數據分析|中美兩國電力工業發展對比
中國太陽能發電發展歷程如下圖:
我們要注意到,我國的1.29億千瓦太陽能發電中幾乎全部是光伏(我國2015年底推出大約100萬千瓦的首批光熱示范項目,目前還沒有規模投產),而美國的3470萬千瓦中,已有175萬千瓦是光熱發電。所以,目前美國在光熱發電還是領先于中國的,但是,幾乎可以肯定地,等我國首批光熱發電示范項目陸續投產后,光熱發電裝機未來幾年內我國很快會超過美國。
兩國對比,我們看到,風電和太陽能這兩類新興的可再生能源發電,中國起步比美國晚了差不多10年,但是發展速度更快,從而迅速地在總裝機容量上超越了美國,成為世界第一。這體現了中國的后發優勢。
但是,我們要注意到,中國的棄風棄光比美國要嚴重,一個未必嚴謹但最簡單直觀的方法,就是拿“風電+太陽能”發電的發電量占比(占全部發電量的比例)和裝機容量占比(占全部裝機總容量的比例)進行比較。如果裝機容量占比遠大于發電量占比,我們可以認為風電和太陽能發電的利用小時數偏低了,也就是說棄風棄光比較厲害。下面看圖說話。
先看美國的:
再看中國的:
很直觀地看到,中美兩國的“風+光”發電裝機占比和發電量占比兩根曲線都有一個差距——“喇叭口”,只是美國的“喇叭口”近年來比較穩定,沒有擴大的趨勢,而中國的“喇叭口”是越來越大。2017年美國的“風+光”發電裝機容量占比中國小4.9個點,但發電量占比卻比中國大1.8個點。當然,這和美國的電網調峰能力更強有一定關系,但我們還是不要給棄風棄光找理由了,而是要看到事實本身。
三、綜合分析中美兩國的發展歷程,探討中國能源和電力未來發展
第一個問題,中國發電裝機或發電量何時趨穩不再增長?美國的發電量自2005年以后基本就走平了,裝機規模也只是緩慢增加(2005-2017年只有0.9%的復合增長率)。中國的發電量和發電裝機規??隙ú豢赡芤恢痹鲩L下去。其實,誰也說不清楚中國什么時候發電量不再增長了,但也許有一個重要的標志,就是某種主要的發電類型開始出現容量凈減少的時候。截至目前中國所有的發電類型都是在凈增加。單純去猜測這個問題,意義不大,但在做長遠的能源規劃時,不能忽視這個問題。
第二個問題,在風電和太陽能(主要是光伏)等間歇性可再生能源發電大量增加的情況下,中國電網的調峰手段有哪些?美國因為有巨大的天然氣發電做基礎,2016年總裝機容量中天然氣發電占比41.5%(發電量占比34%),加上2%的抽水蓄能裝機,本身具有強大的調峰能力,所以調峰對美國的挑戰不大。但是中國電網的調峰挑戰是很大的,中國2017年天然氣發電裝機占比僅有4.3%,發電量占比3.2%,抽水蓄能裝機占比只有1.6%,隨著風電和太陽能發電的繼續發展,具有調峰能力的裝機占比需要明顯增加。增加天然氣發電調峰機組是必要的,但按照中國的資源稟賦,不能單純依靠這條路。當然也可以增加整個電網發電裝機的冗余度,但不必要的冗余是對社會財富的浪費,比如地處甘肅的河西走廊風資源豐富,需要配套長輸線路才能將風電輸出到東部消納,這種情況如果就地同步配套煤電作為容量冗余,直接導致當地煤電過剩,長遠來說并不利于風電的疏導。顯然,從調峰這個角度來看,中國顯然比美國更需要發展儲能。
第三個問題,拔高一步,從能源全局來看,我們還有哪些事情可以做?電力是二次能源之一種,從能源全局來看,多種能源“豎井”需要打破,也許有些問題就不再是問題了。比如,我們努力提高天然氣發電占比,這不僅僅是發電的事情,更是天然氣供應的事情,不能顧此失彼,氣荒這種事情出現次數多了只能說明我們的能源管理水平不夠。我們更不能讓少數油氣壟斷企業趁機哄抬價格,造成國際市場上因為“中國需求”而提高上游價格,其實國際市場天然氣供應是偏寬松的。比如,分布式能源電力接入配電網就近消納及市場化交易問題,國家推了這么久,到操作層面就是被電網卡住。這方面,我們要向美國學習,美國將輸電環節作為自然壟斷性獨立出來進行管制,促進發電側和售電側的競爭,新一輪電改是要做這個改革,但是改革的效率和效果,拭目以待吧。
我們近年來討論得比較多的清潔供暖和“煤改氣”,在農村地區的居民分散性決定了天然氣供暖在效率和效益上都會面臨實際問題,熱網和氣網很難覆蓋廣大農村,但電網是可以全覆蓋的,從全國來看,也許甘肅內蒙在棄風的同時,河北河南正在為清潔供暖發愁,怎么樣才能用棄掉的風電去熱老百姓的炕頭呢?比如,用戶需求側的用能管理,是個非常迫切需要解決的問題,我們歷來在樓宇、居民集中供暖上是粗放式管理,即按房屋面積收取能源使用費用,辦公室、家中無人時供暖依舊,這個對能源使用的浪費數量是相當驚人的,如果在現有熱計量的基礎上通過科技創新融合互聯網等技術進行升級,采用精準熱計價的辦法,在有效保證提供用戶最低保暖溫度時,讓用戶按需求自行管理用熱能量,在當前社會經濟和技術水平下,完全可以做到的,可為整個社會節省大量的能源消耗。
當然,這里只是探討,拋磚引玉。只要中國人想做的事情,一定可以做到,這是中國的優勢。
(注:本文所有數據,全部來自中電聯和美國EIA的公開數據,如有失誤之處,歡迎指正)
責任編輯:售電小陳