广州风机价格虚拟社区

【报告】清洁能源立潮头:智慧电网是传统电网向能源互联网变革的代表

国孚电力2018-06-27 15:48:34


正文

1. 危机与希望:人类能源利用新探索

“现代文明是能源浪潮的产物,但是人类对能源的胃口总是欲壑难填,这使得解决能源短缺的办法总是暂时的,人类面临的挑战却是永久的。”——阿尔弗雷德•克劳士比:《人类能源史》(Children of the Sun)

1.1. 三次能源浪潮,支撑起现代文明

人类何以超越众生,成为陆地的王者?何以创造文明,积累财富?纵观人类文明史,文明的诞生和现代文明的到来,都与能源革命息息相关。人类利用能源手段和效率的每一次升级,都将对经济和社会带来不可估量的改变。

■ 火:堪比语言的伟大发明

火是人类文明在能源利用上的第一次突破,开启了人类主动利用能源的时代。查尔斯•达尔文曾说:火是人类发明的一种便捷、可靠的新方法来获取在有机物中累积的太阳能,是一个巨大进步,在人类发展史中,它的重要性仅次于语言的形成。

火的使用,使得烹饪食物和加工金属成为可能,薪柴、秸秆中的生物质能和人力、畜力一起成为了古代最为主要的能量来源。随着科技的发展,水力和风车/风帆的应用也越来越普遍,在第一次工业革命之前发挥了重要作用。

■ 煤:开启工业文明黄金时代

几千年来,人类社会经济水平一直未能获得真正的增长,能源的利用未获突破是其中重要的原因之一(人力劳动的功率很难持续的超过100W)。煤炭的利用和蒸汽机的发明从空间和时间上极大的延伸了人类获取和利用能源的手段。从空间上,人类第一次将能源的利用从地表延伸至地下;从时间上,远古时期的生物质能孕育成为化石能源,亿万年前的太阳能通过这种方式馈赠给人类。工业革命之后,人类迎来了第一个发展黄金时代。

■ 电:电气化时代创造无限可能

人类对能源的利用从热力转化为机械动力,开启了工业化规模生产的新篇章。石油的应用和内燃机的发明意味着蒸汽这一转化摆脱了蒸汽这一媒介,能源利用的效率大大提升。电力技术的出现使得机械动能得以通过电磁感应转化为电能。电气化时代开启,方便灵活、即停即起的电力能源创造出无限可能。

1.2. 高能文明的未来:基本规律与发展趋势

正如地理学家斯密尔所说:“现代社会最根本的特征是:我们拥有依赖大规模燃烧化石燃料的高能文明。”目前人类的初级能源使用量,约是1850年的20倍、1950年的5倍。如此庞大的能源消耗引发了人们对其可持续性的深深担忧。高能文明的未来走向何方?人类能源利用发展的三条基本规律或许能够帮助我们看清未来的发展趋势。

 ■ 能源类型由高碳向低碳发展无论是传统的薪柴还是现代的煤炭、石油等化石能源,污染和碳排放过高的问题一直困扰着整个社会。从长期看,能源类型由高碳向低碳发展,有化石能源转向清洁能源是大势所趋。煤炭单位热值的碳含量为26.37t/TJ,原油为20.1 t/TJ,天然气为15.3 t/TJ,而水电,风电,太阳能、核能等几乎没有碳排放。

■ 资源生产由简单生产向技术生产发展:蒸汽机的发明让从矿井中抽水非常高效,其普及推广使得英国煤炭矿井的平均深度提升了一倍,煤炭的开采得以从地表深入地下。从那时起,资源生产的技术含量越来越高。电力、核能、风电、光伏的诞生无不是时代最高端的科技运用。近年来水平井分段压裂技术的应用更是掀起了一场能源领域的“页岩油气革命”,美国在这次变革中独占鳌头。

 能源利用形式由直接一次转换向多次转化发展:工业革命前能源的利用多局限于热能,随着工业革命中蒸汽机和内燃机的发明,能源的利用更多是转换为机械动能。而进入电气化时代后,能源又经历了动能向电能的转换。能源的运输和使用更为便捷,效率更高。

人类社会未来能源的发展趋势,我们认为从能源类型上将回归太阳能本源,并追求核能的终极目标。从能源利用上将节能和效率提升并举。

■ 能源类型:回归太阳能本源。无论是生物质能还是储存在地底的化石能源,亦或是水力,风力蕴含的能量,本源都是来自太阳内部无时无刻不在进行的核聚变产生的能量。而地热能和核能实际的能量来源也是来自原子核。对于人类来说,太阳能才是取之不尽的能量宝库,生物、化石能源等只是通过化学能储存与释放能量的一种方式。人类能源利用未来的发展趋势,必将回归太阳能本源,中长期将迎来以风电、光伏为代表的清洁能源革命,而突破核聚变获得“人造太阳”则是人类探寻新能源的终极目标。

 ■ 能源利用:节能和效率提升并举在人类获得取之不尽的核聚变能源之前,经济发展对能源的消耗却急剧增加,能源的可持续与高效利用的重要性日益突显。新一轮的能源变革除了是清洁能源革命,也是节能技术和电网技术的革命。智能电网,能源互联网的技术突破与应用普及将成为这场变革中的一大亮点。

1.3. 青萍之末,微澜之间:世界能源格局新变化

 美国页岩油气革命,搅动世界能源格局

近十年间蓬勃兴起的页岩油气革命是油气工业的第三次革命(浅部集中易勘探易开发的构造油气藏→地层岩性油气藏(隐蔽油气藏)→非常规油气藏(连续型油气聚集)→页岩油、页岩气)。水平井多段水力压裂的出现与成功应用,催生了美国的页岩油气革命,重复压裂技术、新型压裂液技术、新型支撑剂等技术的成熟进一步促进了美国页岩油气产量的快速增长。一个最明显的改变是,美国原油产量已经从2011年初的约540万桶/天上升到如今超过1000万桶/天。有望在今年突破1100万桶/天并超越俄罗斯成为世界第一大产油国。原油净进口量已经从2011年时的900万桶/天降至600万桶/天。页岩气的泛滥影响同样不可小觑,天然气如今已经成为美国能源的中流砥柱,LNG也已成功出口中国,并可能在2020年使美国成为世界第三大LNG出口国(美国能源署预计)。

美国页岩油气产量的增长和出口的放开抵消了OPEC减产的努力,损害了沙特、俄罗斯、伊朗等国的利益。长期看可能导致美国和中东原油逐步脱钩,削弱沙特等中东产油国对美国的战略地位,动摇石油-美元的基础。

■ 美国退出巴黎协定,中国扛起清洁能源革命旗帜

美国大力开发页岩油气,并退出巴黎协定之时,中国扛起了清洁能源革命的旗帜(一个重要的原因是:煤炭污染太严重,石油天然气对外依赖程度过高,而我国也没有美国丰富的页岩油气资源)。我们曾在去年11月的主题周报《迈向新时代,中国的清洁能源革命》中分析了当月15日国家能源局新能源和可再生能源司党支部书记、司长朱明在《中国电力报》上发表署名文章:坚持绿色发展推进新能源再上新台阶。文章中指出,力争到2035年,我国能源需求的增量全部可由清洁能源提供,可再生能源发展进入增量替代阶段2035~本世纪中叶,全面构建以可再生能源为主体的现代能源体系,可再生能源对化石能源进入全面存量替代的阶段。

为了保证2030年前温室气体排放达到峰值的目标实现,我国需要发展高比例的可再生能源和高效率的能源系统。根据发改委能源研究所《中国2050高比例可再生能源发展情景暨途径研究》的预测,到2050年我国能源效率将比2010年提升90%,届时可再生能源占一次能源比例达到62%,年发电量达15.2万亿千瓦时,可再生能源发电量比例达到82%,非化石能源发电占比达到91%,煤电发电量占比下降到7%以下。

风电和光伏将发展为我国绿色电力系统的中流砥柱,预计在2020年至2040年得到迅猛发展:平均每年新增装机容量接近1亿千瓦,到2050年实现24亿千瓦风电和27亿太阳能发电,年发电9.66万亿千瓦时,占全部发电量的64%。技术突破、成本降低和新电改的成功将成为风电光伏跨越式发展的关键因素。

2.风电起兮,扭转能源格局

2.1. 静待风来,风电市场可期

我国风电装机累计容量世界第一,风电已成为继煤电、水电之后的第三大电源。“十二五”期间,我国风电新增装机容量连续五年领跑全球,累计新增9800万千瓦,占同期全国新增装机总量的18%,在电源结构中的比重逐年提高。到2017年年底,我国风电累计并网容量达到1.88亿千瓦,占据全球风电累计装机量的35%。

风电将成为未来电力供应的重要支柱。风电作为一种可再生的发电方法,有着先天的竞争优势。在环境保护上,风电可以有效降低环境污染,提高能源清洁度,推动能源无污染;在规模经济上,全球风电成本在过去的七年间已经降低了23%,在一些地区成本已经低于化石燃料发电成本;在成长潜力上,预计到2050年风电在总发电量上的占比将达到35%。由于风电相关技术的突破和成本的降低,以及全面深化电力体制改革的成功,预计风电将得到迅猛发展。根据《风电发展“十三五”规划》设定的总量目标是,到2020年底,风电累计并网装机容量确保达到2.1亿千瓦以上,其中海上风电并网装机容量达到500万千瓦以上;风电新增装机容量8000万千瓦以上,其中海上风电新增容量400万千瓦以上;风电年发电量确保达到 4200 亿千瓦时,约占全国总发电量的 6%。

扬风电之长,避风电之短。风电由于受自然环境影响较大,存在一些天然的不足之处,包括风速不稳定,风能利用受到地理位置的限制,风能转换效率低,风电在时间上和空间上供需不平衡等。但是随着风电支持政策的先后出台,低风速机型的技术的突破以及风机转换效率的提高,风电发展的阻力正在消退,优势更加显现。

2.2. 风电发展阻力退却

■ 战略层改善弃风问题,风电行业或迎逆转

风电弃风问题源在能源供需逆向分布,我国80%以上的风能资源分布在“三北”地区,资源集中、规模大、远离负荷中心;而75%以上的能源需求集中在东部、中部地区。能源资源“西富东贫、北多南少”,而能源需求则恰恰相反,这就导致了能源供需的逆向分布。解决弃风、弃光问题已经不仅是经济行为,而是上升到国家战略、国家能源战略的高度。通过一系列政策手段的激励,弃风限电情况得到明显改善,红色预警六个省份弃风率同期出现大幅下降。2018年3月7日,国家能源局发布《2018年度风电投资监测预警结果的通知》,监测预警结果显示,2018 年内蒙古、黑龙江、宁夏解除风电红色预警,其中宁夏评级为绿色,吉林、甘肃、新疆2017年弃风率在 20%以上仍维持红色预警。这意味着,内蒙古、黑龙江、宁夏解除风电红色预警后,此前已经核准未建设项目、纳入规划和年度方案中未核准的项目可以重新启动建设和核准工作。与此同时,全国弃风率也由2016年的17%下降至2017年的12%,弃风电量由497亿千瓦时下降到419亿千瓦时。比较2016、2017、2018年同期数据可以发现,风电设备平均利用小时也在逐年提高。

 风电成本有望再降,替代化石能源可期

根据国际可再生能源机构(IRENA)的最新成本分析, 2010年至2017年,陆上风电的平均电力成本下降了23%。持续的技术进步是推动当前风电成本降低的主要因素,而有竞争力的采购实践,大量经验丰富的大中型项目开发商竞相争夺全球市场机遇,都被认为是未来风电成本降低的新动力。目前全球范围内陆地风能平均成本是6美分/千瓦时,而传统化石燃料的发电成本在5美分/千瓦时至17美分/千瓦时这个区间内。研究结果指出,到2019年,最好的陆上风电项目将以3美分/千瓦时的价格提供电力,这会大大低于目前化石燃料的电力成本,也将给化石能源带来巨大冲击,风电有望支撑新的能源体系变革。

2.3. 分散式风电重塑国内电力体系

分散式风电重建国内电力系统新秩序。分散式风电是指位于用电负荷中心附近,不以大规模远距离输送电力为目的,所产生的电力就近接入电网,并在当地消纳的风电项目。“本地平衡、就近消纳”是分散式风电最主要的特征。2016年11月以来,国家发改委、能源局先后下发了《电力发展“十三五”规划》、《风电发展“十三五” 规划》、《能源发展“十三五”规划》、《可再生能源发展“十三五” 规划》以及《关于加快推进分散式接入风电项目建设有关要求的通知》,其中均明确指出大力发展分散式风电,完善分散式风电项目管理办法,通过分散式风电来加快开发中东部和南方地区陆上风能资源等内容。这些支持政策撬动了分散式风电的大发展。

分散式风电开发向南部和中东部转移分散式风电的特征是本地平衡、就近消纳。随着低速风电技术近年取得突破性进展,可以广泛应用于中东部和南方地区。我国低风速风电场开发的核心地区有江苏省、安徽省、河南省、湖南省、江西省、广东省等,均处于南方经济发达地区,这一地区可利用的低风速资源面积约占全国风能资源区的68%。当前,这些地区平均风速在5m/s以上的地区具有潜在的开发价值,随着超低风速机型的技术突破,预计超低风速区可以贡献更多的电力资源。根据风能协会统计的数据,近几年来新增风机在区域分布上南方风场开发占比不断提升,甚至有赶超“三北地区”的趋势。

2.4. 海上风电接力陆上风电或迎新发展

我国海上风电迎来加速发展期。“十二五”期间,中国海上风电发展较为缓慢,到2015年末,海上风电累计装机为103万千瓦,远低于之前规划的目标,主要原因是技术尚有待完善,开发海上风电的经济性不强,企业积极性不高。进入“十三五”,随着海上风电政策支持力度加大,设备及安装成本降低以及配套产业日渐成熟,海上风电正迎来加速发展期。2017年,我国海上风电装机实现大幅度增长,海上风电新增装机为116万千瓦,同比增长97%,截止2017年底,我国海上风电累计装机容量约为280万千瓦。根据我国《可再生能源发展“十三五”规划》,到2020年,全国海上风电开工建设规模达到1000万千瓦,力争累计并网容量达到500万千瓦以上,新增装机容量400万千瓦以上,预计实际规模将超预期。

海上风电上演“三省争霸”。中国海上风电或将形成江苏、福建、广东三驾马车并驾齐驱之势。江苏省是我国海上风电的最早“试验田”。在潮间带和近海风电的装机容量和项目进展上处于领先位置。福建省以“海上风电看福建”的宏大声势入局,联手三峡集团,提出立足福建、面向沿海、辐射全球、打造海上风电引领者的发展战略。目前,全球首个国际化大功率海上风电试验场——福清兴化湾样机试验风场正加速推进。广东省海洋资源禀赋得天独厚,据估算广东省浅水区海上风电可开发容量超过1000万千瓦,近海深水区海上风电可开发容量超过5000万千瓦。

2017年海上风电项目火热进行中。2017年核准海上风电项目14个,共计406.5万千瓦装机规模。其中,广东省5个,浙江省4个,福建省3个。广东以其丰富的海上风能资源优势占据领先地位。2017年开工在建的海上风电项目共计14个,总装机规模398.5万千瓦(2016年开工,2017年在建的项目并不包括在内)。从地区分布上来看,仍是广东最多,福建、江苏次之(数据来源:北极星风力发电网)。可以看到的是,2017年核准的海上风电项目有大部分都已经开工建设,这意味着各地政府都在大力推动海上风电项目的落地,积极落实我国风电“十三五”规划的目标。

■ 小结:2018年或迎风电行业反转

我国风电已经成为继煤电、水电之后的第三大电源,未来将成为电力供应的重要支柱。随着风电发展阻力的衰退,风电成本有望实现低于化石燃料的发电成本;一系列政策措施正推动弃风限电状况持续改善,预计三北地区投资将再度放量。分散式风电进入17省(市、区)“十三五”能源规划,尤其在中东部地区发展趋势向好,有望成为风电新的增长点;政策叠加技术进步助力海上风电稳步增进。我们预计这一系列内部结构的调整修复将带来2018年风电行业的反转。

3. 桑榆未晚:光伏产业呈现新生态

在可再生能源所占能源比例不断上升的大背景下,光伏发电自身的优势使其拥有更广阔的未来前景。1、太阳能潜力巨大,地球表面每天吸收的太阳能辐射量是地球需要总电量的2万倍;2、光伏产业链明晰,能够独立生产,便于投资;与过去光伏产业相比,当今的光伏产业政策转向,市场更替,技术更新,呈现出一片新生态。

3.1. 东方不亮西方亮,新兴市场接力传统市场

■ 全球光伏市场去中心化,新兴市场崛起。一方面2016年全球光伏累计装机容量达301.47GW,2005-2016复合增长率达48.9%。虽然增速有所减缓,但增长速度依旧可观。另一方面,全球市场去中心化趋势明显。欧美市场由于补贴红利消失,在光伏增速上明显放缓。相反,印度等新兴市场潜力巨大。印度有望在2020年累计装机达100GW,成为全球第二大光伏市场。

 中国光伏产业全面占领新兴光伏市场。光伏技术是我国为数不多的掌握全产业链核心技术、自主知识产权、规模化产能以及成本优势的行业。根据工信部报告,我国产业链各环节都超过50%,多晶硅、硅片、电池、组件的产能占比达到56%、96、76%、79%。伴随着政策刺激和技术突破双向利好,中国光伏产业和光伏市场在全球光伏格局变化中领跑。其中,崛起最快的印度本土组件产能有限,严重依赖中国进口。2017年装机10GW,组件90%以上依赖进口,80%以上从中国进口。除印度市场以外、南美、中东等新兴市场也正在快速成长。根据海关数据,2016年中国对印度、马来西亚、巴西以及越南的光伏产品出口额分别增长79.9%、132.3%、832.1%、208.5%。这些新兴市场的规模化发展,将在一定程度上弥补美国、日本等传统市场的需求下滑。

3.2. 补贴持续下降加速,平价驱动显成效

3.2.1. 弃光限电问题集中治理,平价入网进入攻关期

■ 弃光限电问题严重影响电站收益。光伏业内通常用内部收益率及度电成本两大指标来衡量电站收益。而弃光问题通过利用小时数的下降影响度电成本,降低了内部收益率。根据计算,利用小时数提升1%,IRR提升0.2-0.3%。2015年以来,弃光限电的问题几经恶化,对行业造成了巨大的负面影响。2016年全年弃光电量达497亿千瓦时,是2014年的4倍。从2016年的保障性收购政策开始,国家通过政策上的强制性要求着力解决弃光限电问题。

■ 光电消纳配套政策陆续出台,配额制有利于解决弃光限电问题。 2017年年初,国家发改委颁布《可再生能源发展“十三五”规划》,规划明确指出,要建立弃光率预警考核机制,有效降低光伏弃电;同时,电网企业从机制和技术两层面采取措施,通过打破过去分省备用模式,实施全网统一调度;将新能源外送优先级提到跨区直流配套火电之前;率先试点弃风弃光跨区现货交易等,加强清洁能源消纳。2017年全国光伏发电量1182亿千瓦时,比2016年增长78.6%。全国弃光电量73亿千瓦时,弃光率6%,同比下降4.3个百分点。2017年的弃光现象相比2016年大为缓解。2018年出台了《清洁能源消纳行动计划(2018-2020年)征求意见稿》,文件指出要确保2018年清洁能源消纳取得显著目标,全国弃光率低于5%。到2020年,弃光低于5%。近期即将出台的可再生能源配额制也会再次为光电消纳托底,弃光限电有望成为历史。

3.2.2. 分布式光伏有望支撑未来光伏产业增长

集中式光伏电站增速回落,分布式光伏扛起光伏产业增长大旗。集中式光伏在补贴政策激励下,装机容量经历了几年的快速增长。去年补贴下调的政策引发了“630”抢装潮。这或许是集中式光伏在成本大幅降低前的谢幕演出。而“630”抢装潮更是为集中式光伏回落按下了快进键集中式光伏增速的回落并未让我们悲观。相反,分布式光伏产业的强势增长让我们看到了光伏产业的增长新动能。促进分布式光伏增长的主要驱动力是分布式光伏实现了工商业用户侧的平价入网。2017年分布式新增装机不仅是2016年的4.7倍、2015年的14倍、2014年的9.5倍和2013年的24.3倍,而且远超2016年底的累计装机量(10.32GW)。因此,2017年堪称是中国分布式光伏发展的元年。

政策转向,光伏政策的转变是发展动能的转换和发展方式的改进。一方面,《可再生能源发展“十三五”规划》中提出,到2020年分布式光伏装机容量要达到60GW。根据《能源发展“十三五”规划》,2018-2020年我国分布式光伏每年装机量要超过10GW。这一规划的出台为分布式光伏的发展奠定了基调。另一方面,2018年4月,国家能源局发布《分布式发电管理办法(征求意见稿)》和《分布式光伏发电项目管理办法(征求意见稿)》,两个办法加强了对光伏项目的管理力度,保障了分布式光伏的长期有效发展。而不会像过去光伏产业一次次“抢装潮”提前透支产业生命力,使得强如无锡尚德的前光伏企业龙头在光伏产业波动之下破产。因此,我们更加看好未来的分布式光伏的发展。

平价入网加强分布式光伏市场对补贴下调预期的承受力,补贴下调预期或能提高分布式光伏增速。2017年12月,国家发改委根据光伏产业技术进步和成本降低情况,降低2018年1月1日之后投运的光伏电站标杆上网电价,Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类资源区标杆上网电价分别调整为每千瓦时0.55元、0.65元、0.75元。对于2018年1月1日以后投运的、采用“自发自用、余量上网”模式的分布式光伏发电项目,补贴标准调整为每千瓦时0.37元。相对于地面集中电站的补贴下调,增速趋于下降,分布式光伏项目依然坚挺,2017年补贴未退坡,2018年下降幅度远低于地面集中电站,利润相对丰厚,增速总体上升。预计未来集中电站的补贴会持续下调,分布式光伏补贴也会逐渐降低。但与集中电站不同的是,分布式光伏已经实现用户侧平价入网,对补贴下调的承受力更强。而成本的下降和补贴未来下调预期或许会进一步提升分布式光伏的增速。

3.3. 规模效应难延续,技术叠加成为平价入网的可靠途径

当规模效应带来的低成本红利已被稀释时,降本技术和增效技术的双重叠加让光伏产业看到了未来平价入网的曙光。光伏产业在逐渐接近平价入网水平的过程中,也会进入持续增长通道。光伏发电平价入网将成为光伏行业的重要拐点,工商业用户侧的平价入网使分布式光伏新增装机容量大增。不过,发电侧平价入网要求系统成本降低至4元/W。就目前的情况而言,系统成本维持在5~6元/W左右,平价入网对成本下降的需求仍较强烈。要达到平价入网的水平,产业链各环节的价格仍需下降20~30%。

金刚线切割技术对传统的砂浆切割的替代将促进硅片降本增能。相比传统的砂浆,金刚线切割技术具有细、韧、锋等三个特点。金刚线切割技术的应用将会减小切割损耗和提升硅棒/硅锭的单位出片量。一方面从降本幅度上看,金刚线切割技术收益最大的单晶硅成本下降了24.55%。即使是多晶硅,其成本也在原有的基础上减少了18.97%。另一方面,由于单晶硅原本成本就是多晶硅的大约3倍,因此成本下降的程度也更加明显。

单晶多晶主流之争促进硅片产业对平价入网做出更大贡献。金刚线切割、Perc等技术的引入对硅片产业都产生了降本增效的有利影响。在这些技术的引入下,单晶硅片在成本上获得更大的收益,也撼动了多晶主流地位。黑硅技术的提升帮助多晶硅缓解了酸制绒工艺不利于降低硅片反射度问题。湿法黑硅技术在保利协鑫的推动下,60片组件的封装功率可以到达,2018年该技术的工艺的附加成本降至0.1元,相比之前下降了50%。单晶多晶的技术提升也引发了单晶多晶片价格上的持续走低。产能方面,由于受到成本优势的推动,全球最大单晶硅光伏产品制造商隆基在2015年初整合乐叶光伏,正式涉足单晶硅组件产品制造及销售。投资的单晶产能达20GW。另外,全球最大的多晶硅片生产企业协鑫集团,已于2015年5月在宁夏中卫投资建设10吉瓦单晶硅项目。

多重增效技术摊低BOS成本是未来降本的另一条路径。光伏系统的BOS成本占比随光伏组件价格不断下降使逐渐上升,降低BOS成本对降低系统成本的贡献提高。Perc技术、半片技术和MBB多主栅技术的叠加使多晶硅组件和单晶硅组件的功率分别上升22.22%和15.79%。

 小结:因环境而生,因政策而兴,因平价而盛

在全球变暖背景下,中国光伏产业利用成本优势从海外起步。长期的海外发展奠定了光伏产业链的技术基础。中国的光电激励政策恰似晚来的东风,推动国内光伏市场兴起,光伏装机容量不断增长,全球产业布局也随之进一步扩张。随着全球竞争愈发激烈和补贴红利的下降趋势确认,光伏产业逐渐走向以技术为主导的产业。在消纳问题的解决和技术进步对成本下降的双重叠加下,平价是大势所趋,也是中国光伏产业发展的重要节点。历史证明:追求平价的每一次突破都将会伴随着光伏市场的兴盛。我们预计:光伏行业将保持向好之势,平价实现之后市场空间将大为扩展。

4. 能源互联网:能源革命的重要支撑

能源互联网是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态,具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。从组成部门看,能源互联网由电力系统、交通系统、天然气系统组成的能源网络与信息网络紧密耦合而成。

■ 电力系统是核心,大量分布式单元存在,可再生能源成为最主要的一次能源,电网结构“扁平化”。

 交通系统、天然气系统以电力系统为能源转换枢纽,包含于能源互联网之中。

 信息系统是神经系统,保障能源互联网安全、有效运行。

为推动中国能源互联网发展,2016年国家发改委、能源局和工信部出台《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》,提出近中期将分为两个阶段推进能源互联网,2016-2018年着力推进能源互联网试点示范工作,2019-2025年推进能源互联网多元化、规模化发展,初步建成能源互联网产业体系。按照计划,目前我国能源互联网第一阶段工作进入尾声,共完成首批示范项目55个;2019年将进入第二阶段。埃森哲《中国能源互联网商业生态展望》预测,到2020年中国能源互联网的总体市场规模将超过9400亿美元,约占当年GDP的7%。

在全球新一轮科技革命和产业变革中,互联网理念、先进信息技术与能源产业深度融合,正在推动能源互联网新技术、新模式和新业态的兴起。能源互联网是推动我国能源革命的重要战略支撑,对提高可再生能源比重,促进化石能源清洁高效利用,提升能源综合效率,推动能源市场开放和产业升级,形成新的经济增长点,提升能源国际合作水平具有重要意义。

4.1. 分布式能源是能源互联网的基础

分布式能源是指分布在用户端的能源综合利用系统,是以资源、环境和经济效益最优化来确定机组配置和容量规模的系统。它追求终端能源利用效率的最大化,采用需求应对式设计和模块化组合配置,可以满足用户多种能源需求,能够对资源配置进行供需优化整合。分布式能源目前已涵盖了天然气、生物质能、太阳能、风能、海洋能以及其他形式的能源。

分布式能源更靠近用户侧。分布式能源的特点在于地理位置的分散性,规模较小、更为灵活,分散地布置在用户端附近,可以达到就地生产、就地消纳,实现需求侧管理。

 分布式能源有效避免传输损耗分布式最大的特点是源网荷高度一致,不需要能源长距离输送,可以实现就地发,就地分配,就地控制,就地使用,与传统的集中式相比,具有减少能源损耗、节省输送费用、减少对土地和空间资源占用等优点。

分布式能源有助于改善能源结构。分布式能源主要包括光伏、风电、生物质能、天然气等清洁能源,可以有效替代煤炭、石油等传统能源,改善能源结构。

目前,我国分布式发电规模小、偏局部,处于自然需求阶段。规模小体现在分布式发电集中在个别地区,偏局部体现在只有自然需求很强的地方才发展了起来。中东部地区是我国分布式光伏发电布局的主战场,也是用电消费重地。分布式光伏发电遵循“自发自用、余电上网”的模式,大部分发电量由用户自我消纳。目前分布式能源在电网中的比例为2.3%,我国未来将分布式新能源纳入电力和供热规划以及国家新一轮配网改造计划,实现分布式新能源直供与无障碍入网,预计2025年分布式能源在电网体系比例将达到15.6%。其中,天然气分布式发展刚刚起步,2016年,全国天然气分布式发电累计装机容量为1200万千瓦,不到全国总装机容量的2%。在分布式光伏推广上,目前装机容量已达到光伏电站的28%(截至2017年底)。

政策升级,分布式发电迎来春天。2018年3月,国家能源局发布《关于开展分布式发电市场化交易试点的补充通知(征求意见稿)》,在2013年出台的《分布式发电管理暂行办法》基础上有较多处升级。第一,要求将分布式发电纳入当地能源和电力发展规划,分布式发电接入电网应以促进分布式发电发展和保证电网安全运行为原则。第二,强调了市场化交易,明确分布式发电与配网内就近电力用户交易。除委托电网按月结算外,还可以与用户直接进行交易电量结算。此外,还对电网提出了公平对待分布式发电的要求。本次政策升级,一方面是因为我国从技术上已经具备大力发展分布式发电的基本条件,另一方面也是出于对能源多元化和能源互联网的需求。

4.2. 储能是能源互联网的核心环节

储能系统可以在用电低谷时吸收存储电能,在用电高峰时释放,是能源互联网“发-输-配-用”的核心环节,也是推动能源革命的重要环节。

 储能有助于电网削峰填谷。随着经济发展,电网的综合负荷不断增加,电网面临着电力负荷峰谷差日益增大的挑战。储能系统可起到削峰填谷,平滑负荷,降低供电成本的作用,提高电网运行的稳定性和安全性。同时,储能打破了电力系统发输配用必须实时平衡的瓶颈,提高了电力系统的灵活性。

 储能是可再生能源高效利用的关键支撑技术。风电、光伏等可再生能源发电比例的不断提高,由于其自然属性,发电具有波动性、间歇性和不可精确预测性,给现有电力系统运行带来挑战。风能和光能资源多集中于西部、北部地区,远离东中部负荷中心,需要清洁和灵活有效的方法促进大规模可再生能源的送出和消纳。储能系统可以提高电网对间歇性可再生能源的接纳能力,从而保障可再生能源大规模并网。

 ■ 储能有助于实现分布式能源广泛应用。未来的能源互联网中,分布式能源、小型可再生能源发电系统等将广泛存在,可再生能源的就地采集、就地使用,除依靠电网平衡外,更要实现本地平衡。储能系统可为分布式发电及微网系统提供调频、调压、稳定输出、能源备用等服务,实现局域电网能源生产与消费平衡。

电化学储能技术优势明显,锂离子电池前景广阔。根据能量储存形式分类,储能技术可以分为机械储能(抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等),电磁储能(超导储能、超级电容储能等),电化学储能(铅酸电池、锂离子电池、纳系高温电池、液流电池、氢储能等)以及相变储能(熔融盐蓄热、蓄冰储能)。目前,大规模储能技术中只有抽水储能相对成熟,但是由于地理资源限制,其广泛应用受到制约。电化学储能具备高可控性、高模块程度的优势,能量密度大、转换效率高、建设周期短且安装方便,使用范围广,具有极大推广价值。在各种电化学储能中,锂离子电池的产业链和技术最为成熟,成本下降空间大。锂离子电池作为电动汽车的主要动力源,KWh级别的应用以及频繁大功率的充放电使得锂电池在技术和成本上有了显著的突破。随着储能时代的到来,锂电池的应用规模也将再上一个台阶,而 MWh级别的应用将促进锂电池成本的进一步下降,将进一步推动电化学储能扩展市场。

储能产业政策频出,有望突破市场瓶颈,推动项目落地。2017年是中国储能产业政策发布的元年,第一个国家层面的指导性政策《关于促进我国储能技术与产业发展的指导意见》正式发布,提出了未来10年的发展目标,并对补贴问题给予了明确答案。地方层面,陕西省和南方电网对电储能参与辅助服务制定了实施细则;江苏省在国内首次制定了客户侧储能系统并网的管理规则;在此基础上,北京、广东、山西、福建等地区政府机构和电网公司也在积极探索储能产业发展路径,制定相关政策。

根据CNESA数据,截止2017年底,中国已投运储能项目累计装机规模28.9GW,同比增长19%。其中,抽水蓄能的累计装机规模占比最大,接近99%;电化学储能的累计装机规模为389.8MW,同比增长45%,位列第二。在各类电化学储能技术中,锂离子电池的累计装机占比最大,达到58%。2017年中国新增投运电化学储能项目装机规模121MW,同比增长16%;新增规划、在建中的电化学储能项目装机规模705MW,预计短期内中国电化学储能装机规模还将保持高增长。

“十三五”期间,储能有望找到切入口实现商业化应用。2017年,我国在政策上已经赋予了第三方利用储能设备、需求侧资源参与提供电力辅助服务的权利,相关运行机制和补偿价格也在酝酿和试行中,未来用户侧储能的商业模式有望与电网侧的商业模式逐步融合。根据CNESA预测,储能应用于调频辅助服务领域的比例在2020年预计可以达到18%,是目前市场份额的2倍。

4.3. 能源互联网应用场景广阔

随着电力改革的不断深入,我国能源市场将为能源互联网的发展创造更多的发展条件,互联网、交通网与能源市场的不断融合,也将进一步促进能源生产和消费革命,能源互联网将具有非常广阔的发展空间。

 微电网建设:能源互联网的先行者

随着新能源的不断兴起,伴随着并网条件,调度能力的升级,大电网对新能源能够充分消纳,并保持自身稳定。继而提出区域内新能源和其它形式能量源混合组网,区域内调度和消纳的微电网概念。微电网是相对于传统大电网的概念,是指由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的小型发配用电系统,须具备微型、清洁、自治、友好等基本特征。微电网应适应新能源、分布式电源和电动汽车等快速发展,满足多元化接入与个性化需求。从物理层面,微电网是能源互联网的“端”。从模式层面,微电网是能源互联网的重要市场主体。

随着微电网的进一步延伸和普及,单个微电网利用自身系统进行调度管理电能的同时,进一步向上和大电网并网进行送电和反送电进而对电力资源进行更优化的配置。就目前而言,能源互联网更多还是一个先行概念,微电网正处在爆发的前夜。但是因为成本原因,目前微电网规模应用存在一个瓶颈。2017年7月发改委和能源局引发的《推进并网型微电网建设试行办法》明确提出微电网内部新能源发电项目建成后可纳入可再生能源发展基金补贴范围,并且鼓励PPP模式落地微电网。微电网作为能源互联网的先行者,将迎来光明的发展机遇。

  新能源汽车:能源互联网与交通互联网变革交互的“奇点”

在相关政策的扶持和激励下,我国新能源汽车产业得到快速发展,新能源将率先在运营的交通体系内普及。同时,新能源汽车还可被视作分布式储能设施,通过充放电与可与分布式能源、可再生能源等结合形成微网系统,从而实现能源互联网的切入点。未来,新能源汽车将与能源互联网相互依存。一方面,大规模新能源汽车的接入给电网企业带来大量压力,能源互联网作为升级版电网将为其提供更为完善且具有较强通用性的基础设施;另一方面,新能源汽车作为分布式储能设备将与电力系统更好的对接,优化电网运行。

在政策上,国家鼓励电动汽车与智能电网间能量和信息的双向互动,应用电池能量信息化和互联网化技术,探索无线充电、移动充电、充放电智能导引等新运营模式。积极开展电动汽车智能充放电业务,探索电动汽车利用互联网平台参与能源直接交易、电力需求响应等新模式。

 ■ 智慧电网:传统电网向能源互联网变革的代表

智慧电网是利用信息、通讯、控制等技术与传统电力系统相融合,提高电力网安全、稳定、高效的运行能力。与能源互联网相比,后者是电力系统、交通系统、天然气系统、供热系统等多个能源系统的集合体,能源将以电能、热能、化学能多种形式传输,并可以相互转化和使用。而智慧电网只涉及电力系统,能源主要的传输与利用形式为电能。从某种意义上说,智慧电网位于目前的传统电网和能源互联网之间,能源互联网是智慧电网的进一步发展。智慧电网在我国已经上升为基础设施高度的国家战略,其建设和发展至关重要。早在2015年,国家发革委、能源局颁布的《关于促进智能电网发展的指导意见》中就首次从国家层面,明确了智能电网的概念内涵、发展定位以及重点领域等战略问题。

智慧电网是能源革命的关键环节:

1)智慧电网可以通过广泛开展需求侧响应及电力市场服务,促进分布式能源发展,提高终端能源利用效率,助力能源消费革命。

2)智慧电网可以满足大规模可再生能源开发,建立多元供应体系,提升资源优化配置能力和安全可靠运行水平,保障能源供给安全和可持续发展,助力能源供给革命。

3)智慧电网可以加快新能源、储能、电力电子设备、通信信息等核心产业研发部署,推动高比例可再生能源电网运行控制、主动配电网、能源综合利用系统、大数据应用等关键技术突破,推动能源技术革命。

4)智慧电网可以建立多元互动能量流通平台,还原能源的商品属性,构建有效竞争的市场体系和价格机制,推动能源体制革命。

  小结:关注能源互联网产业链的投资机会

作为能源革命的重要组成部分,根据指导意见的要求,我国的能源互联网有望迎来全面推广期。包括储能系统、分布式发电、微电网建设、新能源汽车以及智慧电网等相关领域公司均有望受益于我国能源互联网的快速发展。

且未来想象空间广阔。

5. 把握变革的机遇:风电光伏将迎平价上网,能源互联网进入推广期

现代社会是建立在大规模化石能源消耗下的高能文明,不可持续的能源消耗和生态压力可能严重威胁整个经济社会的未来发展。对于“多煤少油贫气”的中国来说,在新时代全面构建以可再生能源为主体的现代能源体系,一方面是顺应第四次能源变革的世界潮流,另一方面也是基于国家能源安全的现实考虑。在这样的政策支持和产业趋势下,我国清洁能源产业有望迎来十年以上的大发展。其中,风电和光伏当前面临的弃风弃光形势已经有所改善,后续配额制政策的出台也将为风电、光电的消纳托底。从中期看,分布式(分散式)发电将成为未来清洁能源发展新的一大增长点。随着技术的进步,规模效益的体现和发电效率的提升,风电、光伏的成本也将继续下滑,预计到2020年将迎来平价上网,后续发展空间进一步打开。与此同时,能源互联网作为能源产业发展新形态在中国也正进入加速推广期。储能产业作为建设能源互联网的核心环节,或将迎来较大发展。其中,电化学储能技术优势最为明显,锂离子电池前景广阔。


来源:陈果A股策略

作者:陈果 彭玮骏 夏凡捷


我们注重分享,文章版权归原作者所有,如有侵权,请联系我们删除。


业务洽谈稿建言、广发至

info-gf@sgfde.com

欢迎点击右下角【写留言】畅所欲言!小孚君期待着您的精彩点评!

友情链接