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2020年全球電力報告

来源:庞名立 供稿 日期:2020-06-28 浏览量:

   

社會經濟發展離不開電力,任何能源都可以發電,但電力要進入電力市場,其價格必須爲人們所接受,因此人類總是不斷地探索電力的來源,力圖增加發電量並且探索新能源發電,電力顯然發展得很快。

電力來自一次能源。一次能源按照可否再生,可以分爲兩大類:
     
⑴ 非再生能源。指不能重复产生的天然能源,它随人类的利用而越来越少,如化石能源(如煤、石油、天然气)和核燃料(如铀、钍等)。

⑵ 可再生能源。指能够重复产生的天然能源,即不会随它本身的转化或人类的利用而日益减少,如太陽能、水能、风能、地热能、海洋能、生物质能、潮汐能等。

伴隨電力發展的數據也隨之更新,說句實在話,2020年的電力數據一登台,過去的電力數據都被打入曆史了,俗話說“洗白了”。

能源國際貿易只是指化石燃料的國際貿易,但人類使用的能源是朝向清潔能源發展的。由非再生能源和再生能源衍生出的電力,促進了社會經濟發展,豐富了人類的生活,但是電力有很強的區域性,由于各國所處的地理位置不同,資源貧富程度各不相同,甚至相差甚遠,這就構成了世界各國各不相同的電力結構,也就使得電力數據顯得豐富多彩。

一篇短短的網絡文章不足以描述全球電力狀況,因此除了每組數據標注了數據來源以外,另外在每個中文名稱後面標注了原文。因爲許多能源詞彙沒有標准的中文譯名,你可以通過原文特別是英文可以查到更加多的信息,也就是網絡把我們帶進了爆炸的信息時代。  

  

1、發電站進程

2019年主要國家再生能源發電的比例

世界上最大的發電站進程

12-2 生物質發電

2、發電量最多的國家

全球生物質發電最大的发电站

20142019年主要國家的發電量

12-3 地熱發電

3、電力消費最高的20位國家

地熱裝機容量最大的國家

電力消費最高的20個國家

世界上最大的地熱發電站

4、人均能源和電力消費最多的國家

12-4  水力發電

人均能源和電力消費最多的國家

世界各國裝機容量

520102019年全球電力生産結構的變化

水力發電量最多的国家

20112019年全球電力生産結構的變化

2020裝機容量2 GW 以上的水電站

6、世界上最大的21座發電站

12-4-1、常规水電站

世界上前21名發電站

全球十大常规水電站电站

7、世界各國最大的發電站

12-4-2、抽水蓄能電站

世界各國最大的發電站

全球十大抽水蓄能電站

2020年:中國能源最大的發電站

12-4-3、径流式水電站

8、全球電力結構的變化

全球五大攔河電站

20112019年全球電力結構彙總

12-4-4、潮汐能電站

9、世界各國電力結構分析

全球5大潮汐能電站

2019年世界各國電力結構

13、波浪能發電

10、化石燃料發電

全球海洋能潛力

10-1 燃煤發電

全球11大波浪能電站

20102019年燃煤發電前十位國家

14、風電場發電

全球十大燃煤電站

全球风电场裝機容量

10-2 燃油發電

風電場發電最多的國家

20162019年前十位國家燃油發電

14-1 陸地風電場

全球十大燃油電站

全球十大陸地風電場

10-3 燃氣發電

14-2 海上風電場

20162019年前14位燃氣發電最大的国家

全球十大海上風電場

全球十三大燃氣電站

15、太陽能發電

中國燃氣發電站

全球光伏裝機容量

10-4 泥炭發電

太陽能發電最多的國家

全球九大泥炭電站

15-1、平板光伏電站

10-5 油頁岩發電

全球十大平板光伏電站

全球七大油頁岩電站

15-2、太陽能聚焦熱電站

11、核能發電

全球11大太陽能聚焦熱電站

核電站反應堆類型進程

15-3、聚光光伏電站

20205月全球核反應堆及鈾需求

全球十大聚光光伏電站

中國核能發電量及占發電總量的份額

16、電力的國際貿易

全球十大核電站

17、常用電力單位換算

12、再生能源發電

常用電力單位換算

12-1 再生能源發電的比例

 

 

                                      1、發電站進程                                                                 

世界上最大的發電站進程(Timeline of the largest power plants in the world)是指各个时期最大的发电站是什么?自20世纪初以来,世界上最大的发电站一直是水力發電厂,就目前而论,世界上最大的发电站是三峡水電站。



  2發電量最多的國家                                            

根据BP 2020的报告,2019年发电量仅比2018年增加了1.3%,比去年增幅3.9%低得多。

中國仍然是世界上電力生産最多的而且是增幅最大的國家,2019年發電量達7503.4TWh,比2018年增加了4.7%,中國發電總量占世界總量的27.8%;而美國、日本、德國、法國和英國均降低。

表中“年增幅指比去年的增幅。



  3電力消費最高的20位國家                                                

中國人口約占全球的19%,2019年中國電力消費量占全球的27.8%,但人均電力消費量仍然比美國低。另外,中國再生能源發電又比美國高。

换算:        1 kW·h/年?人 = 1 000Wh/(365.25×24 h) ?人= 0.114077116 Watt/人

 4、人均能源和電力消費最多的國家                                                               

人均能源消费量和人均耗电量在一定程度上反映一個國家或地区经济发展水平和人民生活水平。根据美国中央情报局的数据,人均能源消费量和人均耗电量最多的国家是冰岛和列支敦士登。虽然中國电力产量居世界首位,但人均能源消耗量居世界第63位。

表中:A—表示人均能源和電力消費最多的排序;B—表示該國電力産量的世界排序。

 520102019年全球電力生産結構的變化                                                

电力生产结构是指电力来自一次能源的比例,以%表示。根据REN21 2012~2020年的报告汇集成表。非再生能源发电(化石燃料和核能发电)占72.7%,继续被再生能源发电排挤,而再生能源发电占27.3%,以水力發電为主,但是风电场和光伏发电进展较快。

2011~2019年全球電力生産結構的變化



 6世界上最大的21座發電站                               

目前世界上前20座發電站仍然被水力發電霸了11席。当今世界最大的发电站仍然是中國三峡水電站(Three Gorges Dam),该发电站采用了32台弗兰西斯水輪機(Francis turbines),每台功率700MW,另外还有两台50MW涡轮机发电,裝機容量共计22500MW。它是世界上最大的核电站—日本柏崎刈羽核電站(Kashiwazaki-Kariwa,7965MW)的两倍多。2017年正在建设的中國白鶴灘水電站(Baihetan Dam,16000MW)和巴西贝罗蒙特大坝(Belo Monte Dam,11233MW),都无法跟三峡水電站的裝機容量比拟。

尽管三峡水電站难以抗衡,但有拟建的刚果大英加大坝(Grand Inga Dam),设计的裝機容量达39000MW,将超过所有的发电站的裝機容量,包括三峡大坝。另外一个拟建发电站——俄羅斯勘察加半岛品仁纳湾潮汐电站( Penzhin Tidal Power Plant),裝機容量达87100MW,也超过了三峡水電站。但是建设速度较慢。

全球前20位发电站的顺序是随着时间而变化的,下表是最新的排序。目前全球20席中,中國占有六席:水力發電占有4席:三峡大坝、溪洛渡大坝、向家壩和龍灘大坝;燃煤發電占一席:托克托电厂;核能发电占一席:阳江核电站。



 7 世界各國最大的發電站                                                         

 “世界各國最大的發電站”只是指最大的,可以看见最大最多的发电站最多的仍然是水力發電,其次为核能发电、燃煤發電;也有燃氣發電。根据各国的资源不同,最大的发电站也有特色,如中南美洲以水力發電为主,亚太地区的水力發電也很发达。


   8、全球電力結構的變化                                                      

電力是現代社會生産和生活的重要物質基礎。隨著各國工業化的發展,人類對電力的需求年年增長。能否提供大量廉價而優質、可靠的電力,直接關系國家經濟發展的進程。

电力可来自非再生能源发电和再生能源发电。表中2010~2015年数据来自国际能源署(IEA)《Key world energy statistics》报告的数据,而2016~2019年的数据来自《BP Statistical Review of World Energy June 2017-2020》。

化石燃料发电仍然占据主导地位,其中以燃煤發電为主,其次是燃氣發電,而燃油發電份额很小。2018年非再生能源发电占全球发电总量的74.3%,比2017年减少了1.2%;而再生能源发电上升到1.2%。


 9、世界各國電力結構分析                                    

任何能源都可以發電,由于各國所處的地理位置不同,電力的來源也就不同,這就構成了世界各國各不相同的電力結構。電力結構是指電力來自一次能源的比例,也以%表示。

本资料根据BP 2020年报告的数据,再经过计算而成。本文所指的化石燃料是原油、天然气和原煤构成;非再生能源由化石燃料和核燃料构成。绿色能源由水力發電、再生能源和“其他”构成。“其他”指抽水蓄能、城市废物发电等。绿色程度为水力發電、再生能源和“其他”的水力發電、再生能源和“其他”的%之和,用%表示。表中蓝色表示这些国家绿色程度超过了世界平均值26.9%。

10、非再生能源發電

非再生能源發電是指利用化石燃料(煤、石油和天然氣發電)及和能發電。這是目前全球發電的主要份額。

                                10-1 燃煤發電                                                               

由于燃煤發電价廉,一直居高位,2019年燃煤發電占全球发电总量的9824.1/27005= 36.4%,比2018年回落但速度缓慢。2019年最大的燃煤發電生产国仍然是中國,占全球燃煤發電总量的4853.7/9824.1= 49.4%;其次是印度,占全球燃煤發電总量的1137.4/9824.1= 11.6%,比往年逐步回落。

10-2 燃油發電                                                          

燃油發電在化石燃料发电份额中不占重要地位,比燃煤發電和燃氣發電都低得多,而且逐步在降低。2019年仅占全球发电总量的825.3/27005=3.1%。燃油發電最多的国家是产油大国沙特阿拉伯,占燃油發電总量的149.6/825.3= 18.1%,其次是伊朗,占82.6/825.3= 10.0%。

  10-3  燃氣發電                                                          

燃氣發電是指利用天然气产生电力。燃烧天然气把水变成蒸汽,再用蒸汽推动汽轮机带动发电机运转而发电,属于一般的火力发电,其效率较低。天然气联合循环发电则是将天然气燃烧时产生的高温烟气,推动燃气轮机,进行一级发电,然后再利用燃气轮机排出的高温烟气加热水,产生蒸汽推动汽轮机,进行二级发电。这就是联合循环发电,效率较高。

由于燃燒天然氣熱效率高,排放的汙染物又較其它燃料少,因此被認爲是最清潔的發電燃料。目前天然氣聯合循環發電的技術已相當成熟。已進入商業運作,且規模很大。

天然气发电厂运行灵活,机组启动快,既可基荷发电,也可以调峰发电,便于接近负荷中心,提高供电可靠性,并减少送变电工程量;但是天然气发电项目承担的经济风险要高于燃煤發電厂项目,特别是液化天然气发电成本高,一般要大大高于燃煤电站,因而天然气发电厂多用于调峰。

燃氣發電发展较快,主要是美国。由于美国页岩气开发成功,助长了燃氣發電的增长。2017年美国天然气产量有57%来自页岩气(参见《2019年世界天然气全记錄》)。2019年美国燃氣發電占全球燃氣發電总量的1700.9/6297.9=27%,占全球发电总量的1700.9/27004.7=6.2%。

俄羅斯本身具有丰富的天然气资源,适合于燃氣發電,但居第二位。日本利用进口的液化天然气助力燃氣發電的增长,燃氣發電的增长又刺激了全球天然气液化工业的增长,居第三位。值得注意的是中國2016年燃氣發電进入全球第7位,开始增长势头。2019年进入世界第4位。


 10-4 泥炭發電                                                          

另外一种燃煤發電是泥炭發電,所占比例较小。泥炭(Peat)是煤的前身,是煤化程度最低的煤。泥炭是由动植物遗骸,主要是植物残体,受到微生物和介质作用,经过分解和合成的变化而形成的一种有机物质。泥炭發電主要在欧洲国家如俄羅斯、芬兰、爱尔兰等。  


 10-5  油頁岩發電                                                          

燃油發電可分为燃料油(Fuel oil)发电和油页岩(Oil shale)发电两种,但其总体规模比燃煤电站和燃氣發電都小。

页岩油与致密油的概念不要混淆。从油页岩提炼出来的石油称为页岩油。媒体上经常出现页岩油字样,不是从油页岩提炼的,而是从页岩层经过分段水力压裂开采出来的轻质原油,在学术上称为致密油(tight oil)。美国的“页岩革命”所提到的页岩油实际上指致密油,一种轻质原油。

油页岩(oil shale) 或称干酪根页岩(kerogen shale),是一种富含有机质、具有微细层理、可以燃烧的细粒沉积岩。油页岩中绝大部分有机质是不溶于普通有机溶剂的成油物质,俗称“油母”。因此,又称为“油母页岩”。油页岩的含油量一般为4~20%,有的高达30%,可以直接提炼石油。

表中油頁岩電站所使用的燃料不是頁岩油,而是油頁岩。

根据WNA 2020年5月的报告,全球核能发电在逐步增长,2019年核能发电量达到2676TWh,比2018年2563 TWh增加了4.4%,核能發電占全球發電總量的10.2%。

美国是世界上核能發電量最多的國家,2020年5月有95座核反应堆,2019年生产809.0TWh,占全球核能发电量总量的809/2676=30.2%,其次是法国为379.5/2676=14.2%;而德国、英国则处于停滞发展阶段。

表中“%e”表示核能发电占发电总量的百分率。全球核能发电占全球发电总量的10.2%,其中法国高达70.6%。本数据是世界核能协会WNA  2020年5月份提供的数据。

中國核能發電進展較快,已經躍居全球第三位,但是2019年核能發電占發電總量僅爲4.9%,高于2018年,但遠低于全球平均值10.2%,差距仍然很大。論核能發電的發展速度,中國發展最快,在建的核反應堆最多,達12座。擬建的有44座。這是其他國家無法相比的。

12、再生能源發電 

再生能源发电指水力發電、风电场、生物質發電、光伏发电、地熱發電、聚热发电和海洋能发电等,它是电力发展的重要方向。

REN 2020预计,2019年底至少有32個國家再生能源发电操作在10GW以上。在2050年有77個國家、10个地区和100个以上城市将达到净零碳排放。                                      

                              12-1 再生能源發電的比例                                                          

根据BP 2020年的报告,2019年全球再生能源发电量7261.3 TWh占全球總發電量27004.7TWh的平均数为26.9%。超过平均数的国家有个特点:水力發電特别多的国家如巴西、加拿大;利用风力发电和光伏特别多的国家如意大利、西班牙、德国等,而富产化石燃料的国家如美国、俄羅斯就比较低。




   12-2   生物質發電                                                    

生物質發電(Biomass Power、Biopower)是利用生物质所具有的生物质能进行的发电,是可再生能源發電的一種,包括農林廢棄物直接燃燒發電、農林廢棄物氣化發電、垃圾焚燒發電、垃圾填埋氣發電、沼氣發電。

生物質發電的方法有: ⑴ 将生物质以酦酵技术转换成气体燃料(如氢气或甲烷)或醇类燃料,再配合燃料电池的发展以应用于电力生产。⑵ 利用生物质燃烧转化为可燃气体燃烧发电的技术,主要有直接燃烧发电、混合燃烧发电和气化发电三种方式。生物质原料包括秸秆、稻壳和甘蔗渣等农业废弃物和林木生产、采运和加工过程中产生的林业废弃物等。 

生物质气化(Biomass Gasification)将生物质固体原料置于高温环境,通过热分解和化学反应将其转化为气体燃料和化学原料气体(合成气体)等气态物质的过程。将生物质固体原料转化的气体,称为“生物质燃气”。

生物质气化发电(Biomass Gasification Generation)采用特殊的气化炉,把生物质废弃物,包括木料、秸秆、稻草、甘蔗渣等转换为可燃气体。这种可燃气体经过除尘除焦等净化工序后,再送到气体内燃机进行发电。

世界生物質發電起源于20世纪70年代,当时,世界性的石油危机爆发后,丹麦开始积极开发清洁的可再生能源,大力推行秸秆等生物質發電。自1990年以来,生物質發電在欧美许多国家开始大力发展。

12-3   地熱發電                                                         

地熱發電(Geothermal Power)是利用地下蒸汽或热水等地球内部的热能资源来发电。地下的干蒸汽可直接引入汽轮发电机组发电。地下的热水可用减压扩容的方法,使部分热水汽化,产生蒸汽以驱动汽轮发电机发电;或利用地下热水的热量来加热低沸点的有机化合物液体(如氯乙烷、异丁烷等)使其沸腾汽化,将气体引入汽轮发电机发电。

1904年由坎梯(Prince Piero Ginori Conti)建成了世界上最早的地热电站—拉德瑞罗地热田(Larderello Geothermal Power Station)。世界上最大的地熱發電厂群位于美国加利福尼亚州的地热田间歇泉(The Geysers)。目前分別占該國發電總量較多的國家是肯尼亞(51%)、冰島(30%)、菲律賓(27%)、薩爾瓦多(25%)和新西蘭(14.5%)等。

 12-4    水力發電                                                    

水力發電(Hydropower)是利用工程措施将天然水能转换为電能的过程,也是水能利用的基本方式。优点是不消耗燃料,不污染环境,水能可由降水不断补充,机电设备简单,操作灵活方便。但一般投资大,施工期长,有时还会造成一定的淹没损失。水力發電常与防洪、灌溉、航运等相结合,进行综合利用。

根据iha(国际水力發電协会)》 2020年的报道,2019年水力發電总裝機容量为1308GW,中國为356.40GW,占总量的356.40/1308=27.2%。

目前,世界上最大的發電設施是中國的三峡水電站,采用32台混流式水輪機组发电,每台机组的裝機容量为700兆瓦,总裝機容量达22,500兆瓦,超过世界最大核电站-日本崎刈羽核電站(8,212兆瓦)兩倍以上。

規劃中的民主剛果大英加水電站(Grand Inga Dam)如能按计划于2014年开工建设,将超越当前所有的发电站,其裝機容量的设计目标高达39,000兆瓦,是三峡水電站的1.73倍。此外,俄羅斯規劃的品仁納灣潮汐能電站項目(Penzhin Tidal Power Plant Project),理论裝機容量可达87,100兆瓦。



根据BP 2020的报告,中國水力發電量居世界之首,2019年占全球水力發電量的1269.7/4222.2=30.1%;其次为巴西、加拿大。

在全球发电份额中,水力發電仅次于燃煤發電和燃氣發電,居世界第三。水力發電是再生能源发电的“领头羊”,远比风力和太陽能的发电量多。

中國湖北省的三峡水電站仍然是世界上最大的水電站,总裝機容量为22.50 GW;位于巴西和巴拉圭的伊泰普水電站是世界第二大水電站,裝機容量为14.00 GW。不过,伊泰普水電站所处的巴拉那河水量豐沛且季節分布相对均衡,几乎可以全年满负荷发电;而三峡水電站则每年都会经历约6个月的枯水期,從而限制了其發電量。

总裝機容量14.00 GW 的伊泰普(Itaipu)水電站,从1997年到2013年,连续16年成为世界上发电量最大的单体水電站,2013年曾创造了年发电量98.63 TWh 的历史纪錄。2014年,三峡水電站(Three Gorges Dam)全年发电量达到98.8 TWh,创造了新的发电量世界纪錄,首次成为世界上年度发电量最大的水電站。

梯级水電站是世界上发展水力發電的一个重要的获取电力的方式。在制作下表时,我把相同一河流的水電站归纳在一起,您可以看出,世界上许多河流都是梯级水電站。

金沙江(長江上游)梯级水電站是正在建设中的最大水力發電系统,将分三阶段建设。第一阶段包括金沙江下游的4座水電站:烏東德(Wudongde Dam)、白鶴灘(Baihetan Dam)、溪洛渡(Xiluodu Dam)和向家壩(Xiangjiaba),裝機容量分别为10.20 GW、16.00 GW、13.86 GW和7.75 GW,这4座水電站的总裝機容量合计高达47.81 GW。溪洛渡水電站、向家壩水電站已于2014年全部建成,第一阶段计划将在2015年全部完工。第二阶段包括金沙江中游的8座水電站,总裝機容量将达8.98 GW。而未来金沙江梯级水電站与三峡-葛洲坝梯级水電站的总裝機容量合计将达95.745 GW。

此外,規劃中的剛果河大因加水電站(Grand Inga Dam)一旦建成,有望成为世界上裝機容量和发电量最大的单体水電站,它计划安装52台发电机组,裝機容量将会达到39.00 GW。

注  意:  国外用“Dam(大坝)”就是指水電站。

單位換算:

体积单位  1km3=10×108 m3 = 10亿立方米 ; 1亿立方米=0.1 km3

電力單位  1GW=1000MW ;  1亿千万时=0.1TWh 

1 TWh=10亿千万时 ; 1万千瓦=0.01GW ; 1 GW=100万千瓦



水力發電分为四种类型:常规水電站、抽水蓄能電站、径流式水電站和潮汐能电站,其中常规水電站占主导地位。

12-4-1、常规水電站(Conventional Hydroelectric Power Stations

常规水電站是利用天然河流、湖泊等水能的发电站。目前世界上最大的水力發電站是在中國的三峡发电站(Three Gorges Dam),裝機容量达22500MW。

世界上最高的大坝在中國雅砻江上流的锦屏-I大坝(Jinping-I Dam),混凝土高拱壩,壩高305米,2013年建成。2020年最高的大壩將是大渡河上的雙江口大壩(Shuangjiangkou Dam),壩高312米。

世界上最大的壩體是巴基斯坦塔貝拉大壩(Tarbela Dam),1976年建成,构筑物高达143米,体积为153百万立方米,裝機容量3478MW。

世界上儲水量最多的大壩是津巴布韋和贊比西的贊比西河上的卡裏巴大壩(Kariba Dam),其次为俄羅斯安加拉河上的布拉茨克大坝(Bratsk Dam)和加納沃爾特湖的阿科松博壩(Akosombo Dam)。我國丹江口大壩(Danjiangkou Dam)居第20位。

12-4-2、抽水蓄能電站Pumped Storage Power Station

抽水蓄能电站一般利用电力系统多余的电量(汛期、假期或后半夜低谷电量),将下水库的水抽到上水库储存;在系统负荷高峰时,将上水库的水放下,由水輪機驱动水轮发电机发电。具有调峰填谷的双重作用,是电力系统最理想的调峰电源。此外,它还可以调频、调相、调压和作为备用,对保障电网的安全优质运行和提高系统经济性具有重大作用。

抽水蓄能電站本身不産生電能,而是在電網中起協調發電與供電矛盾的作用;在短時間負荷高峰時調峰作用巨大;啓動及出力變化快,可保證電網的供電可靠性,提高電網的供電質量。

世界上第一座抽水蓄能电站是瑞士于1879年建成的勒顿抽水蓄能电站。当今世界上最大的抽水蓄能电站是美国巴斯康蒂抽水蓄能电站,裝機容量达3003MW,其次为中國惠州抽水蓄能电站,裝機容量为2448 MW,广东抽水蓄能水電站(Guangdong Pumped Storage Power Station),裝機容量为2400MW。



12-4-3、径流式水電站run-of-the-river hydroelectric power station

径流式水電站,又称“无调节水電站”,指大坝两边没有高山又没有库容,河水流过时发电的电站。水電站的出力完全取决于河川径流量的大小,对天然水流(河川径流)无调节能力。为了充分发挥设备的效益,径流式水電站多在负荷曲线的基荷部分工作。无调节水库的电站称为径流式水電站。此种水電站按照河道多年平均流量及所可能获得的水头进行裝機容量选择。


全球径流式水電站第一位是巴西的“吉拉乌大坝”,美国的“约瑟夫酋长大坝”已经从第一位降低到第三位。中國最大的径流式水電站是天生桥-Ⅱ大坝,世界排序13,裝機容,1320MW。

12-4-4、潮汐能電站 (Tidal Power Stations)

潮汐能電站是利用海水周期性漲落運動中所具有的能量來發電的發電站,其水位差表現爲勢能,其潮流的速度表現爲動能。這兩種能量都可以利用,是一種可再生能源。

潮汐發電是以因潮汐引致的海洋水位升降發電。一般都會建水庫儲內發電,但也有直接利用潮汐産生的水流發電。

世界上最大的潮汐电站是韩国始华湖潮汐电站(Sihwa Lake Tidal Power Station),裝機容量为254MW。中國最大的潮汐电站是江厦潮汐电站(Jiangxia Tidal Power Station ),裝機容量仅为3.9MW。

拟建中的俄羅斯勘察加半岛品仁纳湾潮汐电站( Penzhin Tidal Power Plant),裝機容量达87100MW,年发电量可达200TWh,将成为世界上最大的潮汐电站。



   13 波浪能發電                                           

海洋能是指依附在海水中的可再生能源。海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量,这些能量大量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。因此,海洋能主要包括潮汐能、波浪能、温差能、潮流能、海流能、盐差能等。由于海洋温度、含盐量、潮汐、洋流、波浪和涌浪的变化,根据 IEA-OES 2007年年度报告,每年可能产生20000-80000兆瓦时(TWh/y)的电力。印度尼西亚作为群岛国家,面积四分之三是海洋,拥有49GW公认的潜在海洋能源和727GW的理论潜在海洋能源。

根据REN21 2020年报告,2019年全球海洋能发电量为45GWh。

 14 風電場發電                                                  

    风电场(Wind Farm),又称“风力发电场”。由一批风力发电机组或风力发电机组群组成的电站。通常按照风电场址的主导风向和地形,将机组排成阵列,尽量减少相互间的尾流影响。风电场可以安装在陆地上,也可以安装在海洋上。

風力發電的成本接近天然氣發電,是目前較經濟的再生能源之一。海上風能比陸上多40%的産能,但裝置成本比陸地高60%,並且風險高。盡管如此,與成本昂貴的光伏發電比較,發電量大的離岸風力發電仍然顯示出優越性。



 15   太陽能發電                                               

  太陽能發電(Solar Power)是将太陽能转换成電能。其基本途径有两种:

⑴ 光发电(Photovoltaics ,PV),即光伏发电。将太陽能电池组合在一起,大小规模根据需要而定,可独立发电,也可并网发电。使用较广的一种装置是“太阳电池板”(由很多光电池串联、并联而组成的阵列),可产生若干瓦以至千瓦级的功率。

⑵ 热发电(Solar thermal,CSP),即太陽能热发电。主要是把太阳的能量聚集在一起,产生高温来驱动汽轮机发电。热发电的方法较多。有用反射镜群把太陽能聚集到离地面数米或更高处的锅炉上,产生蒸汽驱动汽轮机发电的;有利用海面被太阳晒热,水温升高,而深海数十米或百米处的海水温度低,以液氨为工质组成热力系统发电的,称为“太陽能海水温差发电”。

太陽能热发电所占份额很小,光伏是太陽能發電主要形式。光伏指射線能量的直接轉換。在實際應用中通常指太陽能電能的转换,即太陽能光伏。

根据REN21 2020年的统计,2019年全球光伏裝機容量增加了115 GW,裝機容量达到627 GW。



15-1  平板光伏電站(Flat-panel photovoltaic)

光伏电站已经是商业化的成功运行的发电站。中國光伏工业发展是世界上最快的,但是原来居世界第一、三位的腾格里沙漠太陽能公园和大同光伏领跑者已经被印度帕瓦加达太陽能公园和埃及本班太陽能公园取代。

15-2 太陽能聚焦热电站Concentrated solar therma

太陽能聚光发电是依靠聚光集热转换成热能再转换成電能进行发电。太陽能热发电由集热、输热、储热、热交换系统和汽轮发电机组成。太陽能集热系统有碟式聚光系统、槽式聚光系统和塔式聚光系统三种类型。太陽能發電站投资大,技术尚不成熟,目前还未大规模投入商业运行。

15-3 聚光光伏電站(Concentrator photovoltaic,CPV))

聚光光伏電站是由高效太陽能、聚光器、主動或被動冷卻設備、單軸或雙軸跟蹤設備、交流/直流控制系統、逆變器蓄電池等装置组成。利用聚光器进行聚光,一方面可以提高单位面积太陽能辐射量,将太阳光聚集到很小的高性能太陽能光伏电池表面,从而提高辐射能量密度、提高单位面积太陽能电池的输出功率:一定程度上克服了太陽能量的分散性;另一方面,通过使用价格低廉的材料制造的聚光器,从而可以达到降低昂贵的太陽能电池材料的使用量和光伏发电系统总成本。

相对于传统的光伏发电,聚光光伏发电有明显的优势。聚光光伏发电比其他太陽能發電模式更节省土地资源,在同样的占地面积下,聚光光伏发电可以产生的電能是传统的太陽能光伏发电的两倍。有这么高的转化率主要是因为聚光光伏采用双轴跟踪技术,以最大限度地提高太阳光峰值时候的利用率。当前,光伏发电的效率提升空间有限,而聚光光伏发电的效率仍在快速提升。在阳光充沛和干燥的环境下,聚光光伏能源成本更低。

 16    電力的國際貿易                                                         

全球能源貿易實際上是指化石燃料貿易,2019年煤、石油和天然氣的國際貿易量如下:

2019年石油及其産品的國際貿易量:

(原油+成品油)貿易量/原油産量=(2239.0+1241.9)/4484.5=77.6%

       2019年天然气的国际贸易量:

 (管道+LNG)貿易量/天然氣産量=(8015+4851)/39893=32.3%

2019年原煤的國際貿易量:

貿易量/原煤産量=35.28/157.86=22.3%

目前仍然处于石油时代,石油的贸易量最大。任何能源都可以发电,但不是任何电力都可以进入电力市场,只有能被用户接受的那些价格才有资格进入电力销售市场。就目前而论,按照发电量的大小依次为燃煤發電、燃氣發電、水力發電最多,其次为风电场、太陽能發電;请注意,燃油發電却很少,因为石油的用处太多了。

天然气和電力的國際貿易具有很强的网络性,即天然气通过管道到户,电力经由电线路到户;也就是说,天然气和电力的贸易属于区域性能源。

但是天然氣和電力又有很大區別:

1、天然气只能在油气田生产,而除了水力發電以外,电力生产方式多种并产地多处。

2、天然氣能夠被其它燃料所替代,而電力則不能。

3、天然氣管道跨國線路數千公裏,而電力線僅與鄰國相連。

4、天然氣國際貿易量很大,貿易量可達産量的30%左右,而電力國際貿易量僅爲1~3%之間。

雖然天然氣是區域性能源,但是在上世紀70年代全球發生了能源危機,LNG的發展刺激了電力的發展,特別是日本領先,電力的發展又拉動了LNG的發展,也就是說,LNG使得天然氣沖破了區域性走向全球化了。

那麽,電力怎麽沖不破區域性呢?

1、 电力长输的能源损失很大,请看国际天然气联盟(IGU)的报告《天然气—今日和未来的能源(Natural Gas:The Energy for today and future 2017)》第44页。请点击:

/report/201812/34403.html

該頁講述能源輸送的損失,100份天然氣能量到用戶可以獲得92份,而100份電力來源,輸送到用戶,只能獲得32份。電力貿易僅限于鄰國(或者說,開一天汽車跑幾個歐洲小國)而不是在全球做生意。

2、 化石燃料全球分配不平衡就产生了国际贸易,而再生能源分配还算公正。世界各国都会优先寻求再生能源发电,其数量不够部分才进口电力。如内陆国家尼泊尔不产化石燃料,水力發電却很强,活得尚好。

太阳给人类创造了太陽能、水能、生物质能、海洋能、化石燃料等等,从来就不要求付费,可是这些能源落地到各個國家向别国索取就需要付费了。因此,全球电力贸易或称全球能源互联网实际上做生意,当进口电力高于当地价格,进口量就会受到影响。在特高压、储能、海底电缆等技术成熟之前,电力难以长距离运输。

那麽由能源衍生的電力究竟貿易達到什麽水平?全球電力貿易不像化石燃料那樣,年年有新數據,年年有評論。現在把美國中央情報局(CIA)2020年1月31日整理的數據如下。表中%表示進出口貿易量/生産量。電力産量可以采用BP數據。可以看出,電力國際貿易量一般在3%左右。

當然,很遺憾地告訴您,不會查閱到年年更換的數據。如果您要理解,可以查美國中央情報局的網站:

全球電力進口量

https://www.cia.gov/library/publications/resources/the-world-factbook/fields/255rank.html

全球電力出口量

https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/rankorder/2234rank.html

  如果要知道最新的数据,可查阅Enerdata网站《Global Energy Statical Yearbook(全球能源统计年鉴)》,请打开:

https://yearbook.enerdata.net

點擊Electricity項目下的Trade,即

https://yearbook.enerdata.net/electricity/electricity-balance-trade.html

   可以看见这样的地图:

根据BP 2019的报告,2018年全球发电量为26614.8 TWh,因此,2018年全球电力贸易量为:

271.34/26614.8=1.0%

   估计还有一些国家贸易量不多尚未记錄,但难以超过2.0%。

   另外,世界顶级出口国(World’s Top Exports)网站http://www.worldstopexports.com/还提供了最新的贸易数据并有盈利数据(Electricity Exports by Country)。

http://www.worldstopexports.com/electricity-exports-country/

   尽管参与电力贸易的国家多达百多个,但贸易量很小,还看不出增加的趋势,更加看不出会跨洲的全球大贸易。


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