全球新能源重点领域发展情况及吉林省产业研究

2023-11-28 理论教育版权反馈

【摘要】：据估算,地球上的风能资源是水能资源的十倍,高达每年53万亿千瓦时,目前被开发的只是微不足道的一部分。太阳能光伏发电快速发展、原材料成本有所下降。目前在政府的补贴力度上,以德国、西班牙、法国、美国、日本等发达国家的支持力度最大。

二、全球新能源重点领域发展情况

(一)风电产业

风力发电增长迅速,装机容量不断提高。全球风能蕴量巨大,约为2﹒74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的水能总量大10倍。随着技术水平的提高和市场不断扩大,近年来风力发电增长迅速。单机容量不断扩大,目前2﹒0-3﹒0兆瓦的风机成为欧美发达国家主流机型,国外有实力的企业正在开发3-5兆瓦机组。自2004年以来,全球风力发电能力翻了一番, 2006年至2007年间,全球风能发电装机容量扩大27%。2007年已有9万兆瓦,这一数字到2010年将是16万兆瓦。预计未来20-25年内,世界风能市场每年将递增25%。

风力发电机从19世纪开始提出,到20世纪80年代开始快速发展。近20年,风机功率增大了100倍,成本也大幅下降。据估算,地球上的风能资源是水能资源的十倍,高达每年53万亿千瓦时,目前被开发的只是微不足道的一部分。2009年,世界风电装机继续保持快速增长,新增装机37900MW,总装机达到15790DMW,较2008年增长31﹒6%。

图2-4　2000-2009年世界风电各年累计装机容量规模与增长率

资料来源：《2010全球可再生能源全球状况报告》联合国环境规划署中国环境报2010.8.12

(二)光伏产业

目前全世界有136个国家正在普及推广应用,其中95个国家正在大规模研究开发和生产各种太阳能发电设备和太阳电池应用产品。2005年全世界太阳电池总产量已经达到2 000MW。其中日本发展较快,太阳电池产量约占世界总产量的50%,10年内太阳电池的每千瓦成本下降90%。2001年时日本太阳能发电设备累计总装机容量为450 MW,2003年为887 MW,2004年达到1 900 MW,估计到2008年达到2 350 MW,2010年达到5 000MW。2010年全世界太阳能发电设备累计总装机容量达到18000MW。

太阳能光伏发电快速发展、原材料成本有所下降。近几年国际上光伏发电快速发展,世界上已建成了10多座兆瓦级光伏发电系统,6个兆瓦级的联网光伏电站。世界光伏组件在过去15年平均增长率约15%。20世纪90年代后期,发展更加迅速,1999年光伏组件生产达到200兆瓦。商品化电池效率从10-13提高到13-15,生产规模从1-5兆瓦/年发展到5-25兆瓦/年,并正在向50兆瓦甚至100兆瓦扩大。同时光伏组件的生产成本有所下降,已降到3美元/瓦以下。美国和日本为争夺世界光伏市场的霸主地位,争相出台太阳能技术的研究开发计划。美国1997年又提出“百万屋顶”计划,计划到2010年累积安装4600兆瓦;日本1992年启动了新阳光计划,到2003年日本光伏组件生产占世界的50%,世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价,大大推动了光伏市场和产业发展,使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国,也纷纷制定光伏发展计划,并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。

太阳能光伏电池是太阳能光伏发电的核心部分,根据所用原材料的不同,太阳能光伏电池可以分为晶体硅光伏电池、薄膜光伏电池和聚光电池等种类。以First Solar为代表的薄膜太阳能电池在2009年成绩斐然。2009年,FirstSolar公司太阳能电池组件产量超过1GW,发电成本在2008年第四季度首次打破了1美元/瓦的壁垒,2009年三季度的成本为0﹒85美元/瓦;2009年三季度组件平均转换效率达到11%。

但目前以晶体硅光伏电池为主流。2008年的金融危机给光伏产业造成一定冲击,2009年,全球光伏产业增长速度有所下滑,从2008年的99﹒4%下滑至36﹒4%,太阳电池产量仍超过9GW。

图2-5　2000-2009年世界太阳能电池产量增长情况

资料来源：《2010全球可再生能源全球状况报告》联合国环境规划署中国环境报2010.8.12

太阳能电池的主要应用是发电。国外并网发电装机每年都稳步增长。下图数据显示,太阳能光伏发电装机容量保持了40%以上的复合增长率。

中国半导体行业协会(CSIA)最新研究报告称,目前太阳能电池主要分为单晶硅电池、多晶硅电池和薄膜电池三种。单晶硅电池技术成熟,光电转换效率高,但其生产成本较高,技术要求高;多晶硅电池成本相对较低,技术成熟,但光电转换效率相对较低;而薄膜电池成本低,发光效率高,但目前其在技术稳定性和规模生产上均存在一定的困难。随着技术的进步,未来薄膜电池会有更好的发展前景。

在各国政府的大力支持下,太阳能光伏产业得到了快速的发

图2-6　2003-2009年世界太阳能光伏发电累计装机容量增长情况

资料来源：《2010全球可再生能源全球状况报告》联合国环境规划署中国环境报2010.8.12

图2-7　2009年全球太阳能电池市场产品结构（按销售量）

资料来源：赛迪顾问　2010.1

展。2006年至2009年,太阳能光伏电池产量的年均增长率为60%。由于受到2008年金融危机的影响,2009年前两个季度光伏电池产量的增长速度有所放缓,但随着2009年下半年市场需求的复苏,2009年全年的太阳能电池产量达到了10431MW,比2008年增长42﹒5%。(www.chuimin.cn)

图2-8　2006-2009年全球太阳能电池产量

资料来源：赛迪顾问　2010.1

目前太阳能光伏发电的成本大约是燃煤成本的11—18倍,因此目前各国光伏产业的发展大多依赖政府的补贴,政府的补贴规模决定着本国的光伏产业的发展规模。目前在政府的补贴力度上,以德国、西班牙、法国、美国、日本等发达国家的支持力度最大。2008年,西班牙推出了优厚的光伏产业补贴政策,使其国内光伏产业出现了爆发式发展的态势,一度占据了世界光伏电池产量的三分之一强。2009年德国光伏组件安装量高达3200MW,占全球总安装量的50﹒4%。

(三)生物质能产业

全球生物质能源化利用形式主要包括:生物质发电、生物柴油和燃料乙醇。许多国家制定了生物质能开发研究的相关计划,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划。目前,国外的生物质能技术和装置多已达到商业应用程度,实现了规模化产业经营。据统计,目前美国20%的玉米和巴西50%的甘蔗被用于制造燃料乙醚,欧盟65%的菜籽和东南亚30%的棕榈油被用于制造生物柴油。以美国、瑞典、奥地利三国为例,生物质转化为高品位能源利用的规模,分别占该国一次能源消耗量的4%、16%和10%。

1﹒生物质发电

美国是世界上生物质发电装机容量最大的国家。在美国,生物质能发电的总装机容量已超过10000兆瓦,单机容量达10-25兆瓦;美国纽约的斯塔藤垃圾处理站投资2000万美元,采用湿法处理垃圾,回收沼气,用于发电,同时生产肥料。2001年,欧盟发布了《促进可再生能源电力生产指导政策》,要求到2010年欧盟电力总消费的22%来自可再生能源,并规定出了各成员国要达到的目标,如德国为12﹒5%、丹麦为29%、瑞典为60%、意大利为25%。芬兰生物质发电量占本国总发电量的11%,是世界上比例最大的国家。丹麦秸秆发电技术世界领先,已建成十几家大型秸秆直燃发电厂,约提供全国电力的5%。发展中国家农林生物质资源丰富,随着经济的发展,环保意识的加强和各项支持生物质发电产业发展政策的陆续推出,生物质发电技术和产业也取得了一定成就。到2020年,西方工业国家15%的电力将来自生物质发电。

2﹒生物柴油

生物柴油最早于1988年问世,由德国聂尔公司以菜籽为原料提炼而成。经过几十年的发展,现在的生物柴油原料已经扩大至葵花籽油、棕榈油等其他生物原料。2009年全球生物柴油产量将达1600万吨,其中,欧盟产量最大,达840万吨,其次是美国,达到180万吨,巴西140万吨,阿根廷120万吨。2009年,全球燃料乙醇产量达8600万吨。截至到2009年9月,燃料乙醇和生物柴油的总量为2﹒2mb/d(million barrels per day百万桶每日),2008年中期的容量为,1﹒8mb/d。金融危机发生对生物质能产业发展产生了重大影响,许多生物燃料项目被取消。目前,围绕着几种主要油脂原料的盛产区,己经形成三大生物柴油生产基地。

一是欧盟地区,主要以油菜籽为原料。欧盟目前是世界上生物柴油产量最大的地区。其中,德国是世界最大的生物柴油生产国。自2006年起,由于德国政府不断上调生物柴油企业税负,德国生物柴油行业发展陷入停滞状态。2008年,德国生物柴油行业产能利用率仅为55%,产量出现下滑。法国是欧盟第二大生物柴油产国,产量保持稳步增长态势。2007年欧盟生物柴油产量从2005年的290万吨增至610万吨,其中增幅最大的国家估计是德国。2005年德国生物柴油产量为,66万吨,到2007年德国的生物柴油产量为300万吨。

表2-2　截至2009年9月全球生物燃料生产能力表

资料来源:《全球生物燃料工业发展现状分析》中国行业研究所2009﹒9﹒22

二是美洲地区,主要以豆油为原料。美国、阿根廷是美洲区主要的生物柴油产国。其中,美国是世界第二大生物柴油产国。得益于美国政府在税收、补贴等方面的大力扶持,美国的生物柴油行业发展迅猛。目前,美国生物柴油的大量出口已经对欧盟的生物柴油产业形成了强烈冲击。此外,豆油资源丰富的阿根廷的生物柴油产业发展迅速。

三是东南亚地区,主要以棕榈油为原料。东南亚地区的生物柴油产业发展起步较晚,但发展迅速。其中,盛产棕搁油的马来西亚和印尼是东南亚地区发展最快的生物柴油生产国。除了以上三大生物柴油生产基地外,许多其他国家也在积极发展生物柴油行业。譬如,日木以煎炸油为原料,中国以地沟油、植物油脚等为原料生产生物柴油等。但是,受制于原料供给的不足,这些国家的生物柴油产量都比较小,无法形成规模。

3﹒燃料乙醇

20世纪初,乙醇开始作为车用燃料应用,后因石油的大规模、低成本开采而中断。随着一些先进农业国劳动生产率的大幅度提高,以及70年代中期以来的石油危机,燃料乙醇在一些国家重新获得发展。美国、巴西于70年代中期率先推行燃料乙醇计划,加拿大、法国、西班牙、瑞典等国随之效仿,形成了一定的规模生产和应用市场。目前,一些具有农业资源优势的国家,如英国、荷兰、德国、奥地利、泰国、南非等国政府也已制定规划,积极发展燃料乙醇并推广应用车用乙醇汽油。

巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家,实施了世界上规模最大的乙醇开发计划,目前乙醇燃料已占该国汽车燃料消费量的50%以上。美国开发出利用纤维素废料生产酒精的技术,建立了1兆瓦的稻壳发电示范工程,年产酒精2500吨。目前欧盟乙醇产量在175万吨/年左右,乙醇汽油的使用量大约在100万吨/年以上。1992年原欧共体通过法律,将可再生资源为原料生产燃料的试验性项目,成员国可采取免税政策,包括燃料乙醇都有税收优惠。由于税收优惠政策的推动,燃料乙醇的应用从1997年产量的6%扩大到2001年的12%,而且还有继续上升的空间和潜力。欧盟中,法国、西班牙和瑞典已生产和使用乙醇汽油,其它成员国如荷兰、英国、德国、奥地利等国家的农业部也已提出规划,要求发展燃料乙醇工业。

(四)地热能

在地热能的利用方面,全球约有25个国家拥有地热发电机组, 2004年总装机容量达到873﹒5万千瓦,年发电量为546亿千瓦时。在菲律宾、萨尔瓦多、肯尼亚、尼加拉瓜和冰岛等国,地热发电的开发利用率较高,可达全部用电的13~16%。

(五)核能

在核能发展方面,尽管对于核能开发和利用一直存在针锋相对的观点,但是事实表明核能在很多国家都是主要的电力来源。据国际原子能机构,2005年至少有15个国家核能发电量占本国发电总量的30%以上,占15~30%的国家有6个,其中法国核电生产量在其电力生产量的份额接近80%。到2005年底,世界各地有443座动力堆在运行,2005年的发电容量总计净增230万千瓦,全年发电量占世界发电量的19﹒28%,并与全球电力市场稳定增长保持同步。迄今,全球在建的核反应堆有27个,发电容量将达到21﹒931亿瓦,其中大多数在亚洲。

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