过并不是技术上特别重大的突破,主要还是依赖于疯狂提升单机容量和优质风资源区域对风电场开放了。

  前几年注重环保和消纳,部分风资源优质区域和生态脆弱区,是不允许上风电的,最近因为一系列的讲线亿千瓦一期工程等等,很多资源优质区都逐步放开了。

  陆上风机也从2019-2020主流的2.5,升级到了目前主流的4MW,海上更不得了,几大厂家接连刷新最大单机容量的上限。

  这么做的好处就是大大降低了单位千瓦造价,但坏处就是区域风资源的利用水平会下降。

  造价下降了,就有上储能的空间了,本来以为今年是风电平价上网的元年,没想到直接一步到位,实现了风电+电化学储能的集中式电站平价上网元年,新能源的未来可期。

  在谈风电和光伏发电哪个更有前途前,首先我们应该知道风电和光电目前的现状如何。2019年按照能源结构计算不同能源占比分别为化石能源84%,水电9%,风电3%、核电2%、光伏发电2%;2021年按照当前电力能源结构计算不同类型电力的占比分别为:火电66%、水电19%、风电6%、核电5%、光伏发电4%。就当前数据来看,风电和光伏发电似乎都并不起眼,风电略胜一筹。

  但是要想在2060年实现碳中和,这40年左右火电必须下降到可控比例,这比例具体是多少呢?目前未知,但需要少到可以利用碳捕捉以及碳汇技术将火电所排放的二氧化碳都吸收掉才行。另外四种电力能源谁有这个潜力去取代火电的位置呢?我们一一进行简单分析。

  水电:水力发电非常依赖地理环境,我国就长江和黄河比较适合发展水电,目前的水电站快接近饱和,过多的水电站会导致生态破坏。另外,抽水储能技术也较为成熟,水电+抽水储能的模式已经几乎没有技术问题了。因此水电的发展潜力几乎可以忽略了。

  核电:核电属于是刀尖舔血似的能源,具有极大的风险性。虽然核电能耗少和碳排均很少,但是一出问题可能就是灾难性的事故,国家不敢冒大风险去大力发展核电站。有没有那么一种可能,未来有一天可控核聚变技术取得突破并可以商用,终极能源问世后,风电、光电的话题就可以成为历史了。

  风电和光伏发电:我把这两种能源放到一起,是因为它俩确实很相似,没有像水电和核电一样的硬伤。可能有人会问,它们的硬伤是发电看老天爷是否赏饭吃。但是这个问题是完全可以解决的,方法有二:一方面,量变产生质变,中国地大物博,海域辽阔,有足够的土地和水域安装足够的风机和光伏组件,而且未来光伏组件更多是分布式的,像建筑光伏一体化(BIPV)根本不会占用土地资源。另一方面,风电和光伏可以借助储能消纳系统,通过智能电网调度实现多能互补,避免弃光弃风现象,提高电网灵活性和稳定性,如下图

  因此,可以得出风电和光伏发电的确是未来最具潜力,需要大力发展的清洁能源。

  以2020年为例,西部光伏发电和东部光伏发电的度电成本分别为0.31元/千瓦时和0.41元/千瓦时;陆上风电和海上风电的度电成本分别为0.28元/千瓦时和0.61元/千瓦时;而2020年的全国火电度电成本分别为0.37元/千瓦时。从发电端的成本看,光电和风电的绿色溢价已经为负了,也就是说光伏发电和风电成本在2020年就已经优于火电了。这时可能有人问了,既然成本更低为什么光电和风电占比都才5%左右?这主要是成本除了包含发电成本,还有消纳成本和输配成本。光电和风电需要储能系统进行电力储放。中金研究院数据测算显示,2020年光伏发电、风电的“发电+电网”消纳成本分别较火电高77%、69%(假设50%的储能配比),高于具备主动调节能力、不给电网造成消纳压力的核电和水电。光伏发电和风电消纳阶段多出来的成本需要靠技术去填平。

  回溯能源技术的发展历史,技术的成本下降主要来自规模效应、材料替换、效率提升三个方面。尽管过去经历较多争议,但光伏、电化学动力电池、氢能等能源技术都在高速发展,根本原因在于,这些能源技术因其制造业属性,区别于传统化石能源会因需求增加而导致成本上升的资源属性,从而同时具备了在规模效应、材料迭代、效率提升三个维度降低成本的能力,在未来能源技术的选择中举足轻重。

  目前零碳技术现状为:清洁发电当前的使用成本排序是水电风电光伏发电核电,电网灵活调度资源的使用成本排序是抽水蓄能电化学储能。虽然目前光伏发电比风电并没有优势,但是从零碳的电力技术未来的发展角度看:

  2.光伏发电受益于规模效应、材料替换、效率提升共振,有望在未来10年间再缩减一半成本;

  3.风电的利用效率已接近极限,未来10年通过材料国产化、捕风面积提升还有20%~30%的降本空间。

  因此光伏发电在未来比风电更加有潜力,会成为能源结构中占比最大的一种能源。

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  我们可以用大概20年完成自然的能源转型,最终实现用光伏来替代煤炭,实现我们的“双碳”目标。

  在“双碳”目标下,光伏产业是一个新的发展机会。光伏能源作为可再生能源,无论是从光伏资源潜力,还是从技术成本、建设成本来看,都具备替代煤炭能源的可行性,从而推动电力系统转型。

  经济增长是大家一直关心的问题,我们看一下过去世界经济60年的发展,可以看到经济总体上还是保持了一个平稳的3.4%左右的增长,但是也确实有一个长期的向下趋势。同时世界经济的债务也是越来越高,从经济的货币与产值的比较来看,可以看得出不断在攀升,这是对我们增长的一种挑战。

  另外一个是环境的挑战。环境和气候的变化,这里有一个历史的观测记录,从1850年开始到现在,170多年,看到全世界的碳排放不断在增加,从最初的每年2.2亿吨碳排放到现在的323亿吨,所以对环境产生很大的压力。同时也可以看到,同时期观测到的地球二氧化碳的含量也是不断在攀升,从原来的285PPM到现在的409PPM。

  下面这张图可以看出,随着碳浓度的增加,相应的全世界的平均气温也在增加,几乎跟大气碳浓度水平是同步的,这样的气候产生的严重结果就是天气灾害频发,这是环境的挑战。

  随着经济的发展,世界的碳排放不断在增长,中国也因为经济增长,碳排放越来越高。面对这样的挑战,我们怎么应对?国家提出了“双碳”的战略。

  对此,我们做了研究和推算,下面有一张世界光伏潜力分布图,可以看出来有几个比较集中的红域,属于光照比较强烈的,其中一块就位于中国。我们经过测算,如果能够充分挖掘这一块光伏潜力的话,有可能替代目前我们用的煤炭能源的总量。

  另外对几个不同的可再生能源的比较,光伏潜力应该是最大的,差不多是风能潜力的1000倍。水力资源现在已经利用了其潜力的一半,未来上升空间有限,所以光伏提供了非常大的潜力。

  再看新优势,就是技术进步使得光伏成本大幅下降。在过去的十年,光伏的度电价格降幅超过85%。左图中每瓦的光伏装机的价格有一个很大的降幅,然后看右图中光伏每度电的价格也有了大幅度下降,这也是在几种不同的可再生能源类别中成本降幅最快的,这样的话就大大提升了光伏的经济可行性。

  同时可以看一下中国的光伏产业基础。从下面的左图可以看出来,中国光伏产业链的各个环节在全球占据了很大的比重,包括硅料的生产也是在迅速提升。看右边这张图,中国光伏电站建设成本也是系统性下降,同时显著低于全球的成本水平。

  下面我们谈一下,如果经过进一步论证,证明光伏能源作为一个可再生能源,有足够大的规模可以替代煤炭做能源的基础,我们应该怎么转型?下面这张图上左边这一半实际上是2000年到2020年整个电力企业的装机总量在不断累积增加,今天大约有70%的发电还是用火电的技术设备。

  这就是一个转型路径的问题。在这里我们有一个策略,这些煤电既然已经建了,那么就让它在工作寿命期持续工作,随着时间推延,每年会有折旧的、退役下来的,那在新增的发电能力上,就不再做传统电源的投资,而是把新的投资都集中在光伏类型的新能源,这样就会每年有一个逐渐等量替换的概念。同时如果有新的经济增长需求,光伏的投资根据实际情况也可以略微增加,这样的线年完成一个自然的能源转型,最终实现用光伏来替代煤炭,实现我们的“双碳”目标。

  按照刚才的演进路径,光伏产业投资假如从2021年开始,新增的电源都是由光伏装机来实现,那么下面这张图就展示了未来的20年的一个投资逐渐增加的过程,从开始大概0.25万亿,到后来大概2万亿的年投资,整个全过程完成约20年,总共的投资规模大概是20多万亿元。

  刚才讲的是光伏发电的可能性,但光伏发电有两个重要的相关问题,还需要进一步的论证和研究来解决。这里做了一个基本测算,根据发电系统,我们现在一年发电7.6万亿度电,折成每天的线亿度,如果换用光伏,即使白天能够发这么多,但需要有一个储电体系以解决晚上用电的需求,储电大概需要90亿度。

  一个是最简单的抽水储能,有一个估算,如果要建立一个90亿度的储电能力抽水蓄能设施的线万亿的投资;

  一个是锂电储能,需要6.8万亿的投资;还有一个是用电解制氢,制氢以后,再通过氢发电进行存储和释放能量的过程;

  比较下来抽水蓄能、锂电储能和压气储能可以控制在8万亿左右,这个价格占发电系统投资的比例大概是20%左右。从经济的投资测算角度来讲,也是占比适当,不算很高。

  除了刚才讲的储电问题,未来还有一个输电问题。输电基本上可以尽量利用现有电网,但也需要根据光伏电场的选址情况,增加一些必要的输电线路。具体的输电线路的投资测算还需要一些细节信息和讨论,就不在这里展开了。

  总而言之,输电体系基本上可以最大限度地利用现有电网体系。光伏发电可重新再造新的电力行业,从发电到输电到储电,基本上是可以解决的,这是非常好的。光伏产业是一个新的发展机会,对电力系统来讲,也是一个转型的具体案例,能够从过去旧的、高碳高耗的形式,变成了新能源、低耗的形式。

  现在看,未来几年风电应该会迎来惨烈洗牌,而光伏前几年已经洗过牌了,后面几年可能相对好过一些。

  之前国家为了扶持新能源发电,风电、光伏的上网电价普遍在5毛以上,而水电、火电的上网电价普遍在1.5-3.5毛钱。

  2020年1月,财政部、国家发改委、国家能源局联合发布4号文和5号文,明确指出“风电、光伏等可再生能源已基本具备与煤电等传统能源平价的条件”。

  2020年3月,国家能源局发布17号文,明确要求在2020年底前核准并开工建设最后一批非水可再生能源补贴项目。换句线年开始,不批带补贴的新项目了,火、水、核、风、光要真正进入平价竞争时代了。

  根据国际可再生能源署(IRENA)发布的可再生能源成本报告,过去10年,陆地风电建造成本下降了39%,海上风电建造成本下降了29%。

  但是同期,太阳能光伏发电建造成本下降了82%,其中晶硅光伏组件价格从1.2美元/W下降到0.17美元/W左右,下降了85%。

  截至2020年底,光伏每千瓦的平均建造成本已经降到了3500元,风电每千瓦的平均建造成本仍然在7000元。

  给你时间了,你不争气啊。国家补贴在任何行业都只是短期行为,就是为了在行业早期进行扶植,避免直接上来被传统模式了,但不可能持续补贴下去。中国可再生能源补贴发了十来年了,也没钱发了,光伏抓住机会实现了成本大幅度下降,风电虽然也在降,但显然没抓住机会降到位。

  风电和光伏的运营成本类似,都是固定资产折旧、维修、相关人工费用和融资成本。由于建造成本高,风电的运营成本/单位发电成本更高。一般水平的2兆瓦的大风车大约在1500万左右,那维修起来可比换换光伏板什么的贵多了。

  垃圾电主要是指波动和逆峰条件很差的电源。波动主要是指不可控,风大风小,光强光弱,人类根本就控制不了。逆峰主要是看发电高峰和用电高峰的匹配,这方面风电更垃圾。

  2020年,中国全社会用电量7.51万亿度,其中:第一产业用电量0.08万亿度,第二产业用电量5.12万亿度;第三产业用电量1.21万亿度,城乡居民生活用电量1.10万亿度。

  所以用电的大头是工业用电,用电高峰在白天,白天开工嘛。光伏至少主要是在白天(有阳光)发电,而风电,夜里比白天风大,早晚比中午风大,逆峰属性太差,垃圾中的垃圾。

  根据国家气象局发布的《2020年中国风能太阳能资源年景公报》,中国陆地平均风功率密度大值区主要分布在三北地区、青藏高原、川西高原和云贵高原山脊地区;太阳能资源主要分部在东北西部、华北北部、西北大部和西南中西部。而电力负荷(消费)中心主要在沿海、东部、中部等经济发达省份。

  可见,虽然光伏也存在这样错位的问题,但是不如风电明显。而且光伏可以发展分布式电站,也就是见缝插针。不像风电只能集中式大规模建设,所以风电就更加依赖大规模、长距离的输电工程。而大规模、长距离的输电工程,那又是天量的白花花的银子。

  相对来说,光伏发电需要的科技属性更高一些,更能讲故事和画PPT,更能哄投资者来投资。

  风电就不行了,建造风车的技术跟风电场不相关,测风数据和气象分析更讲不出来故事。风电设备的制造企业现在全靠欧洲圣母续命了。

  2020年9月,中国郑重作出了2030年碳达峰、2060年碳中和的承诺。

  中国是一言九鼎的国家,有承诺就必然有行动。2020年12月,国家领导人进一步承诺“到2030年,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上”。

  而截至2020年末,中国风电、太阳能装机合计刚刚5.35亿千瓦。也就是说,未来十年,风电和光伏将进一步爆发产能,这是必然的。

  所以,未来几年风电应该会继续惨烈洗牌,好日子将尽,淘汰不少风电产业链企业。而光伏前几年已经洗过牌了,后面几年可能相对好过一些。

  光伏的优势在于成本低,而且能够预见的是成本会持续的降低。劣势在于生命周期的转换效率是一个持续下降的过程。

  风电的优势在于生命周期发电小时更多,发电量更高,就衰减来说,其转换效率由于机械的发电原理,非但不会有衰减,未来还存在技改增加效率的可能性。劣势也比较多,比如环境,噪音,以及建设和维护的成本比较高等等。

  要说未来的风光发展路径,风电可能更看好海上风电,我国有漫长的海岸线,近海的风能资源丰富,如果能够利用起来潜力不可限量。光伏在C端可能会有更大的潜力,比如BIPV光伏建筑一体化,以及光伏点解氢的效率提升等等