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光伏风电产业由野蛮增长进入精细化增长,带动新能源信息化爆发

日期:2021-07-05    来源:战略新兴产业洞察

国际风力发电网

2021
07/05
10:35
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关键词: 风电产业 新能源信息化 新能源发电产业

新能源一般指在新技术基础上,可系统地开发利用的可再生能源,包含了传统能源之外的各种能源形式,如太阳能、风能、生物能、地热能、核能等。

随着全球气候变暖引发的环境问题逐渐增加以及环保观念的日益深入人心,低碳化成为全球能源产业的发展趋势,以太阳能、风能为代表的新能源已逐渐成为未来能源发展的主要方向。根据彭博新能源财经发布的《2019-2050年全球新能源市场展望》,到2050年,预计全球风电和光伏发电量将占到全球发电总量的约50%。重点发展新能源一直是我国的主要能源战略,在《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》中,我国提出了到2050年非化石能源消费占能源消费总量50%以上的目标。

2020年9月,我国在第七十五届联合国大会上宣布将力争在2030年前实现“碳达峰”,在2060年前实现“碳中和”,并在2020年12月的气候峰会上进一步宣布,到2030年我国非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。国网能源研究院预计,在2040年前后,风电和光伏发电将成为我国的主力非化石能源。

1)风力发电发展概况

2006年,我国开始实施《可再生能源法》,风力发电正式进入大规模开发应用的阶段,各级政府均在政策层面大力推动风力发电的发展,不断完善促进风电产业发展的政策措施,持续扩大风电在能源消费中的比重,实现风电从补充能源向替代能源的转变。

2014年至2019年我国风力发电装机容量年均复合增长率为16.9%。根据沙利文的研究,预计到2024年我国风力发电装机容量将达到约3.06亿千瓦,2020年至2024年,风力发电装机容量年均复合增长率预计为7.3%。

2)光伏发电发展概况

2007年至2010 年,我国光伏项目装机增长明显,并逐步走向市场化。2009年,财政部、科技部、国家能源局联合发布《关于实施金太阳示范工程的通知》,加快了国内光伏发电的产业化和规模化发展。2013年7月,国务院发布《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》,国家能源局发布《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》,在政策层面推动了光伏发电的快速发展。

根据《太阳能发展“十三五”规划》制定的目标,到2020年底,我国太阳能发电装机容量将达到1.1亿千瓦以上,其中,光伏发电装机达到1.05亿千瓦以上,实际我国光伏发电产业发展速度远超“十三五”规划,到2019年底我国光伏发电装机容量已达到2.04亿千瓦。根据沙利文的研究,预计到2024年我国光伏发电装机容量将达到约4.77亿千瓦,2020年至2024年年均复合增长率预计为17.3%。

新能源发电行业发展趋势

1)新能源初显替代效应,发展瓶颈亟待突破

近年来,我国新能源产业发展迅速,新能源电站装机容量和发电量占全国发电装机总容量和总发电量的比例均呈现出逐年上升的趋势。2014-2019年,我国风电和光伏发电装机容量占全国装机总容量的比例由8.99%增加至20.56%,增幅为128.70%;风电和光伏发电总量占全国发电总量的比例由3.16%增加至8.59%,增幅为171.84%,以风电和光伏发电为代表的新能源电力对传统电力的替代效应初步显现。

但是,新能源产业在发展过程中也出现了一些问题,如新能源电力的间歇性和波动性导致新能源电力在并网时会给电网造成冲击,对电网的安全稳定运行造成了影响;新能源的波动性也使得新能源发电电量难以控制和预测,导致新能源“弃风弃光”现象较为严重,利用效率无法提升。以上因素已成为制约新能源持续发展并成为主要电力来源的关键瓶颈,从而催生了以实现新能源电力的可视化、信息化、数据化为手段,以促成新能源电力“可看见、可预测、可调控”为目标的信息技术在新能源领域的大规模应用。

2)平价上网指日可待,新能源前景广阔

在可再生能源发展初期,为了引导可再生能源行业的发展,国家相继颁布了《中华人民共和国可再生能源法》、《可再生能源发展基金征收使用管理暂行办法》、《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》等文件,提出对可再生能源发电项目进行电价补贴,度电补贴金额为可再生能源上网电价高于当地燃煤上网电价的部分,通过向电力用户征收电价附加的方式解决。

目前我国正处于平价阶段,平价上网的快速推进将给新能源产业带来广阔的发展前景。首先,平价上网政策将降低新能源行业的周期性,促进新能源产业的健康发展。以光伏行业为例,每当国家调整补贴政策时,光伏行业都会出现“抢装”现象,即赶在新的补贴政策实施之前完成并网,从而享受下调之前的补贴政策。“抢装”现象增加了新能源产业的波动性,不利于产业的健康发展,平价上网之后,由于不存在补贴问题,因此将不会出现“抢装”的乱象,能够在很大程度上降低新能源产业的波动性,有助于行业的健康发展。其次,平价上网政策之前,国家要通过可再生能源发展基金对新能源电站标杆上网电价进行补贴,补贴资金缺口限制了新能源电站建设规模的进一步增加,平价上网项目将不受年度建设规模的限制,有助新能源电站建设规模的稳定增长。

上游原材料价格的持续下降也使得新能源电力平价上网具备了经济上的可行性。

新能源电站的建设成本中风机设备和光伏组件的成本占电站全部固定资产成本的比重较大,一般为40%至60%左右。近年来,随着技术水平的不断提高,风机和光伏组件的发电效率逐年提高,制造成本也呈现逐年下降的趋势。

风机方面,单机容量大型化能有效提高风能资源利用效率、提升风电项目投资开发运营的整体经济性、提高土地、海域利用效率、降低发电成本。我国陆上风机功率已经逐步由2MW、3MW时代进入4MW时代,海上风电领域单机容量大型化趋势更加明显,金风科技、明阳能源、上海电气等整机厂商均推出了8MW及以上单机容量的海上风电机组。同时,零部件、风机设计、控制软件等方面的技术突破也促进了风机成本的下降。根据金风科技的统计,过去20年我国风电机组单位价格下降幅度约为70%,风电场造价降幅约为50%。

光伏组件方面,根据晶科电力的统计,至2019年我国多晶硅PERC电池效率已由22%提升至22.8%,单晶硅PERC电池效率由23.1%提升至24.03%。在发电效率提升的同时,光伏组件的价格则一直处于下降趋势,我国多晶硅光伏组件价格已从2016年初的约3.5元/瓦降至2019的约1.6元/瓦,单晶硅光伏组件价格从2016年初的约3.8元/瓦降至2019年的约1.77元/瓦。

上游风机、光伏组件成本的下降,利用效率的提升以及因消纳改善而实现的利用小时数的提升,使得我国光伏、风力发电的度电成本逐年下降。至2019年,光伏发电、风力发电度电成本与传统的煤电、水电度电成本对比如下:

根据兴业证券对2020年光伏发电平均度电成本及各地燃煤标杆电价的测算,我国近80%的地区能够实现平价经济性,电站收益率可以达到8%以上,除重庆外,我国各地区电站收益率均超过6%。

从发展趋势来看,火电技术由于较为成熟,后续度电成本下降的空间已不大,同时,火电在环保方面也面临较大的短板;水电由于初始投资大且对于选址的要求较高,不具备大范围推广条件,度电成本下降空间也非常有限;依赖于技术进步和消纳能力的持续提高,光伏发电、风电等新能源电力依然存在较大的成本下降空间,根据国网能源研究院的预测,到2025年,我国光伏发电的度电成本将比2020年再下降10%左右,最低可到0.22元/度,风力发电的度电成本将比2020年再下降17%左右,最低可到0.24元/度。随着上游风机、光伏组件等产品利用效率的持续提高、成本的持续下降,电网对新能源电力消纳能力的持续改善,我国光伏发电、风电的度电成本将继续处于下降趋势,新能源发电的经济性已逐渐显现,并将在不远的将来显著超过火电、水电等传统电力。

2020年12月,我国在气候峰会上提出了到2030年风电、光伏合计装机容量达到12亿千瓦以上的远期新能源发展目标,根据这一目标,2021年至2030年我国风电、光伏装机容量年均复合增长率将不低于8.41%,平均每年风电、光伏新增装机容量将不低于70GW(2011年至2020年我国平均每年风电、光伏新增装机容量为51.00GW)。2021年5月,国家能源局发布了《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》,通知进一步提出了2021年风电、光伏保障性并网规模不低于90GW,2021年全国风电、光伏发电量占全社会用电量的比重达到11%左右,后续逐年提高的建设目标,根据11%的用电量比重计算,2021年我国风电、光伏新增装机规模将达到110GW。

综合以上,在补贴政策逐渐退坡的背景下,基于国家政策的持续支持,在短期内,新能源发电行业每年的新增装机规模预计将保持稳定,行业增速不会出现明显的放缓。基于新能源发电成本的不断下降以及新能源发电相较于火电和水电的优势,从长期看,新能源发电的经济性将持续提高,行业将持续保持快速发展的趋势。

新能源产业在发展初期重视场站硬件,如风机功率、光伏板转化效率、场站建设规模等。在现阶段,新能源产业的关注重点已从注重规模化发展转向注重精细化发展,致力于通过更精细化的管理获取更高的收益。电站智能管理、发电量智能控制等技术在新能源电站已得到普遍运用;同时,随着《清洁能源消纳行动计划(2018-2020年)》、《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》等文件的出台,新能源消纳问题也受到了各方的重视,信息化手段在新能源电力消纳管理等方面将得到越来越普遍的应用。

新能源产业信息化发展概况

近几年,随着新能源产业信息化程度的逐渐提高,行业市场规模持续扩大。根据沙利文出具的《中国新能源软件及数据服务行业报告》,截至2019年,我国新能源软件及数据服务业市场规模约为26.88亿元,自2014年到2019年年均复合增长率为11.10%。沙利文同时预计,2019年至2024年我国新能源软件及数据服务市场复合增长率预计为10.70%,市场规模将达到约44.74亿元。

新能源产业信息化发展趋势

1)信息化应用规模将持续扩大,渗透率将继续加深

近年来我国新能源产业发展迅速,2019年末我国风电、光伏装机容量分别达到2.10亿千瓦和2.04亿千瓦,在2014年至2019年间的年均复合增长率分别为16.9%和48.8%。新能源产业的快速发展对相关支持性和配套性行业形成了巨大的需求,如为提高新能源发电效率和新能源电力利用效率而产生的对新能源发电环节信息化的需求。未来,随着隔墙售电业务、智能微电网业务、虚拟电厂等新能源领域的新业务和新业态的产生和发展,新能源信息化的应用规模将持续扩大,渗透率将继续加深。

2)信息化应用将更多地以服务的形式体现

新能源信息化应用在早期阶段主要集中在电站端,主要为监控类软件和综合控制类软件等。随着新能源产业的持续快速发展,在我国“可看见,可预测,可调控”新能源管理目标下,新能源信息化应用领域逐渐从传统的单一电站管理、设备管理转向发电、输电和用电等环节的全流程管理。未来,随着新能源信息化应用环节的增加以及应用对象的转变,类似新能源功率预测等各类信息化服务将成为主要需求,信息化应用将更多地以服务的形式体现。

3)信息化将促进能源大数据生态的建立

新能源信息化应用的逐渐加深打破了原先产业内的数据壁垒,使得有效利用新能源生产、传输和消费过程中产生的数据成为可能。围绕这些数据,结合物联网、人工智能和大数据分析等技术,将形成如新能源电力交易等新的市场和需求,也有利于加强产业上、中、下游的联动,建立新能源产业内的大数据生态,促进电力生产、传输和消费全流程效率的提高,提高新能源的使用效率。

行业发展面临的机遇

(1)新能源产业发展前景良好,将带动信息化的发展

全球范围内的能源结构调整是解决传统能源枯竭和环境污染的唯一途径,新能源的应用应运而生。目前,许多国家提出了明确的新能源发展目标,制定了支持新能源发展的法规和政策,使新能源产业的规模持续扩大。根据彭博新能源财经发布的《2019-2050年全球新能源市场展望》,预计到2050年风电和光伏发电量将占到全球电力系统发电总量的约50%。

根据国网能源研究院的预测,到2035年,我国火电设备装机量占比将降至30%左右,风电、光伏发电将在2040年前后成为主力非化石电源,到2050年装机容量占比将接近60%。我国新能源产业将在未来很长一段时间内具备长足的发展空间。

同时,我国新能源产业正在从政策推动向成本推动转型,自2009年以来,我国风力和光伏发电成本持续下降,随着风电、光伏发电规模化发展和技术的快速进步,风电、光伏发电的成本已显著下降并趋近传统化石能源。在资源优良、建设成本低、市场条件好的地区已基本具备与燃煤标杆上网电价平价的条件。未来,随着技术的持续进步,风电、光伏发电的价格竞争力仍将持续增强,伴随着建设规模限制的取消和抢装现象的消失,新能源产业将进入快速、良性发展的道路。新能源产业的快速发展将显著带动新能源信息化的快速发展。

(2)新能源产业增长模式的转变将带来多样化的业务机会

经过多年的发展,新能源产业已经由野蛮增长阶段进入到了精细化、集约化增长阶段,由此也催生了更多不同的信息化应用场景。新能源开发布局的优化、利用方式的创新、利用途径的多元化以及新能源电站的信息化、管理的数据化等都将催生大量的新能源产业信息化需求。


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