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浅谈清洁能源现状与未来发展趋势
摘要:在国家“双碳”战略指导下,未来清洁能源发展前景非常广阔,在未来发展中,清洁能源将逐渐替代化石能源而占据主导地位。尽管我国可再生能源和新能源的开发与利用起步比较晚,但在近几年我国清洁能源的发展也取得了长足的进步,并以每年25%以上的速度发展,而且在技术水平上有了很大的提升,并且已经具备了工业化的基础。太阳能,风能,生物质能、核能、地热和氢能等新的资源具有广阔的开发前景。下面我将重点就风能、太阳能、生物质能等清洁能源现状及未来发展趋势,谈一点粗浅看法。
关键词:清洁能源;现状;发展趋势
一、我国清洁能源现状
十八大以来,国家能源消费结构优化进程加速推进,特别是“双碳”战略目标确定之后,清洁能源产业更是得以迅速发展。据统计数据显示:2022年,我国清清洁能源发电量达2.54万亿千瓦时,同比增长5.3%,占全国总发电量比例的30.26%;市场清洁能源消费量达13.97亿吨标准煤,同比增长4.51%;国内清洁能源消费需求加速增长、能源生产技术进步及设备生产力水平显著增强。
(一)风能
我国风能资源非常丰富,资源蕴藏量约为33.26亿千瓦左右。但可利用的风能资源约占蕴藏量的33 %左右。而陆地资源仅占可利用风能的25%,其余75%是海洋中的风能资源。据国家能源局统计,截止到2022年底,全国风电装机容量达到了3.7亿千瓦,突破3亿千瓦大关,同比增长达到了11.2%。已连续多年稳居全球第一。虽然我国风电产业已形成一定规模,但风力发电量占全国发电量比例还比较低。国内的风力发电主要是以陆地上的风力发电为主,目前装机量占比达到了百分之九十以上,受限于成本以及地理问题等原因,海上风能发展缓慢。陆上风电每年的装机容量在不断的上升增长速度很快;相反海上风电只在一些临海地区有着一定的发展,实际的占比不足百分之十。随着风电技术的突破,以及储能等新技术的不断涌现,风电的竞争力进一步增强。但是,我国风电行业发展中也还存在着诸多问题。例如:行业集中度不高,产业体系尚不健全,产业链条尚未完全形成,风电装备制造水平仍有提升空间等。随着各省“十四五”海上风电发展规划陆续落地,国内风电行业也将迎来新增长。目前国家虽已出台相关政策支持风电产业发展,在新能源发展与电力系统调峰等方面制定了一系列政策、措施。但从实际执行情况来看,风电行业仍面临着许多困难与挑战。由于受到新冠疫情的冲击,原材料价格上涨,项目建设受阻等多种原因的影响,在最近的几年里,很多已经规划好的风力发电项目都出现了停滞,整个国家的风力发电装机出现了大幅下滑。
(二)太阳能
我国国土广袤,地理位置西高东低,太阳能资源十分丰富,利用太阳能的优势十分明显。截止2022年底,光伏发电装机达到96.6GW;占世界总量(231GW)的42%;全国光伏新增装机2556万千瓦,集中式915万千瓦,分散式的1641万千瓦。但是由于我国在利用太阳能方面起步较晚,发展水平仍落后于发达国家,各地发展还不均衡,相关管理部门政策并未有效衔接,使得个别项目半途夭折(江苏天岗湖),造成资源严重浪费,加上近年受疫情影响,各地项目施工备受干扰和影响,使得光伏装机不及预期。
(三)生物质能
我国生物质能源的利用相对较早(农用沼气),但整体开发利用起步较晚,这与国家宣传及传统意识、相关技术落后有着极大的关系。我国的生物能源储存量特别丰富,主要可利用的生物能多为农业生产废弃物、薪炭林等。生物质能分布广泛,可利用性高,而且易于在基础设施建设中产生。因此,我国生物质能的发展前景十分广阔。据国家能源局统计:到2022年,生物质能发电装机将增加334万千瓦。累计装机容量达到4132万千瓦。生物能源发电能力达1824亿千瓦时。但由于生物质资源分散、加工转换技术难度大、市场化发展环境尚未建立,生物质能发展还存在以下主要问题:虽利用潜力较大,但在资源种类、数量、可利用量、潜在资源量及分布等方面,还缺乏系统的调查和评价;原料收集难度大。农林生物质原料具有分散性和季节性特点,缺乏完整的专业化原料收集、运输、储存及供应体系,收储运效率低,难以满足生物质能规模化利用的需要;技术水平有待提高。我国生物质能利用技术和装备处于起步阶段,仍未掌握关键热解设备技术;生物质能产业化程度低。项目的专业化、市场化建设管理经验不足,产品、设备、工程建设和项目运行等方面的标准不健全,检测认证体系建设滞后,缺乏市场监管和技术监督。因此,成型燃料市场尚未完全开发,农村生物质能项目产业化程度较低,可持续发展能力不足。
此外,地热能、核能的开发利用,虽然也取得了长足的发展,但仍存在诸多问题和矛盾,主要集中在政策规划、宣传引导、技术创新等方面,由于篇幅原因就不在赘述。
二、我国清洁能源发展趋势
(一)大力发展风能。
我国风能储量大、分布面广、开发利用潜力巨大。近年来,国务院及发改委、能源局等政府部门出台了大量的法律、法规和产业发展政策,鼓励和规范风能行业的发展,为行业发展创造了良好的产业政策环境。2023年伊始,随着疫情防控政策的优化调整,风电装机市场得以迅速恢复。按照国家能源会议的部署,到2023年,我国风力发电装机容量将达4.3亿千瓦。当前,清洁能源开发的热潮已在全国范围内兴起,并已制定了相应的规划目标。“十四五”规划中,27个省新增风能、光电装机容量达到7.5亿千瓦,已下达的风能建设任务达到了5.4亿千瓦以上,新一轮能源建设开发高潮正悄然兴起。从2022年的招标情况来看,新的风力发电装机容量在今年将会进入一个高速增长的阶段,为下一步的大规模开发打下了基础。新增装机容量将带动风电场的建设,风电设备的生产;能源储备、能源转化等领域成为新一轮的投资热点。随着能源与环境矛盾的日益突出,低碳环保是未来全球经济发展的主旋律,作为深受欢迎的清洁能源,风电行业更是从能源供给侧实现低碳环保的重点发展领域。国家相关政策已明确指出要大力发展新能源产业,并将之作为实现“双碳”战略目标的主要驱动力,强力推动新能源技术创新和储能技术的快速进步,并以此实现推动我国新型电力系统建设。因此,我国风电产业链也将迎来新一轮发展,中国作为全球最大的风电市场,风电产业仍处在上升通道中,随着行业结构不断优化,市场前景更加看好,发展前景非常广阔。
(二)充分开发太阳能。
太阳能的应用包括了太阳能光伏发电和太阳能电池两种。目前中国的光伏产业技术尚处于发展初期,与发达国家相比还有很大差距。由于我国的光伏行业规模不断扩大,技术创新和技术进步,以及发电成本的不断降低,我国的太阳能装机容量将会有很大的增长。“十四五”期间,国家发改委、国家能源局、财政部等多部门相继发布了《“十四五”现代能源体系规划》和《“十四五”可再生能源发展规划》,提出到2025 年,可再生能源年发电量达到 3.3 万亿千瓦时左右。“十四五”时期,新增新能源电力占社会总电力总量的50%以上,新增风能、光伏发电总量呈现倍数增长。按照全国能源会议的部署要求,到2023年,我国的光伏发电装机容量将达4.9亿千瓦。从2022年招标情况看,光伏新增装机容量有望攀上历史新高。在国家产业政策引导下,光伏上游产业加大科研投入,加快技术创新,优化产业结构,大幅度降低生产成本。在上游产能扩张和技术革新的推动下,近年来光伏电站的建设成本呈现大幅下降趋势。根据国际可再生能源署公布的数据显示,2021 年投运的地面大型光伏发电项目的加权平均 LCOE 同比下降 13%,降至 0.048 美元/千瓦时,总装机成本不断下降,有助于实现平价上网下的持续盈利。
在太阳能电池领域,通过引进,消化,吸收,再创新,我国的太阳电池制造业已经有了很大的进步,未来中国将会是全球最大的太阳能电池消费市场。
由于国内光伏产业的规模在逐步扩大,技术在不断提高,同时,太阳能光伏产业的生产成本也在逐步降低,因此,国内的太阳能光伏装机量将会有很大的增长趋势。太阳能发电将是一种具有成本竞争力的、可靠且可持续的能源,并将进入一个新的发展时期,拥有更大的市场空间。
(三)进一步发掘水能资源。
中国是世界上最大的、发展速度最快的水电建设国家,并已成为为世界上最大的水利建设和技术革新中心。截止2022年全国水电装机容量4.135亿千瓦,占全国新增发电总量的14%左右。随着新型水轮机、潮汐能发电和深水水力发电技术的创新发展,将使水力发电的发电效率更高、运行更稳定,不断提高其经济性和可持续性。特别是在电力系统的调峰和储能方面,水力发电具有独特的优势和潜力,水力发电在可再生能源整体结构中将扮演着更加重要的角色。在继续加快大型水电站梯级开发建设的同时,要充分利用自然地理优势,着重加强抽水蓄能电站的规划建设,充分利用低峰时电能转换,提高水资源的重复利用。同时,积极规划推动“小水电”建设,深耕水力资源的广泛利用。随着中国经济进入新的发展时期,加快搞好怒江、雅鲁藏布江等国际河流水力资源的合理利用,促进水力发电领域的国际合作与交流不断加强,通过分享经验、共同研究和技术创新,推动水力发电行业的发展。这对缓解能源短缺矛盾、改善生态环境、促进区域经济的协调和可持续发展,将会发挥极其重要的作用。水力发电作为可再生能源的重要组成部分,具有技术成熟、环境友好和可持续发展等优势,在能源供应的可靠性和可持续性方面发挥着重要作用。尽管面临着一些挑战和问题,但通过技术创新、环境保护和国际合作,水力发电在可再生能源中仍具有巨大的潜力和广阔的前景,在清洁能源中牢牢占据主导地位。政府、企业和社会各界应加大投资和支持力度,推动水力发电行业的发展,为可持续能源目标的实现打下坚实的基础。
(四)安全发展核能。
在满足能源需求的同时减少二氧化碳排放,是能源发展的终极目标。核能发电是一种低碳能源,随着国家能源需求不断增长,核能发电可提供大量稳定、可靠的能源。核能在应对能源危机的过程中也将发挥越来越重要的作用。“积极安全、有序发展核电”是党的二十大做出的一项战略部署,它是我国能源战略的重要组成部分,对优化我国能源结构、保障能源安全、构建新型能源体系有着十分重要的影响。
2023年7月全国生态环境保护大会强调;“积极稳妥推进碳达峰碳中和;要构建清洁低碳安全高效的能源体系”。2023年7月31日,国务院对包括宁德5、6号机组在内的三个核电项目予以核准。尽管核能发电由于安全、环保等方面在能源行业的地位受到了一些质疑,但随着核能技术的不断发展,安全措施的不断完善,核电站的安全性和可靠性也越来越高。核能发电已成为一种安全、高效的能源选择。新型核能技术也在加速研发。像是核反应堆、核废料再加工、核聚变等等,在将来都会成为核电产业的主流。核能发展是中国能源结构调整的一个重要方面,在今后的5-10年里,中国将以5-8座的速率增加新的核电厂,使其在全球核能发展中处于领先地位。核电也将成为替代化石能源的主体能源,核能发电有着非常广阔的未来。
(五)着力发展生物质能。
我国生物质能源发展前景可期。我国地域辽阔,又是农业大国,生物质资源丰富多样,开发潜力巨大,随着经济发展、城镇化进度加快,能源供给紧张,生物质综合利用有望成为重要发展方向。规模化、产业化的生物质能发电产业,必将在能源转型过程中扮演着重要角色。同时,生物质能源也是现代农业、环保产业、资源循环利用的重要组成部分,也是带动汽车、机械、化工等十余种行业发展的强力引擎。我国的生物质资源,尤其是农业废弃物资源,在广大农村极为丰富。过去中国农村有将农业废弃物户外燃烧的习俗,这就引发空气污染等问题,也是经常出现雾霾天气的主要原因之一。随着生物质能源产业的兴起,让我们生活中常见的植物秸秆、花生壳、废弃杂木、玉米芯、稻壳、树皮等容易被抛弃、利用率很低的物料变废为宝,可制成非常好的生物质颗粒燃料,将这些农业废料转化成为可以销售的商品,不仅可以改善空气质量,而且还能增加农民收入,带动落后农业地区经济发展,帮助广大农民脱贫致富。目前,相关企业已摸索打造出了一条从田间地头到千家万户的产业链;将农业废弃物处理后变为可利用资源,运输至生物质发电厂发电,转化为电能。电力商品销售收入中的60%,返回到上游生物质燃料收购环节,从而大大提高了广大农民参与环保、废物利用的积极性。这种扎根于农村的绿色能源工业模式,呈现出了良好的发展势头。同时,积极推动中的农业现代化进程,也有利于在生物质燃料收储领域实现集中化、规模化与市场化,使生物质燃料收储、运输的难度与成本得到进一步的下降,也将会吸引更多的企业与资本参与到生物质能源的产业链之中。此外,政府除在政策和市场培育上积极推进,对绿色金融的推出,也会在资本方面,提供足够的扶持;推动生物质能行业的良性、稳步发展。从国家权威部门出台的能源政策可以看出,当前生物质能行业正处于一个快速发展期,各级政府积极鼓励可再生能源的应用,为可再生能源行业的发展添加了新动力,面对生物质能发展中存在的问题和矛盾;必须逐步加强生物质能产业的财税激励,保持政策的连续性与稳定性;加强综合利用技术应用,构建多元化产品体系;通过引入可交易的配额制等强制性市场份额政策,培育合理的生物质能消费市场,提升生物质能发展的竞争力。都将对我国生物质能行业的发展具有重要的意义。生物质能源,是未来能源发展的一个重要方向。笔者相信利润和市场空间巨大的生物质能源,会被越来越多的有识之士所关注。
(六)氢能未来能源的希望。
自2022年下半年开始,国家较为密集地出台了相关氢能源的产业政策,涉及“制-储-运-用”产业链的各个环节,囊括了产业规模、企业培养、政策补贴、储氢站建设、燃料电池车投放等方面的具体规划。我国已经是世界上最大的氢气生产国,有研究表明,我国2023年氢气年产量将达到3300万吨,同比增长14.3%。同时,中国氢能联盟预计,2030年我国氢气年需求量将达到3715万吨,随着氢能生产成本、储运成本逐渐降低,氢能性价比将不断提升,未来将被用于燃料电池、储能、化工等更多应用场景,预测到2030年全球绿氢需求有望从2001年的3.76万吨增长到3700万吨,未来市场空间广阔。近期,上海交通大学院士团队的一项研究成果解决了氢能储运的难题,具有高安全性、高储氢量、高放氢纯度、长生命周期等多种优势,为国家氢能发展规划新兴储氢技术探索出一条新路径。开拓了镁基固态储运氢技术的产业化应用,该产品可满足储能发电、氢化工、氢冶金、交通运输等多领域的氢气储运需求。因此,氢能有望成为新型清洁能源体系中的一匹黑马。
综上所述;国家“双碳”战略的确立,为清洁能源产业拓展了极大的发展空间。党的“二十大”指出“深入推进能源革命;加快规划建设新型能源体系;加强能源产供储销体系建设;积极参与应对气候变化全球治理”。随着科技的不断创新、政策的引导和社会的支持,都为清洁能源行业的发展插上腾飞的翅膀。全力发展清洁能源产业,助力党中央“双碳”目标的顺利实现。
我国清洁能源产业前景广阔、大有可有。
参考文献:
[1]《2023-2029年中国清洁能源行业市场分析预测及发展战略研究报告》
[2]《2023中国核能发展报告》
[3]《国家能源局统计资料》
[4]《2022-2027年中国风力发电行业市场深度调研及投资策略预测报告》
[5]《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》
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