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“碳中和”背后的中国能源大三角:光伏-特高压-新能源

2021-04-16 17:18
元一能源
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美国崛起以来,打造了一个非常具有时代性的“原油体系”,通过“高效炼化技术-全新输油管道-创新汽车生产线”,最终形成了 “生产-传输-利用”的循环体系,成功取代了由英国主导的“煤炭体系”,大大加速了美国工业的发展,这个体系也成为了二战后美国石油霸权的基石。

“碳中和”背后的中国能源大三角:光伏、特高压、新能源汽车

而在当下,我国开始重视能源发展,在能源安全方面投入甚多,但若想要打开新局面,中国需要在能源领域进行一次创新革命,这便是如今最热的赛道:“硅能源”取代“碳能源”的能源革命,由“光伏-特高压-新能源汽车”组成,对应一个新的“生产-传输-利用”循环体系。

为此,我国针对这三个方面出台了空前规模的产业政策,也投入了大量资源进行技术研发和创新。在政策调控下,这些产业也曾经历过寒冬和舆论看低,但随着“碳中和”目标的提出,这个循环体系在去年开始迎来了突破和发展,中国能源大三角正逐渐完备。

光伏:从卡脖子到占领全球市场

光伏被称为“取之不尽”的能源。经过多年积累,我国已经形成了完整的光伏产业链,具备规模化发展光伏发电项目的资源条件,技术优势和应用基础。

中国光伏行业协会的数据显示,截止2020年底,中国光伏累计装机超过250GW,连续6年保持全球第一位;多晶硅和组件产量分别连续10年、14年位居全球首位。而多晶硅、硅片、电池片、组件四个环节在全球累计产量中的占比均超过了2/3。2020年,中国新增光伏装机规模达到48.2GW连续8年位居全球首位。可见,中国已经成为全球最大的光伏市场

光伏技术的发展方面,无论是大规模的产业化技术,还是实验室技术,中国光伏行业技术创新都处于国际领先水平。

在量产效率方面,单晶电池的平均转换效率达到了22.8%,多晶电池的平均转换效率也超过了20.8%,电池量产平均转换效率继续保持全球领先地位。在实验室转换效率方面,美国能源部的国家可再生能源实验室(NREL)全球电池最高转换效率图表中,中国已经有20次上榜记录,且至今仍保持4项记录。

光伏技术进步带来的结果是产业链各环节成本稳步快速下降。根据中国光伏行业协会提供的数据:中国光伏系统成本从2007年的60元/瓦下降到当前的4元/瓦以下;组件成本从当年的36元/瓦下降到如今的1.5元/瓦以下。而在2020年竞价项目中,青海海南州项目中标电价为0.2427元/kWh,是目前中国最低中标电价,其发电成本已经低于中国大多数地区的火电成本。

随着光伏成本的持续降低,光伏产业不仅将进一步推动中国能源结构调整,也将对推动全球能源转型做出重要贡献。截止2020年底,中国光伏发电累计发电量达到9244亿千瓦时,相当于累计节约标煤2.85亿吨,减少碳排放量7.4亿吨,植树16.9亿棵。中国光伏行业为全球应对气候变化做出了巨大贡献。

不过,光伏产业蓬勃发展的同时,也带来了弃光率高、发电距离电力消费中心太远等问题。解决这个问题的关键,就是特高压。

特高压:全世界都用中国技术标准

在我国,特高压是指±800千伏及以上的直流电和1000千伏及以上交流电的电压等级。特高压能大大提升我国电网的输送能力,如果将普通高压线比喻为电力的“铁路”,那么特高压就是电力传输的“高铁”。

据国家电网公司提供的数据显示,一回路特高压直流电网可以送600万千瓦电量,相当于现有500千伏直流电网的5到6倍,而且送电距离也是后者的2到3倍,效率大大提高。此外,据国家电网公司测算,输送同样功率的电量,如果采用特高压线路输电可以比采用500千伏高压线路节省60%的土地资源。

我国特高压经历了四个发展阶段,目前处于第三轮发展期。2018年至今我国出台了多项特高压相关政策,旨在推动特高压有序快速发展。国网《2020年重点工作任务》中对高压建设提出了新要求,推动了各地区特高压建设。

通过多年发展,中国特高压输电技术已处于世界领先的地位。目前,我国主导了59项国际标准、5个新技术委员会,控制了所有特高压标准,全世界都在使用中国的这一套标准。中国的特高压技术能够做到输电5000公里,电力损耗仅为1.6%,甘肃的光伏弃电率从40%降到了10%。国家大基建也在推动特高压技术在全国遍地开花,中国已建在建特高压线路全长4万公里,而到了2035年,中国的特高压线路将会像毛细血管一样遍布全国各地。

在传统的发电思路中,通过扩建铁路网把西部的煤运到东部,各地兴建电站,可解决当地用电和部分就业问题。特高压的思路则是,在西部建大型坑口电站,降低发电成本,然后通过延绵千里的大型高压电塔,输入到东部大城市。我国采取的措施是特高压和铁路建设两手抓,两手都要硬。就这样,本是平行线发展的两大赛道,光伏-特高压完美出现了结合点,中国集齐了新能源竞赛的第二块拼图。

然而,特高压能解决光伏发电的传输问题,而光伏在晚上无法发电,如果要稳定上网,最好的方法就是把能源储存起来,让发出的电得到更好的应用。因此,新能源汽车,作为利用端的一环,带着争议而来。

新能源汽车:打造完整上下游产业链

以2009年“十城千辆”新能源汽车推广应用示范工程为起点,中国新能源汽车产业经过近十年的发展,2018年销量突破百万辆、占全球市场份额超过50%。在国内已经形成了不止一个新能源产业集群,京津、长三角、泛珠三角、西南、中部等全国主要的汽车产区都有对应的新能源产业集群。

与此同时,充换电基础设施建设也在提速。截至今年2月,我国充电桩保有量已达175.8万台,换电站663座,已建成世界上充换电设施数量最多、辐射面积最大、服务车辆最全的充换电设施网络。

新能源汽车作为“生产-传输-利用”循环体系中的“利用”环节,其发展直接带动了储能产业的飞速发展。随着电动车爆发带来的推动,储能成本将会持续下降,根据GTM数据,2012年到2017年电化学储能电站成本大幅下降78%。而且未来到2030年,储能成本会下降到1000元/kWh,我国大部分地区光储结合就能实现平价。

至此,中国的“光伏-特高压-新能源”三个产业,会让能源的“生产-传输-利用”的三角形成闭环,而且可以自我造血,不断正向加强。“碳中和”背后的能源竞争,会影响中国的产业布局,会影响中国的发展质量,也一定影响中国本土产业链未来的生存空间。

如果只有新能源一个产业链,我们最多只能掌握一个行业的话语权,唯有光伏发电+特高压输电+新能源用电三者齐头并进,我们才能掌握全球未来能源的话语权。曾经,谁控制了石油谁就控制了全球大部分能源,谁就控制了世界,为此还引发了战争和争夺,如今全球能源紧缺,加上外部环境不断压制我国科技发展,我国只有走出自己的能源发展路径,才能摆脱“卡脖子”的困境,走出属于自己的光明大道。

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