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上海电力大学施正荣教授:实现碳中和目标的关键在于能源结构转型

导语
2020年第三届十字门金融周在珠海.横琴举办。会上,澳大利亚国家技术科学和工程院院士、上海电力大学教授施正荣就“新兴经济之新能源愿景”作主题演讲。

2020年第三届十字门金融周在珠海市人民政府和中国社会科学院一带一路国际智库的高度关注和指导下,以“深度合作,多元赋能——琴澳金融与企业家对话”为主题,由横琴新区管理委员会主办,蓝迪国际智库、横琴新区金融服务局和横琴新区金融服务中心共同承办,资本邦投资控股、横琴新区金融行业协会等单位协办。立足横琴的发展定位,围绕粤港澳大湾区的发展规划和澳门经济适度多元化的发展需求,聚焦横琴金融业产业现状,重点探讨横琴对澳门金融合作、横琴金融特色产业发展、新兴科技赋能金融发展、绿色金融助力经济高质量发展、深化金融供给侧结构性改革、金融业对外开放等议题,集思汇智,共同助力横琴建设成为澳门经济适度多元发展的新空间、丰富“一国两制”实践的示范区、推动粤港澳大湾区高质量发展的重要增长极、深化改革扩大开放的先行区。

会上,澳大利亚国家技术科学和工程院院士、上海电力大学教授施正荣就“新兴经济之新能源愿景”作主题演讲,与嘉宾们分享了中国新能源产业的现状以及未来的发展方向。

施正荣教授认为,目前中国在各个新能源领域引领世界,并在今年已经实现了将单位GDP二氧化碳排放量降低40%-45%的宏伟目标。中国下一阶段的目标是,将二氧化碳排放量力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。

为了实现这个目标,施正荣教授认为关键在于能源结构转型。展望新能源未来发展,施正荣教授认为,有良好的政策环境和巨额的投资,中国将不断提升新能源装机比例,特别是光伏和风电装机量。此外,未来氢能将成为中国能源体系的重要组成部分,有望成为未来10年的一个重大风口。

以下为施正荣教授主旨演讲的重点内容:

近一年全球新能源产业股票大涨。A股新能源板块(包括光伏、风电、新能源汽车、氢能源)的股价涨幅在50%以上,其中光伏概念板块涨了近一倍。美股的光伏概念板块则涨了近3倍。

为什么新能源产业这么猛涨?施正荣教授认为,新能源的风口已经到来。

首先,宏观环境方面,今年9月22日,习近平总书记在联合国大会发表重要讲话,指出“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”

回顾中国曾经作出的应对气候变化承诺:10年前,中国承诺要将单位GDP二氧化碳排放量降低40%-45%,这个目标在今年已经实现了。中国的下一个目标是在2030年前碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和,也就是二氧化碳的释放和吸收达到平衡。

施正荣教授提出,要实现这个目标,我国需要通过能源结构转型、模式升级、能效提升,以及碳捕获与储存技术等多种途径实现,其中最为关键的是能源结构转型,降低度电CO2排放。据悉,目前,中国单位度电的碳排放量是600克,在全球主要国家度电碳排放中算比较高的。

中国应该做出怎样能源结构转型?

根据波士顿咨询的测算,在面向碳中和目标行进的过程中,中国到2050年的化石能源消耗要降低目前水平约80%。为了应对气候变化和能源安全,中国要大幅减少对化石燃料的依赖,大力发展风能、光伏等新能源。

中国新能源产业引领世界

过去20、30年,中国在各个新能源领域引领世界。以风能和光伏领域为例,无论是制造容量、技术水平,还是装机应用容量,中国都排在世界首位。2019年,中国的风电和光伏发电累计装机双双突破两亿千瓦,新能源年发电量超过两万亿千瓦。中国新能源汽车产销量居世界第一,其中2019年中国电动车销量达150万辆,占全球电动车销量的57%。

在接下来的演讲中,施正荣教授以光伏、风电、新能源汽车和氢能四大产业为例,介绍了中国新能源产业的现状。

光伏产业

据施正荣教授介绍,在光伏领域,中国无论是在产能、转换效率,还是生产成本方面都远远赶超欧美和日本。在全球十大光伏制造企业中,中国占据前9位。

过去12个月,中国又有超过1000亿的投资增加在光伏行业的各个环节,今年已有超过10余家光伏产业登陆A股主板和科创板上市,这充分反映了这个行业的发展势头。

中国的光伏行业为什么发展这么快?施正荣教授认为这与光伏行业平价上网有关。

据悉,现在全球的平均光伏上网电价已经达到4美分/度电,即2.5毛左右一度电的水平,最低的上网电价已经到了9分钱/度电的水平。这意味着光伏的竞争力越来越强。

技术方面,光伏已经完成了多晶电池向单晶电池的转型,目前以P型PERC电池为主流。量产电池的转换效率不断创出新高,已经到达22.8%以上。

制造方面,2019年,在应用市场需求的拉动下,全球光伏生产规模再创新高,其中光伏组件产量138GW,整个行业产值超过5000亿元人民币。中国光伏企业凭着技术和成本控制方面的优势,持续加码产能,全球光伏产业重心进一步向中国转移。

风电产业

施正荣教授指出,经过30多年的发展,我国风电创造了“中国速度”,风电生产和装机规模均走向世界第一;自主风电机组占领国内绝大部分市场,从“中国制造”走向了“中国创造”。

30多年来,风电机组单机功率增加了100多倍,最大风电机组达到6MW以上。我国新增装机的风电机组平均功率达到1.955MW,风电主流机型为2MW,占比到60%以上。

在疫情之下,中国风电装机依旧维持世界第一。从发电量和装机量来看,中国风电一直处于快速增长中。据统计,2020年第3季度,全国风电发电量942亿千瓦时,同比增长22.5%;全国风电新增装机700万千瓦,同比增长37.5%,增速较去年同期提升17.9个百分点,较今年二季度提升25.2个百分点。截至2020年9月底,全国并网风电装机2.23亿千瓦,同比增长12.9%。

新能源汽车产业

过去几年,中国新能源汽车经历了非常快速的发展,仅去年一年就增加120万辆新能源汽车投放。截至2019年底,我国新能源汽车保有量381亿万辆,只占汽车的1.5%不到。其中,纯电动车保有量已经达到310万辆,占新能源汽车总量的81%。

施正荣教授十分看好未来新能源汽车的发展前景。他认为,如果80%的车都转为电动汽车,这个市场将是巨大的,需要的资金也是庞大的。这解释了为什么今年诞生了特别多的新能源汽车上市公司及它们融资额是非常庞大的。

施正荣教授认为,到2025年新能源市场竞争将明显提高,销量占当年汽车总销量25%。新能源汽车平均能耗降至11.0KWH/100KM。到2030年,新能源汽车形成市场竞争优势,销量占当年汽车总销量的40%。

氢能产业

施正荣教授认为,氢能将成为未来10年的一个重大风口,因为有了便宜的风能和光伏发电,我们还需要储能。

目前常用的储能设备是锂酸铁锂电池或三元锂电池。锂电池虽然可以解决电动车一部分的储能需求,但是施正荣教授认为规模更大、能量密度更高的能源将是氢能。氢能是一种二次能源。施正荣教授提出,可以用便宜的风能和光伏发电来电解水制造氢,氢再像天然气一样通过管道运输,像压缩天然气一样变成液氢、高压氢,再通过燃料电池的电化学反应把60%-80%的氢转为电,同时带来热量。

通过这样的技术能够把氢能等可再生能源,或者能量密度不是特别高的能源转化为连续的、能量密度非常高的能源,然后可以驱动重卡、飞机、坦克、潜艇。

值得一提的是,过去两年中国推出了一系列针对氢能的扶持性政策,各地都在制定有关氢能产业发展的规划,很多城市都建设了氢产业园。例如,广东、上海等地政府给予氢燃料物流车及卡车很大补贴。在政策推动下,中国氢能迎来加速发展。氢能领域甚至诞生了第一家上市公司于8月10日,海淀企业北京亿华通科技股份有限公司在上交所科创板成功上市,开盘涨幅高达240%,上市首秀成绩亮眼。

截至2019年底,全球在运加氢站共有470个,同比增长20%以上。日本113个加氢站排第一,第二名为德国(81个),第三名美国(64个),第四名为中国,2019年内加氢站数量从20个增加到61个。

施正荣教授认为,一两年以后,中国的加氢站有望冲到世界第一。氢能将成为下一个风口!

那么新能源行业未来的投资规模会达到多大呢?施正荣教授做了一个假设:按照2060年中国电力需求增长3倍估算,则需要80-100亿千瓦左右的装机总量,每年平均需要新增2亿左右可再生能源装机,这是过去10年平均新增装机的4倍左右。

波士顿咨询预测,为了实现碳中和的目标,中国要在2020年至2050年累计需要90-100万亿人民币投资,约占这30年间累计GDP总额的2%。

施正荣教授指出,如果要在2050年前达成到气温升幅控制在2度以内的目标,则需要投资50-60万亿元,主要在能源、工业、交通、建筑、农业和土地利用。如果要达到控温1.5度的目标,则还需要额外增加40-50万亿元的投资,主要用于以下领域:推广核能、碳捕获与储存技术、工艺创新和工业自有发电,推广商用新能源汽车和氢燃料,居民生活全面电气化,以及垃圾处理和造林等。

新能源未来展望

谈到新能源未来的发展,施正荣教授认为,其中一个发展趋势是光伏和风电比例会提升。具体而言,到2060年煤电的装机比例要从现在的约70%降到10%,甚至更低。而可再生能源装机比重将从现在的约40%增加至2060年的80%以上,这代表了未来能源转型。施正荣教授提到,无论是悲观、中性、还是乐观测算,可再生能源的比例都超过75%以上,可以说未来是可再生能源的时代。

“巨额的投资以及良好的政策环境将不断提升新能源装机比例,特别是光伏和风电装机量”,施正荣教授说道。

据悉,国际能源署认为,全球风能发电产业产值未来可达1万亿美元。风能发电业的产能每年将增长13%,2030年装机容量将达到20吉瓦。

施正荣教授认为,新能源未来发展的另一个趋势是,氢能将得到大力推广。

根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》称,氢能将成为中国未来能源体系的重要组成部分,预计到2050年氢能在中国能源体系中的占比约为10%,氢气需求量接近6000万吨,年经济产值超过10万亿元。

预计未来全国加氢站将达到1万座以上,未来交通运输、工业等领域将实现氢能普及应用,燃料电池车产量达到520万辆/年,固定式发电装置2万台套/年,燃料电池系统产能550万台套/年。按照此目标,届时,中国可减排约7亿吨二氧化碳,可累计拉动33万亿元经济产值,且预计2050年平均制氢成本不高于10元/公斤。

随着氢能的大力发展,新能源+氢也逐渐拉开了序幕。施正荣教授认为,新能源制氢及氢动力成为新能源未来发展的另一个重要方向。

据悉,截止日前,我国已签约(包含已建、在建项目)光伏制氢项目超过25个,风电、光伏行业不少企业已经行动起来,加入到新能源+氢的队伍中。

据国际能源署(IEA)发布的《氢的未来—抓住今天的机遇》指出,随着新能源成本的下降以及制氢规模的扩大,到2030年,使用新能源制氢成本或将下降30%。随着制氢成本下降,以及燃料电池普及,氢能将被广泛应用于交通运输和储能领域。

施正荣教授认为,未来的未来电力系统情景将主要包括终端消费电气化,电力供应绿色化,以及电力管理和交易数字化。

关于中国未来清洁能源的发电和应用分布,施正荣教授也分享了他的见解。目前,中国已经建立了13条特高压直流网和5条特高压750千伏安的交流网,目的就是要把国内未来的电力分布进行支配。据介绍,未来中国电力系统结构包括青藏高原太阳能基地,新疆能源基地,东部海上风能发电,以及每个城市区域的分布式清洁能源发电等。

在全世界范围,新能源未来的发展将走向全球能源互联,施正荣教授说道。

2015年,习总书记在联合国发展峰会上提出了全球能源互联网的中国倡议。2016年3月29日,全球能源互联网发展合作组织(简称合作组织)在中国北京注册并正式成立。过去5年来,合作组织坚持创新发展、开放合作,在理念传播、规划研究、国际合作、项目推进等方面做了大量工作,全力推动全球能源互联网事业取得重要进展和突破。

以电网互联互通为例,据施正荣教授介绍,目前,中国已经实现与俄罗斯、蒙古、越南、缅甸、老挝等国家的电网互联,跨境电力贸易为优化区域能源资源配置发挥了重要作用。

围绕构建全球能源互联网的核心,中国又提出了全球能源、信息、交通三网融合发展的概念,即以世界能源转型和信息技术革命为契机,以全球基础设施互联互通为保障,发挥网络经济和规模经济优势,加快形成能源、信息、交通三网融合发展的新格局,推动世界经济转型升级,促进构建人类命运共同体。施正荣教授认为,此举真正体现了中国作为一个大国的责任和情怀!

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