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“2060碳中和”目標實現的關鍵之年,清潔能源的革命正式打響!

2021-07-06    來源:網易
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[ 導讀 ]:碳中和最重要目的就是減少含碳溫室氣體的排放,采用合適的技術固碳,最終達到平衡;
       碳中和最重要目的就是減少含碳溫室氣體的排放,采用合適的技術固碳,最終達到平衡;為達到碳中和,預計到2060年,清潔電力將成為能源系統的配置中樞。供給側以光伏+風電為主,輔以核電、水電、生物質發電和對應的儲能配套設施(鋰電+氫能等);需求側全面電動化,并輔以氫能多方位利用?!吨袊稍偕茉窗l展路線圖2050》,指出到2050年,一次能源供應量為34億噸標準煤,可再生能源占比達到62%,逐步擺脫對化石能源的依賴,實現能源結構的調整是不可逆轉的前進方向。

  

       清潔能源,即綠色能源,是指不排放污染物、能夠直接用于生產生活的能源,它包括可再生能源。狹義的綠色能源是指可再生能源,如水能、生物能、太陽能、風能、地熱能和海洋能。這些能源消耗之后能夠恢復補充,很少產生污染。廣義的清潔能源則包括在能源的生產、及其消費過程中,選用對生態環境低污染或無污染的能源,如天然氣、清潔煤、核能等。

       現階段,全球電力結構以不可再生能源為主,但可再生能源占全球電力生產結構的比例呈逐年上升的趨勢。在可再生能源中,水力發電占主導地位,除風電外,發展速度最快的為光伏發電。

 

       從長期來看,我國的能源形勢非常嚴峻,同時能源生產與環境的矛盾也越來越大。從可持續發展的戰略眼光來看,開發利用清潔能源勢在必行。清潔能源不僅解決了能源短缺的危機,也解決了能源與環境的盾。而能源材料又是各類能源中的關鍵組成部分,因此研究和開發用于節能、貯能、發電、太陽能應用相關材料,對能源的合理應用,對新能源和清潔、無污染可再生能源的開發都將有著重大的理論意義和應用前景。

       報告醬梳理了多家機構專業報告,帶你了解一下光伏太陽能、風能、氫能、水能及相關的個股公司,希望對你有所幫助~

       與其它能源相比,太陽能具有很多優點,例如:(1)地球上一年接受的太陽能總量遠遠大于人類對能源的需求量。(2)分布廣泛,不需要開采和運輸。(3)不存在枯竭問題,可以長期使用。(4)安全衛生,對環境無污染等。因此太陽能必將在未來的能源結構中占有重要的地位,目前其開發利用已經受到人們高度重視,并取得較大的進展。

 

       全球光伏裝機量持續增長

       根據IRENA研究,2050年全球光伏累計裝機量將達到14000GW。2020年全球光伏累計裝機量為725GW,由此推算2020~2050三十年間年復合增長率為10.4%,長期空間及成長確定性極高。從短期角度看,預計2021年全球新增光伏裝機量為150~170GW,海外光伏裝機新增量約為100GW。

  

       光伏產業原料的產量逐年遞增

       中國多晶硅料產量連續七年位居全球首位,2019年中國多晶硅產量為34.4萬噸,同比增長32.3%,約占全球產量的67.3%。2020年多晶硅產能約為48.5萬噸。單晶硅片以其提純效果穩定、轉換效率高以及產品質量好的優勢將逐步取代多晶硅片;單晶硅片的市場份額有望在2025年達到73%,然而多晶硅片的市場份額預計在2025年將下降到27%

  

       光伏發電成本持續降低,中國光伏產業鏈進一步增長

       光伏發電成本持續降低,加快其替代不可再生能源發電的進程,隨著光伏度電成本的下降,將為光伏電站帶來更多盈利空間,以及人們用電成本降低,盈利增長將帶動下游需求增長,從而可推動光伏發電逐步替代不可再生能源發電,如傳統燃煤發電。

       在產能方面,中國光伏電池片產量增長迅速,從2010年的10.8GW增長到2019年的108.6GW,受下游光伏電站擴張的影響,在未來5年內,電池片產量將進一步增長

  

       太陽能光伏的問題

       太陽能雖然擁有取之不盡且無污染的優點,但也存在不穩定的缺陷,受晝夜、天氣以及季節影響明顯。這在光伏發電直接表現為,包括發電量波動大、對電網穩定性不利、并網難等一系列問題。同時我國還存在光能富集區(西北)遠離電力負荷區(東南沿海)的現象,有比較明顯的供需錯配,導致出現“棄光棄電”,造成浪費。

       風能是空氣流動所產生的動能。由于太陽輻射造成地球表面各部分受熱不均勻,引起大氣層中壓力分布不平衡,在水平氣壓梯度的作用下,空氣沿水平方向運動形成風。風能資源的總儲量非常巨大,一年中技術可開發的能量約5.3X10^13千瓦時。風能是可再生的清潔能源,儲量大、分布廣,但它的能量密度低(只有水能的1/800),并且不穩定。在一定的技術條件下,風能可作為一種重要的能源得到開發利用。風能利用是綜合性的工程技術,通過風力機將風的動能轉化成機械能、電能和熱能等。

  

       風力發電行業有序發展,七年翻了接近三倍

       在2013-2020年,我國累計并網裝機容量有序增長并在全球范圍內的占比整體呈現上升趨勢。據國家能源局統計數據顯示,2019年,我國風電裝機容量達到了21005萬千瓦,在全球累計風電裝機容量的占比大致為32.29%,較上年上升約1個百分點。2020年上半年,全國新增風電并網裝機632萬千瓦,其中陸上風電新增裝機526萬千瓦、海上風電新增裝機106萬千瓦。截止到2020年上半年,全國風電累計裝機2.17億千瓦,其中陸上風電累計裝機2.1億千瓦、海上風電累計裝機699萬千瓦。

  

       海上風電發展迅速 10年內規模竟擴大46倍

       由于海上風電具有資源豐富、發電利用小時數高、不占用土地、不消耗水資源和適宜大規模開發的特點,近年來中國將風力發展的重點放在了海上風電上。

       2010-2020年,我國海上風電并網裝機容量發展迅速,年增長率保持在30%以上,而且在未來也有很大的發展空間。根據國家能源局的數據,2019年,我國海上風電累計裝機593萬千瓦,同比增速33.56%;新增裝機容量為198萬千瓦。2020年上半年,我國海上風電累計裝機699萬千瓦,比同期增速17.88%;新增裝機容量為106萬千瓦。

  

       我國風電發展趨勢

       據國家能源局統計數據顯示,2013年以來,我國海上發電市場份額穩步提升,2013年,海上發電累計裝機容量為45萬千瓦,僅占總體的0.58%,到2019年,增長至593萬千瓦,占總體的2.82%,2020年市場份額進一步提升,截至上半年,海上風電累計裝機容量占總體比重上升至3.22%,預計未來,海上風電市場份額將進一步提升。

  

       氫能是公認的清潔能源,也是21世紀最具有發展前景的二次能源,具有清潔低碳、高熱值、高轉化率等多方面優勢。在碳中和背景下,我國能源結構將逐漸由化石能源為主導向清潔能源過渡,氫能的發展對于能源領域節能減排、深度脫碳、提高利用效率有著不可或缺的作用。

       氫能,一直被認為是一種終極能源,氫氣相比于其他燃料其燃燒產物最清潔,基本只產生無污染的水,而且燃燒產生的水又可以繼續制氫,反復利用。其次,氫氣燃燒的比能量高,除核燃料以外氫氣的發熱值是所有燃料中最高的,是汽油發熱值的3倍。再者,它“輕如鴻毛”,作為我們了解到的最輕的物質,即使是加壓液化后的液態氫,密度也不及鋼鐵的1/10,這種低密度的性質使得它可以減輕燃料自重,增大運輸工具的有效載荷量,從而有效降低運輸成本。

       氫能的利用與制造

       氫能的利用,將讓人類告別碳基能源。2000年,氫的生產成本是石油的40倍,到2010年,這一比例已降至15倍,如今其成本約為石油成本的兩倍,盈虧平衡在望。

       我國當前的氫源主要來自工業副產氫、煤制氫和天然氣制氫。根據中國煤炭工業協會公開數據顯示,2020年中國氫氣產量超過2500萬噸,其中煤制氫所產氫氣占62%、天然氣制氫占19%,工業副產氣制氫占18%,電解水制氫占1%左右。

 

       大型加氫站依舊匱乏

       要利用氫作為能源,必須解決氫的儲存和運輸問題,用高壓氣瓶儲氫或以液態、固態儲存都不經濟也不安全。據報道,美國能源部在全部氫能研究經費中約有50%用于氫的儲存研究。據GGII不完全統計,截至2020年12月31日,全國在建和已建加氫站共181座,已經建成124座,其中2020年總計建成加氫站55座。在2020年國內建成的124座加氫站中,105座有明確的加注能力。

       我國兼具發展氫能的產業基礎和應用市場

       根據中國氫能聯盟的預計,到2030年,中國氫氣需求量將達到3,500萬噸,在終端能源體系中占比5%。到2050年氫能將在中國終端能源體系中占比至少達到10%,氫氣需求量接近6,000萬噸,可減排約7億噸二氧化碳,產業鏈年產值約12萬億元。

       氫能發展趨勢

       燃料電池(FC)是將化學能直接轉化為電能的電化學裝置。簡單地講,是反應物燃料與空氣中的氧發生電化學反應而獲得電能和熱能的裝置。能量的轉化過程為化學能直接轉化成電能和熱能,形成的電能為低壓直流電能。它是繼水力發電,熱能發電和核能發電之后的第四種發電技術。

       截止2020年底,我國燃料電池汽車保有量7352輛,我國燃料電池汽車已進入商業化初期。

       而近年來清潔能源的快速發展為電解水制氫創造了良機:一方面,可再生能源發電制氫可實現全周期內的零碳排放,實現真正的綠氫生產;另一方面,隨著風電、光電等成本下降以及平價上網,制氫成本也將持續下降。在“3060碳達峰碳中和”政策背景下,風光電等清潔能源裝機量將持續高速增長,綠氫或迎來快速發展期。根據中國氫能聯盟預測,到2050年可再生能源電解制氫占比將達到70%。

  

       在我國電力需求的強力拉動下,我國水力發電行業進入快速發展期,其經濟規模及技術水平都有顯著提高。

       建設投資有所增長

       我國有豐富的水能資源,理論蘊藏量為6.9億千瓦,經濟可開發裝機容量近4億千瓦。為實現到2020年非化石能源占我國一次能源的比重將提高到15%目標,核電在我國一次能源的比重將占到4%,風電、太陽能和其他非化石能源可占到2%,其余至少有9%的比重要靠水電來完成,因此水電的戰略地位顯得非常突出。

       近年來,我國水電建設投資額呈現波動增長的態勢。2019年,我國水電投資完成額為814億元,2020年1-4月,投資完成額為212億元。

       水電裝機容量不斷增長

       水電裝機容量也逐年增長,但隨著主要水電站的投產建成,近年來新增水電裝機容量也在逐年下降。2019年,全國新增水電裝機容量417萬千瓦。預計未來幾年,隨著國家節能減排力度的不斷增強、煤價不斷上漲抑制火電裝機、水電火電上網價格趨同,新增水電裝機容量會有所回升,但增速會受到水電資源條件限制。

  

       發電比重持續震蕩

       無論是裝機容量,還是發電量,中國水電都是一騎絕塵,大幅領先于其他國家。但以開發程度來看,發達國家水能資源開發程度總體較高,瑞士、法國、意大利已超八成,我國水電開發程度為37%,雖高于全球平均值,但與發達國家相比仍有較大差距。

  

       從中國水力發電量占總發電量比重變化情況來看,2012-2019年,我國水力發電量占總發電量的比重在16%-20%之間波動運行,近年來隱隱有下滑的態勢。2019年,我國水力發電量為13044.38億千瓦時,占全國發電量的17.38%。水力發電量占全國發電量的比重仍需提升,水力發電建設還需再接再厲。
 
 
 
 
 
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