中國儲能網(wǎng)訊：2017~2040年能源發(fā)展10個關鍵信息

——在未來電力系統(tǒng)中風電和太陽能將占領最重要的位置。

——太陽能發(fā)電帶來的挑戰(zhàn)日趨嚴峻。

——與陸上風電成本下降的速度相較，海上風電成本下降速度更快。

——中國和印度在電力領域擁有4萬億美元的潛在投資發(fā)展機遇。

——電池及柔性資源將支持可再生能源的長足發(fā)展。

——房屋業(yè)主熱衷于太陽能發(fā)電的增長。

——電動汽車除支持用電量增長以外，還有助于電網(wǎng)平衡。

——燃煤發(fā)電在歐洲和美國終將退出能源系統(tǒng)，全球煤電退役高潮或?qū)⒊霈F(xiàn)在2026年。

——天然氣并不如大多數(shù)人所想，其只是過渡性燃料。

——全球電力系統(tǒng)污染物排放峰值期僅為近10年，隨之下降。

預計至2040年，全球投入在風電、太陽能發(fā)電的資金總額將達6萬億美元。隨著電力系統(tǒng)從煤炭、天然氣和燃油發(fā)電占比六成的現(xiàn)狀變化至以太陽能發(fā)電和風電為主，化石能源為輔的電力系統(tǒng)結構，世界電力市場也將隨之重組。

預計到2040年，全球電力需求將增長58個百分點，同時，發(fā)電裝機也從現(xiàn)有的671900萬千瓦翻番至1391900萬千瓦來滿足電力需求的增長。其中，風電裝機增長349%，太陽能發(fā)電裝機擴張14倍，在增加的裝機容量中69%屬于并網(wǎng)容量，另31%屬于小規(guī)模裝機。

另外，電力系統(tǒng)同樣期待有助于增加系統(tǒng)靈活性的柔性資源加入，這其中包括電池、需求響應等，長此以往到2040年，柔性資源在整個發(fā)電容量中的占比將達到7%，和目前油氣發(fā)電在電力系統(tǒng)中的占比相同。在亞太地區(qū)新能源投資中，將會有4萬億美元流向中國和印度。

近期世界各國煤炭、天然氣、風電以及太陽能發(fā)電的經(jīng)濟發(fā)展趨勢決定了未來24年的能源走向。以太陽能發(fā)電為代表，可以更好地闡釋未來可再生能源將會遭遇的各種挑戰(zhàn)。

根據(jù)以往經(jīng)驗，我們可以總結出價格走向規(guī)律——每當裝機容量值翻番，價格隨之下跌。去年，彭博新能源財經(jīng)曾預測太陽能發(fā)電價格下降率達到26.5%，但在今年年初經(jīng)過再次分析后得出，價格下降率上升至28%。

太陽能發(fā)電的迅猛發(fā)展和經(jīng)濟性的提升超乎想象。每個發(fā)電單元的造價從1990年至今已下降90%,其所產(chǎn)生的的電力價格已從2009年至今下降72%，在未來至2040年，還將有望下調(diào)67個百分點。

這樣的走勢同樣適用于風電?；仡欔懮巷L電機組兆瓦造價進程，依照經(jīng)驗可以得出9%的下降率。目前的風機基礎性能和2008年風機性能相較，也發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變。風電機組不僅在經(jīng)濟性上顯著提高，在風能捕獲效率上也明顯提高，平均發(fā)電指數(shù)從本世紀初的15%，已提升至目前的30%。隨著風電和太陽能發(fā)電成本持續(xù)下降，新型發(fā)電技術造價成本降至低于現(xiàn)有發(fā)電類型發(fā)電成本，只是時間的問題。

兩個“臨界點”

有兩個“臨界點”值得關注。第一個“臨界點”是“時間”，即在何時風電和太陽能發(fā)電工程可以在沒有補貼的情況下，直接參與到與新建燃煤電廠或氣電站的競爭；第二個“臨界點”是“成本”，指在何時風電和太陽能發(fā)電的成本可以降低至低于現(xiàn)役煤電或氣電站運行成本。

統(tǒng)觀世界電力市場，第一個“臨界點”似乎已經(jīng)到來，并且已在世界主要電力市場上有所體現(xiàn)。在德國，新建陸上風電場和太陽能發(fā)電與新建燃煤電廠或氣電站相較，已經(jīng)實現(xiàn)其成本競爭力；在中國，盡管新建燃煤電廠的經(jīng)濟性毋庸置疑，但在2019年以后，陸上風電的成本將大幅下降，并且光伏發(fā)電成本也會在接下來的兩年內(nèi)持續(xù)下調(diào)；在美國，盡管天然氣是該國電力市場上發(fā)電成本最低的資源類型，但在2022年左右，太陽能發(fā)電和風力發(fā)電成本將追平天然氣發(fā)電成本；在印度，新建光伏電站成本已經(jīng)顯現(xiàn)出低于新建燃煤電廠成本的趨勢，并將在2020年滲透至該國整個電力市場。

風電和太陽能發(fā)電經(jīng)濟性的提升，逐步威脅現(xiàn)役化石能源發(fā)電站的存亡，我們將其定義為第二個“臨界點”，同時它的發(fā)生速度比我們想象的還要快。

在中國，光伏發(fā)電成本將在2030年實現(xiàn)低于現(xiàn)役燃煤電廠發(fā)電成本；美國將于2027年實現(xiàn)光伏發(fā)電成本低于現(xiàn)役氣電站發(fā)電成本；德國也將于2027年~2030年間，出現(xiàn)太陽能發(fā)電和陸上風電取代現(xiàn)役煤電廠或氣電站的情況。

這兩個“臨界點”以戲劇化的方式迅速地改變著經(jīng)濟計算公式，并且將改變未來能源發(fā)展趨勢，盡管這些信號也將受到政策和既得利益者政治慣性的影響，因此，“臨界點”雖然不會突發(fā)性地改變發(fā)電市場中電力躉售板塊的升級，但是可以預見，政策和政治導向都會滯后新型發(fā)電技術的發(fā)展。但一旦新型發(fā)電技術突圍，其趕超現(xiàn)有發(fā)電類型是遲早之事。

海上風電在去年清潔能源發(fā)展中表現(xiàn)最為矚目，其發(fā)電成本的削減取得卓越的成效。在丹麥，通過公開招標及其它有效措施，近岸風電系統(tǒng)工程的造價已經(jīng)低至50美元/兆瓦時，荷蘭和德國也即將于2020年開展此項措施。

到2040年，海上風電的造價較目前將下降71%，在全球范圍內(nèi)達到平均37美金/兆瓦時水平。但同樣我們也認為海上風電的造價不會低于陸上風電和太陽能發(fā)電的造價水平，這是由于與其他類型可再生能源相較，海上風電的系統(tǒng)工程規(guī)模、大容量參數(shù)、寬松的政策以及輸出穩(wěn)定性保障等因素所導致。

柔性資源重要性凸顯

正如像風電及太陽能發(fā)電這樣多變的發(fā)電類型加入能源系統(tǒng)，柔性資源的重要性逐漸被提升。電力系統(tǒng)仍需要類似煤電和氣電這樣可以隨時改變出力并進行電能輸出的資源來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靈活性。當煤電和氣電迫于風電和太陽能發(fā)電迅猛發(fā)展，亦或因到達退役年限而退出，類似電池、需求響應這樣的柔性資源亟待被加入到能源系統(tǒng)中。目前一大批公共事業(yè)范疇用途的電池已經(jīng)以輔助服務的形式成功加入到小型電力市場中運轉(zhuǎn)。

電池可以進行良好的峰值需求管理。根據(jù)鋰電池與其他技術比較模型顯示，電池在短期迅速提供電能方面顯示出極佳的特性，以此來發(fā)揮尖峰時刻的平峰作用。但電池也存在一定的自限性——當每添加一個電池單元以延長剩余的峰值需求，將最終導致需求更大化，系統(tǒng)便需要可以提供長時間放電的更高成本的電池系統(tǒng)進行服務。

上述預測中45%的電池發(fā)展屬于大型公共事業(yè)范疇，但更值得注意的是小規(guī)模電池發(fā)展?？梢灶A見，小規(guī)模電池發(fā)展將隨著屋頂光伏系統(tǒng)的發(fā)展而逐漸壯大，特別是在2025年，混合能源系統(tǒng)逐漸為主流消費者所接受。

在澳大利亞、德國以及智利這樣擔負高電價并擁有充裕陽光資源的國家，小型光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)如“平價插座”一般被廣泛利用。通過市場及時間的驗證，持續(xù)不斷的成本下降使得“自發(fā)自用”光伏系統(tǒng)成功著陸于上述國家電力市場，并且這股風潮將席卷中國、歐洲以及巴西等拉美國家。到2025年，中國、美國及歐洲大部分國家都將加入“平價太陽能”行列。包含小型太陽能發(fā)電裝置、小型電池以及符合配電等級需求響應的混合系統(tǒng)，將在未來電力系統(tǒng)中締造更多的分散型電力模式。

通過“behind-the-meter”電儲能計劃，將引發(fā)新一輪太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)。在此方面澳大利亞先行一步，該國將在2040年完成總裝機容量中45%的容量，達成 “behind-the-meter”電儲能計劃目標。同時，巴西、日本、墨西哥以及德國的電能分散率將超過30%。這也表明，處于電力產(chǎn)業(yè)鏈終端的消費者將在電網(wǎng)范疇內(nèi)占據(jù)更多的能源設備資源。

電動汽車產(chǎn)業(yè)的崛起有效抑制了電力需求的下降。電動汽車的競爭力取決于電池的造價，同樣，電池的價格也正如人們所期待地持續(xù)下調(diào)。從2000年至今，鋰電池組的價格已經(jīng)下滑近73%，到2040年，該價格有望繼續(xù)下調(diào)至73美元/千瓦時，這將帶動電動汽車產(chǎn)業(yè)在英國市場的需求上升11%，在澳大利亞和法國上升10%。

當然，這不僅關系到電動汽車的需求量，同時也關系到電動汽車充電裝置。據(jù)統(tǒng)計，到2040年近半的電動汽車可以實現(xiàn)智能充電——利用日間電價低谷期進行充電。當可再生能源發(fā)電量富余時，尤其是到2040年，光伏發(fā)電量達到極值輸出量時，可以利用智能充電來推進電動汽車的發(fā)展。這樣，電動汽車的需求跟隨電力供應的增長而加大，有助于平順負荷曲線，更好地促使可再生能源并網(wǎng)。同樣也可以有效支持光伏電站發(fā)展，否則它們將很難尋找到相應的電力需求。

“新興”與“現(xiàn)役”的博弈

設備老化以及可再生能源的發(fā)展導致了目前煤電衰退的現(xiàn)狀。到2040年，歐洲及美國的煤電產(chǎn)能將分別下降87%和51%。但預言煤電產(chǎn)能全部退出市場還為時尚早，以亞洲為例，煤電在一段時間內(nèi)仍將在能源系統(tǒng)中扮演重要的角色

目前世界最大的煤電產(chǎn)能仍在中國持續(xù)運行，煤電產(chǎn)能仍將在該國增長20個百分點，到2026年達到產(chǎn)能峰值后將有所下降。在印度，煤電保持穩(wěn)定增速，但受到經(jīng)濟性更佳的太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)沖擊，煤電的增長速度將有所放緩，2020~2040年印度煤電產(chǎn)能的增長率僅為50%?？傮w而言，到2040年，全球煤電產(chǎn)能較目前水平將下降5個百分點。

氣電到2040年將保持10%的增長率，但其在能源系統(tǒng)中僅扮演由碳密集型的煤電向零碳資源的可再生能源“讓位”過程的過渡性資源。隨著風電和太陽能發(fā)電強勢發(fā)展，氣電在目前電力市場中的占比不足1/3。且當“臨界點”真正到來時，氣電的發(fā)展年限也將受限。

但從另外的角度來看，氣電更可稱之為電力系統(tǒng)重要的“粘合劑”——當可再生能源發(fā)電能力不足時，氣電可以滿足靈活的供給側需求來抵御需求峰值。預計到2040年氣電將擁有超過8000億美元的新增投資以及發(fā)電容量16%的增長。

大量的“零”運行成本的風電和太陽能發(fā)電，加之低功率運行的氣電站造就的最優(yōu)成本系統(tǒng)，更需要電力市場的重組來確保上述產(chǎn)能得到相應的發(fā)電回報，以支持電力系統(tǒng)有機運行以及電力服務的持續(xù)開展。

減排需要各方協(xié)作

關于污染物排放，基于中國電力需求的緩慢增長，以及美國天然氣價格上升等因素導致煤電重啟，在未來10年全球電力污染物排放量仍會增加10個百分點。

盡管在近期污染物排放總量仍然居高，但在2030年之前，伴隨可再生能源發(fā)電量在中國和印度能源系統(tǒng)中占比超過煤電占比，污染物排放總量將會迅速回落。

完成這樣的“減排目標曲線”，需要世界各國共同遵守巴黎協(xié)定中各國的減排貢獻值目標。通過分析發(fā)現(xiàn)，在不增加任何附加成本的前提下，完成這樣的減排目標是真實可行的。根據(jù)目前的減排現(xiàn)狀，與達成“降低2攝氏度”目標仍存在一定差距，因此到2040年，全球仍需要約5.3萬億美元的投資來推進“零碳”發(fā)電發(fā)展以達成減排目標，與此同時，關于氣候政策的風險也應引起關注。

責編：杉杉