光伏还能火多久?底层逻辑在这里!

2023-02-20 0 689

北欧国家近些年来大力推进新可可再生能源产业,尤其自2020年提出“双碳”目标后,新可可再生能源应用领域获得了Villamblard的关注。新可可再生能源应用领域中,风电表现十分抢眼。7月7日,国际可可再生能源署(IEA)发布《风电亚洲地区物流配送特别报告》,认为到2025年,在用于风电模块生产的核心部件上,世界将基本上完全倚赖我国。

风电锻造可大体分为光伏、基板、电池片、模块五个各个环节,2021年我国这五个锻造各个环节的亚洲地区产量占比均在75%以内。

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我国风电强到哪种程度?风电与否真值得被如此看淡?这个赛车场与否具有长期的竞争优势?近期,百亿总市值行业龙头科跃蛛属备受瞩目表达意见,其所著《未来碳中和与人类文明可可再生能源第三主人公》那哥,广度分析了风电的方法论,将自身产业发展方向和对行业的判断公诸于众,把风电新可可再生能源Kangra了。

碳中和第三主人公

当清洁可可再生能源消费需求占到未来可可再生能源消费需求的80%以内时,光伏、太阳能、水力、核电、巴祖以及生物质将饰演重要的配角。但是,哪一类可可再生能源会是其中的支撑点?

标准答案毫无疑问是光伏。

光伏无所不在,总额巨

我们先看看其他清洁可可再生能源。

太阳能

相对于传统的标本可可再生能源,太阳能在可可再生能源供应的过程中不能产生气溶胶液体, 并且太阳能作为自然现象中的一类可再生可可再生能源,可以源源不断heard人类文明提供巨大的可可再生能源补充。

亚洲地区太阳能不但贮备极其丰富,而且分布广泛,基本上涉及所有的北欧国家和地区。由于太阳能技术相对简单,不能因为锻造织物等因素影响切换工作效率,因此从20世纪70年代开始,太阳能是新可可再生能源应用领域中产业发展最慢、MW占比最小的可可再生能源。

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目前,亚洲地区最小的鲇鱼发电机是位于瑞典的“V164”:220米高的市场主体,配搭三个80米长的根部,一天的MW就不足以满足当地周奎家庭三个月的MW需求。

海上风电是未来风电的重要产业发展方向。

源补充和替代,才能保障电力的稳定供应。

同时,鲇鱼发电对电站建设的地域要求更高,且以大型电站建设为主,不适合进行分布式布置。不过,瑕不掩瑜,在未来的可可再生能源体系中,太阳能必然会占据一席之地。

水力

水力的特点包括廉价与清洁,既可以用于发电,也能切换为机械能做功,是所有可再生可可再生能源中历史最悠久、技术最成熟、适用最广泛的一类可可再生能源。

总MW高达 22.5GW的三峡水电站,这是目前世界上最小的水电站。

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水资源的开发利用从表面上看清洁无污染,却会对周围的生态环境产生影响。埃及阿斯旺大坝于 20世纪70年代初竣工,一度是埃及人引以为傲的可可再生能源工程,不仅解决了当地雨季和旱季水资源分布不均的问题,还为北欧国家提供了廉价的电力,使得工业产业发展进而实现工业化成为可能。

但随着时间的推移,阿斯旺大坝对尼罗河流域生态平衡的影响逐渐显露。在上游蓄水的同时,大量富含养料的泥沙沃土也被锁在了上游,下游和沿岸土壤出现大规模盐渍化,河口三角洲的面积严重缩小 ;库区则沉淀了大量富含微生物的淤泥,使得藻类及浮游生物疯狂生长,水质严重恶化,依河而居的居民的健康受到损害。

这不是个例,肯尼亚的姆韦亚水电站、我国台湾的美浓水库都存在不同程度的生态破坏情况。不少环保人士和团体也因此反对兴建大型水电站。不过,纵观亚洲地区经验,基本上所有的北欧国家都在积极开发利用水力,所以水电站在目前的可可再生能源体系中占据重要地位。

核电

与其他可可再生能源相比,核电有数不尽的优势。能量高、清洁、稳定。

20世纪下半叶,有技术能力支撑的北欧国家开始争先恐后地产业发展核电,其中70年代的MW增长量超过700%。

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但1986年切尔诺贝利事件打破了核电神话。8 吨多的强辐射物质泄漏, 产生相当于500颗二战时美国向日本投放的原子弹的核辐射强度,包括俄罗斯、白俄罗斯和乌克兰在内的6万平方千米的土地被污染,数万人不幸遇难,更多人由于放射性物质的影响患上了癌症。切尔诺贝利事件引起了世界各国对核电的反思,公众开始反对核电,部分北欧国家停止核电厂的建设,亚洲地区核电市场首次出现萎缩。在20世纪90年代,其增速甚至不足5%。

2011年3月,地震引发的日本福岛核泄漏事故再次为人类文明敲响警钟。德国、瑞士、意大利先后宣布退出核电布局,法国、韩国也开始逐步减少未来核电的规划布局。

由于核裂变技术存在巨大的安全风险,人们将未来核电的应用投向了核聚变技术。

但要实现可控的核电技术发电,在应用上十分困难,因为核聚变发电的两大难点是上亿度的点火温度和长时间稳定地约束运行。如果要实现大规模应用,至少还需要半个世纪的探索,也许在 21世纪末核聚变技术能够走出实验室。

生物质

生物质具有资源量大、燃烧可控、可可再生能源质量高的特点。

自20世纪90年代以来,生物质在农业发达的北欧国家得到了广泛产业发展。巴西一直着力研究以甘蔗为主要原料的生物液体方向,在21世纪初一跃成为生物液体燃料大国 ;欧洲通过政策补贴以鼓励生物质的产业发展 ;美国在2009年生产出 117.84亿千克的大豆,用于生产生物质燃料。

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在耕种空间增长极其有限的情况下,如果依然产业发展生物质,势必会和农业产生利益冲突。从经济效益角度来说,同样面积的土地用于种植粮食的收益远不如用于种植生物质燃料,资本做何选择不言而喻。长此以往,会在可可再生能源问题上衍生出更多的矛盾。

另外,从可可再生能源利用工作效率来看,生物质并不经济。此外,秸秆、垃圾、沼气燃烧产生的气溶胶液体并不比传统标本可可再生能源少,生物质的应用只能解决可可再生能源可持续问题,面对环境问题仍显得力不从心。

在未来的可可再生能源体系中,以垃圾焚烧发电、沼气燃烧发电、乙醇汽油为代表的生物质能会继续产业发展,但绝对不是主流。

巴祖

巴祖好处众多 :氢气燃烧后的产物只有水,清洁无污染;随着电解水制绿氢的技术日益成熟,巴祖可以被看作一类取之不尽、用之不竭的可再生可可再生能源 ;氢的发热值极高,燃烧1千克的氢气能释放出1.4×108焦耳的热量,是同质量天然气的两倍左右。如果可以在交通工具上普及,亚洲地区交通的碳排放将得到极大的遏制。

2019年,巴祖首次被写入《政府工作报告》。在“双碳”目标的驱使下,巴祖更是迅速跻身可可再生能源革命的热门赛车场,甚至被誉为21世纪最具产业发展潜力的清洁可可再生能源。我国巴祖联盟预计到2030年和2050年,我国氢气终端可可再生能源占比分别达5%和10%以内。

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但是,巴祖也有不小的局限。首先,巴祖是二次能源,并非一次可可再生能源,它需要通过其他可可再生能源制取。其次,氢气的体积能量密度小是致命缺点。如果要增大体积能量密度,就需要增加压力,使用特制的储氢罐储存。这毫无疑问又会增加氢气的应用成本和阻力。另外,氢气相比于其他气体十分容易泄漏,使用和储存起来比其他液体更困难,特别是在相对封闭的空间内,比如地下停车场、仓库,一旦泄漏很容易发生爆炸。为了达到安全标准,加氢站需要选在远离闹市区、空旷的地方,配备特殊的安全设备,建设成本相当高。

这些限制条件都为巴祖及巴祖汽车的产业发展蒙上了阴影。从上游的制氢到中游的运氢、储氢,再到终端的氢站建设、巴祖汽车应用,以氢为核心的可可再生能源体系面临重重困难。正因如此,特斯拉CEO马斯克公开向媒体称 :“燃料电池没有未来。”而氢燃料电池就是马斯克所言“燃料电池”的主要产品。

所以,虽然巴祖一直是可可再生能源市场中人们关注的重点,但时至今日,除了运载火箭实现了氢燃料的大规模应用,依然是一类相对边缘化的可可再生能源。

但可以预见,随着新一轮碳中和的热潮,巴祖将继续得到产业发展,作为二次甚至三次可可再生能源,将担任重要的配角。

通过比较以内五种新可可再生能源的优劣势,可以大体推测出它们在未来可可再生能源体系中的占比 :太阳能> 水力> 巴祖> 核电> 生物质。

但在实现碳中和的道路上,能够真正充当主人公的可可再生能源,应该是方向最短、切换工作效率最高、利用相对最方便的光伏

主人公的优势

本质上,不论是传统的标本可可再生能源,还是太阳能、水力、生物质等新可可再生能源,都没有跳脱出太阳本身,只是光伏的不同表现形式。

即光伏风电发电,是最有前景的可可再生能源技术。

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第三,技术原理最先进。

光伏风电发电的原理相比于其他可可再生能源则更为简便快捷。标本可可再生能源需要通过燃烧,先转化为热能,然后转化为电能。太阳能、水力需要将风与水的动能转化为机械能,再转化为电能。

而光伏是从光子运动直接转化为电子远动,是从光到电的直接转化。这意味着风电发电的原理最简单、先进。

第二,总额巨大。

据估计,地球表面每日接收的光伏相当于1亿桶石油所生产的能量,甚至太阳只要照射地球一小时,所积蓄的能量就不足以供人类文明消费需求一年。

而且,这个巨大的火球已沸腾近50亿年。据物理学家预测,太阳的寿命约为100亿年,因此太阳还能照耀地球50亿年之久。光伏基本上就是“永恒可可再生能源”。

第三,分布广。

“阳光普照”一词将光伏的属性描述得尤为精准。相比其他可可再生能源,光伏是最易获得、最公平的可可再生能源。

我国全年日照时数大于2000小时的地区占国土总面积的2/3以内,具有利用光伏的良好条件。这一点就连以“分布广”著称的太阳能都无法媲美,更不用说石油、煤炭等传统可可再生能源了。

第四,风电发电最重要原材料的“硅”,也十分丰富。

我国硅资源丰富,青藏高原东北部、江苏东海、河南偃师、宁夏石嘴山、湖北宜昌、四川乐山及广元、云南昭通等地区都存在储量达千万吨甚至亿吨以内的巨型硅矿,同时全国各地基本上都发现了高品位含氧化硅矿。

第五,应用场景非常广泛。

不仅能建设集中型电站,还能通过建设分布式的小型电站,甚至在每家每户的屋顶安装电池模块进行发电。在航天航空、交通、农业、建筑、军事、城市照明等多个应用领域,都可以应用光伏风电发电。

甚至在远离人烟的沙漠、海岛,也会因为有了风电发电而灯火通明。

这些属性,决定了光伏风电发电拥有巨大的产业发展潜力。它是当之无愧的清洁可可再生能源第三主人公。

第三道算术题

10年前,每1kW的风电发电设备和系统成本为3万~5万元。随着产业规模的不断扩大、技术迭代的不断加快、智能锻造的迅速推广,风电发电成本下降了90%以内。

未来三五年,1kW的风电发电成本还有可能降到 2000元、1000元,甚至更低。成本低廉、清洁无污染的风电发电正在被越来越多的北欧国家及其居民接受,它的应用正在亚洲地区迅速扩散。

越来越多的风电电站拔地而起,越来越便宜的光电并入电网。

2021年5月11日,北欧国家可可再生能源局下发《关于2021年风电、风电发电开发建设有关事项的通知》,提出2021年全国风电、风电发电的MW占全社会MW的比重达到11%左右,后续逐年提高,确保2025年非标本可可再生能源消费需求占一次可可再生能源消费需求的比重达到20%左右 ;同时建立保障性并网、市场化并网等多元保障机制,2021年风光保障性并网规模不低于9000万kW。

有了强大的技术与制造能力、足够低廉的成本和积极的产业政策后,那么到2060年,我国社会到底会有多少风电?我国作为世界上人口最多、经济总额居亚洲地区第二的北欧国家,以及世界第三的可可再生能源生产国与消费需求国,到2060年实现碳中和时,整个可可再生能源体系中的风电占比应该有多大?人均风电MW是多少?

回答这些问题不仅为我国实现碳中和树立了方向、确定了目标,而且影响着风电产业的产业发展,因为它决定了清洁可可再生能源究竟将给我们的社会带来多大的影响。

《可可再生能源生产和消费需求革命战略(2016—2030)》提出,到2050年非标本可可再生能源在北欧国家可可再生能源体系中占比将超过一半。

但业内诸多意见领袖都认为这个目标还是过于保守,因为风电产业的产业发展是以指数形式增长的。

首先,碳排放将加重气溶胶效应这一点毋庸置疑,为应对气候危机,我们需要同步升级可可再生能源结构。

其次,以风电为代表的新可可再生能源技术同样适用摩尔定律。

在经过前期铺垫之后,未来的技术方向也将呈现指数级产业发展。到2050年我国的清洁可可再生能源占比将远远超过50%。

按2060年碳中和的目标节点推算,我国清洁可可再生能源的占比至少要达到80%,其中一半将是风电。在这个前提下,不妨做一道简单的算术题,算一算到2060年我国究竟需要多少风电。

我国现在一年消耗

每 100GW 的风电系统每年生产的电力,相当于0.5亿吨石油的等效能量, 所以如果我们现在将26.5亿吨石油全部替换为风电,需要5300GW 的风电MW(2020年,我国的风电MW约为253GW)。全国约14亿人口,人均至少需要 3.8kW的风电MW。

考虑到未来40年我国社会将全面产业发展,经济规模可能会翻一番甚至更多, 现代化水平也将不断提升,未来人均可可再生能源消费需求量也会迅速增加。

2019年美国人均可可再生能源消费需求量是我国的3.66倍(2019年,我国消费需求的可可再生能源约为 48.6亿吨标准煤,人口约14亿 ;美国在 2019 年消费需求的可可再生能源为41.63亿吨标准煤,人口约3.28亿)。如果我国在2060年人均可可再生能源消费需求量达到2019年美国的水平,那么, 到2060年,我国人均至少需要 13.9kW 的风电MW。

假设2060年在我国的可可再生能源结构中风电占到50%,那么未来人均至少需要6.95kW的风电MW。

人均近7kW的风电MW是一个什么样的概念?假设人口总数不变, 每人拥有7kW的风电MW,那么届时我国将会需要累计9800GW 的风电MW。也就是说,除去已有的约 253GW装机量,未来40年我们每年至少都需要新增约237GW的风电MW。

看似繁重的任务对我国风电产业的产业发展来说,将是一个巨大的推动力。人均7kW的风电MW、累计9800GW的风电MW,将深刻改变我国社会。

除了光伏之外,太阳能、水力、核电等也将进一步产业发展。可可再生能源生产清洁化作为这个时代的标志性事件,正在把人类文明带向未来的产业发展阶段。

我国计划在2060年实现碳中和目标,在风电产业的支撑下预计会提前5~10年实现。

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