作者:全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織

ISBN:9787519850753

出版社:中國(guó)電力出版社

出版時(shí)間:2020-11

清潔能源的開發(fā)與使用已然成為當(dāng)下階段國(guó)內(nèi)外政府、企業(yè)乃至個(gè)體用戶共同關(guān)注的核心問題,與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步有著密不可分的重要關(guān)系。面對(duì)這一發(fā)展現(xiàn)狀,全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織于2020 年11月發(fā)表了《清潔能源發(fā)電技術(shù)發(fā)展與展望》這一重要研究報(bào)告,該組織由致力于推進(jìn)全球能源可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)企業(yè)、組織、機(jī)構(gòu)和個(gè)人等自愿組成,旨在推動(dòng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè),通過清潔和綠色的方式滿足全球電力需求,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“人人享有可持續(xù)能源”目標(biāo)以及應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn),為人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。

該書詳細(xì)介紹了全球主要清潔能源的發(fā)電技術(shù)以及成熟度的評(píng)估方法,分析了不同技術(shù)路線的成熟度水平,并提出了技術(shù)發(fā)展目標(biāo)。在對(duì)經(jīng)濟(jì)效益、風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模與運(yùn)營(yíng)收益的分析中,該書針對(duì)技術(shù)性和非技術(shù)性成本,采用多元線性回歸法預(yù)測(cè)技術(shù)性成本,利用深度自學(xué)習(xí)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)算法預(yù)測(cè)非技術(shù)類投資,建立了PSO-BPNN 二元綜合模型,揭示了清潔能源發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的發(fā)展趨勢(shì),為相關(guān)領(lǐng)域的管理與從業(yè)人員提供了清晰引導(dǎo)。

1 海外清潔能源領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀及相關(guān)優(yōu)勢(shì)

海外清潔能源的發(fā)展現(xiàn)狀因各地區(qū)政策、資源和市場(chǎng)需求等因素而不同。以市場(chǎng)效益較優(yōu)的太陽能、風(fēng)能、水力發(fā)電為例,該書側(cè)面描繪了清潔能源的發(fā)展藍(lán)圖。例如,現(xiàn)階段,太陽能發(fā)電成本已經(jīng)大幅下降,使得太陽能變得更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠并且廣泛應(yīng)用,包括中國(guó)、美國(guó)、印度、日本和澳大利亞等國(guó)家在內(nèi)的許多國(guó)家正在增加太陽能光伏裝機(jī)容量,且越來越多企業(yè)也逐步采用自行建造光伏發(fā)電廠或租賃太陽能電池板發(fā)電。由此可見,海外清潔能源正在得到廣泛地開發(fā)和應(yīng)用,并逐漸替代化石燃料成為主要能源,但隨著技術(shù)進(jìn)步和政策調(diào)整,相關(guān)領(lǐng)域仍需要繼續(xù)跟進(jìn)發(fā)展動(dòng)向和尋找更好的可持續(xù)性替代產(chǎn)品,并充分掌握不同清潔能源之間存在的各自優(yōu)缺點(diǎn),以根據(jù)實(shí)際情況選擇使用。

目前,清潔能源的使用與發(fā)展主要具有以下優(yōu)勢(shì)。首先,清潔能源使用幾乎不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體,對(duì)于減緩全球變暖和氣候變化具有積極影響。其次,清潔能源大多可以在本地產(chǎn)生,使得某些地區(qū)不需要依賴外部供應(yīng)商,提高能源的安全性和可靠性。同時(shí),該類能源的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力越來越強(qiáng),并逐步成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主力,因此可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和就業(yè)機(jī)會(huì)的增加。此外,清潔能源使用維持成本相對(duì)較低,尤其是在一些地理?xiàng)l件適宜的地方,如太陽能和風(fēng)力發(fā)電。上述優(yōu)勢(shì)不論是對(duì)政府、企業(yè),抑或普通居民而言都具有實(shí)際意義,其可以提高能源安全性和降低對(duì)進(jìn)口石油的需求,促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新、增加競(jìng)爭(zhēng)能力和開拓新市場(chǎng),并為公眾提供更清潔、穩(wěn)定和便宜的能源。

2 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及各能源電網(wǎng)聯(lián)合經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)

根據(jù)能源來源的不同,清潔能源可劃分為水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、光熱發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、海洋能發(fā)電等多種類型。

水力發(fā)電是一種重要的清潔可再生能源,其通過利用水流動(dòng)能和水位高差來產(chǎn)生電力,主要技術(shù)包括引力式、壓力式和混合式等多種類型。例如引力式水輪機(jī)是利用落差大的山區(qū)河水轉(zhuǎn)動(dòng)的水輪,產(chǎn)生機(jī)械能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,壓力式水輪機(jī)則是將上游水庫中的水引入管道或隧道,再通過壓力驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)產(chǎn)生電力,而混合式水輪機(jī)則是以上兩種方式的結(jié)合形式。隨著技術(shù)的進(jìn)步和改良,水力發(fā)電的效率不斷提高,成本不斷降低,已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)十分重要的清潔能源,但由于水力發(fā)電站在地理?xiàng)l件等方面存在差異,因此建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本也會(huì)有所不同。同時(shí),傳輸電線路和電站之間距離較遠(yuǎn),因此電網(wǎng)聯(lián)合的經(jīng)濟(jì)性需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行分析,并針對(duì)不同的地形、氣候和市場(chǎng)情況來權(quán)衡各種成本和收益,以找到最具經(jīng)濟(jì)性、可行性和環(huán)保性的方案。

風(fēng)力發(fā)電是一種利用風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的可再生能源技術(shù)。在技術(shù)原理上,風(fēng)力發(fā)電的原理是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,最終通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能輸出。由于發(fā)電過程中沒有排放污染物,因此具有較低的環(huán)境影響,而且具有可再生性和無限可持續(xù)性等優(yōu)點(diǎn)。然而,風(fēng)力發(fā)電仍存在以下幾個(gè)問題:一方面,由于風(fēng)速和風(fēng)向都受到氣候、地形和季節(jié)等多種因素的影響,因此風(fēng)力發(fā)電具有一定的不穩(wěn)定性和波動(dòng)性,需要配合其他能源并網(wǎng)調(diào)節(jié);另一方面,雖然風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)廣泛應(yīng)用,但在穩(wěn)定性和效率上仍有改進(jìn)空間,且風(fēng)力發(fā)電成本相對(duì)較高,包括設(shè)備造價(jià)、施工、運(yùn)維和拆除等,因此,企業(yè)和政府需要投入大量資金來支持風(fēng)力發(fā)電的開發(fā)。

在電網(wǎng)聯(lián)合過程中,風(fēng)力發(fā)電需要通過電網(wǎng)進(jìn)行輸送和分配,因此需要考慮電網(wǎng)的可靠性、傳輸效率和穩(wěn)定性等因素,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不同、負(fù)荷平衡的不同以及不同的政策和市場(chǎng)環(huán)境都會(huì)對(duì)電網(wǎng)聯(lián)合經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響。在光伏和光熱發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)聯(lián)合時(shí),其能夠?qū)⒊^需求的電能傳遞回電網(wǎng),并從電網(wǎng)或其他來源獲取所需補(bǔ)充。在此過程中,電網(wǎng)聯(lián)合技術(shù)可以使光伏和光熱系統(tǒng)的利用率更高,從而提高其經(jīng)濟(jì)性,且在適當(dāng)?shù)那闆r下,太陽能發(fā)電還可以與電池、儲(chǔ)能等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用,從而實(shí)現(xiàn)自供和自備電力。

除上述能源類型外,海洋能也在近年的發(fā)展中逐步嶄露頭角,海洋能發(fā)電是利用海洋潮汐、波浪等海洋能源進(jìn)行的一種發(fā)電方式,主要包括潮汐能發(fā)電和波浪能發(fā)電兩種形式。具體而言,潮汐能發(fā)電是指利用潮汐漲落高低差產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的過程,具體實(shí)現(xiàn)方式包括建造潮汐水電站和潮流能發(fā)電機(jī)組。其中,潮汐水電站主要是通過筑壩、灌水、放水等方式控制潮汐水位變化,驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電,而潮流能發(fā)電機(jī)組,則是通過在海底安裝轉(zhuǎn)子群從而捕捉潮汐水流能量來達(dá)到發(fā)電目的。波浪能發(fā)電技術(shù)則是利用海浪的起伏運(yùn)動(dòng)對(duì)海上的浮標(biāo)、搖臂等設(shè)備產(chǎn)生壓力和擺動(dòng),進(jìn)而驅(qū)動(dòng)液壓裝置或渦輪發(fā)電機(jī)等設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。與太陽能不同,海洋能雖然具有連續(xù)性和穩(wěn)定性,但在技術(shù)和成本上仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。舉例來說,海洋能發(fā)電也需要解決很多問題,如設(shè)備穩(wěn)定性、材料的抗海蝕性能、裝置運(yùn)行的可靠性與安全性等等。因此,當(dāng)海洋發(fā)電系統(tǒng)集成到電網(wǎng)聯(lián)合中時(shí),與光伏和光熱發(fā)電不同,海洋能發(fā)電往往面臨著更大的調(diào)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)難題。然而,經(jīng)濟(jì)合理地應(yīng)用有效的電池或儲(chǔ)能設(shè)備,同時(shí)采用適當(dāng)?shù)氖垭姺绞揭约昂侠碓O(shè)置可實(shí)現(xiàn)負(fù)載管理策略,仍可以實(shí)現(xiàn)收益最大化并提高海洋能電功率發(fā)電的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

3 海外清潔能源與電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)收益評(píng)價(jià)的方法與模型

除了對(duì)清潔能源的類型、技術(shù)、發(fā)展?fàn)顟B(tài)、經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行敘述外,該書還針對(duì)性地講解了清潔能源商業(yè)發(fā)展中的風(fēng)險(xiǎn)與收益分析方法及相關(guān)模型。舉例來說,現(xiàn)階段的清潔能源與電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)和收益評(píng)價(jià)方法主要有以下幾種。

1)成本效益分析法。該方法是使用最為廣泛的分析方法,是評(píng)估項(xiàng)目可行性最基礎(chǔ)的方法,計(jì)算方式是將項(xiàng)目的總成本與預(yù)期的凈現(xiàn)金流相比較,從而得出投資回報(bào)率、內(nèi)部收益率等指標(biāo),進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)和收益評(píng)價(jià)。

2)敏感度分析法。該方法也在清潔能源商業(yè)項(xiàng)目評(píng)估中被廣泛應(yīng)用,該方法可以通過對(duì)投資和運(yùn)營(yíng)過程中關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行敏感度測(cè)試,評(píng)估出項(xiàng)目在承受不同風(fēng)險(xiǎn)因素時(shí)的潛在影響。

3)環(huán)境影響評(píng)價(jià)法和社會(huì)評(píng)價(jià)法。對(duì)于清潔能源項(xiàng)目來說,環(huán)境影響評(píng)價(jià)也是一個(gè)重要的方面,因此,相關(guān)分析人員還開創(chuàng)了環(huán)境影響評(píng)估法和社會(huì)評(píng)價(jià)法等分析方法。其中,環(huán)境影響評(píng)價(jià)法主要遵循相關(guān)環(huán)境保護(hù)政策和標(biāo)準(zhǔn),評(píng)估項(xiàng)目對(duì)周圍環(huán)境的影響,進(jìn)而分析清潔能源項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)與收益;社會(huì)評(píng)價(jià)法則是考慮項(xiàng)目對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)和相關(guān)利益相關(guān)方的影響,如就業(yè)、固定資產(chǎn)增值、企業(yè)社會(huì)責(zé)任、企業(yè)形象等因素。

綜上,《清潔能源發(fā)電技術(shù)發(fā)展與展望》一書科普性、通識(shí)性和專業(yè)性并重,從多個(gè)方面呈現(xiàn)了清潔能源發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及經(jīng)濟(jì)性;同時(shí),結(jié)合技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性研究,并以技術(shù)成熟度評(píng)估為基礎(chǔ),提出了不同類型清潔能源的發(fā)展目標(biāo)和研發(fā)思路,并利用多種智能化信息分析方法,分析了影響經(jīng)濟(jì)性的主要技術(shù)因素、風(fēng)險(xiǎn)與期望,滿足了相關(guān)讀者對(duì)于這一領(lǐng)域信息獲取的不同需求。