国内外能源结构的变化及替代能源的发展前景

1、国内外能源结构的变化及替代能源的发展前景发表时间：2009-3-11作者：摘要：文/胡志鹏 摘自电器工业2008年第10期石油，作为重要的战略资源，在世界经济不断发展的压力下变得越来越受到各国政府的重视。除了节约石油资源，开发新的石油替代能源已成为各国解决石油危机的另一条出路。目前比较普遍的看法是，油价 上涨对中国来说是把双刃剑，在不利因素影响的同时，高油价给中国能源结构调整创造了机遇。世界能源消费格局的变化19世纪工业革命以来，人类对能源的需求快速增长，能源消费结构也在不断变化，大致经历了煤炭替代传统生物质能（木材）、石油替代煤炭以及目前的化石能源为主、多种新能源互补三个阶段。工业革命之前，

2、生产力不发达，木柴等传统生物质能在能源消费中居首位。第二次工业革命后，内燃机的问世，汽车、飞机进入日常生活，石油消费不断增长，并在20世纪60年代超过煤炭，成为世界的主要能源，人类也由此进入石油时代。与此同时，天然气消费增长加快，已由1960年占能源消费总量的14.2%，增加到2007年的25.6%,天然气消费的迅猛增长主要原因在于天然气是化石燃料中最为清洁的能源，而且储量丰富。在经历过三次石油危机冲击后，水力、核能、风能、太阳能等新能源也不断被人类所利用。目前，世界能源形成了以石油、天然气、煤炭为主，水力、核能、风能、太阳能为辅的能源消费格局。2007年全球能源消费结构（见图1、表1 ）中，

3、石油平均占 35.6% （比2006年35.8%下降0.2%）、天然气平均占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%。目前一次不可再生能源石油、煤炭和天然气共占能源消费的80%以上，仍然在能源格局中处于主体地位。世界能源消费结构（200了）煤炭28.6%天燃气23.8%采湄k BP Statistical Review of World Energy(June 2008)(注=不也括 Xfife.太阳能)据统计，全世界电力供应主要来源还是煤炭，占40%，另外还有燃气

4、发电（20%）、水力发电（15%）、石油发电（7%），核电供应只占总量的16%，至于其他如太阳能、风能、潮汐能等可再生能源发电量还不到2%。美国的装机构成（见图2）看，煤电约占1/3，气电占比略高于煤电，其次是核电和水电，约各占1/10;日本的情况是，油电、气电、核电占比相当，各约20%，其次是煤电与水电；俄罗斯和印度也是以火电为主，德国是可再生能源发电占比最高的国家，占10%以上；法国核电占比 50%以上；巴西水电占65%。2007年全球及主要国家能源消费结构石油天然气核能合计全球35. 60%25, 602S. 6旅5.60%& 10%101. 800%39. 90S25. 20%

5、2-k 30%8. 10%2- 50%100. 000%日本14. 20%15. 70%2-L 20%12* 20%3. 7皿100.000%印度31. 80S9. 40先51. 401.赵100. I00S贵 * 沁!: BP Sratisticalof rorld Ex缨v June 2008我国电源消费结构火电77 _ 1%我国2007年的能源消费结构（见图 3）中，石油所占比例为 20.8%（ 2006年为21.1%），天然气占比例 为 3.3%（ 2006 年为 3.0%），煤炭占 70.4%（ 2006 年为 69.70%），核能占 0.70%，水电占 5.9%（ 2006 年为5

6、.50%）。我国的能源消费以煤炭为主，自20世界90年代后总体呈现占比下降趋势。我国电源结构（见图4）以火电为主，水电、核电、风电、太阳能发电所占比重较少。国际能源署在世界能源展望2007中根据参考情景的预测，2005年世界能源需求为114亿吨标准油，到2030年世界能源需求将达到 177亿吨标准油，2005-2030年世界能源需求年均增长率为1.8%。而我国2005年能源需求为17.42亿吨标准油，到2030年，我国的一次能源需求将翻一番多，达到38.19亿吨标准油，为全球第一大能源消费国，年均增长率为3.2% （在重工业化的带动下，2005-2015年我国能源需求年均增长率为5.1%）。2

7、010年之后，中国将取代美国成为世界第一大能源消费国。另外，印度也是能源需求 增长较快的国家之一。从世界能源结构演变历史来看，煤炭代替木材薪炭成为主要能源的第一次能源消费结构变革大约花了 100多年时间；石油替代煤炭成为主要能源的第二次能源消费结构大变革大约花了60年左右的时间；目前能源结构正朝着高效、清洁、低碳或无碳的天然气、水电、核能、太阳能、风能等方向发展，有望在2050年替换化石能源。不过虽然能源技术革新、能源品种替代周期逐渐缩短，但能源结构和基本能源技术的更新换代仍然需要经历很长时间，一般要有二、三十年甚至更长的时间。见图 能源构成变化的预测。5:欧盟联合研究中心对全球欧盟联合研究中

8、心对全球能源构成変化的预测1GOCLOGO0W<00200OZOLDZ02C2030ZU4QZ03QZ1CNJ 4-军拳 LIME* 水険 itJMW克快耻士阳IMS置亀置i»rI 石曲由于目前新能源在国内外能源结构中占比较少，暂时对高油价的影响不大。但高油价刺激了新能源的发 展，刺激了新能源发展政策的岀台，人类正在加快脚步进入新能源时代。油价上涨与光伏发电年装机量存 在较大的关联性（见图 6 :原油价格与光伏年装机容量比较），太阳能光伏系统年安装量有随着原油价格 上涨逐年上升的趋势非常明显。原陽价格与光伏年裳机蓉量比較 160140120 100 ao 60 40 20 04

9、60C40003500300025002000150D10005DC电:裝机容畳（阳Wp）原油UJeooo; SOCK doos <-M3DZ J«貝 -W8N hLOOSODON严替代能源的发展前景由于新能源符合节能环保要求，符合国家产业政策，因此对于水电、核电、风电、光伏发电等新能源发电设备生产企业来说将受益于政策支持，我国遇到了千载难逢的发展机遇。风能和太阳能是未来10年发展的重点领域，累计近 3200亿的市场容量，2006-2010年，预计我国风电装机容量和太阳能光伏装机容量的 年均复合增长率将达到 58.49%和80.86%，爆发性成长阶段己经来临。1光伏发电光伏发电

10、作为太阳能的一种利用方式，由于拥有保护气候、改善环境、节省空间、增加就业和提供边远 地区电力等众多优点，近年来受到越来越多国家的重视。2007年全球光伏组件及系统新增装机容量2249MWp，同比增速达40.74%，全球累计光伏组件装机容量（见图7）为9100MWp，同比增速为32.83%，20002007年间，全球光伏累计装机容量年复合增长率达 到30.83%，全球光伏业产值达 172亿美元，增长态势迅猛。累汁装机 mv）舞連图了全球光伏累计装机容量2007年欧洲光伏装机市场容量占到全球的70%，成为目前全球光伏业最大的消费市场；德国 2007年新增装机容量1328MWp，同比增长38%，占到

11、了全球光伏系统新增容量的47%，西班牙则紧随其后，以517.27MWp的新增容量占据全球第 2位，同比增长达到了惊人的465.6%;此外，美国市场也表现显著，07年新增容量220MWp，同比增幅超过了 57%;日本市场同比下降 23%，市场表现偏弱。2007年全球光 伏系统新增容量情况见表二。蛊-2007年全球光伏乐疑箭甥牌情况200丁年咄増 fF.(MWT网ttft撓（丨占全MHfr剧徂国E32召3ft4?F4I4ao23220w8日*”23a全球合计6?LOO席乎£書屮哼诵肛一.|心in駅蛀德国、日本独霸市场的格局已经演变为群雄并举的局面，德国市场占有率由2005、2006年的5

12、7%、55%下降为2007年的44%，日本市场占有率由 2005、2006年的20%、17%下降为8%。群雄并举局面的出现， 表明在石油价格高企、环境保护压力日益严峻的今天，光伏发电并不是富人俱乐部游戏，受到了全球各国 高度重视。2007年，我国光伏发电设备新增装机容量26MW，仅比上年增长16MW，较低的基数反映在数字上却是惊人的160%的增长，累计光伏装机容量为106MW，同比增长32.5%，与全球装机容量的平均增速持平，但只占全球总装机容量的 1.16%。然而，我国光伏实际产能仅次于日本和德国，居全球第三，90%以上的光伏电池组件和系统销往国外，我国的光伏产业己岀现了典型的产业与市场倒挂

13、现象。国内年装机量与累目前，由于太阳能与风能发电成本仍居高不下（见图9），一时间难以大规模快速发展，只能在政策的扶持下取得阶段性试验性发展。随着国际原油价格的持续攀升，及太阳能与风能发电技术的逐步提升，这 一进程将大大缩短。来晞册 Statistica1 61X)广东地区车同能源发电应本比较（元/度电）S9光伏咸本与其它縫源的比较据世界能源组织（IEA八欧洲联合研究中心、欧洲光伏工业协会预测，2020年世界光伏发电将占总电力的1%,到2040年光伏发电将占全球发电量的20%，按此推算未来数十年，全球光伏产业的增长率将高达25%-30%。中长期光伏发电占能源的比重见图10。1 800I 400I

14、 200I (KXJ转006004002000200()201020202030204020502060207020«()2090 2100图10 中长期光伏发电占能源的比責资料来源:solarwirtschaftde很明显，产业政策成为引导光伏市场转移的源动力，美国、日本和欧盟市场的阶段性转移特征表明，目 前全球范围内光伏市场的需求更多是外生性的政策推动，真实需求还尚未启动，可以说全球光伏市场的需 求增长将取决产业政策的强弱。各国光伏产业的发展历史表明一条基本的政策路径，初期阶段，通过政府 补贴、信贷优惠和强行购电政策来引导光伏产业的快速发展，完善产业链并合理疏导社会资本的流入，通

15、过生产规模扩张、技术创新推动光伏发电成本的下降，推动真实的市场需求，以完成最终取代化石能源的目的。2. 风电风能，被称为真正意义上的清洁绿色能源。随着石油、煤炭等传统化石能源价格的高涨，风力发电在我国取得了迅速的发展。 风力发电在可再生能源中技术最为成熟，过去20年里风力发电成本下降了 80%，成为发电成本最接近火电的新能源。这使得风力发电具备了大规模商业化运作的基础。在我国光伏发电市场 尚未真正启动之前，风电产业已经发展的如火如荼（1）国内情况根据中国风能协会提供的统计数据，截止2007年底，我国（台湾地区除外）新增风电机组3155台，新增装机容量达330.4万KW，同比增长147.1%;

16、2007年底累计风电机组 6469台，装机容量达590.6万KW， 风电场158个，分布于21个省（市、区和特别行政区），较 2006年增加了 6个省市（北京、山西、河南、 湖南和湖北），累计装机容量同比增长127.2%，2007年共计上网电量约 52亿KWH。这些数字远远超出先前预期。1996 2007年我国风电机组装机容量及增速见图11。700 r6005004003002001000增速我国累计装机容量140%120%100%80%60%40%1996 1997 1998 1999 20002001 2002 2003 2004 2005 2006 200720%0%图19962007年

17、我国风电机组装机容及增速 单位：万千瓦，% 资料来源:中国风能协会我们预计未来的发展仍将超常规，风电装机容量的增长将远远超过可再生能源规划的数据。根据发改委网站资料，2008年7月发改委大量通过国内大型风电项目的审批，合计过关的装置容量高达1674MW，较07年同期增长16%，显示中国政府继续支持风电产业的态度没有丝毫改变。由于我国仍处于风电开发的初期，我们估计未来三年对风电机组的需求仍将高速增长。预计2008 - 2010年分别可以达到361万千瓦、505万千瓦和657万千瓦，同比分别增长 50%、40%和30%，三年复合增长率达到 40%。从更长期看，预 计2011-2020年我国风电机组

18、需求将以 20%的复合增长率增长。到2010年，我国风电总装机将达到2024万千瓦，2020年将达到2.25亿千瓦。根据我国的可再生能源发展规划，2010年、2020年风电的发展目标分别为1000万千万和3000万千瓦。可以预测，到2010年我国实际的风电总装机容量将达到2000万千瓦，2020年将达到8000万千瓦。(2)国际情况根据GWEC(全球风能理事会)的数据，2007年全球新增风电装机容量达2007.3万千瓦，同比增速32.1%,累计装机容量为9429.6万千瓦，同比增速达 27.04%，超出GWEC的预期增速22.6%近5个百分点。风电 发电总量占全球发电总量的1 %。据全球风能协

19、会预计，2012年全球风电装机容量将达到24000万千瓦，届时风电发电总量将占全球发电总量的3%。 1996 2007年全球风电机组装机容量及增速见图12。 全球累计装机容量增速图吃 19962007年全球风电机组装机容及增速单位：万千瓦| %资料来源:中国风能协会随着社会电力需求上升和化石能源价格高涨的矛盾日益突岀，各国都积极加大对可再生能源的发展力度。美国(5244MW)、西班牙(3522MW)及中国(3449MW)位居前三名，2007年全球累计风电装机容量为94112MW，增长26.8%，超出GWEC之前预估的22.6%，其中中国07年累计的风电装置容量已达 6050MW， 挤下丹麦成为

20、世界第五位风力发电国， 以地区别来看，欧洲仍是风电最普及的区域，2007年占比仍高达61%， 但亚洲及美国则是未来三年风电市场增长动能主要来源，预估08年全球风电新增装置容量将可维持在 25%以上。 风电占各国发电量的比例见图 13。20%15% -L0%5% -0% L- 丹麦434%德国0.73%057%0.17%0.04%美国 英国日本中国图13风电占各国发电的比例（06年数据） 资料来源:中国风能协会3. 核电（1）国内我国已有秦山一期核电站、大亚湾核电站、岭澳核电站一期、秦山二期核电站、秦山三期核电站、田湾核电站共6座核电站11台核电机组建成投产运行。我国已经投产运行的核电站总装机容

21、量为906.8万千瓦其中，中国广东核电集团全资和控股的核电机组4台，装机容量394.8万千瓦，占全国核电总装机容量的图14 核电总装机容量增长情况资料来源:中电联根据国家核电中长期发展规划，到2020年，我国将建成核电装机容量4000万千瓦，在建1800万千瓦这意味着，在今后的十多年间，我国平均每年要开工建设2-3台百万千瓦级的核电机组。在此蓝图下，在未来十多年中，我国将投下至少4500亿元人民币。在未来的中国，从广东、浙江、江苏、辽宁、福建、山东、广西等沿海省份到湖北、湖南、江西、河南、吉林、河北等内陆省份，几十座核电站将拔地而起。这 令俄罗斯、法国、美国等核电大国对中国市场非常看好。根据2

22、020年中国GDP翻两番的发展目标估计，国内约需发电装机容量10亿-14亿千瓦，而到2008年已有装机容量仅为8亿千瓦，占全国电力总装机仅1.27%，同法国的75%、美国的27%还有很大差距（见表三）。在邻国日本，核能已经是准自给能源，日本核能发电能力储备达半年之久，而中国目前只有数日。在未来十几年间，将新开工建设 40台以上的百万千瓦级核电机组，运行核电总规模相当于20个大亚湾核电站。泰三橋絶消務比例高的国家核能消费占比国家占本国授遍 消费的比例占世界核能 总消费的比例iTiU i "139.0BX16.031瑞典30.48Z2.461立陶宛24.44%035%踽士21j8O%L0

23、1X斯涪伐克20.00X0,56ttit -W-19.711037 X保加利亚1U8X0.5311537X3.6%比利时和卢森堡14 SIXL75U乳国3他5,191捷克共和国B£3%0.95%匈牙利134710.53%日本12.19*10.14%1023X5,1 rxtl "TT西班牙83212X)1%K国3J4X30B8X加拿大6.56%3391英国6,63%227%5-2315£2囂印度比硼0.64%中国0J6X228%来源:聊世界能潭统计在“2008年中国核能行业协会年会暨中国核能可持续发展论坛”上，中国核能行业协会理事长张华祝表示，未来15年我国要建设3

24、000万到5000万千瓦的装机容量，建设的速度是过去的5倍以上。届时我国核电占当时我国发电装机容量的4% -5%,从世界主要国家核电发展规划（见表四）来看，仍然远远低于美国、法国、俄罗斯、日本等核电大国，也低于世界平均水平。醺四 世界主姜国家核唱扯展规划?001年5月，美国魁统希什履布了 £笑国圉素能源KJR报巻人總出应谨发展潸沽的、资源无限的核能，把扩大核能典国作为阖柔傩灣疏集的竄鼻组成部分。器后，建厦核工业界握出奋皿0年前*新增核电>机5000币千瓦餉目标.到型0年祛电占全国亀发电的23工TT ?血年包月启本制空百;凉计主；使收庫慎斗収璇快雄壇殖反应的幵友埒尽助本出席嘛孑呛

25、电上的堆晅餐力目荊的发电卷力为30U得到裡离后的能力至少在401以上n竝国玫符决朮在？戏5年到刚。年段鲂一代核电站代帖日前的楼电业.述国将启訪第四代蟻电站的设计和建适计 划茹椅衣年实飯第一个離四代械申.站闵究堆投人运行-注 Z001年英間首相布蕈尔直布，疫国精幵的阳来来能源滞亲週行评估.井固此可能会审新左越新睦檢皑站。这足片 1髓7年减来英国在儀施政策上馆天誌变a址<05H2O15暉拔年兴it E亍樓反应垢*从Z0让年开始協年翅立3亍核反匾堆.到2020年将贰敦增加到每薛4个到® >> fljt2030年将核电发电的份額捷离到至少251。 （2）国际据统计，目前全世

26、界有 201家核电厂，共有442座正在运作的核反应堆机组，分布在31个国家。其中,排在前三位的美国、法国、日本就分别拥有104、58和55座反应堆机组，占了全球反应堆机组总数的半壁江山。从核电占电力供应的比重来看，全球范围占16%，在欧洲，核电的比重可达到34%，其中作为核能发展和运用大国的法国，核电占总发电量的80%，使法国不会再重蹈上世纪两次石油危机时期因严重依赖石油进口而导致本国经济受到严重打击的覆辙。目前世界有16个国家的核电在国家电力生产中的比例超过20%。世界核能消费在总能源消费中的比例见图15。核能消费比例高的国家核能消费占比见表三。世界核能消费在总能源洎费中的比例（1965-2

27、007）U.I11III1+.x bp iwmL1J核电与煤电、水电一起构成世界电源的三大支柱，在世界能源结构中有着重要的地位。全世界核电总装机量为3.72亿千瓦，分布在31个国家和地区。按照正在运行的核电机组数目来排列前五名依次是：美国（103台）、法国（59台）、日本（55台）、俄罗斯（31台）、英国（23台）。对核电与煤电的成本进行比较发现，发达国家的核电成本普遍低于煤电成本，其中法国的煤电成本是核电的1.75倍，德国为1.64倍，意大利为1.57倍，日本为1.51倍，韩国为1.7倍，美国的核电成本早在 1962 年就低于煤电成本了。近年很多国家纷纷计划上马核电项目。世界原子能机构相关统

28、计称，在未来六十多座正在兴建或立项的 核电站中，有2/3在亚洲，至U 2030年，全球核电的电力供应市场占比有望从现在的16%提高至27%。目前世界对能源需求不断增长，2030年前出现新的可替代能源的可能难以预计，而核能是解决能源危机最为现实的手段之一。到 2030年，全世界将有600座新的核电站投入使用，这要求国际社会加强在核能领 域的合作。世界主要国家核电发展规划见表五。&井类2006 年20t0 ifr20M隼饕机容豪1舍增董事(S20Q6 年 j狀机窘4. 生物质能生物质能源主要是指利用农作物秸秆、甘蔗、玉米、小麦、甜菜、木薯、马铃薯、棉籽、菜籽、林灌木 等农林产品，以及畜牧业

29、生产废弃物等提取的能源，是一种对环境友好，可再生的能源，如多种燃料乙醇 和沼气等。在发改委的布局下，我国燃料乙醇的产量呈现几何增长。现在，中石油、中石化已实现年混配1020万吨乙醇汽油的能力，乙醇汽油的消费量占中国汽油消费量的20%。目前，我国已成为仅次于美国、巴西的全球第三大燃料乙醇消费国。美国和巴西是世界最大的乙醇生产国，2007年产量分别占全球总产量的 48%和31%，而欧盟生产的生物柴油产量则占世界总产量的约60%。生物燃料现在越来越被看好，但同时也导致全球粮食价格的大幅上升，全球经济的稳定发展将会受到影响。不同可再生能源的特性决定了它们不同的应用方向。包括风能、太阳能、水能、地热能和

30、核能在内的物理态能，能够替代电能和热能。而生物质能是一种化学态能，它不仅能够发电、供热，还能转化为液体燃料和生物基产品。在众多替代能源中，生物燃料是唯一可以大规模替代交通部门汽油和柴油的能源，是能 源替代战略的最佳途径。当前，中国政府正在抓紧研究广泛利用新能源和可再生能源，以替代煤炭、石油、天然气等传统能源， 并准备加大科技投入，加强立法，采取税收、政策倾斜等措施，促进其开发和推广。届时，将从根本上改 变中国能源的消费结构，减轻对煤炭和石油的依赖，也将更有利于保护生态和环境。各国新能源发展规划为加快我国能源结构的优化调整，近年可再生能源产业的规划和相关政策频繁岀台，给新能源产业的发 展提供了良好的政策支撑和前景。2007年8月，可再生能源