國內外能源結構的變化及替代能源的發(fā)展前景

1、國內外能源結構的變化及替代能源的發(fā)展前景發(fā)表時間:2009-3-11作者：摘要：文/胡志鵬摘自電器工業(yè)2008年第10期石油，作為重要的戰(zhàn)略資源，在世界經濟不斷發(fā)展的壓力下變得越來越受到各國政府的重視。除了節(jié)約石油資源，開發(fā)新的石油替代能源已成為各國解決石油危機的另一條出路。目前比較普遍的看法是，油價上漲對中國來說是把雙刃劍，在不利因素影響的同時，高油價給中國能源結構調整創(chuàng)造了機遇。世界能源消費格局的變化19世紀工業(yè)革命以來，人類對能源的需求快速增長，能源消費結構也在不斷變化，大致經歷了煤炭替代傳統(tǒng)生物質能（木材）、石油替代煤炭以及目前的化石能源為主、多種新能源互補三個階段。工業(yè)革命之前，生產

2、力不發(fā)達，木柴等傳統(tǒng)生物質能在能源消費中居首位。第二次工業(yè)革命后，內燃機的問世，汽車、飛機進入日常生活，石油消費不斷增長，并在20世紀60年代超過煤炭，成為世界的主要能源，人類也由此進入石油時代。與此同時，天然氣消費增長加快，已由1960年占能源消費總量的14.2%,增加到20072007年全球能源消費結本（見圖1、表1）中，石油平均占35.6%（比2006年35.8%下降0.2%）、天然氣平均占25.6%（比2006年23.7%上升1.9%）,煤炭平均占28.6%（比2006年28.4%上升0.2%）,核能平均占5.6%,水力平均占6.4%o目前一次不可再生能源石油、煤炭和天然氣共占能源消費

3、的80%以上，仍然在能源格局中而且儲量豐富。年的25.6%,天然氣消費的迅猛增長主要原因在于天然氣是化石燃料中最為清潔的能源,在經歷過三次石油危機沖擊后，水力、核能、風能、太陽能等新能源也不斷被人類所利用。目前，世界能源形成了以石油、天然氣、煤炭為主，水力、核能、風能、太陽能為輔的能源消費格局。處于主體地位。世界能源消費結構（2007）煤炭次6%核能水電56%64%石油5.6%天然氣218%來源tBPStatisticalReviewofWorldEnergy（June2008）注：不包括風能.太咪儲）據統(tǒng)計，全世界電力供應主要來源還是煤炭，占40%,另外還有燃氣發(fā)電（20%）、水力發(fā)電（15

4、%）、石油發(fā)電（7%）,核電供應只占總量的16%,至于其他如太陽能、風能、潮汐能等可再生能源發(fā)電量還不到2%。美國的裝機構成（見圖2）看，煤電約占1/3,氣電占比略高于煤電，其次是核電和水電，約各占1/10;日本的情況是，油電、氣電、核電占比相當，各約20%,其次是煤電與水電；俄羅斯和印度也是以火電為主，德國是可再生能源發(fā)電占比最高的國家，占10%以上；法國核電占比50%以上；巴西水電占65%o2007年全球及主要國家能源消費結構天然氣核能水電合計全球35.6消25,60%2S.60+5,606.40%101.800%美國39.90S25.20%2-k30%氏10%2.50%100.000%日

5、本14.20S15.70%2-L20%12.20%3.70%100.000%印度31.80S9.40%51.40%L00%6.80%100.4。%資料工;BPStatisticalReviewofWorldEnergyJune20082006年關但I電力甚匕構成t;JM由ft電電煤核水電704皆科東疆：BF能源鰭計乳町3我國電源消費結構火電77-1%我國2007年的能源消費結構（見圖3）中，石油所占比例為20.8%（2006年為21.1%）,天然氣占比例為3.3%（2006年為3.0%）,煤炭占70.4%（2006年為69.70%）,核能占0.70%,水電占5.9%（2006年為5.50%）。

6、我國的能源消費以煤炭為主，自20世界90年代后總體呈現(xiàn)占比下降趨勢。我國電源結構（見圖4）以火電為主，水電、核電、風電、太陽能發(fā)電所占比重較少。國際能源署在世界能源展望2007中根據參考情景的預測，2005年世界能源需求為114億噸標準油，到2030年世界能源需求將達到177億噸標準油，2005-2030年世界能源需求年均增長率為1.8%。而我國2005年能源需求為17.42億噸標準油，到2030年，我國的一次能源需求將翻一番多，達到38.19億噸標準油，為全球第一大能源消費國，年均增長率為3.2%（在重工業(yè)化的帶動下，2005-2015年我國能源需求年均增長率為5.1%）。2010年之后，中

7、國將取代美國成為世界第一大能源消費國。另外，印度也是能源需求增長較快的國家之一。2050從世界能源結構演變歷史來看，煤炭代替木材薪炭成為主要能源的第一次能源消費結構變革大約花了100多年時間；石油替代煤炭成為主要能源的第二次能源消費結構大變革大約花了60年左右的時間；目前能源結構正朝著高效、清潔、低碳或無碳的天然氣、水電、核能、太陽能、風能等方向發(fā)展，有望在年替換化石能源。不過雖然能源技術革新、能源品種替代周期逐漸縮短，但能源結構和基本能源技術的更新?lián)Q代仍然需要經歷很長時間，一般要有二、三十年甚至更長的時間。見圖5:歐盟聯(lián)合研究中心對全球能源構成變化的預測。歐盟聯(lián)合研究中心對全球能源構成變化的

8、預測160140100ao604020UJtoooozJkOK*艮士國.OOOZ.斯防66寸出展二“*七盤nV由于目前新能源在國內外能源結構中占比較少，暫時對高油價的影響不大。但高油價刺激了新能源的發(fā)展，刺激了新能源發(fā)展政策的出臺，人類正在加快腳步進入新能源時代。油價上漲與光伏發(fā)電年裝機量存在較大的關聯(lián)性（見圖6:原油價格與光伏年裝機容量比較），太陽能光伏系統(tǒng)年安裝量有隨著原油價格上漲逐年上升的趨勢非常明顯。原油價格與光伏年裝機零量比校4500400036003000納0200016001000500替代能源的發(fā)展前景由于新能源符合節(jié)能環(huán)保要求，符合國家產業(yè)政策，因此對于水電、核電、風電、光伏

9、發(fā)電等新能源發(fā)201H)電設備生產企業(yè)來說將受益于政策支持，我國遇到了千載難逢的發(fā)展機遇。風能和太陽能是未來10年發(fā)展的重點領域，累計近3200億的市場容量，2006-2010年，預計我國風電裝機容量和太陽能光伏裝機容量的年均復合增長率將達到58.49%和80.86%,爆發(fā)性成長階段己經來臨。1.光伏發(fā)電光伏發(fā)電作為太陽能的一種利用方式，由于擁有保護氣候、改善環(huán)境、節(jié)省空間、增加就業(yè)和提供邊遠地區(qū)電力等眾多優(yōu)點，近年來受到越來越多國家的重視。2007年全球光伏組件及系統(tǒng)新增裝機容量2249MWp,同比增速達40.74%,全球累計光伏組件裝機容量（見圖7）為9100MWp,同比增速為32.83%

10、,20002007年間，全球光伏累計裝機容量年復合增長率達到30.83%,全球光伏業(yè)產值達172億美元，增長態(tài)勢迅猛圖7全球光伏累計裝機容量2007年歐洲光伏裝機市場容量占到全球的70%,成為目前全球光伏業(yè)最大的消費市場；德國2007年新增裝機容量1328MWp,同比增長38%,占到了全球光伏系統(tǒng)新增容量的47%,西班牙則緊隨其后，以517.27MWp的新增容量占據全球第2位，同比增長達到了驚人的465.6%;止匕外，美國市場也表現(xiàn)顯著,07年新增容量220MWp,同比增幅超過了57%;日本市場同比下降23%,市場表現(xiàn)偏弱。2007年全球光伏系統(tǒng)新增容量情況見表二。裳二2007年全球光伏賽甑箝

11、增容情況徒國全域合計240(H)I*00020%6O(K)累計一裝機（MW）增速20012002200320042005200620072008E2009112010E2007年新酬容阿比增節(jié)）占全球忸德國、日本獨霸市場的格局已經演變?yōu)槿盒鄄⑴e的局面,德國市場占有率由2005、2006年的57%、55%下降為2007年的44%,日本市場占有率由2005、2006年的20%、17%下降為8%。群雄并舉局面的出現(xiàn),表明在石油價格高企、環(huán)境保護壓力日益嚴峻的今天，光伏發(fā)電并不是富人俱樂部游戲，受到了全球各國高度重視。2007年，我國光伏發(fā)電設備新增裝機容量26MW,僅比上年增長16MW,較低的基數(shù)反

12、映在數(shù)字上卻是驚人的160%的增長，累計光伏裝機容量為106MW,同比增長32.5%,與全球裝機容量的平均增速持平，但只占全球總裝機容量的1.16%。然而，我國光伏實際產能僅次于日本和德國，居全球第三，90%以上的光伏電池組件和系統(tǒng)銷往國外，我國的光伏產業(yè)已出現(xiàn)了典型的產業(yè)與市場倒掛現(xiàn)象。國內年裝機量與累計裝機總量見圖8。明8國內年裝機量與票計裝機總目前，由于太陽能與風能發(fā)電成本仍居高不下（見圖9）,一時間難以大規(guī)?？焖侔l(fā)展，只能在政策的扶持下取得階段性試驗性發(fā)展。隨著國際原油價格的持續(xù)攀升，及太陽能與風能發(fā)電技術的逐步提升，這一進程將大大縮短。泉源：BPStatistica2008廣東地區(qū)不

13、同能源發(fā)電成本比較（元/度電）圖9光伏成本與其它施源的比較據世界能源組織（IEA）、歐洲聯(lián)合研究中心、歐洲光伏工業(yè)協(xié)會預測，2020年世界光伏發(fā)電將占總電力的1%,到2040年光伏發(fā)電將占全球發(fā)電量的20%,按此推算未來數(shù)十年，全球光伏產業(yè)的增長率將高達25%-30%。中長期光伏發(fā)電占能源的比重見圖10。18001600I400I200I(KXJ*006004002000200()2010202020302040205020602070208020902100圖10中長期光伏發(fā)電占能源的比重資料來源：solarwirtschaft.de很明顯，產業(yè)政策成為引導光伏市場轉移的源動力，美國、日本和

14、歐盟市場的階段性轉移特征表明，目前全球范圍內光伏市場的需求更多是外生性的政策推動，真實需求還尚未啟動，可以說全球光伏市場的需求增長將取決產業(yè)政策的強弱。各國光伏產業(yè)的發(fā)展歷史表明一條基本的政策路徑，初期階段，通過政府補貼、信貸優(yōu)惠和強行購電政策來引導光伏產業(yè)的快速發(fā)展，完善產業(yè)鏈并合理疏導社會資本的流入，通過生產規(guī)模擴張、技術創(chuàng)新推動光伏發(fā)電成本的下降，推動真實的市場需求，以完成最終取代化石能源的目的。2.風電風能，被稱為真正意義上的清潔綠色能源。隨著石油、煤炭等傳統(tǒng)化石能源價格的高漲，風力發(fā)電在我國取得了迅速的發(fā)展。風力發(fā)電在可再生能源中技術最為成熟，過去20年里風力發(fā)電成本下降了80%,成

15、為發(fā)電成本最接近火電的新能源。這使得風力發(fā)電具備了大規(guī)模商業(yè)化運作的基礎。在我國光伏發(fā)電市場尚未真正啟動之前，風電產業(yè)已經發(fā)展的如火如荼（1）國內情況根據中國風能協(xié)會提供的統(tǒng)計數(shù)據，截止2007年底，我國（臺灣地區(qū)除外）新增風電機組3155臺，新增裝機容量達330.4萬KW,同比增長147.1%;2007年底累計風電機組6469臺，裝機容量達590.6萬KW,風電場158個，分布于21個?。ㄊ?、區(qū)和特別行政區(qū)），較2006年增加了6個省市（北京、山西、河南、湖南和湖北），累計裝機容量同比增長127.2%,2007年共計上網電量約52億KWH。這些數(shù)字遠遠超出先前預期。19962007年我國風電

16、機組裝機容量及增速見圖11。700r6005004003002001000增速我國累計裝機容量140%120%100%80%60%40%19961997199819992000200120022003200420052006200720%0%圖1119962007年我國風電機組裝機容量及增速單位：萬千瓦，%資料來源:中國風能協(xié)會我們預計未來的發(fā)展仍將超常規(guī)，風電裝機容量的增長將遠遠超過可再生能源規(guī)劃的數(shù)據。根據發(fā)改委網站資料，2008年7月發(fā)改委大量通過國內大型風電項目的審批，合計過關的裝置容量高達1674MW,較07年同期增長16%,顯示中國政府繼續(xù)支持風電產業(yè)的態(tài)度沒有絲毫改變。由于我國仍

17、處于風電開發(fā)的初期，我們估計未來三年對風電機組的需求仍將高速增長。預計20082010年分別可以達到361萬千瓦、505萬千瓦和657萬千瓦，同比分別增長50%、40%和30%,三年復合增長率達到40%。從更長期看，預計20112020年我國風電機組需求將以20%的復合增長率增長。到2010年，我國風電總裝機將達到2024萬千瓦，2020年將達到2.25億千瓦。根據我國的可再生能源發(fā)展規(guī)劃，2010年、2020年風電的發(fā)展目標分別為1000萬千萬和3000萬千瓦?？梢灶A測，到2010年我國實際的風電總裝機容量將達到2000萬千瓦，2020年將達到8000萬千瓦。（2）國際情況根據GWEC（全球

18、風能理事會）的數(shù)據，2007年全球新增風電裝機容量達2007.3萬千瓦，同比增速32.1%,累計裝機容量為9429.6萬千瓦，同比增速達27.04%,超出GWEC的預期增速22.6%近5個百分點。風電發(fā)電總量占全球發(fā)電總量的1%。據全球風能協(xié)會預計，2012年全球風電裝機容量將達到24000萬千瓦，屆時風電發(fā)電總量將占全球發(fā)電總量的3%。19962007年全球風電機組裝機容量及增速見圖12。全球累計裝機容量增速1000090008000700060005000400030002000I000040%35%30%25%20%15%10%5%0%19961997199819992000200120

19、0220032004200520062007圖1219962007年全球風電機組裝機容量及增速單位：萬千瓦,資料來源：中國風能協(xié)會隨著社會電力需求上升和化石能源價格高漲的矛盾日益突出，各國都積極加大對可再生能源的發(fā)展力度。美國（5244MW）、西班牙（3522MW）及中國（3449MW）位居前三名，2007年全球累計風電裝機容量為94112MW,增長26.8%,超出GWEC之前預估的22.6%,其中中國07年累計的風電裝置容量已達6050MW,擠下丹麥成為世界第五位風力發(fā)電國，以地區(qū)別來看，歐洲仍是風電最普及的區(qū)域，2007年占比仍高達61%,但亞洲及美國則是未來三年風電市場增長動能主要來源，

20、預估08年全球風電新增裝置容量將可維持在25%以上。風電占各國發(fā)電量的比例見圖13。20%!832%15%-10%-5%4.34%0.73%0,57%0,17%0.04%0%1Ju:1丹麥德國美國英國日本中國圖13風電占各國發(fā)電的比例（06年數(shù)據）資料來源:中國風能協(xié)會3.核電（1）國內我國已有秦山一期核電站、大亞灣核電站、嶺澳核電站一期、秦山二期核電站、秦山三期核電站、田灣核電站共6座核電站11臺核電機組建成投產運行。我國已經投產運行的核電站總裝機容量為906.8萬千瓦其中，中國廣東核電集團全資和控股的核電機組4臺，裝機容量394.8萬千瓦，占全國核電總裝機容量的43.5%圖14核電總裝機容

21、量增長情況資料來源:中電聯(lián)根據國家核電中長期發(fā)展規(guī)劃，到2020年，我國將建成核電裝機容量4000萬千瓦，在建1800萬千瓦這意味著，在今后的十多年間，我國平均每年要開工建設2-3臺百萬千瓦級的核電機組。在此藍圖下，在未來十多年中，我國將投下至少4500億元人民幣。在未來的中國，從廣東、浙江、江蘇、遼寧、福建、山東、廣西等沿海省份到湖北、湖南、江西、河南、吉林、河北等內陸省份，幾十座核電站將拔地而起。這令俄羅斯、法國、美國等核電大國對中國市場非?？春?。根據2020年中國GDP翻兩番的發(fā)展目標估計，國內約需發(fā)電裝機容量10億-14億千瓦，而到2008年已有裝機容量僅為8億千瓦，占全國電力總裝機僅

22、1.27%,同法國的75%、美國的27%還有很大差距（見表三）。在鄰國日本，核能已經是準自給能源，日本核能發(fā)電能力儲備達半年之久，而中國目前只有數(shù)日。在未來十幾年間，將新開工建設40臺以上的百萬千瓦級核電機組，運行核電總規(guī)模相當于20個大亞灣核電站。表三格能消魔比例高的國家楂齷消急占比國賽占本國能地消費的比例占世界核能總消費的比例法國TiU39316.03%瑞典30.48Z2/6H立陶宛24.44黑0351E瑞士2Ij8O%L01X斯濡伐克20.00X0,56%19.71工037工保加利亞16.18%0.531烏克¥1537%3.i6X比利時和盧森堡1481%L75J韓國1348ax

23、5J9t捷克共和國1316n0.95%匈牙利13.47%0.53%日本12.19110.14%德國1023Xsan西班牙83212X)1X美國3QB8%加享大6翊3391英國6,63%227%接羅斯5231印度Q.99X0.64%中國0.76%2fm來源4P世界能源統(tǒng)計在“2008年中國核能行業(yè)協(xié)會年會暨中國核能可持續(xù)發(fā)展論壇”上，中國核能行業(yè)協(xié)會理事長張華祝表示，未來15年我國要建設3000萬到5000萬千瓦的裝機容量，建設的速度是過去的5倍以上。屆時我國核電占當時我國發(fā)電裝機容量的4%-5%,從世界主要國家核電發(fā)展規(guī)劃（見表四）來看，仍然遠遠低于美國、法國、俄羅斯、日本等核電大國，也低于世

24、界平均水平泉四世界主要國家將電發(fā)展規(guī)劃國家械電發(fā)履般創(chuàng)?001年5月，美國總統(tǒng)布什舞布了美國國家城源政黃報告L超由應該發(fā)展清沾的、掰源無限的核能，把a大植能英國作為國稟器源政策的重要組成都分.IS后,美國核工業(yè)界提出荏駿0年前新埔核電裝機5000萬千瓦的目標.到獨出年核電占全國總發(fā)電的衛(wèi)311t2006隼8月日本制了本制家計劃:回&廢/麒收以反碰速墻及反應的開案*而日本提“麗贏而燮電解力*目前的發(fā)電篋力為301，得到提高后的能力至少在頓改上。一就國決定在2近5隼到面5年取甑一代穗電站代曲日站的楂電站尚置將啟購除四代核電電的I設汗而而后法國劃.并將在即迎年實現(xiàn)第一個第四代核電站用究增投入

25、運行.-Z2001年英國布布嘉爾宣布，英國將開始對親柬始涕需求進行評拈.井園此可能會新劣建新建城電站.這最自1奧7隼以來英國塞駿候故城上的大轉變.循國有可能絳止反橇取景。一一一dmkH州15年而奉典.2個核反應堆.從？016年開始每年豆3個核反應堆.到2020年將算數(shù)增加到每年4個.我2030年將樓電發(fā)電的飾新提高到至少之客：，來源：麻合證鼻M究所（2）國際據統(tǒng)計，目前全世界有201家核電廠，共有442座正在運作的核反應堆機組，分布在31個國家。其中,排在前三位的美國、法國、日本就分別擁有104、58和55座反應堆機組，占了全球反應堆機組總數(shù)的半壁江山。從核電占電力供應的比重來看，全球范圍占1

26、6%,在歐洲，核電的比重可達到34%,其中作為核能發(fā)展和運用大國的法國，核電占總發(fā)電量的80%,使法國不會再重蹈上世紀兩次石油危機時期因嚴重依賴石油進口而導致本國經濟受到嚴重打擊的覆轍。目前世界有16個國家的核電在國家電力生產中的比例超過20%。世界核能消費在總能源消費中的比例見圖15。核能消費比例高的國家核能消費占比見表三。世界核能消費在總能源洎費中的比例（1965-2007）/卡威忑"甲考金種，於#挈卡挈#卡#06,研耕耕樣來源tBP世界能讖精計核電與煤電、水電一起構成世界電源的三大支柱，在世界能源結構中有著重要的地位。全世界核電總裝機量為3.72億千瓦，分布在31個國家和地區(qū)。

27、按照正在運行的核電機組數(shù)目來排列前五名依次是：美國（103臺）、法國（59臺）、日本（55臺）、俄羅斯（31臺）、英國（23臺）。對核電與煤電的成本進行比較發(fā)現(xiàn)，發(fā)達國家的核電成本普遍低于煤電成本，其中法國的煤電成本是核電的1.75倍，德國為1.64倍，意大利為1.57倍，日本為1.51倍，韓國為1.7倍，美國的核電成本早在1962年就低于煤電成本了。近年很多國家紛紛計劃上馬核電項目。世界原子能機構相關統(tǒng)計稱，在未來六十多座正在興建或立項的核電站中，有2/3在亞洲，至I2030年，全球核電的電力供應市場占比有望從現(xiàn)在的16%提高至27%。目前世界對能源需求不斷增長，2030年前出現(xiàn)新的可替代能

28、源的可能難以預計，而核能是解決能源危機最為現(xiàn)實的手段之一。到2030年，全世界將有600座新的核電站投入使用，這要求國際社會加強在核能領域的合作。世界主要國家核電發(fā)展規(guī)劃見表五。%分類2006年20T0年20M年裝機容量強挑容量宜合*供軍裝機容豆臺地步事Kf：4.生物質能生物質能源主要是指利用農作物秸稈、甘蔗、玉米、小麥、甜菜、木薯、馬鈴薯、棉籽、菜籽、林灌木等農林產品，以及畜牧業(yè)生產廢棄物等提取的能源，是一種對環(huán)境友好，可再生的能源，如多種燃料乙醇和沼氣等。在發(fā)改委的布局下，我國燃料乙醇的產量呈現(xiàn)幾何增長?，F(xiàn)在，中石油、中石化已實現(xiàn)年混配1020萬噸乙醇汽油的能力，乙醇汽油的消費量占中國汽油

29、消費量的20%。目前，我國已成為僅次于美國、巴西的全球第三大燃料乙醇消費國。美國和巴西是世界最大的乙醇生產國，2007年產量分別占全球總產量的48%和31%,而歐盟生產的生物柴油產量則占世界總產量的約60%o生物燃料現(xiàn)在越來越被看好，但同時也導致全球糧食價格的大幅上升，全球經濟的穩(wěn)定發(fā)展將會受到影響。不同可再生能源的特性決定了它們不同的應用方向。包括風能、太陽能、水能、地熱能和核能在內的物理態(tài)能，能夠替代電能和熱能。而生物質能是一種化學態(tài)能，它不僅能夠發(fā)電、供熱，還能轉化為液體燃料和生物基產品。在眾多替代能源中，生物燃料是唯一可以大規(guī)模替代交通部門汽油和柴油的能源，是能源替代戰(zhàn)略的最佳途徑。當前，中國政府正在抓緊研究廣泛利用新能源和可再生能源，以替代煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源，并準備加大科技投入，加強立法，采取稅收、政策傾斜等措施，促進其開發(fā)和推廣。屆時，將從根本上改變中國能源的消費結構，減輕對煤炭和石油的依賴，也將更有利于保護生態(tài)和環(huán)境。各國新能源發(fā)展規(guī)劃為加快我國能源結構的優(yōu)化調整，近年可再生能源產業(yè)的規(guī)劃和相關政策頻繁