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「新能源產業」新能源產業發展回顧與展望

發布時間:2019-10-08 來源:中國社會科學網 133

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Photo by JACLOU-DL on pixabay

中國新能源產業經過70年的發展,尤其是改革開放以來的40年發展,開發建設規模不斷壯大、關鍵技術進步顯著、產業國際競爭力增強、對減輕環境污染和碳減排貢獻巨大,已經成為世界最大新能源裝備制造和新能源利用大國。

在當前全球能源低碳轉型趨勢下,新能源產業面臨的國內外形勢也發生了深刻變化,例如,可再生能源電力即將進入平價時代、國際新能源產業分工不斷深化,國內能源體制改革穩步推進,中國作為新能源大國,需要清晰識別未來能源轉型方向,牢牢抓住新能源產業核心環節,提早布局可能會引起能源體系發生革命性變革技術的研發,成為引領新能源發展,推動世界能源轉型的重要力量。

01 發展歷程與特點

早在上世紀50年代,為了解決能源供應不足的問題,我國就開始發展小水電、沼氣池、太陽灶、風力提水機、小型風電機、中低溫地熱利用和小型潮汐電站等新能源。但是當時這些技術還不夠成熟,離能夠規模化開發的“新”技術還有很長距離,只是在能源供給不足條件下,“就地取材”的小范圍、零散式利用,還遠遠達不到產業范疇,也無法進入商品能源的統計中。1990-2010年,新能源開始真正發展起來,終端能源消費比重從1991年0.01%迅速增加至2010年1.62%。2010年以后,新能源進入了高速增長期,尤其是以太陽能發電、風力發電為代表的新能源發電裝機出現爆發式增長,2018年兩者裝機比重占全部電力裝機比重達到18.89%。

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02 回顧新能源產業發展歷程,大致可劃分為三個階段:

第一階段,新能源早期發展階段(1949-1990)。這一階段特點是新能源開發利用還沒有到商業階段,尚未形成產業,從統計數據來看,商品化新能源占終端能源消費比重為零。大多數技術還處在初級研發階段。

第二階段,新能源產業快速發展階段(1990-2010)。在國家產業政策作用下,新能源產業發展進入快速發展軌道,并出現三個重要的變化:新能源利用從農村擴展到城鎮,設備從小型向大中型發展,從研究開發走向市場化和產業化,從著眼于在增加能源供應轉向把改善環境作為主要目標(周鳳起、王慶一,2002)。這一階段新能源開發利用量從1990年60萬噸標煤增加到2010年3260萬噸標煤。風光等新能源已經有了較強的產業基礎,成為世界最大整機制造、光伏組件制造國家,且在技術領域取得較大進步。

第三階段,新能源產業高速發展階段(2011-至今)。“十二五”以來,在市場環境、政策環境以及國際氣候環境驅動下,我國新能源產業進入高速發展階段。這一階段,新能源產業發展的特點主要是:形成了支持新能源快速發展的政策體系;新能源裝備制造能力位居世界前列,關鍵技術取得了突破;雖然一度因發展過快忽略消納,出現棄風棄光以及裝備制造業產能過剩現象,隨后在產業政策作用下,逐步有所改善。

03 成績與問題

1.取得的成績

1)開發建設規模不斷壯大。目前,中國已經成為全球新能源利用規模最大的國家。截至2018年底,中國新能源發電裝機達到4.17億千瓦,約占總裝機容量22%。新能源發電0.9萬億千瓦時,約占全社會發電量的13%。其中,風電裝機容量1.84億千瓦,累計裝機和新增裝機連續九年位居世界第一;光伏發電裝機容量增加至1.75億千瓦,連續四年位居世界第一;生物質發電裝機1781萬千瓦,規模居全球第二;核電裝機4466萬千瓦。2017年底,中國地源熱泵裝機容量達2萬兆瓦,位居世界第一。水熱型地熱能利用以年均10%的速度持續增長,已連續多年位居世界首位。

2)關鍵技術進步顯著。經過多年發展,新能源領域科技創新能力和技術裝備自主化水平顯著提升。

3)風電裝備制造技術已經達到了世界先進水平。現階段大型風電機組整體上處在發展階段,但是很多技術研究已經達到了國際一流水平,主要設備制造基本上實現了系列化、標準化。低風速、高海拔風電技術取得突破性進展。海上風電整機和關鍵零部件設計制造技術水平逐漸成熟,海上風電裝備基本具備國產化能力。中小型風電技術自主國產化,處于世界領先水平。國內中小型風電的技術中“低風速啟動、低風速發電、變槳矩、多重保護等等”一系列技術得到國際市場認可,處于國際領先地位。

4)光伏發電技術世界領先。經過多年發展,我國光伏電池技術創新能力顯著提升,光伏轉換效率不斷提高,規模化光伏開發利用取得重要進展。晶體硅太陽能電池產業技術在國際市場具有很強的競爭力,除個別高效電池生產用等離子體增強型化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,簡稱PECVD)設備、硼擴散設備等設備外,光伏制造的整套生產線均已實現國產化。

5)生物質能利用技術日趨成熟。生物質發電關鍵設備均已實現國產化。生物質成型燃料壓縮轉換技術達到國際先進水平;生物質沼氣工程轉向規模化與高值化開發利用;生物質直燃鍋爐、垃圾焚燒鍋爐、汽輪發電機組、秸稈燃料成型機等主要設備實現國產化,并且出口國際市場。

6)地熱能勘探技術不斷成熟。熱泵技術快速發展,形成適合中國國情的大型地源熱泵、高溫熱泵和多功能熱泵系統,主要技術與裝備已基本實現國產化。地熱尾水回灌技術取得一定進展,巖溶型熱儲的尾水同層密閉回灌技術較為成熟。

7)產業國際競爭力增強。新能源產業實力不斷增強,產業體系逐步完善。目前已經形成了涵蓋研發、制造、設計、施工、運行等各環節的新能源全產業鏈。比如,風機設備,多晶硅、硅片、光伏電池生產規模均居世界第一,新能源產業國際競爭力不斷增強。

2018年,全球風機出貨量前十位制造企業,中國占4家。風電機組出口30個國家和地區。中國多晶硅產量超過25萬噸,約占全球總產量50%,光伏組建產量超120G,占全球近70%,出口突破40G。2018年全球光伏企業20強,中國企業占16家。經過多年研發,光伏行業各環節生產效率、經濟性不斷提升。

對減輕環境污染和碳減排貢獻巨大。新能源產業的發展不僅帶動了經濟增長,推動能源轉型,而且在提供清潔電力的同時,為應對國際氣候變化,降低碳排放做出了貢獻。初步估算,有新能源發電的統計數據以來,截至2018年,我國風電(1.3萬億千瓦時)、太陽能發電(0.25萬億千瓦時)、核電(1.9萬億千瓦時)、生物質發電以及地熱等新能源發電(0.5萬億千瓦時)累計發電量約為4萬億千瓦時,相當于替代12億噸標準煤,減少排放二氧化碳31億噸、二氧化硫1200萬噸、氮氧化物1000萬噸,對減少溫室氣體排放、降低大氣污染發揮了巨大作用。

2.存在的問題

1)新能源產能過剩問題雖有所緩解但依然存在。近年來,新能源行業產能和裝機規模不斷擴大,遠超過國內應用規模和國外進口需求。光伏組件產量從2001年4.3MW 飛速增長至2018年的120GW(GW 是表示功率的單位,gigawatt的縮寫,常用來表示發電裝機容量)。2008年以來,外需低迷、國內市場不成熟、歐盟光伏“雙反”等因素,使得新能源行業出現供給能力過剩的現象。2018年歐盟對我國光伏產業“雙反”結束,一定程度上緩解了2016年以來因國內市場需求低迷而不斷加劇的產能過剩問題。但是,之前2年的擴產潮導致產能集中釋放,光伏產業產能過剩問題仍然存在。數據顯示, 2018年我國的光伏組件建成產能已經達到120GW,但是同年全球光伏市場需求(新增裝機)卻只有104GW,我國光伏組件產能在短短10年間超過了全世界市場的需求。國內光伏利用市場(新增裝機44.26GW)更是不足產能的40%。

2)大型或尖端能源裝備制造能力及關鍵材料與發達國家仍有差距。在大型或尖端可再生能源裝備及材料、關鍵的高端設備及工藝技術, 與發達工業國家相比,存在較大差距,國內高端產能尚無法滿足國內市場的要求。例如,新型高效光伏技術及裝備、大型風電裝備、承壓或耐高溫特種材料等,還需要從國外引進或購買。從光伏發電領域各國專利情況來看,中國向境外專利申請量比重不足3%,遠遠小于美國、歐洲向境外專利申請量,中國光伏技術專利處于逆差。而且, 國內的專利申請主要分布在光伏組件、光伏應用等技術含量并不高的領域,多數光伏技術申請領域多是創新技術的外圍專利,僅少數幾種在核心技術領域。再如,地熱能發電領域,目前我國熱源探查技術落后,鉆探技術還不成熟,成井工藝方面也有待提高,綜合技術也十分缺乏,缺少既懂地面技術又懂地下勘探的開發企業。

3)現有能源體制不利于“平價時代”背景下新能源的發展。現有能源體制下,新能源發展主要以盡快形成大而全的新能源裝備制造產業以及新能源發電裝機為目標,忽視新能源應作為國家能源轉型進程中的主要能源品種的重要角色。隨著新能源規模不斷增加,新能源自身特性(特別是風電、光伏發電的波動性)導致非技術性問題,需要借助能源的體制機制來進行協調。然而,從能源轉型視角來看,當前能源體制很難解決新能源規模進一步擴大帶來的不同部門之間的沖突。因此,在新能源(特別是風電和光伏發電)步入平價時代后,深化能源體制改革,尤其是電力體制改革,是促進新能源健康、穩定、可持續發展的關鍵。

04 面臨的新形勢與展望

1.世界能源轉型大趨勢

在全球碳減排壓力下,世界主要國家把新能源發展與利用作為本國能源轉型和產業發展的重要方向。目前,世界上超過100個國家已經制定了新能源扶持政策,48個國家設定了提高可再生能源供熱和制冷行業的利用目標,42個國家設定可再生能源交通目標,146個國家設定可再生能源電力目標,64個國家明確設定了可再生能源占終端能源比重目標,例如丹麥將這一目標設定為100%(REN21《2018可再生能源全球現在報告》)。

各國還積極將風、光等可再生能源發展進行立法。近年來,由于技術進步引起的可再生能源價格大幅下降、并網技術保障可再生能源穩定可靠,以風電、光伏發電為代表的新能源迅速成為推動全球能源轉型的新動能,同時也成為新一輪國際競爭的制高點。

根據統計,2018年中國、歐洲和美國在全球可再生能源電力和燃料投資中的占比接近75%。可再生能源在全球終端能源消費中的比例不斷上升。值得關注的是,近年來,可再生能源投資在國內生產總值占比最高的國家都是新興市場。比如,印度、土耳其、南非。

2.新能源裝備制造業分工逐步深化

當前以歐美、日本為代表的發達國家和地區仍然掌握著新能源裝備制造業的關鍵技術,處在產業國際分工中的主導地位。隨著能源轉型進程加快,未來能源市場對新能源裝備制造產品的需求將越來越大,新能源產業國際分工會進一步深化,掌握核心環節的國家或企業將重新整合產業價值鏈。這一過程對中國而言,既有挑戰,也有機遇。

未來能源轉型大方向是低碳轉型,但是各個國家的資源稟賦和發展階段的差異性決定各國轉型方向與路徑不會完全相同。在能源轉型背景下,各國都會選擇符合本國特點的新能源產業和發展路徑。當前中國已經成為光伏產業和風電產業大國,具備了國際競爭力。

未來應該抓住產業分工逐步深化的機遇,在強化產業關鍵性、基礎性技術研發的同時,通過整合并購在全球范圍內布局光伏產業、風電產業。與此同時,應積極利用物聯網、云計算、大數據、智能硬件、移動寬帶互聯等新一代信息技術,推動新能源產業從自動化向智能化升級。

3.新能源被賦予更重要的使命

供給不足長期以來是中國能源領域突出矛盾。經過數十年的努力,中國能源供給能力大大提高,基本解決了全局性供求緊張的矛盾。

當前能源領域最突出的問題是化石能源比重過高引起的二氧化碳排放以及環境污染。中國承諾2030年碳排放達峰以及國內經濟高質量增長、生態文明建設,迫切需要能源結構低碳化、清潔化。

“十二五”以來,多個國家層面的能源發展、新能源發展中長期規劃中明確提出可再生能源要占終端能源消費比重提高到15%(2020)、20%(2030)的具體目標(如果加上核電,該目標約提高3個百分點)。

大力發展新能源,快速提升新能源終端消費比重,成為建設生態文明、美麗中國的重要路徑。新能源將在不久的將來扮演重要角色。

4.可再生能源電力將進入平價時代

隨著新能源領域技術進步,以及新的商業模式出現,尤其在光伏發電和風電領域,成本下降非常迅速。根據國際可再生能源署(IRENA)發布的報告,在全球許多地區達到或低于化石燃料發電成本。IRENA預計到2020年,全球商業化的可再生能源度電成本將落在3—10美分/千瓦時價格區間,進入平價時代。其中:

2010—2017年間,全球公用事業太陽能光伏發電的加權平準化度電成本大幅下降超過70%,從36 美分/千瓦時降至10美分/千瓦時。2017年德國競標成功的光伏項目的平均價格低于50歐元/MWh(60美元/MWh),較前兩年下降近50%。IRENA預計到2020年,光伏發電成本還將再降五成。

風力發電在2010—2017年間, 陸上風電和海上風電的平準化度電成本分別下降25%和17%,即從2010年的8美分/千瓦時和17美分/千瓦時降至6美分/千瓦時和14美分/千瓦時(加拿大、印度、墨西哥、摩洛哥等多元化市場,陸上風電競標的價格出現了低于20美元/MWh的投標價,較2016年的招標降低了40%-50%并創全球新低。德國國內的紀錄也降低至38歐元/MWh。2017年德國和荷蘭的海上風電競標結果出現了零補貼中標,這些項目分別將于2024年和2022年開始運行)。

IRENA預計,到2019年,最好的陸上風電項目平準化度電成本將不超過3美分/千瓦時,屆時將比化石燃料發電更低。2020—2022年間,海上風電的平準化度電成本將在6—10美分/千瓦時之間。

5.新技術的突破有望推動能源系統的革命性變革

能源轉型進程中,一些諸如儲能、氫能、能源互聯網等新技術的突破,有可能重塑能源系統,新的能源系統將更具有柔性、開放性和兼容性。各類能源品種在新的能源系統中有機融合、互補,各盡所能發揮作用,從而實現能源系統的低碳化轉型。

儲能。能源系統最終實現低碳、零碳轉型,風、光等間歇性能源的大規模利用是當前世界各國的共識。在間歇性能源規模化利用方面,有兩種方案:

一是基于現有能源體系,通過集中開發,(超) 遠距離傳輸, 例如, 國內風光基地建設,以及全球能源互聯。二是基于風、光等間歇性能源特點,分布式利用就地消納。

第一種方案,大規模接入會對大網安全穩定帶來沖擊。需要更加靈活配套電源來進行干預(這種方式并不低碳與經濟,偏離了能源轉型的初衷),或者只能通過大規模儲能來減少波動性,避免對電網的沖擊。

第二種方案,分布式利用雖然可獨立運行,減少了對電網的沖擊,但小型儲能系統仍然是這種分散式利用商業化的必要條件之一。因此,儲能技術的成熟并商業化應用將能極大提高風、光等間歇性能源利用規模。

氫能。氫作為潔凈的二次能源載體,能方便地轉換成電和熱,具有轉化效率高、來源途徑廣、噪音低以及零排放等優點,可廣泛應用于汽車、飛機、列車等交通工具以及固定電站等方面。

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有專家預測, 氫能源將顛覆兩個領域,一是交通運輸行業,技術成熟氫能汽車將取代傳統燃油汽車和“傳統”電動汽車。二是顛覆能源格局,采用可再生能源實現大規模制氫,通過氫氣的橋接作用,既可為燃料電池提供氫源,也可轉化為液體燃料,從而有可能實現由化石能源順利過渡到可再生能源的可持續循環,催生可持續發展的氫能經濟。因此,氫能作為潔凈能源重要載體,被日本、歐洲等國家看作本國未來能源變革的重要組成部分,甚至將氫能產業提升到戰略高度。

此外,數字化、能源互聯網、微電網、虛擬電廠、區塊鏈等領域的技術進步,也逐漸滲透至能源系統內部,不僅有利于提高能源系統的包容性,而且更加豐富了新能源利用的商業模式,對新能源產業將是新的機遇。

05 促進新能源產業發展的重點與政策建議

新能源發展即將進入平價時代。新的形勢下加強向圍繞新能源而構建的能源系統轉型的頂層設計,構建有利于新能源發展的制度環境和市場機制是提高新能源占終端比重,實現新能源產業健康發展的關鍵。

1.圍繞新能源調整能源發展戰略

當前,世界大部分國家已經積極推進能源轉型實踐,向清潔低碳的能源體系轉型成為各國能源戰略重要內容。圍繞化石能源制定未來能源發展戰略,在能源轉型不斷推進的背景下將逐漸失去現實基礎。例如,僅強調能源供給的傳統能源安全戰略,如果不能對這一大趨勢進行及時反應,那么將很有可能失去在未來新的世界能源格局下的話語權。

同樣,如果不能從戰略高度確定新能源在未來能源系統中的戰略性角色, 那么在既定的能源發展戰略路徑下,傳統化石能源的優勢將會繼續,甚至會因為化石能源行業投資鎖定效應得以增強,從而壓縮了新能源進一步發展的空間,增加了能源轉型的成本。

因此,中國能源發展戰略需要在能源系統向以風、光為代表的新能源轉型背景下進行調整。

一是確定新能源在未來能源系統中的戰略地位;二是部署新能源領域重大、前沿技術研發;三是調整能源領域重大投資方向, 更加鼓勵新能源領域的基礎設施投資;四是制定新能源發展的長期戰略安排、實施路徑,以及新能源發展的進展和政策實施效果的科學評估和考核體系。

2.依靠市場調整新能源發展模式

從世界主要新能源大國的發展經驗來看,新能源發展初期各國政府都通過制定新能源發展的法律體系,以及強制性政策措施,來提高新能源的市場份額,極大地推動了新能源產業的發展。在政策支持與技術進步推動下,以風、光為代表的新能源發電成本不斷下降。IRENA2018年5月發布的《2018可再生能源發電成本》顯示,陸上風電和光伏的度電成本從全球各國承諾的到2020年新增裝機容量來看,超過77%的陸上風電項目和83%的大規模光伏項目的電價會低于最便宜的火力發電裝機(包括煤電、油電和氣電)。

在我國,預計2022年,大部分風電和光伏發電項目將具備發電側平價上網條件。風電與光伏發電逐漸進入平價時代。這意味著, 新能源發展模式應該由政策驅動、國企主導向市場驅動、公平準入轉變,政府逐步退出新能源市場,而把重點轉向構建平等、開放、有序、健康的適合新能源發展的市場環境。

一是逐步取消可再生能源發電補貼;二是制定針對壟斷企業市場勢力的監管制度,尤其是禁止壟斷企業依靠自有壟斷網絡延伸諸如電網規劃、增量配網等業務領域;三是進一步深化能源價格形成機制改革,構建反映市場供求和資源稀缺程度、體現生態價值和環境損害成本的能源價格體系。

3.通過體制革命理順新能源發展機制

當前能源體制脫胎于計劃體制,是圍繞化石能源而設計。這種體制下,政府通常以傳統下達指令任務、指標考核的方式實現能源經濟活動的干預。這一方式的優勢就是能在較短的時間內迅速地提高風、光等新能源發電裝機規模。

近十年來,中國風電、光伏發電裝機規模已位居世界第一,成為全球新能源發展的引領者,正是得益于這一體制安排。但是,這一體制忽略了由于新能源發展與傳統能源體制(尤其是電力體制)的不完全兼容而導致的新能源發展空間的有限性。例如,現有體制下,優先保證火力發電利用小時數,沒有保證風電等可再生能源的發電小時數,行政計劃調度過度干預市場選擇;各類補貼政策進一步強化了化石能源的市場競爭力,等等。

因此,按照習近平總書記在中央財經領導小組第六次會議提出的推動能源體制革命,構建有效競爭的市場結構和市場體系,形成主要由市場決定能源價格的機制,創新能源科學管理模式,建立健全能源法治體系的戰略思想,體制革命要朝著有利于新能源發展的方向調整。一是深化電力體制改革,建設統一、高效、靈活的電力市場,從制度上提高能源系統的靈活性和新能源發電的發展空間。二是自然壟斷環節的無歧視開放,建立嚴格的可操作的壟斷監管機制。三是建立健全能源法治體系,推進不同層級能源管理和監管機構、職能、權限、程序、責任法定化,監管獨立性,執法公平化。

本文來源: 《中國發展觀察》2019年第16期

本文轉自:中國社會科學網

本文作者:王蕾 工作單位:中國社會科學院工業經濟研究所

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