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作者:an888    发布于:2024-01-20 18:15    文字:【】【】【

  首页“优游注册-注册经过长期发展,我国已成为世界上最大的能源生产国和消费国,形成了煤炭、电力、石油、天然气、新能源、可再生能源全面发展的能源供给体系,技术装备水平明显提高,生产生活用能条件显著改善。尽管能源发展取得了巨大成绩,但我国仍面临能源需求压力巨大、能源供给制约较多、能源生产和消费对生态环境损害严重、能源技术水平总体落后等挑战。我们必须从国家发展和安全的战略高度,审时度势,借势而为,找到顺应能源大势之道。

  发展新能源产业,是提升国家能源安全保障,推动我国经济与产业结构转型升级,提高经济发展质量,发展清洁能源与低碳经济,实现节能减排与应对全球气候变化的重要举措。发展新能源产业,也是我国打造新的经济增长点,促进就业与经济结构转型实施可持续发展战略的重要领域。新能源技术是我国战略必争的高新技术领域,掌握其核心技术将有助于提升国家的综合竞争能力。

  新能源的全称是“新能源与可再生能源”。1980年联合国召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对其的定义为:以新技术和新材料为基础,使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用,用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源,重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能(原子能)thPlenary Meeting. United Nations Conference on New and Renewable Sources of Energy,16 December 1980,35/204.>

  [1]。

  在实践当中,新能源并不只是可再生能源,它已经成为所有非常规能源的总称,既包括太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能等可再生能源,也包括甲醇、乙醇、有机废弃物回收能源、页岩气、煤层气、致密气、页岩油、油砂、氢能等非常规的能源,还包括新能源汽车、分布式能源等新型的能源利用模式。一般情况下,常规能源是指目前正在大规模利用的石油、天然气、煤炭等我们已经熟知的化石能源和大规模水电。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出,以环保和可再生为特质的新能源越来越受到各国的重视。

  在中国可以形成产业的新能源主要包括水能(主要指小型水电站)、风能、生物质能、太阳能、地热能、页岩气、分布式能源等,是可循环利用的清洁能源。此外,新能源汽车已经被列入中国的战略性新兴产业,受到有关部门和产业界的重视。随着技术的进步和可持续发展观念的树立,过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物也成为一种能源资源化利用的物质,因此,废弃物的资源化利用也可被看作新能源技术的一种形式。

  本报告主要研究除大规模水电之外的可再生能源,基于新材料、新工业技术的非常规能源,如页岩气,以及能源利用的新模式,如新能源汽车等,而不涉及核电与大规模水电这两类专业性强、社会争议较大的能源项目。我国新能源种类如表1所示。

  第一,有助于抑制对传统化石能源的需求总量的快速增长。中国经济经历了改革开放之后30多年的快速增长,能源消费需求和能源产量迅速增加,目前已经成为世界上最大的能源生产国、消费国和最大的石油进口国。未来对传统能源的需求压力如果继续增长的话,将威胁我国的能源安全与经济安全,并向世界输出这种需求压力。发展新能源,有助于缓解这种压力。

  第二,我国能源结构过度依赖煤炭,在煤炭开采和利用过程中产生了严重的环境问题以及地质问题、社会问题,甚至对人们的身体健康构成了较大的威胁,也伴随多发的矿难和人身伤害。发展新能源,有利于调整能源供给结构,减少对煤炭的过度依赖,缓解当前日益严重的雾霾污染。

  第三,发展新能源有利于形成新的经济增长点。新能源发展前景巨大,伴随新能源生产技术的进步和新的利用模式的出现,围绕新能源可以形成巨大的产业投资机会和就业机会,拉动经济增长,并促进结构转型和升级。

  第四,发展新能源有利于推动产业技术进步。新能源产业是典型的技术推动型产业,它的发展将促进新兴战略产业的形成与兴起。

  第五,发展新能源有助于形成新的更加健康的生活方式和社会组织方式。以可再生能源为基础的分布式微型电力网络,结合现代信息技术,可以提高边缘地区的生活水平,实现与世界各地的同步连接和共同进步。即使是在都市区,这种微电网与信息网络的结合也能够形成新的居住形态,改变大工业社会的集中式居住模式与工作状态,创建更加舒适和高效的生活模式。

  能源是人类生存和发展的重要物质基础,关系到国计民生和国家安全。传统化石能源是能源生产与消费的主力,即使进入21世纪之后新能源发展迅速,仍然没能改变这一局面。但是,并不能因此说新能源发展没有意义,可有可无。因为这是发生在近十年来全球能源消费快速增长的背景之下的,因此,新能源和可再生能源的发展是十分显著的。

  按照国际能源署的数据,可再生能源中的水电占比从1973年的2.1%上升到2011年的2.3%,生物质能和废弃物回收能源占比从2.3%上升到4.9%,太阳能、风能、地热能等可再生能源占比从0.2%上升到1.4%;相比之下,核能的发展是最为显著的,在总能源消费中的比例从1973年的1.3%上升到2011年的10.2%(见图1)。

  可再生能源的巨大发展主要是21世纪以来实现的。2012年消费总量达到237.4百万吨油当量,同比增长15.1%,增幅低于2011年(见图2),各种可再生能源在全球能源消费中所占比重为1.9%。

  最近十年来,可再生能源的发展非常迅猛,2013年,可再生能源在全球一次能源中的比重为2.2%;如果加上生物燃料,该比重总计为2.7%。2013年,可再生能源在全球发电中的比重从5年前的2.7%增至5.3%。可再生能源是2013年非化石燃料增长的最大动力,可再生能源发电量增长16.3%,这是2009年以来的最低增长率,但年度增量(170太瓦时)达到历史最高水平。可再生能源对一次能源增长的贡献超过天然气(BP,2014),具体数据如表2、表3所示。

  到2013年,中国已经成为世界上最大的可再生能源生产国。这一地位主要是由风电装机贡献的(见图3)。

  除风电、光伏、生物燃料、生物质发电等可再生能源之外,2010年之后美国实现了页岩气革命,从而使世界认识到,除了可再生能源之外,非常规油气资源的开发与利用也是解决能源资源问题的重要选择,甚至可以取得比可再生能源更好的发展前景。

  随着常规油气资源的减少和成本的上升,油砂、重油、页岩油气等非常规油气资源显得日渐重要。针对非常规油气资源的开发与利用技术将迅速进入各国的政策考虑范围。

  国际能源署发布的《2010年世界能源展望》指出,目前世界能源结构已进入清洁化和便利化的调整过程。未来20~25年,天然气将在满足世界能源需求方面发挥重要的作用,非常规天然气将扮演重要角色。

  全球非常规天然气资源非常丰富,据估算,世界非常规天然气资源量约为常规天然气资源量的4.56倍,而技术进步让非常规油气资源释放出了巨大的潜力。比如,近年来受诸多国家热捧的页岩气,在全球分布广泛,其储量相当于煤层气和致密砂岩气的总和。最新公布的全球页岩气资源评估结果表明,全球页岩气技术可采资源量达187万亿立方米。其中,中国约占总量的20%,为360825亿立方米,排名世界第一[2]。

  近年来,美国能源领域实现了页岩气革命,实现了天然气自给有余。页岩气革命改变了美国和世界的能源供应格局,使美国摆脱了能源依赖进口的局面,同时掀起了全球页岩气勘探开发热潮。其中,技术革新在页岩气商业潜能开发中发挥了重要作用。

  2011年,美国生产了6500亿立方米的天然气(同年消费量为6900亿立方米),相当于全球产量的20%。然而,就在5年前,美国大部分专家都认为美国需要大幅增加天然气进口来满足需求。2007年美国能源信息署(EIA)预测,到2030年美国天然气需求的20%要由进口来满足。但是,2014年EIA预测到2022年,美国将成为天然气净出口国,带来这一转变的就是页岩气的大规模开发。目前,美国的全部天然气资源储量,包括已证实和未证实的,为2203万亿立方英尺(相当于62.4万亿立方米),差不多能满足90年的消费需求。EIA预测,2010~2035年,美国页岩气占全部天然气供给的比例将从23%提高到49%[3]。

  页岩气的大量生产和供应,大幅度降低了能源成本,为基于天然气的化工制造业回流提供了机会,也降低了其他制造业的能源成本。目前,页岩气的发展为美国提供了140万个就业机会,预计未来可能提供高达300万个新的就业机会。因此,页岩气产业的迅速发展,将加速美国经济的复苏。同时,能源产业的快速发展,也很有可能推动资本市场的新一轮繁荣。

  但是,近年来,美国页岩气生产也遇到了一些问题,如对地下水的污染、一些资源区块储量衰减过快等。未来非常规油气的大规模发展,还需要解决一系列问题,绝不会是一帆风顺的。

  可以说,我国一直面临能源资源短缺的问题。即使在20世纪70~90年代中国石油、煤炭生产形势较好的时期,能源资源的供给充裕和出口也是在压低国内需求的背景下实现的。因此,我国一直非常重视替代能源尤其是可再生能源的开发利用。

  根据初步资源评价,我国潜力大、发展前景好的可再生能源主要包括水电、风能、太阳能和生物质能,西藏自治区和其他一些地区的地热能也具备开发价值。根据清华大学能源环境经济研究院2004年发布的《可再生能源立法研究与论证报告》[4],我国风能、太阳能、生物质能、地热能等的资源可获量如表5所示。

  我国太阳能年辐射量为3300兆焦/平方米至8400兆焦/平方米,2/3的国土面积的太阳能辐射量超过6000兆焦/平方米·年(200瓦/平方米),年日照时数大于2000小时,每年的太阳能辐射量相当于2.4万亿吨标准煤。

  我国陆地上离地面10米高度层上风能资源总储量约32.26亿千瓦,可开发利用的储量为2.53亿千瓦。近海可开发利用的储量有7.5亿千瓦,共计10亿千瓦。陆上风电和海上风电年上网电量分别按等效满负荷2000小时和2500小时计算,每年可提供0.5万亿和1.8万亿千瓦时电量,合计2.3万亿千瓦时,相当于我国2010年发电量的54.4%,可见风能利用空间非常大[5]。

  我国农作物秸秆年产量约7亿吨,可用作能源的大约有50%,另有薪材合理年开采量为2.2亿吨,各种工农业有机废弃物通过技术转换成沼气的资源潜力达310亿立方米。此外,我国通过大量低质土地种植能源作物,以及对自然生长的多种能源植物进行改良育种,生物质资源潜力巨大。

  我国有上万公里的海岸线,潮汐能、波浪能、温差能、盐差能等各种海洋能资源丰富。据专家估计,可供开发利用量为0.5亿千瓦,其中在我国已能够开发利用的潮汐能为0.22亿千瓦。

  我国地热资源以中低温为主,占世界地热资源潜力的7.9%。总盆地型地热资源潜力约2000亿吨标准煤。其中,可供开发的高温发电和中低温热利用的资源量分别为600万千瓦和33亿吨标准煤。

  早在1979年,《国务院批转国家经委、国家科委、国家农委、农业部关于当前农村沼气建设中几个问题的报告的通知》,强调了开发利用沼气的重要价值,规定了管理体制、财政支持、统筹协作与综合协调等诸多制度。此后,《中华人民共和国大气污染防治法》(1987年通过,1995年修正,2000年再修正),在第九条规定国家“鼓励和支持开发、利用太阳能、风能、水能等清洁能源”。《中华人民共和国水法》(1988年颁布,当年实施)第十六条规定“国家鼓励开发利用水能资源”。1995年颁布的《中华人民共和国电力法》第五条规定“国家鼓励和支持利用可再生能源和清洁能源发电”;第四十八条规定“国家提倡农村开发水能资源,建设中、小水电站,促进农村电气化。国家鼓励和支持农村利用太阳能、风能、地热能、生物质能和其他能源进行农村电源建设,增加农村电力供应”。1997年颁布的《中华人民共和国节约能源法》第四条规定“国家鼓励开发、利用新能源和可再生能源”;第三十八条规定“各级人民政府应当按照因地制宜、多能互补,综合利用、讲求效益的方针,加强农村能源建设,开发、利用沼气、太阳能、风能、水能、地热能等可再生能源和新能源”。

  与此同时,20世纪90年代中期,国务院及其有关部门发布了一系列相关决定、规定等法规、规章一级的规范性法律文件,如《中国1996—2010年新能源和可再生能源发展纲要》(1995年)、《新能源和可再生能源优先发展项目》(1995年)、《国家能源技术政策》(1996年)、《中共中央、国务院关于加强技术创新发展高科技实现产业化的决定》(1999年)、《国务院办公厅转发国家计委国家科委关于进一步推动实施中国21世纪议程意见的通知》(1996年)、《外商投资产业指导目录》(1998年)和《国务院关于扩大外商投资企业从事能源、交通基础设施建设项目税收优惠规定适用范围的通知》(1999年),以及经国务院批准发布的国家计委和国家经贸委《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》(2000年修订),经国务院批准财政部、国家经贸委、税务总局《关于调整部分资源综合利用产品增值税率政策的请示》(2000年)等。

  原国家计委、科委、经贸委共同制定的《中国1996—2010年新能源和可再生能源发展纲要及新能源与可再生能源优先发展项目》提出了我国1996~2010年可再生能源的目标、任务和优先发展项目等。1994年,原电力部曾规定所有的电网必须购买风电场发的电,电价必须按本金和利息的偿付额定价,超过平均电价的部分由整个电网均摊。

  近些年,中央政府在促进可再生能源技术研发、工程推广等方面投入了一些资金,通过科技、扶贫、农村电气化等资金项目对可再生能源项目给予补贴。如1990~1996年管理机构、示范工程及培训方面的管理费用达920万元;1996~2000年用于研究与发展的补贴达5亿元;2000年前后,国家经济贸易委员会为发展新能源提供1.2亿元的折扣贷款,水利部每年为小型水电工程提供折扣贷款3亿元,地方政府还对基层和用户给予不同程度的补贴。

  通过个案处理方式,国家对可再生能源的某些项目或某些方面给予一定程度的税收减免、融资补贴、价格优惠。比如,对涉及可再生能源设备的进口环节的关税及增值税,以及可再生能源开发企业的所得税等给予临时性减免。1987年国务院决定设立农村能源折让贷款。中央财政提供融资,商业银行50%的利率用于可再生能源项目、小型风力发电机的制造(累计贷款总额达5000万元)及风电场建设(1996年达8.5亿元)。

  在《可再生能源法》出台之前,我国可再生能源的开发利用已经具有相当规模。2002年我国小水电装机2840千瓦,居世界前列。太阳能热水器已安装4000万平方米,为世界第一。2003年风电装机达到57万千瓦,风电设备制造技术和水平有了很大的进步,已基本掌握了750千瓦风电机制造技术,并形成了批量生产能力。截至2003年已建农村户用沼气池超过1300多万口,年产沼气33亿立方米;已建大中型沼气工程2200多处,年产沼气12亿立方米;已推广被动式太阳房2660万平方米;已建生物质发电装机200万千瓦,我国可再生能源产业的发展已经有了一定的基础[6]。

  2006年《可再生能源法》的颁布实施是我国新能源产业发展的一个里程碑。《可再生能源法》颁布实施之后,又相继出台了《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》、《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》及《关于完善风力发电上网电价政策的通知》等配套措施,理顺了电网企业和发电企业之间的电价补贴以及电网企业之间的交易配额关系,从法律规章上建立了促进新能源产业持续发展的利益机制。

  除对新能源发电进行补贴外,国家对新能源发电上网电价(见表6)也给予了高于火电价格的优惠政策。《可再生能源法》规定,电网企业按中标价格收购风电、光电等可再生能源,超出火电上网标杆价格部分,附加在销售电价中分摊。可再生能源电价附加最初的征收标准为0.002元/千瓦时,2009年11月调至0.004元/千瓦时。2012年1月开始实施的《可再生能源发展基金征收使用管理暂行办法》,规定可再生能源电价附加由0.004元/千瓦时调至0.008元/千瓦时。

  一系列政策措施实施之后,新能源产业呈现强劲发展势头,装机容量(见表7)飞速增长。但是,我国的新能源发展并不均衡。风电发展最为迅速,目前我国已经成为世界第一大风电装机国家。光伏装机明显少于风电,在世界上的排名也不如风电那样靠前。以秸秆为燃料的生物质发电开始受制于原料来源的限制,其发展并不如预想的那么好。以市政垃圾为原料的垃圾焚烧发电项目带来了社会对环境污染的担忧,在一些地区还酿成了群体性事件。

  2008年金融危机之后,美国、中国都把发展新能源作为培育新的经济增长点、应对全球气候变化和环保压力的新兴产业,出台了一系列鼓励政策。人们寄予新能源缓解能源资源与环境压力的厚望,得到了国家政策的大力扶持和产业界的青睐。风电、光伏产业都曾经创造了辉煌的发展成绩。在“十一五”末期,中国在风电和光伏发电两个领域都是全球的“领头羊”。2009年,中国的新增装机容量和风机产量均占全球总量的大约1/3。2010年,世界光伏电池总产量的3/8是由中国企业生产的。

  国家能源局监测数据显示,2013年新增风电并网容量1449万千瓦,累计并网容量7716万千瓦,同比增长23%,装机容量稳居世界第一。风电年发电量1349亿千瓦时,同比增长34%。风电成为继火电、水电之后中国的第三大能源。2014年上半年,全国风电新增并网容量632万千瓦,累计并网容量8277万千瓦,同比增长23%;风电上网电量767亿千瓦时,同比增长8.8%。2013年,中国出口风电机组338台,总容量65万千瓦,出口到美国、意大利、澳大利亚等21个国家和地区。

  2014年国家能源局进一步优化风电开发布局,推动海上风电开发建设,加快推动清洁能源替代。到2014年底,全国风电并网装机容量超过9000万千瓦,年发电量达到1750亿千瓦时。

  同样,国家采取了一系列政策措施推动风电产业的持续健康发展。国家能源局实施风电年度发展计划,加强风电产业监测和评价体系建设,采取有针对性的措施解决弃风限电问题,有序推进风电基地建设,继续保持了平稳较快的发展势头。2013年,风电利用小时数达到2074小时,同比增加184小时;全国平均弃风率为10.74%,比2012年降低了6个百分点。2014年上半年,全国风电弃风电量72.25亿千瓦时,同比下降35.8亿千瓦时;风电平均利用小时数为979小时,同比下降113小时;全国平均弃风率为8.5%,同比下降5.14个百分点(见表8)。

  国内光伏发电市场发育严重滞后于产能发展,导致面对欧美光伏“双反”时遇到了严重困难。风电由于并网消纳和产品质量等方面的问题,也遇到了困境。国家有关部门对新能源发展遇到的困难极为重视,通过与欧盟的多次谈判,最终达成了互相可以接受的协议方案。同时,为应对光伏行业遇到的困难,支持产业的良性发展,2013年国务院出台了《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》,在一系列配套政策支持下,光伏发电再次呈现快速发展的势头。截至2013年底,全国累计并网运行光伏发电装机容量1942万千瓦,其中光伏电站1632万千瓦,分布式光伏310万千瓦,全年累计发电量90亿千瓦时。2013年新增光伏发电装机容量1292万千瓦,其中光伏电站1212万千瓦,分布式光伏80万千瓦[7]。

  受益于国家利好政策的频频出台,国内市场应势启动。2013年,中国首次超越日本、美国、德国,跃居世界光伏市场首位。国家能源局公布数据称,2014年光伏发电建设规模新增备案总规模达14吉瓦,其中分布式8吉瓦,光伏电站6吉瓦。这比之前9.5吉瓦的规划提高近50%,中国将继续巩固在全球光伏市场上的“老大”地位。《促进光伏产业健康发展若干意见》将2015年光伏总装机量的规划目标从20吉瓦,进一步提高到35吉瓦以上,2013~2015年,年均新增光伏发电装机容量10吉瓦左右[8]。

  2014年上半年,全国新增光伏发电并网容量332万千瓦,比上年同期增长约100%。其中,新增光伏电站并网容量233万千瓦,新增分布式光伏并网容量100万千瓦。光伏发电累计上网电量约110亿千瓦时,同比增长超过200%。甘肃、新疆和青海累计光伏电站并网容量最多,分别达到445万千瓦、367万千瓦和365万千瓦。新疆新增并网光伏电站容量最大,达到90万千瓦。浙江、江苏和广东累计分布式并网容量最多,分别达到70万千瓦、53万千瓦和42万千瓦。其中,江苏新增分布式光伏并网容量最大,为27万千瓦。全国各省(区、市)2014年上半年新增光伏发电并网容量如表9所示[9]。

  除风电、光伏发电之外,中国在生物质能源、地热、分布式能源、新能源汽车等可再生能源方面也有不同程度的发展。随着能源技术的不断进步,新能源将为我国减轻对化石能源和进口能源的依赖、保护环境、应对气候变化、保障能源安全等做出更大的贡献。但是,应避免过度补贴引发产能过剩问题的再次出现。

  2012年我国新增生物质发电核准容量1156兆瓦,截至2012年底,全国累计核准容量达到8781兆瓦,其中并网容量5819兆瓦,直燃发电技术类型项目累计并网容量3264兆瓦,是应用最广泛的生物质能利用方式。在建容量2962兆瓦,并网容量占核准容量的66%。2012年全国(不含港、澳、台地区)生物质年上网电量211.43亿千瓦时。其中,华东地区2012年生物质年上网电量为64.76亿千瓦时,占全国总上网电量的30.63%,居全国六大地区之首。江苏省生物质年上网电量为32.62亿千瓦时,居全国首位。

  生物质发电行业的标杆企业在技术、成本方面已经形成明显优势,已投产的生物质发电项目实现稳定盈利。生物质发电技术研究和设备开发进展较快,目前已掌握高温高压生物质发电技术。

  截至2011年底,我国农业废弃物沼气工程已达到12.3万处,年产沼气约13.77亿立方米。其中,大型沼气工程4.7万处,年产沼气约7.3亿立方米;中型沼气工程1.4万处,年产沼气约3.47亿立方米;小型沼气工程约6.2万处,年产沼气约3亿立方米。

  经过20年的发展,我国大中型沼气工程发酵工艺技术体系已基本成熟,相关装备技术进行了大量的标准化、系列化和产业化开发,取得了重要进展,还积极引进了国外的新材料与新工艺。另外,沼气利用设备,如燃气锅炉、大型灶具、沼气发电机组的研制也有进展。

  2010年,我国生物质成型燃料生产厂家约250家,产量超过350万吨,近几年生物质成型燃料产业发展比较迅速,有多家生物质成型燃料企业相继投入生产,在国家产业政策的引导下,建立了多处年产万吨以上的产业化生产基地。总体而言,生物质成型燃料产业处于产业化示范推广阶段。

  目前,我国生物质成型燃料技术发展已比较成熟,设备生产率、设备能效和工作部件使用寿命有较大提高,但大型生产线存在自动程度偏低、生产系统运行稳定性较差等问题。

  2011年,4个陈化粮乙醇项目和广西中粮木薯燃料乙醇项目合计生产燃料乙醇约190万吨,随着国家加大对粮食乙醇项目投资建设的政策限制,木薯燃料乙醇、甜高粱燃料乙醇将成为未来燃料乙醇项目的投资重点。据不完全统计,2010年我国生物柴油产能超过100万吨,但受原料供应限制,全年产量约40万吨。

  粮食乙醇与木薯乙醇生产技术基本成熟,甜高粱乙醇技术取得初步突破,纤维素乙醇技术研发取得较大进展,建成了若干小规模试验装置。生物柴油技术体系基本形成,生物质酯化技术和生物酶法合成技术分别进入应用推广和中试示范阶段。

  我国页岩气勘探工作主要集中在四川盆地及其周围,鄂尔多斯盆地,西北地区主要盆地。总体看来,页岩气试点工程主要集中在中南部页岩气发育地带。

  中国的页岩气资源开采难度要高于美国。美国的页岩气资源多数位于平原地带,蕴藏地区水资源丰富。而中国的页岩气资源或者位于北方缺水地带,或者位于南方和西南多山地区,地质情况复杂。因此,对中国页岩气发展前景不宜过于乐观。

  2009年10月,国土资源部在重庆市綦江县启动了中国首个页岩气资源勘查项目。截至2011年底,中石油在川南、滇北地区优选威远、长宁、昭通和富顺-永川4个区块,完钻11口评价井,其中4口直井获得工业气流。中石化在黔东、皖南、川东北完钻5口评价井,其中2口井获得工业气流,优选了建南和黄平等有利区块。中海油在皖浙等地区开展了页岩气勘探前期工作。延长石油在陕西延安地区的3口井获得陆相页岩气发现。中联煤在山西沁水盆地提出了寿阳、沁源和晋城三个页岩气有利区。

  2012年3月,国家能源局发布了《页岩气发展规划(2011—2015年)》,根据该规划,在“十二五”期间,计划完成探明页岩气地质储量6000亿立方米,可采储量2000亿立方米,实现2015年页岩气产量65亿立方米,基本完成全国页岩气资源潜力的评估与勘探,为“十三五”打好基础,目标是到2020年力争达到页岩气年开采量600亿~1000亿立方米。如果这一目标得以实现,我国天然气自给率有望提升到60%~70%,并使天然气在我国一次能源消耗中的占比提升至8%左右。

  2013年中国页岩气产量达到2亿立方米,中石化、中石油勘探开发已经粗具规模,并都已实现对外输送应用,二者将2015年产量目标分别上调至50亿立方米与26亿立方米,这标志着我国页岩气商业化已经提速[10]。

  2014年7月17日,国土资源部发布数据称,中石化涪陵页岩气田为大型优质的页岩气田,储量为1067.5亿立方米。至此,“中国第一个大型页岩气田”正式诞生,涪陵稳坐头把交椅。

  新能源汽车既有纯电动汽车,也有油电混合动力汽车。无论是纯电动还是混合动力汽车的技术进步和产业化扩展,都涉及储能电池这一关键技术环节。储能电池需求的提升,催生了电池行业的快速发展,也引起了对不同技术路径的争论,并形成各自的子产业。以石墨烯为基础材料的新型电池材料,以及各种新型储能技术的出现,将带来更广泛的产业增长空间。

  据中国汽车工业协会统计,2013年中国新能源汽车产量达17533辆,比上年增长39.7%。其中,纯电动汽车14243辆、插电式混合动力3290辆。中国新能源汽车的销量为17642辆,比上年增长37.9%。其中,纯电动汽车14604辆、插电式混合动力3038辆[11]。

  在“十二五”的新能源汽车鼓励政策中,我国选择了纯电动汽车作为主攻方向。现在看来,相比混合动力汽车,纯电动汽车在技术完善上还存在瓶颈,在推广上仍存在更多的障碍。

  电池行业是新能源汽车的配套行业,我国的电池行业在新能源汽车市场拉动下取得了长足的发展。我国新能源汽车扶持政策偏向纯电动汽车,因此,导致电池行业应用于混合动力的镍氢电池市场形势不如应用于纯电动汽车的锂离子电池市场。

  2013年,我国锂离子电池总产量达337亿瓦时,同比增长14%;销售收入超过650亿元,同比增长5%。其中,智能手机、平板电脑等移动智能终端市场大幅增长,带动消费型锂离子电池市场增长,销售收入同比增长15%;动力型锂离子电池市场同比增长30%,销售收入达40亿元。我国锂离子电池产品占全球市场份额的比例从2012年的26.9%上升至2013年的30%,居世界第二位。

  2013年,锂离子电池设备销售收入达40亿元,同比增长超过30%。受通信基站、新能源电站等新兴储能市场带动,2013年储能型锂离子电池市场规模大幅增长至20亿元,增幅达43%[12]。

  2014年电动汽车用动力电池产量增加明显。2014年上半年产量为8.04亿瓦时,超过2013年全年的3.6亿瓦时,其中的重要原因是新能源汽车补贴政策进一步明确,促进了新能源汽车产销量快速增加,上半年产销量达到2.04万辆(超过上年全年产量),带动动力电池市场规模快速增长。锂离子电池行业新增投资持续增加。东部、中部地区在电池领域新建、扩建项目较多,正负极材料、隔膜材料等领域的骨干企业纷纷实施或计划扩建,韩国三星、SDI、LG化学等企业也分别在西安、南京等地加大锂离子电池投资建厂力度[13]。

  我国同时是镍氢电池的生产大国。镍氢电池现主要应用于混合电动车方面。全球70%以上的镍氢电池在中国生产,中国的镍氢电池生产企业主要包括超霸、豪鹏、比亚迪、环宇、科力远、力可兴、三普、迪生、三捷、量能、格瑞普等。日本企业,如松下、汤浅、三洋已将小型镍氢电池生产转移到中国。混合动力汽车用大型镍氢电池主要在日本生产,生产企业主要为Primearth电动车能源公司(PEVE)和三洋电机。由于松下和三洋两公司合并,松下的湘南工厂卖给了中国科力远公司。因此,大型镍氢电池已主要由松下生产。我国镍氢电池增长乏力,近几年的产品产值、产量均未超过2008年的高峰。2011年,镍氢电池的产值、产量分别为55亿元、9.5亿只,与2008年相比分别下降15.38%、26.36%。产品规模的缩小使得镍氢电池更不具规模经济效应,未来发展前景堪忧,其发展空间仍然取决于混合电动车的应用情况[14]。

  新能源产业是高度依赖技术进步的新兴产业。研究新能源产业发展过程中的技术形成来源,以及技术进步的推动机制,对于了解新能源产业的发展规律、制定相应的扶持政策是十分必要的。

  技术进步的来源是现代经济学中的重要内容。一般来讲,技术进步有多个来源,包括:沿原有技术路线的技术进步与技术突破,技术路径变革带来的技术飞跃;转化效率提高带来的技术进步,材料制造技术提高带来的技术进步;能源效率提高带来的技术进步;管理与集成技术带来的技术进步,如风电预测准确率提高;设备大型化带来的技术进步;学习曲线与规模经济。

  技术进步周期的不同阶段对应着产业周期的不同阶段。第一个阶段,是实验室阶段,也可以说是概念阶段,这一阶段的主要目标是形成产业的基本技术路线。第二阶段是产业的导入期,通过示范性和推广性项目,在特定环境下实现产业技术的初步应用,并逐步扩大其应用范围,在这一阶段,产业技术路线得以基本固定,生产技术日益成熟。第三阶段是大规模商业化阶段,由于技术日渐成熟,应用范围迅速扩大,伴随学习曲线和规模效应,生产成本迅速下降,同时参与厂商的增加使竞争加剧、价格下降。第四阶段是产业成熟阶段,技术进步步伐趋缓,市场集中度有所提高,整个产业演变为普通型产业,新进入厂商明显减少。

  从技术进步的角度考虑,新能源的子产业可以分为三类:第一类是技术进步潜力很大、速度很快的新能源品种,如光伏、光电、风力发电、电池材料等。第二类是技术比较成熟,技术进步空间不大的新能源,如生物质发电、生物质制气、淀粉乙醇、地热发电等。第三类是创新式应用,如节能建筑材料与设计、能量管理、地源热泵与制冷等,这一类新能源技术主要是应用方式的创新,其技术进步并不明显。

  风电产业的技术进步主要表现在两个方面:设备的大型化和成本的下降。国内企业在这两个方面都取得了较大的进步。

  我国风电机组研制技术表现出来的发展趋势主要是风电机组功率向大型化发展。2012年中国新安装的风力发电机组平均功率为1646.3千瓦,继续保持增长趋势(见图4)。其中,功率为1.5兆瓦的机型占新增装机容量的63.7%,较上一年的74%有所下降;功率为2兆瓦的机型占26.1%,较上一年的14.7%大幅增加;功率为2.5兆瓦及以上的机型占6.6%,较上一年的3.5%也有所增加。单机功率小于1兆瓦的风电机组市场份额仅占1.06%;其他如1.65兆瓦、2.3兆瓦、1.25兆瓦等几类机型合计占2.55%[15]。从这些数据可以看出,风电机组大型化趋势非常明显。

  随着风电产业的技术进步,风电机组价格也呈现下降趋势(见图5)。由于风电主机的成本占风电项目投资成本的70%左右,因此,风电机组价格下降将大大提高风力发电的竞争力。不过,当前的价格下降一部分是由于技术进步,另一部分是由激烈的市场竞争造成的。

  全球风能理事会的研究显示,风电成本的进一步下降,40%依赖技术进步,而60%将依赖规模化发展[16]。

  我国光伏产业在市场形成规模经济之后,光伏组件价格呈现持续下降趋势,从2007年的32元/瓦,下降到2012年的4.5元/瓦,下降幅度达86%;光伏电价从3.2元/千瓦时,下降到1元/千瓦时;组件使用寿命从20年上升到30年。从能源效率角度看,2008~2012年,晶硅电池的光电转化率从15%提升至20%[17]。

  对未来光伏发电的技术进步与成本下降趋势,不同研究的结论相差很大。比较乐观的估计是,到2020年,光伏发电的上网电价将达到0.6~0.8元/千瓦时,2025年光伏发电全面达到平价水平,不再需要国家补贴。然而,即便如此,光伏发电从消费利用的规模经济性方面看,无法与火电、核电、水电等传统电力相比,不太可能成为大电网的主要电力来源。但是,光伏电力作为边缘地区的分布式能源或者离网电力的来源,以及与风能、天然气发电、抽水蓄能发电等互补组成混合式的电力来源,却是大有发展潜力的。

  因此,我们仍期待光伏发电在未来实现更大的技术进步和成本下降。从目前的情况看,单晶硅-多晶硅路线光伏发电的技术进步来源可以有两条:一是晶硅制造技术的提升;二是发电效率的提高。光伏成本发展路线所示。同时,不能忽视其他替代技术经济路径的前景,如薄膜电池等。

  生物质发电技术并不是一项新技术,它与传统的燃煤火电技术并无根本性的差异。从温室气体排放角度看,它相当于零碳能源,即把生物固化的碳通过燃烧再排放到大气当中。从环境保护的角度看,生物质发电相当于节约了煤炭等化石能源,从而减少了二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放(注意不是零排放,植物等生物质中也含有硫、氮等元素)以及开采煤炭引起的其他环境损害。

  生物质直接燃烧发电主要适用于较大规模的电厂,一般在25~50兆瓦才能形成规模效益,但投资成本较高,投资效率一般为0.8~1.2万元/千瓦,是影响发电成本的重要因素。生物质气化发电的投资成本也较高,投资效率为0.6~1.2万元/千瓦,适用于较小规模的分布式发电系统。一般在6兆瓦以下的系统可采用内燃机发电机组,虽然效率较低,但投资成本也较低,可为0.6~0.8万元/千瓦,在村镇和中小企业具有广阔的应用前景。6兆瓦以上装机容量的系统可采用燃气锅炉,以汽轮机发电,投资成本与直接燃烧发电相当。生物质-煤混燃发电主要适合于污染严重、技术落后的中小煤电厂改造,投资成本较低,为0.3~0.6万元/千瓦。沼气技术是有机废弃物处理的常规手段,包括高浓度有机废水、有机垃圾和禽畜粪便的处理,这些处理工程中增加沼气发电系统对沼气开展综合利用,投资成本较低,在不计厌氧工程投资的情况下应为0.6~0.8万元/千瓦。今后,大型国产沼气内燃发电机组(800~1500千瓦)的开发将为实现这一低投资成本提供保障。

  中国目前最主要的生物质资源仍是农业废弃物,品种多,资源分散,收集和运输困难,而且季节性强,原料供应的稳定性差,受作物种植规模等农业发展情况影响很大。生物质燃料成本与当地的生物质燃料市场、劳动力价格、农村生产生活习惯等有关。与发达国家以农场为主的农业生产方式不同,我国农业生产以农户为主,多数地区户均耕地占有面积很小,生物质资源分散。农业废弃物收集手段落后,导致生物质发电的原料成本居高不下。这一方面限制了生物质发电项目的规模;另一方面,使生物质发电成本远高于大型的燃煤发电成本,影响了生物质发电的市场竞争力[18]。因此,以植物资源为原料的生物质发电的技术进步主要来自相应的工业锅炉技术,如流化床技术的应用,以及更主要地来自原料收集体系的管理技术进步。

  与生物质发电相似,液体生物燃料的技术也不是创新型的新技术,实际上是旧有技术路线的新应用。目前生物乙醇的应用最为广泛,但是它引起了有关粮食安全的争论,其在中国的发展陷于停滞状态。目前的技术攻关与突破集中在纤维素乙醇领域。如果这一领域能够取得突破,将会引起新的新能源产业革命。

  尽管影响生产成本的因素很多,但是减少原料生产供应成本和价格则是最主要的方面。生物液体燃料成本构成表明,原材料费用在生产成本中占的比重很大,一般为60%~80%,各种生产酒精的原料经济性比较如表10所示。

  我国高度重视电动汽车技术的发展。根据国家发改委《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》,在“十五”期间,启动了“863”计划电动汽车重大科技专项,确立了“三纵三横”(三纵:混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车;三横:电池、电机、电控)的研发布局,取得了一大批电动汽车技术创新成果。“十一五”期间,组织实施了“863”计划节能与新能源汽车重大项目,聚焦动力系统技术平台和关键零部件研发。经过两个“五年计划”的科技攻关以及北京奥运会、上海世博会、深圳大运会、“十城千辆”等示范工程的实施,我国电动汽车从无到有,在关键零部件、整车集成技术以及技术标准、测试技术、示范运行等方面都取得了重大进展,初步建立了电动汽车技术体系,已申请专利3000余项,颁布了电动汽车国家和行业标准56项,建成30多个节能与新能源汽车技术创新平台。科技创新为我国新能源汽车战略性新兴产业的形成奠定了良好基础[19]。

  新能源技术领域非常宽泛,光伏、风电、生物质能源只是其中技术比较成熟的三种。未来在新能源技术领域的突破,还将创造新的产业增长点。可以说,新能源产业就是由技术进步产生和推动的。其他新能源产业的技术进步可以分为以下几类。

  第一,非常规油气资源开采的技术进步。我国拥有丰富的页岩气、页岩油、煤层气、致密气资源,海上油气田蕴藏量也非常丰富。目前以中石油、中石化、神华公司等为首的能源企业都十分重视非常规油气资源的开采技术。2014年10月13日中央电视台《新闻联播》报道,我国用于地下水平井进行分段的“分割器”——桥塞商用成功,这使我国成为继美国和加拿大之后第三个使用自主技术装备进行页岩气商业开采的国家。

  第二,新的能源来源,既包括目前已经进行较多试验的潮汐能、海洋能、地热能、薄膜电池、太阳能集热发电、纤维素乙醇、海上风电等,也包括海藻提炼生物柴油、新的能源植物、新型光电材料与发电技术等尚停留在实验室阶段的技术创新。

  新能源产业作为新兴的战略性产业,它的良性发展有赖于政策的支持。但是,政策扶持有一定的条件和限度,如果长期依赖政策扶持,或者扶持政策不适当,就难以培养产业的长期生存能力,其也难以成为真正的产业。本部分针对新能源产业政策的若干重要方面进行讨论,并给出了发展新能源产业的政策建议。

  新能源产业之所以受到世界各国的普遍重视,其出发点就在于能源领域普遍存在的资源节约与环境保护目标(包括应对气候变化目标)尚无法由市场自发地解决。化石能源的利用过程所产生的大量环境负效应(当然还有能源行业的垄断行为),是市场失灵的一个典型表现。图7是各种能源涉及人类健康和环境变化的外部成本的测算结果,是联合国环境署的研究成果。其结果表明,化石能源的外部成本普遍高于可再生能源。值得注意的是,可再生能源也是有外部成本的。

  为实现上述目标,发展新能源产业之外的政策选择可以分为两类:供给侧政策与需求侧政策。供给侧政策包括提高生产者的能源效率、减少生产过程的污染物排放,如提高强制性能源效率标准,提高环境排放标准,提高能量与物质的循环利用水平等;需求侧政策包括提高能源产品的资源税、环境税,鼓励采取节约型的生活方式,强制性废弃物回收等。这些政策选择的总目标就是减少能源消耗。

  减少能源消费政策的目的是延缓传统化石能源和铀矿资源这种可耗竭资源的耗竭过程,发展新能源则提供了一些替代性的选择,甚至希望在可耗竭资源真的消耗殆尽的时候可以有替代品来满足未来的能源需求。在欧洲部分国家,可再生能源的比例已经达到了比较高的程度,如德国2014年第一季度可再生能源占电力消费量的比例已升至创纪录的27%[20]。值得注意的是,德国是一个工业大国,与芬兰、丹麦等国家在能源消费量上有本质的区别,这显示出可再生能源确实可以在能源供应上占据举足轻重的地位,可以部分地替代传统化石能源与核电。以此为证,通过产业政策推动新能源发展来实现可持续发展目标是值得的。

  技术进步是经济增长的源泉。自主研发和技术扩散(技术外溢)是技术进步的两种主要形式,这两种形式的技术进步都会引起经济扩张。一项生产技术从实验室开始,走向中试,再到大规模工业化生产,有一个技术效率提高和生产成本下降的过程(见图8)。这一过程的基础是规模经济和学习曲线效应。规模经济是指它需要一定的市场规模,来支撑企业的生存,并提供一定的利润水平来保持后续的研发投入,此外只有达到一定的规模,才能有效地摊销固定成本;学习曲线效应是指随着生产时间的积累,所有参与者变得更有经验,从而使事故率和次品率都下降,并带动成本的下降。

  因此,从生产技术走出实验室进入示范项目阶段,它就开始需要一个数量不断成长的市场。但是,由于它的成本还不足以和已经成熟的替代品(如新能源与化石能源)相竞争,就需要由政府部门为其提供一定的补贴来弥补这一成本差距。

  一个新的技术创新要形成新产业一定要具备可以摆脱财政补贴而独立生存的能力,如果必须长期依赖外部补贴才能生存,这样的产业是无法长久的。但是,技术创新一定会遵循从萌芽、培育、成长、成熟直至衰落的产业生命周期过程,在技术萌芽阶段,尤其是与其竞争的技术路线比较强势的背景下,确实需要外部条件来为它创设一个相对稳定的市场,从而使它赢得时间来逐步降低其成本[21]。

  能源领域是技术进步最快的领域之一,未来实现低成本清洁能源仍然要依靠技术创新与进步。随着技术的成熟,可再生能源成本降低,这使得其竞争能力较其他能源技术逐渐提高,从而有可能最终在能源市场中占有一席之地。

  为实现发展新能源的政策目标,目前主要使用各种正向激励,即通过补贴、强制购买份额等手段,为新能源尤其是新能源电力提供市场空间。但是,从经济学的角度,还有另外一种选择,那就是对传统化石能源征收更高的资源税与环境税来提高使用传统能源的成本,矫正其过度消耗、污染排放及温室气体排放,并改变传统能源与新能源之间的成本对比,使市场需求向新能源倾斜。由于能源价格在国民经济中的基础性地位,再加上传统能源已经形成了强有力的产业集团,这种政策很难出台和实施。

  如图9所示,不考虑外部性的化石能源成本和考虑外部性的化石能源成本之间有一个差额。能源政策既可以对化石能源征税,从而使厂商生产成本等于社会综合成本,也可以对新能源进行补贴,使其成本靠近不考虑外部性的化石能源成本,从而使新能源具备与化石能源相竞争的能力。

  从欧洲的经验来看,应该是这种政策的结合才形成了可再生能源比例较高的能源供给格局。比如,在欧洲国家中,英国的汽油税为0.92欧元/升(约1.19美元),瑞典的汽油税为0.89欧元/升(约1.15美元),法国、芬兰、斯洛伐克的汽油税分别为0.86欧元/升(约1.18美元)、0.81欧元/升(约1.05美元)、0.79欧元/升(约1.02美元);英国的柴油税为0.94欧元/升(约1.22美元),瑞典的柴油税为0.80欧元/升(约1.04美元),土耳其的柴油税则为0.77欧元/升(约1美元)[22]。较高的燃油税抑制了对石油产品的过度需求,也提高了新能源的成本优势。

  值得注意的是,尽管通过税收能够提高化石能源的使用成本,对消费者的直接效应看似与涨价相似,但是,实际上的效应是很不同的。化石能源涨价将使传统能源产业集团获得更为丰厚的利润,其力量更为强大,更有力量促进有利于化石能源的政策出台。而税收从理论上说,是在全社会范围内进行二次分配,而且其分配原则是倾向居于多数的较,如教育、医疗、社会保障等;或者有针对性地减少负的外部性,如污染预防和防治,资源消耗,地质灾难,社会不公等。因此,相比较而言,征税措施要优于涨价措施。

  表11显示了可再生能源技术成熟的4个阶段:研发、示范、推广、商业化。也可以说,在技术路径的前三个阶段都需要一定的补贴,但是补贴的性质与目标存在差别。在研发阶段,需要由政府提供一定的资金帮助,这种帮助既可以投向公立研究机构,也可以是对企业研发投资的鼓励措施,如税收减免等。在示范阶段,需要对选定的若干示范项目进行补助。这两个阶段的补贴都是小规模的和定向的。

  新能源技术进入推广阶段之后,就需要出台普适性的补贴政策,对具备条件的投资商应一视同仁。强制性可再生能源配额、固定电价、购电补贴等都属于这种推广性的普适性补贴。

  全球可再生能源产业的发展验证了这一过程。各国通过可再生能源证书、财政补贴、配额政策等措施为光伏、风电等可再生能源产业创设了一个富于成长性的市场,之后其成本迅速下降。《可再生能源技术报告》指出,全球光伏板模块的平均价格从1980年的每瓦特22美元降低到2010年的每瓦特1.5美元(IPCC,2011)。成本的下降是研发、实现规模经济、产生学习效应和加强供应商间竞争的结果。

  目前世界上已经有多种可再生能源技术路径,有的已经走向成熟的工业化阶段,有的在示范阶段,有的还处于实验室中。这些技术路径不会最终都进入工业化扩展阶段,只有那些具有显著成本下降潜力和大规模生产潜力的技术路径才能站稳脚跟。但是,在结果出来之前,并不能确定哪个技术路径能成功。

  因此,能源政策应该鼓励能源技术创新,具体的政策,如对企业研发支出(R&D)进行退税或减税政策,也可以通过国家实验室支付基础性研究的成本等。在鼓励实验室阶段的技术创新之外,还应安排有前景的技术进行示范性建设,以检验其可行性。如果能够通过示范性阶段的检验,政策重点就应该转向市场创设阶段。这一阶段的政策从实质上讲,都是社会的补贴行为。

  为保持整个产业的良性发展,产业补贴要符合以下两个原则:第一,补贴的水平应该有助于保护那些致力于技术进步的企业,也就是说,补贴水平不能过高,要使那些技术落后或者只是简单进行组装的企业无法实现赢利,避免行业内产能增长过快引起恶性竞争。第二,产业补贴要有明确的退出期或者退出机制,从而激励企业保持合理的技术研发投入。这一点对于保持适度的产能规模至关重要,否则企业就会依赖政府补贴而不思进取,并吸引过多的投资进入产业,从而一样会出现产能过剩、恶性竞争的局面[23]。图9是UNEP(2011)推荐的支持可再生能源在不同阶段的政策建议。

  补贴措施是对具有正的外部性的产品生产进行直接或间接(如减免税)的资金援助。就新能源来说,就是对新能源的生产者或者消费者进行补贴,或者同时补贴。比如,我国和其他一些国家都对风电、光伏、生物质发电等产业按发电度数进行补贴,使电网能够在财务成本上接受新能源电力,也有对企业研发活动的补贴或者由政府出资建立公共平台的做法。对消费者的补贴,如购买新能源汽车补贴,即对购买新能源汽车的消费者进行现金补贴或者减免部分税费。这两种补贴都能够取得一定的效果,其具体效果如何则取决于每种产品的成本收益分析。

  竞争性原则是市场经济的基本原则。垄断是制约创新、抬高价格、降低服务水平的重要障碍,对少数供应商和供应商品的依赖是能源不安全的重要原因。供给竞争意味着更多的选择空间,从而可以促进企业加大对创新的投入,降低个别厂商、个别行业提高价格的可能性,从而有利于降低能源组合的整体成本。

  在能源领域,不仅应在每一个细分市场如石油、天然气、煤炭、热力、电力内部实现市场竞争,打破少数企业的垄断,还应通过消费端的技术手段,实现不同能源品种之间的竞争。比如,在汽车领域,除传统的燃油汽车之外,还可以有天然气汽车、纯电动汽车、混合动力汽车,以后还可以有基于太阳能的汽车可供选择。更进一步,如果通过发动机技术的改造,单辆汽车即可以在较大范围空间内实现燃油、醇醚燃料、电力之间的自由选择,则石油对车用燃料的垄断地位就可以被有效打破。

  新能源的使用不仅有助于打破传统能源的垄断,增加消费者的选择,而且将形成新的经济增长点,促进就业,推动产业技术的进步和经济结构的转型。因此,发展新能源具有多方面的重要意义。

  我国的新能源政策分为五个方面:法律、规划、财税政策、强制配额与价格政策。经过多年的探索与努力,在这些方面都形成了比较完善的政策体系。世界各国应用的主要可再生能源政策见表12。

  2002年6月,《中华人民共和国清洁生产促进法》提出了清洁生产的概念。2006年我国颁布实施《可再生能源法》,是新能源发展的里程碑。《可再生能源法》为发展可再生能源的各种政策提供了法律的基础。该法规定,电网企业按中标价格收购风电、光电等可再生能源,超出火电上网标杆价格部分,附加在销售电价中分摊。

  2007年10月,《中华人民共和国节约能源法(修正案)》发布,改进点主要在于:完善节能的基本制度,体现市场调节与政府管理的有机结合,增强法律的针对性和可操作性,健全节能标准体系和监管制度,加大政策激励力度。

  2009年8月,通过了《可再生能源法修正案(草案)》。此次草案的几项重要修改包括以下内容:中国的可再生能源发电将全面获得政府财政补贴,可再生能源发电的上网电价管理也将进一步完善。国家设立政府基金性质的可再生能源发展基金,确定其来源为国家财政年度安排专项基金和征收的可再生能源电价附加等。该草案还对可再生能源发电全额保障性收购制度提出了细化要求,要求国家有关部门制定全国可再生能源发电量的年度收购指标和实施计划,确定并公布对电网企业应达到的全额保障性收购可再生能源发电量的最低限额指标,电网企业应该收购不低于最低限额指标的可再生能源并网发电项目的上网电量。

  经济社会发展规划与各能源专项规划中都对发展新能源与可再生能源提出了要求。以“十二五”为例,《能源发展“十二五”规划》提出,加快发展风能等其他可再生能源,要求:坚持集中与分散开发利用并举,以风能、太阳能、生物质能利用为重点,大力发展可再生能源。优化风电开发布局,有序推进华北、东北和西北等资源丰富地区风电建设,加快风能资源的分散开发利用。协调配套电网与风电开发建设,合理布局储能设施,建立保障风电并网运行的电力调度体系。积极开展海上风电项目示范,促进海上风电规模化发展。加快太阳能多元化利用,推进光伏产业兼并重组和优化升级,大力推广与建筑结合的光伏发电,提高分布式利用规模,立足就地消纳建设大型光伏电站,积极开展太阳能热发电示范。加快发展建筑一体化太阳能应用,鼓励太阳能发电、采暖和制冷,太阳能中高温工业应用。有序开发生物质能,以非粮燃料乙醇和生物柴油为重点,加快发展生物液体燃料。鼓励利用城市垃圾、大型养殖场废弃物建设沼气或发电项目。因地制宜利用农作物秸秆、林业剩余物发展生物质发电、气化和固体成型燃料。稳步推进地热能、海洋能等可再生能源开发利用。到2015年,风能发电装机规模达到1亿千瓦;太阳能发电装机规模达到2100万千瓦;生物质发电装机规模达到1300万千瓦,其中城市生活垃圾发电装机容量达到300万千瓦。

  同时,《能源发展“十二五”规划》要求推动能源供应方式变革,以发展分布式能源、智能电网、新能源汽车供能设施为重点,大力推广新型供能方式,提高能源综合利用效率,促进战略性新兴产业发展,推动能源生产和利用方式变革。

  《能源发展“十二五”规划》还对智能电网和新能源汽车发展提出了要求。该规划提出加快智能电网建设,着力增强电网对新能源发电、分布式能源、电动汽车等能源利用方式的承载和适应能力,实现电力系统与用户互动,推动电力系统各环节、各要素升级转型,提高电力系统安全水平和综合效率,带动相关产业发展。建设新能源汽车供能设施,加强供能基础设施建设,为新能源汽车产业化发展提供必要的条件和支撑,促进交通燃料清洁化替代,降低温室气体和大气污染物排放。结合充电式混合动力、纯电动、天然气(CNG/LNG)等新能源汽车发展,在北京、上海、重庆等新能源汽车示范推广城市,配套建设充电桩、充(换)电站、天然气加注站等服务网点。着力研发高性能动力电池和储能设施,建立新能源汽车供能装备制造、认证、检测以及配套标准体系。到2015年,形成50万辆电动汽车充电基础设施体系。

  与新能源“十二五”期间发展相关的规划还包括《风电发展“十二五”规划》、《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》、《风力发电科技发展“十二五”专项规划》、《国家能源科技“十二五”专项规划》、《煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十二五”规划》、《生物质能发展“十二五”规划》、《太阳能发电发展“十二五”规划》、《太阳能发电科技发展“十二五”专项规划》、《太阳能光伏产业“十二五”发展规划》和《页岩气“十二五”发展规划(2011—2015年)》等。此外,还有《农业生物质能产业发展规划(2007—2015年)》和《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》等中长期规划。

  我国已经初步建立了支持发展新能源的财税政策体系。财政支持新能源的重点如下:石油替代产品,包括生物液体燃料、煤制油;技术成熟且近阶段可实现较大规模煤炭替代的可再生能源,如风电以及太阳能、地能在建筑中应用等。另外,根据太阳能光伏发电等其他新能源技术与产业发展状况,促进新能源多元化全面发展。

  投资补贴政策。我国政府从1987年起设立了农村能源专项贴息贷款,主要用于大中型沼气工程、太阳能的利用和风电技术的推广应用。农村每个沼气池的补贴平均为800~1200元;给予每吨燃料乙醇1300~1800元的生产补贴,与美国对燃料乙醇生产的补贴持平。

  研究与发展投入政策。中央政府的可再生能源研究开发政策主要体现在两个方面:一方面,资助可再生能源的研究和开发,给予补贴;另一方面,支持可再生能源发展,制定并实施了一批大型发展计划。

  税收减免政策。中国政府制定了可再生能源电力技术的增值税和所得税减免制度,小水电增值税税率从正常的17%降到6%,风电降到8.5%,生物质发电降到13%。风电和生物质发电项目的所得税税率由33%降到了15%。对于列为高科技产品的风机零部件,机组及整机的进口可以享受进口税优惠或减免。其他电力设备也可以享受类似的待遇,但是关税要视个别情况而定。

  《可再生能源法》规定了为大型电力企业分配的可再生能源“强制配额制度”。这些公司中的每一个都必须生产或者购买一定比例的可再生能源电力。到2010年和2020年,大电网覆盖地区非水电可再生能源发电在电网总发电量中的比例分别达到1%和3%以上;权益发电装机总容量超过500万千瓦的投资者,所拥有的非水电可再生能源发电权益装机总容量应分别达到其权益发电装机总容量的3%和8%以上[24]。

  明确要求电网允许风电就近上网,并收购全部电量,上网电价按“发电成本+还本付息+合理利润”的原则确定,并规定高于电网平均电价的部分采取全网共同承担的政策。按风能资源状况和工程建设条件,将全国分为4类风能资源区,相应制定风电标杆上网电价。4类资源区风电标杆电价水平分别为每千瓦时0.51元、0.54元、0.58元和0.61元。今后新建陆上风电项目,统一执行所在风能资源区的风电标杆上网电价[25]。

  对于生物质发电,法律规定每千瓦时给予在当地燃煤脱硫标杆电价的基础上增加0.25元的固定电价,这一定价制度的结果是生物质发电固定电价为每千瓦时0.55~0.60元,足够吸引私人企业的投资。

  燃烧化石燃料和传统燃料形成的污染将造成很高的间接成本。化石燃料的不完全燃烧产生的PM10和PM2.5污染,以及其他形式的空气污染(硫化物、氮化物、光化学烟雾、重金属等)对人类健康有致命危害(UNEP、WMO,2011)。在美国,由于燃烧化石燃料,每年耗费在人类健康方面的花费达到1200亿美元,大部分花费在成千上万死于空气污染的未成年人身上(NRC,2010)。国际能源署的研究表明:2005年,控制空气污染的成本达到1550亿欧元,而至2030年,该成本将会增长至原来的3倍(IIASA,2009;IEA,2009)。

  尽管化石能源利用产生的环境负面外部效应,给当代人及后代带来健康方面的损害,但是各国政府出于经济方面的考虑,不愿意将这一负的外部性货币化。这一背景是导致可再生能源成本高、投资回报周期长、很难成为化石燃料的替代品的重要原因。

  2012年3月国家电力监管委员会在其官方网站上公布了一份某环保组织的报告,认为中国十大发电集团的耗煤量总和占了全国煤炭总产量的1/5,其一年耗煤所造成的环境损失高达870亿元人民币[26]。以2011年火力发电量计算,相当于燃煤发电每度电的环境成本为0.0185元。不过,这一数据很有可能低估了燃煤发电的环境成本,因为它没有计算间接损失。比如,2002年发布的“两控区”酸雨和二氧化硫污染防治“十五”计划承认,每年酸雨造成的经济损失为1100亿元。而酸雨的主要来源就是煤炭燃烧。这一数据只包括酸雨的直接经济损失,并没有包括生态恶化的间接和长期损失。

  除二氧化硫排放引起的酸雨污染外,我国以燃煤为主体的能源结构还带来了氮氧化物排放、烟尘排放、水资源损失、辐射污染、地质沉降等一系列环境问题,以及健康损害、职业病、矿难等社会问题。如果把这些外部成本都算上的话,传统化石能源尤其是煤炭能源的经济成本要远远高于可再生能源。表13是我国代表性燃煤电厂的主要污染物排放,表14是我国煤矿采出煤的放射性元素含量情况。据我国现有的资料,与联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)的资料和Swaine、Beck[27]等人发表的资料相比,我国煤中放射性核素含量平均偏高。

  如果包括外部成本,传统化石能源尤其是煤炭要高于新能源,因此,成本并不是制约新能源发展的关键。阻碍新能源大规模发展的实际上是由于其规模经济性不如传统的化石能源、核电、水电,因此,无法满足大规模现代工业的能源需求。但是,如果我们不能理顺价格关系,就限制了新能源尤其是可再生能源的市场规模,造成其成本过高的假象。

  因此,鼓励新能源发展的第一步是通过税收或者补贴的措施理顺传统能源与新能源之间的成本价格关系,然后通过鼓励技术进步、示范推广和相应配套措施提高新能源的规模经济性和用户友好性,使其能够适应电网或者燃气网这种已经形成的能源基础设施,或者另辟蹊径发展分布式网络,促进新能源市场的发展与壮大。

  21世纪以来,我国可再生能源发展迅速,无论风电还是光伏发电都取得了举世瞩目的成绩。但是,从目前的情况看,可再生能源市场规模已经接近“天花板”。如果没有大的技术进步或者政策激励,很难取得市场突破。

  在电力市场上,风电是成本最为接近燃煤电力的可再生能源,但是由于风电特殊的技术经济特性,电网消纳风电会形成对自身的冲击,并网光伏发电也存在类似的问题。另外,成品油市场已被中石油和中石化两家巨型央企所控制,替代液体燃料的生产仅限于少数几家企业,没有对社会资本开放,从而限制了技术创新与市场的扩大。

  2013年以来,“弃风”现象虽有所缓解,但是问题并没有解决。公布的统计数据显示,2013年全国风电平均利用小时数为2074小时。国家电网区域利用小时数为2067小时,南方电网区域为2147小时。最低的吉林省只有1660小时[28]。2014年上半年,全国并网风电装机容量为8275万千瓦,发电量为785亿千瓦时,风电设备平均利用小时数为986小时,比上年同期降低114小时[29]。而美国和丹麦的年均利用小时数都在2500小时以上(2011年数据)。

  由于我国光伏产业发展较快,而市场启动较晚,大量的光伏产能都是以出口为目标。2005年以后,中国光伏产业迅速吸引各类资本投资,加上各地政府的倾力支持,光伏组件产能迅速增长。2005~2012年,短短七年时间,中国光伏产能从0.42吉瓦扩张至35吉瓦,受到上游供应单位集中以及规模化生产等影响,中国光伏产品价格大大低于国外产品,迅速进入欧美市场。2012年的数据显示,当年中国光伏产品出口总量达到27吉瓦,占当年产量的85%左右,光伏市场严重依赖国外,且以欧盟市场为主。

  2013年上半年,欧盟再次对华光伏产品“双反”,光伏产业顿时陷于困境,规模达全球第一的尚德电力也于2014年初进入破产重组模式。2013年8月,国家发改委接连下发文件,明确了全国范围内分布式光伏上网电价补贴标准为0.42元/千瓦时。另外,对集中式光伏发电项目进行划片区定价,最低档为0.9元/千瓦时,其次为0.95元/千瓦时以及1.0元/千瓦时。光伏发电项目除了能够弥补亏损,更是有了部分赢利,极大地刺激了下游光伏电站项目的开发。截至2013年底,中国新增光伏装机超过10吉瓦,是2012年总装机量的两倍。电池组件内销比例也从2010年的15%增至2013年的43%。

  截至2013年底,全国累计并网运行光伏发电装机容量1942万千瓦,其中光伏电站1632万千瓦、分布式光伏310万千瓦,全年累计发电量90亿千瓦时。2013年全国发电装机增长情况见表15。

  但是,目前国内光伏市场尤其是分布式光伏市场仍然没有显著启动。分布式光伏普遍存在收益率低、屋顶难找、电网支持不足等问题。而且,很多拥有适应屋顶的单位并没有兴趣发展分布式屋顶光伏电站。

  电动汽车的充电桩问题也比较相似。要发展电动汽车,必须有足够的、面向用户公开的充电桩网络。一般家庭都不可能为自己的车库建设充电桩,而各类停车场和加油站也没有意向建设充电桩,这种情况制约了电动汽车产业的发展。

  从绝对数量上看,中国新能源产业在近十年内取得了巨大的发展,多项指标位居世界前列。新能源电力装机情况如表15所示。但是,如果从所占份额和运行效果看,还有很大的提升空间。但是由于目前的市场结构和能源体制,国有企业之外的社会资本进入新能源领域受到制约。

  现有的新能源投资,尤其是风力发电多数由大型国有企业投资,即使是民营资本投资的项目,在并网时也会受制于电网的消纳意愿。由于新能源项目的投资利润与传统能源无法相比,其对国有能源企业利润贡献能力很小,因此,这些巨型企业对新能源项目兴趣不大是很自然的。我国能源市场处于政府管理与国有企业垄断的双重约束之下,对于新能源企业的市场接入经常有意无意地设置了一些障碍。电网企业出于自身的利润考虑,没有足够的意愿支持可再生能源电力的发展,也没有意愿去投资建设充电桩。对于电网公司和石油公司来说,可再生能源的利润水平非常有限,难以调动它们的投资兴趣。

  发展可再生能源最为重要的环节在于市场接入。而社会资本要进入能源市场,在上游资源大多被国有企业控制,下游买家又是市场控制力最强的电网企业的背景下,其赢利难以保障,或者势必要输送一大块利润给控制资源或下游市场的国有企业。赢利前景的不确定性影响了对新能源的投资。

  我国电力生产结构以燃煤电力为主。燃煤火电厂的启动与关闭都需要几天的时间,不像以天然气为燃料的发电厂和水电可以随时启动、关停,其调峰能力非常弱。在这种结构下,燃煤火电厂与新能源电力之间的互补性非常差。而发展新能源电力尤其是风电、光伏发电这种波动很大的电力供应,需要类似天然气发电这种类型即启即停的电力作为调峰电力。因此,电网公司不愿意消纳过多的风电和光伏电力,也是可以理解的。

  相比之下,美国和欧洲很多国家都有大量的天然气发电厂,通过电网智能化和可再生能源电力的生产预测系统,可以实现准确的调峰行为。有些国家的可再生能源电力占到总电力消费的30%(不包括水电),远远超过我国的水平(2013年为2.6%)。

  我国很多行业在不同时期都存在产能过剩问题。产生这一问题的根源有很多,但是最直接的根源是中国劳动力资源丰富,土地与环境成本相对较低,在中国组织生产活动的综合成本要明显高于其他多数国家。光伏组件和风电设备制造业都曾出现过严重的产能过剩。

  2013年12月5日,德勤发布了一份《2013中国清洁技术行业调查报告》,其中对中国2013年光伏市场发展趋势的描述为:尽管产业发展外部环境不断改善,业界对于中国光伏行业回暖预期乐观,但从目前中国光伏整个产业链来看,无论是上游制造业还是下游电站开发,产能过剩的矛盾依然十分突出。2012年,全球晶硅组件产能共60.3吉瓦,其中来自中国的产能就高达40吉瓦。也就是说,全球2/3的光伏产能在中国。而当年,全球光伏的装机容量也就是30.5吉瓦[30]。

  然而,市场经济出现产能过剩是很正常的事情,激烈的市场竞争有利于降低下游市场的成本压力,并且在这一过程中淘汰落后产能。因此,问题的关键不在于是否存在产能过剩,而在于是否存在淘汰落后产能的市场机制。如果落后产能不能退出,而以降低产品质量来维持微薄利润,并进行相互之间的血拼,产能过剩对于全行业来讲都是致命的。

  不幸的是,我国光伏产业的发展就重复了这一产能过剩的技术经济路径。光伏行业技术门槛低,其扩张迅速。光伏行业的技术都固化在设备中,企业花钱从国外进口设备就能生产光伏产品。我国形成的绝大多数产能都是引进国外设备的产物,企业自身未拥有自主知识产权。光伏组件的基础是多晶硅和单晶硅行业,我国引进的“西门子法”生产技术属于西方比较落后的技术,生产过程中存在四氯化硅的环境污染问题,而且能耗也很高。因此,国内的光伏产能实际上是建立在环境与资源消耗的基础之上,从全周期看,其化石能源消耗一点都不低。

  在国家有关政策的支持下,国内光伏市场有所启动,中国太阳能发电站投资领域不断升温。太阳能光伏制造企业纷纷向产业价值突出的下游渗透,投资发电站的建设。国电集团、中国华电、国投集团等大型国有能源企业纷纷通过合作或者独立建设的方式进入太阳能投资领域。可以说,此番行业挽救行动抑制了落后产能的退出,再次推动了产能的扩张。但是,毫无疑问,这种产能扩张是建立在大量财政补贴基础之上的,既有针对上游原材料行业的暗补(环境排放成本明显低于应有水平),也有针对下游市场,如光伏电站、屋顶式分布式光伏电站的明补。

  与光伏组件行业把主要市场定为国际市场不同,风电设备行业主要受国内市场拉动。天则经济研究所发布的报告指出,风电设备产能利用率低于60%。与光伏产业类似,风电设备同样经历了大起大落。前几年,随着中国风电产业的迅速发展,众多企业进入风电制造行业。从2011年开始,中国风电新增装机年均增长率开始出现负增长,突然减速使国内风电设备40%以上的产能处于闲置状态[31]。

  不过,风电机组制造企业之间的恶性竞争,使风机投标均价大跌,许多制造企业面临生存困境。经过近几年的产业重组和市场选择,这个问题有所缓解。目前,中国风电机组制造企业已减少至30家左右,产业集中度明显增强。然而,除了产能过剩,中国风电电网发展多年来严重滞后于风电场建设,“弃风限电”现象十分突出。据统计,2011年、2012年和2013年,全国风电场弃风率平均值分别达14.5%、17.1%和10.7%,这意味着每分钟都有大量的清洁风电被浪费[32]。

  光伏组件和风电设备两个典型产业的发展历程表明,我国新能源产业甚至多数新兴产业的发展机制与技术经济形成过程存在严重的问题,其根源在于对生产行为的过度补贴行为,尤其是来自环境成本和土地成本人为压低所带来的隐性补贴,导致形成生产能力的门槛过低。只要有资金,不需要掌握多少技术就可以形成产能。在市场扩张时期,产能快速增长,无需技术投入就能获得可观利润;而产能的过快增长在短时期内就会摊薄企业的正常利润水平,使得企业无力进行技术研发活动。

  新能源是各国重视的战略性新兴产业,其产业驱动力主要来自技术创新。我国尽管形成了较大规模的生产能力,但是,在产业技术水平上仍然落后于世界先进国家。

  我国光伏产业排名前5位企业的产品大约90%用于出口,光伏生产设备基本上由国外进口,上游的硅料和硅锭生产在很长时间内也依靠国外技术。多晶硅核心技术——三氯氢硅还原法垄断在美国、德国、日本等六七家企业手中,中国企业很难获得关键技术。改良西门子法是国内多晶硅企业一般采用的方法,属于欧美淘汰的旧技术,相对于国外最先进的硅烷法,其成本高、能耗大、污染重。在晶体硅、太阳能电池主流技术等方面,核心技术还主要掌握在国外企业手中,中国仍存在一定差距[33]。

  我国风电设备制造业的技术形成也主要来自技术引进。虽然我国曾经在小规模风电机制造技术上拥有较好的基础,但是没有及时向大型化、并网风电机组制造方向进步,错过了产业发展的最好机会。后来的产业发展主要依靠购买图纸等方式引进国外技术,由于国内市场的高速发展期为企业带来了可观利润,多数企业忽视了对技术研发的投入。

  在发展可再生能源电力的基础技术领域——智能电网方面,我国同样起步晚、投入少,发展落后于欧美国家,没有占得产业发展的先机。根据国际能源署(IEA)定义,智能电网是使用数字和其他先进技术监控与管理来自所有发电源的电力输送,以满足最终用户各种电力需求的一种电力网络。智能电网协调所有发电厂、电网运营商、最终用户和电力市场利益相关者的需求和能力,尽可能高效地运行系统的所有部分,最大限度地降低成本和环境影响,同时保证系统的可靠性、适应性和稳定性[34]。

  智能电网标准的制定是一项复杂的系统工程,涉及很多技术与产业环节,而且需要一整套的技术标准体系。一旦在这一决定未来新能源发展的关键领域落后,就很可能再也无法赶上,只能被动地引进先进技术。

  推动新能源发展的政策是一个复杂的经济系统性问题。目前的政策多属于扶持与补贴政策,可以说是“就新能源讲新能源”,而较少有从整个经济体系的调整角度提出对策。本报告在前述分析的基础上,提出系统性的政策建议,希望能够推动新能源产业实现突破式发展。

  如前所述,化石能源享受的环境补贴是其比较优势的重要来源。如果考虑化石能源的环境成本,它相对于新能源的价格优势就会减少。因此,以执行更严格的环境标准的形式提高化石能源的使用成本,是增强环境保护、推动新能源发展的最根本措施。更高的环境标准意味着生产成本和消费价格的提高,并通过消费函数减少对化石能源的消费。

  其他提高化石能源使用成本的方法包括资源税、环境税等措施。资源税是对化石资源利用导致的储量减少行为进行征税;环境税则是针对使用过程中的环境排放行为征税。从提高化石能源使用成本上来讲,都具有一定的效果。但是,资源税无助于使用中排放强度的降低;环境税则既可以减少总消费水平,也可以降低使用过程中的排放强度。

  在实际执行过程中,这三种方法经常同时使用,区别在于不同方式的使用强度不同。从发达国家的经验看,其环境标准普遍较高,资源税水平也较高。由于对严重污染物几乎采取零容忍的态。

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