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《中國可再生能源展望2018 》:2020年后每年新增光伏裝機約80-160GW

★新時代下的中國能源轉型

中國可再生能源展望2018(CREO 2018)以“十九大”的戰略思想為指導,深入落實“十三五”規劃發展綱要,以建設“清潔低碳、安全高效”的現代化能源體系為目標,展示了中國能源系統從化石能源向可再生能源轉型的可行路徑和必要步驟。

主要發現

化石能源將于2020年達峰

中國化石能源消費總量將在2020年達峰,2035年之前穩步下降(圖1)。煤炭在發電和工業部門的能源消費比例持續縮減。工業與交通部門的電氣化水平顯著上升,減緩了中國對油品進口的依賴。由于未來可再生能源經濟性全面趕超化石能源,中國并不需要將天然氣作為煤與可再生能源之間的過渡性能源。

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2020年后光伏與風電增長迅速

隨著發電經濟性的提高,下個10年中國將迎來光伏與風電大規模建設高峰。新增光伏裝機容量約80-160 GW/年,新增風電裝機約70-140 GW/年(圖2)。到2050年,風能和太陽能成為我國能源系統的絕對主力。

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終端部門能效提升與再電氣化

終端部門的綜合用能效率提高,與工業和交通領域的再電氣化進程,進一步加深了能源消費側革命,并促進了能源供給側結構性改革。

主要建議

根據綠色轉型的長期戰略,提出政策建議和制度框架如下:

嚴格推行減煤措施

包括禁止新建燃煤發電廠;加快加強工業再電氣化,深入推行清潔供暖,大幅提高終端用能電氣化水平;實施有效的碳價政策;引導資源型省份逐步擺脫煤炭依賴,并助其實現能源與經濟的轉型升級。

為可再生能源創造公平有序的競爭環境

健全政府部門間協調配合機制,出臺綜合、全面、協調的財政政策,推行規范完善的電力市場,為可再生能源參與市場競爭移除障礙。

生態文明建設體制改革

黨的十九大將生態文明建設提升到新的高度,將其作為2050年奮斗目標之一,這一目標的實現需要各方強有力的制度保障:電力體制改革需確保現有市場主體作為主力軍推進可再生能源;各級電網公司需制定計劃確保完全消納波動性電源;地方政府需進一步提高參與能源轉型管理的積極性和主動性,更好的發揮政府的主導和監管作用。

★2050 年美麗中國的能源系統

面向2050年能源轉型的兩種情境

未了更好的理解從現在到2035年間能源轉型動態,首先需要清晰勾勒2050年能源系統的預期前景。

CREO 2018分析了兩種能源發展情景。既定政策情景以完全實現十三五規劃和十九大報告中的相關能源目標為預期,展現了堅決執行現有政策時的能源發展預測。低于2 °C情景則更進一步,以達到《巴黎協議》的碳約束為藍圖遠景,回溯倒逼所需的能源發展路徑。通過對兩種情景結果進行比較分析,很容易識別出現有政策到實現巴黎協定的差距,同時也方便設計加速彌合差距的目標方案和政策措施。

能源消費總量下降,能源效率提高

在低于2 °C情景中,未來中國終端能源需求的變化主要有三大驅動因素:產業經濟結構調整,能效水平的大幅提升,工業與交通領域的電能替代。2050年的終端能源需求較如今略低,化石能源消費大幅縮減,電力消費顯著上升(圖3)。

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終端部門間能源消費的發展歷程各異。作為國民經濟主體和能源消耗最大的部門,工業在2050年的能源需求將大幅下降;交通與建筑部門的能源需求略微提高(圖4)。

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可再生能源成為一次能源主體

低于2 °C情景中預測2050年中國一次能源需求(TPED)比2017年大幅降低。可再生能源將成為一次能源消費中的主體能源,煤炭在能源結構中降至從屬地位。較之風電與光電,天然氣能源價格較高,因此在長期能源系統中所占分量較低。風能(44%)和太陽能(27%)將主導2050年可再生能源的供應,屆時非化石能源的總體比例將達到70%(圖5) 。

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能源系統的核心將從燃煤過渡到電力。 低于2 °C情景中,終端部門的電氣化率將從2017 年的24%提至2050年的53%;2050年全社會電力生產量較2017年將翻倍。可再生能源取代煤炭成為供電主力。

★能源轉型與可再生能源發展目標

煤炭與石油的消費銳減

低于2 °C 情景中,煤炭消費在2020 年以后將急速下降,與之相伴的是可再生能源將的大規模開發(圖6)。由于電動汽車的大范圍推廣,盡管未來汽車保有量繼續增加,石油消費還是保持下降。

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光伏與風電在21 世紀20 年代得到大規模開發

未來可再生能源供能主要集中在電力部門;太陽能與風能將主導電力供應(圖7)。

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既定政策情景發展略慢

與低于2 °C 情景相比,既定政策情景中可再生能源的開發程度略低,煤炭和石油的去化過程也相對緩慢。由于現有的優先發展天然氣的政策導向,天然氣在既定政策情景將扮演更為重要的角色,見圖8。

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更高的可再生能源目標是可行的

情景分析結果表明,制定比十三五規劃中更高的可再生能源裝機計劃和非化石能源發展近中期目標(2020、2030)是可行的。

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2035 年后應遵循以下開發策略:

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★清潔的能源系統

一個清潔的能源系統,其環境的負面影響將減至最小。CREO 2018分析了能源系統中的空氣污染與水資源短缺等問題的環境影響。

2050年兩種情景中的空氣污染都得到切實治理

2050年,在兩種情境中,除NH3外大部分大氣污染物的排放水平都將顯著減少,NH3的排放主要來自于農業部門中化肥的使用,見圖10。

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低于2 °C情景中空氣治理效果在更早期顯現

大部分空氣污染物濃度在低于2 °C情景中下降程度更快。由于低于2 °C情景推行了更為激進的去煤化去油化政策,黑碳(BC),有機碳(OC),氮氧化物(NOx),一氧化碳(CO)以及非甲烷揮發性有機物(NMVOC)的含量在2035年就得到了顯著控制。

電力部門用水得到大幅改善

水資源短缺造成嚴重的生態問題并威脅著國家安全,緩解用水壓力也是能源發展戰略的重要考量。在CREO的兩種情景中,由于發電側技術的進步與升級,電力部門用水強度得到大幅改善,能源部門總體用水需求下降,其中低于2 °C情景中的用水量更低。 圖9給出了兩種情景中未來用水量的預測(基于高、中、低三類用水強度假設),低于2 °C情景中用水量從2020年開始下降,在既定政策情景中則要等到2030年。

圖 9: 兩種情景中的未來用水量

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★低碳的能源系統

低碳是未來能源系統的必然選擇

由人類活動引起的氣候變化對社會可持續性發展產生了深刻的影響,是人類面臨的重大生態環境和發展方式挑戰。能源行業集中了中國的碳源大戶,對溫室氣體貢獻率最大,其減排路徑設計與生態文明和可持續能源系統的建設目標密切相關。

低于2 °C情景就中國對《巴黎協定》中溫控目標的預期貢獻,設計了2050年中國碳排放總量目標,并將基年與目標年的排放差距平滑攤到中間各年,制定了2017-2050逐年排放約束(圖11)。在未來,受益于再電氣化的深入,工業將成為最大的減排部門;盡管電力與熱力需求翻倍,但由于能源技術升級,發電與供熱部門的整體排放將大幅降低。

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既定政策情境中的二氧化碳減排路徑速度較慢,減排量較弱,不足以實現上述的約束目標。與低于2 °C情景相比,既定政策情景中特別是發電部門的排放量更高(圖12)。

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多元化能源供應體系,減少對進口的依賴

2050年的能源供應格局將由煤炭為主向多元化轉變;低于2 °C情景中2050年的化石能源比例降至30%,既定政策情景中至45%(圖13)。

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能源進口比例大幅縮減,其中低于2°C情景中天然氣與石油的能源進口比例更少 ,而既定政策情景中兩者的對外依存度相對較高,仍面臨進口挑戰 (圖 14)。

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★安全高效的能源體系

能源效率大幅提高

低于2 °C情景中,2050年的國內生產總值(GDP)將達到2017年的4倍,而一次能源消費量卻將降至2017的80%,能源消費強度下降明顯(圖 15)。

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兩種情景中,能源效率的提升都將減緩終端用能部門的能源需求量增長。能效提升將扭轉工業供應鏈中的用能慣性,大幅優化能源結構;也將緩解建筑與交通領域的用能增長壓力,進一步平坦化2017-2050年終端能源需求的上升趨勢。在供應側,由于從火力發電轉向可再生能源發電,能源轉化損失將從高能耗降至接近零,能源系統綜合效率得到大幅提升。

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電力價格下降

隨著可再生能源技術成本快速下降、不經濟的資產逐漸退出市場,未來的電力成本有可能降至比現在更低的水平。兩種情景都預測了比現在更低的2050年供電成本(圖16)。由于對CO2排放更嚴格的要求,低于2 °C情景中向可再生能源系統的轉型也更快。總體看來,未來電力的燃料成本更低,但是基礎投資和系統投資費用將增加。

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就業機會以及對GDP的影響

可再生能源產業的快速發展將對宏觀經濟起到積極促進作用。2025到2035年,可再生能源產業規模的快速擴大將推動與其相關部門直接或間接的就業需求,新增的就業機會將遠多于傳統能源行業如火電廠的失業人數。

其次,可再生能源產業的發展促進產業經濟結構調整。 由于可再生能源產業鏈涵蓋多個行業,如電子元件、信息和通信、計算機、技術服務等,其發展壯大將帶動一系列具有高附加值行業,滿足可持續發展的要求。

第三,可再生能源技術成本下降將提高能源產業的運營效率,為一系列能源相關的高附加值服務創造發展空間,如基于基礎能源服務的能源數據處理、分布式能源、能源生產和消費、儲能和電動汽車充電等。

★推薦采取的行動

根據CREO 2018分析結果,推薦采取以下行動:

減煤減油措施

進行煤炭消費減量替代是中國能源轉型的重中之重,建議從現在起采取以下措施:

將煤炭減量作為首要任務嚴格執行

嚴格執行煤炭減量化的政治目標和任務,以避免未來投資擱淺,同時削減煤炭行業的既得利益,打破原有利益格局。

停止新建煤電廠

盡快頒布禁令,禁止新建煤電廠。據分析表明,長期內已經不需要投資新建煤電廠,否則新進投資面臨未來利潤率低,無法回收投資的風險;但若煤電廠愿意以較低的利潤率進入市場,則現有的電廠又將面臨使用時間減少,繼續棄風棄光限電的風險。

通過產業結構調整和再電氣化控制工業煤炭消費

通過去產能去庫存,減少高耗能產品對煤炭的需求;加大鋼鐵行業的電氣化程度,推廣綠色水泥生產工藝,進一步減少煤炭消費。

通過交通領域的全面電動化,減少燃油消費

在運輸部門加大電動汽車的部署力度,逐步降低對石油的依賴。

短期內實行較高的碳排放成本,確保減排效果

實現低碳能源體系需要對能源部門實行進行嚴格的碳排放限額。有效的碳定價機制可以將碳排放成本納入到電力成本之中,確保可再生能源與化石能源的公平競爭,但是目前我國碳交易試點的市場碳價還不夠高,不足以支撐以后的減排目標,因此至少在短期內需要進一步出臺碳稅以及碳交易底價政策。同時,除了電力部門以外, 還需要其他行業如工業領域推行碳市場。

在21世紀20年代重點部署可再生能源

分析結果顯示,十四五和十五五期間的風電與光伏將得到規模化開發利用,其開發力度較之十三五大幅提高。一方面規模化發展推動了可再生能源成本快速下降,顯著提升其市場競爭能力,但同時可再生能源依然處于產業發展脆弱期,需要外力助其移除發展障礙,以財政手段鼓勵各方參與開發可再生能源,以下為短期內的政策行動建議:

明確清晰的引導政策,保障電力系統建設

在明令禁止新建煤電廠之后,需要釋放明確的政策信號進一步推廣可再生能源。確保電力部門改革中的關鍵參與方作為主力推進可再生能源開發利用,大型發電企業應順勢調整其未來發展戰略,電網公司需要制定新時代下的輸電方案,地方政府應該發揮更積極作用,進一步促進從煤炭向可再生能源的轉型。電改方案的落實,可以提供適當的市場激勵,對各個利益相關方參與公平博弈至關重要。

消除分布式發電以及風電的行政障礙

優化項目審批手續,鼓勵在負荷中心附近進行開發可再生能源。這一步需要各個部委間、中央和地方政府間的強力配合,為可再生能源進一步發展消除障礙。海上風電的申報和審批程序也同樣需要各個部門之間的進一步配合和優化。

逐步取消可再生能源補貼,避免過度投資

進行可再生能源經濟激勵制度改革,逐步取消可再生能源補貼,健全其經濟激勵手段,有助于開發商進行項目規劃和實施,進一步降低投資者的潛在風險。采取競價上網政策有助于進一步降低成本;嚴格執行可再生能源配額制度將使關鍵參與者在部署中發揮更重要的作用,并進一步降低上網電價。

★主要情景結果

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國家可再生能源中心

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