01 PM 光伏发电和能源转型(王斯成)

光伏发电和中国能源转型SolarPVandTransformingofEnergyStructureofChina王斯成国家发改委能源所2013年10月24日江苏无锡2013无锡新能源大会为什么要研究光伏路线图？（中国的能源转型）中国当前面临严重的能源供给和温室气体排放的双重压力能源和环境的严重形势1、中国从2012年起成为世界第一大能源消费国；2、从2007年始成为温室气体排放世界第一大国；3、世界最大的电力装机和电力消费国；4、世界最大的煤炭进口国；5、石油的对外依存度高达60%；6、中国常规能源储采比不到世界平均值的50%；7、面临严重的能源短缺和环境污染。化石燃料带来严重污染北京的雾霾PM2.5Pollution,IssuedbyDB：Sep.,2010北京市降落不见天日ChinaistheworstplaceinPM2.5pollution中国常规能源资源远远低于世界平均水平！！！资料来源：BP世界能源统计2012020406080100120煤石油天然气铀资源能源资源储采比（年）世界平均中国再过30年，中国将无煤可挖，无油可采，无气可开！中国必须在今后20-30年内完成能源转型，发展光伏发电等可再生能源是中国能源和环境可持续发展的唯一出路！能源资源煤石油天然气铀资源世界平均储采比（年）11254.263.6100中国能源储采比（年）339.929.850%29.4618.2746.8650.00光伏发电的发展现状和近期目标（2015，2020）1、2012年底全球光伏装机：已经超过100GW;2、2012年全球总装机31GW，其中欧洲光伏装机17.16GW（55.4%），其他国家总装机13.84GW（44.6%）；德国安装7.6GW（24.5%），中国装机3.5GW（11.3%），位居世界第2。世界光伏年装机（MW）世界光伏累计装机（MW）中国光伏年装机(2006-2012)0100020003000400050006000700080002006200720082009201020112012公历年光伏装机（MW）年装机（MW）累计装机（MW）年2006200720082009201020112012年装机（MW）10204016050027003500累计装机（MW）80100140300800350070002012年中国大陆加台湾光伏电池产量占世界总产量的73.2%；中国大陆占世界总量的62.6%。世界光伏电池发货量（2004-2012）（MWp）0500010000150002000025000300003500040000200420052006200720082009201020112012公历年产量（MW）China，MLEuropeJapanTaiwanUnitedStatesROW公历年200420052006200720082009201020112012中国50.0200.0400.01088.02600.04011.010800.020592.019961.0欧洲314.0470.0657.01062.82000.01930.03120.02078.0979.0日本602.0833.0928.0920.01300.01508.02200.02069.01920.0台湾450.0900.01300.03400.02808.03378.0美国140.0154.0202.0266.1432.0595.01200.0509.0522.0其它89.0102.0314.0663.1668.01316.03280.07031.05138.0合计1195.01759.02500.04000.07900.010660.024000.035087.031898.0资料来源：PVNews,May20132.73.58101011121314151525354658718510073.50204060801001202011201220132014201520162017201820192020公历年装机（GW）年装机(GW)累计装机(GW)国内光伏市场发展目标（2011-2020）年2011201220132014201520162017201820192020年装机(GW)2.73.5810101112131415累计装机(GW)3.57132335475971851002012-2020平均年增长率：23.5%■年装机预测■累计装机预测光伏发电的未来市场和中远期目标（2030，2050）美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）于2012年6月发布：“RenewableElectricityFutureStudy”（未来可再生能源发电研究）：到2050年,美国电力供给的80%将来自可再生能源，其中光伏总装机将达到300GW，占总电力装机的27%。分4卷：1）高比例可再生能源发电（280页）2）储能技术（370页）3）电力需求（132页）4）电力系统（72页）总：854页欧洲可再生能源委员会于2010年4月发布“REThinking2050”到2050年,欧洲能源供给的100%将来自可再生能源。到2050年,欧洲总电力装机将达到1956GW,其中PV装机将达到962GW,占欧洲电力总装机的49.2%.1、目标2、可再生能源资源和技术3、RE发展现状和发展必要性4、研究方法,定义,假设条件和情境设计；5、可再生能源各类技术路线和市场占比研究（2020，2030，2040，2050）；6、经济、环境、社会效益；7、政策建议。76页2020年中国非化石能源占15%Non-FossilEnergywillshare15%by2020中国2020年实现GDP碳排放强度比2005年下降40%--45%的自愿承诺目标；非化石能源占15%（总量46亿吨标煤）•预计2020年前，我国经济增长率仍将保持9%左右，到2020年我国的能源需求将在46亿吨标准煤左右。•届时，中国非化石能源必须达到7亿吨标准煤，才能实现15%的目标。AnnouncedbyChineseGovernmentinNov.of2009:1.40-45%ofGHGEmmissionforunitGDPwillbereducedbytheyearof2020comparingwiththelevelof2005;2.Non-fossilEnergywillshare15%oftotalenergyconsumptionby2020.By2020,totalenergyconsumptionwillreachto4.6billionTce,thanthetotalnon-fossilenergyshouldbe0.7billionTce.国家目标，顶层设计年202020302050一次能源需求（亿吨标煤）425052-55可再生能源占比（%）152040年202020302050用电量需求（万亿kWh）8.010.012.0水电装机（亿kW）3.54.04.0风电装机（亿kW）2.03.510.0光伏装机（亿kW）1.03.010.02050年争取RE发电量占60%以上，7.2万亿kWh。2050年可再生能源占一次能源的40%，有没有可能到60%？可再生能源占电力需求的60%，有没有可能到80%？2050年，中国光伏装机10亿kW，光伏装机比例为25.38%，比美国的27%和欧盟的49%还是要低。2020-2050年中国电力装机（亿kW）2020-2050年中国电力发电量（亿kWh）2050年，煤电比例将从现在的72.5%，下降到26.7%，实现电力结构转型。中国光伏市场发展路线图年2012202020302050光电装机基本目标（亿kW）0.071.03.010.0光电装机高目标（亿kW）0.072.06.020.0高目标的实现需要智能电网和储能装置的配合0.005.0010.0015.0020.0025.002012202020302050公历年光伏累计装机光电装机基本目标（亿kW）光电装机高目标（亿kW）能源发展路线图的不确定因素1、如何看待核能？2050年可以不可以比3亿kW更高？安全性以及核废料的处理等问题令人望而却步；2、非常规天然气？（煤层气、致密砂岩气、页岩气、天然气水合物等）储量、开采技术、开采成本、对于环境/地质的负面影响也都具有很大的不确定性。结论：按照高比例可再生能源设定中国能源发展路线图，主要原因是其安全性、成本、储量、技术和对于环境的影响都是清晰、可预知的：2050年RE占一次能源消费总量的40%，占总电力需求的60%。光伏电池技术路线图下一代光伏电池包括：染料敏化电池、晶硅薄膜电池、有机薄膜电池、中间带电池、量子阱电池、全光谱吸收电池、微线矩阵电池、等离子体纳米球电池、印刷电池、超高效率电池（95%）、超薄电池（1μm）等。光伏电池技术路线图光伏成本路线图到2025年，对于不带储能的光伏系统，光伏电价将全面实现平价，即与常规电价持平；到2050年，对于带有储能的光伏系统也将达到平价，可以与任何一种电源在经济上竞争。光伏成本路线图光伏系统发展路线图光伏系统发展路线图光伏政策发展路线图光伏政策发展路线图太阳能、建筑、荒漠资源和电网支撑条件太阳能资源和装机潜力中国的可再生能源资源种类我国资源可开发量折合标准煤（亿tce）太阳能1000亿kW450风能10亿kW8水能经济可开发4.0亿kW4.8～6.4技术可开发5.4亿kW生物质能生物质发电3亿吨秸秆+3亿吨林业废弃物1.5+2.0=3.5液体燃料5000万吨0.5沼气800亿m30.6总计470等级资源带号年总辐射量（MJ/m2）年总辐射量（kWh/m2）平均日辐射量（kWh/m2）最丰富带I≥6300≥1750≥4.8很丰富带II5040–63001400–17503.8–4.8较丰富带III3780–50401050–14002.9–3.8一般IV378010502.9资料来源：《可再生能源中长期发展规划》，国家发改委，2007年8月.中国建筑可利用面积及允许光伏装机量年20122015202020302050建筑总面积（亿平方米）500600700750800可利用面积（亿平方米）230260300320380光伏可利用面积（亿平方米）100130150160180光伏可装机功率（亿kW）5.06.57.510.015.0中国的荒漠资源和可容纳光伏装机中国12%的国土面积为不能用于耕作的沙漠、戈壁和滩涂，总面积为128万km2，其中戈壁面积57万平方公里。中国的荒漠资源主要分布在光照资源丰富的西北地区，其年总辐射在1600kWh∕m2以上。1平方公里可以安装50MW光伏电站，假定2050年中国光伏总装机将达到1000GW（10亿kW），50%安装在荒漠，则仅需要1万平方公里，还不到这个总戈壁面积的2%；按照高限2000GW（20亿kW）的50%，也仅需要2万平方公里，仅占中国戈壁总面积的5.3%。√×沙漠里其实无法安装光伏电站，仅考虑戈壁就已经足够了。2012年和2015年中国同步电网格局资料来源：国家电网公司.“三华”同步电网知识手册.北京.中国电力出版社.2011年2012年中国同步电网格局资料来源：国家电网公司，“三华”同步电网知识手册，北京。中国电力出版社，2011年2015年中国同步电网格局电网支撑条件：电网建设2015年从西部到东部100GW的传送能力，到2050年有可能提高到200GW传送能力（占光伏装机的25%）。为了实现可再生能源高比例，传统电力和电网的转型1、2050年中国风电和光伏的基本目标：装机51.42%，发电量28.15%；积极目标：65.64%，发电量的38.90%。特点：资源条件，无运行成本，波动性；2、常规能源电力将有现在的“基荷电力”转变为“调节电力”，要求常规电厂具有更强的调节能力，5分钟内功率调节60-80%；煤电满负荷装机7.1亿千瓦，实际装机大约15亿千瓦，有8亿千瓦作为调节电源，发电小时数减半，3、负荷侧调节具