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马金鹏:双碳背景下,低度电成本光伏发电赋能传统行业实现碳中和的路径探索

2021-12-15 14:53:31 中国能源网

编者按:2021年12月7-8日,以“双碳目标下的智慧方案与行业机遇”为主题的第十七届中国分布式能源国际论坛于西安召开。本次会议由中国能源研究会分布式能源专业委员会、中国能源网主办,陕西分布式能源股份有限公司联合主办。会上,隆基绿能科技股份有限公司能源发展研究院的副院长马金鹏以视频方式做了“双碳背景下,低度电成本光伏发电赋能传统行业实现碳中和的路径探索”的主旨演讲。以下内容根据大会演讲实录进行整理。

马金鹏:尊敬的各位同仁、各位领导大家上午好!我是马金鹏,来自于隆基绿能科技股份有限公司能源发展研究院,今天给各位汇报和分享一下目前我们在双碳背景下低度电成本的光伏发电耦合传统行业以及光伏制氢,在实现碳中和路径的探索。

大概分四个方面,第一个部分会沟通一下全球碳排放的情况,第二部分会说一下光伏发电整个度电成本接下来5-10年下降的空间,以及光伏发电和制氢以及传统业态相互耦合,它一些商业模式的碰撞,大概分四个层面。

首先从1978-2020年,大概四十多年的时间,我们可以看到伴随着中国经济的一个高速发展,我们也能看到整个能源消费实际上也呈现一个正向上升的态势。实际上在主要的能源消费里面,煤炭、石油、天然气,整体比重虽然是在不断降低,但总的一个使用量其实还是居高不下,呈现一个持续上升过程。同时我们看到非化石能源占比到去年年底已经达到了15.9%,按照国家的要求,在2025年将不低于20%,到2030年不低于25%的水平。整体来看实际上在碳中和领域,我们需要做的工作还是比较多,特别是目前我们看到整体煤炭的消费,包括从火电的发电量也可以看到,虽然火电装机在降低,但实际上连续几年火电整体发电量,总量还是呈现上升态势。

从全球范围来看,目前中国温室气体排放已经超过了全球份额的30%,已经成为了全球二氧化碳排放最高的一个国家。从我们碳达峰到碳中和的时间,接近三十年的时间,给我们的压力和挑战实际上非常大。在这个背景下也可以看到,中国二氧化碳排放基本上分布在发热、供热、制造业和建筑业,工业生产、交通领域、建筑领域、农业以及其他燃料和废气物的处理,这里面都有分布,实际上遍布到我们社会分工各个部门里面。

从目前情况分析,截止到2021年的一季度,全球并网型光伏电站的上网电价,实际上已经从8.3美分一千瓦时,从2013年到今年的第一季度,在全球范围内已经出现了1.04美分,换成人民币大概7分钱人民币左右的上网电价。从这个角度分析,从长期来看实际上光伏发电成本还有继续下降的趋势。虽然因为今年硅料价格居高不下,使得光伏产业链,特别终端光伏组件价格有一个上升,但把时间尺度拉长,我们可以看到整个上网电价和度电成本的趋势,一定会呈现下降的趋势。当然是伴随着各个环节,整个市场供需重新构建之后,从长时间来看组件价格依然会呈现下降趋势。

低度电成本的光伏发电能给到我们一些什么样的想象空间?我们大概分析和梳理了一下,在不同行业都有应用的机会。比如在交通领域,光伏发电可以和一些隔音板、高铁站、机场相关的屋顶分布式和储能应用,实际上可以起到综合性效应。从具体的案例来看,比如高速服务区,目前把光伏发电和储能结合起来,在业态上面可以把充电站、综合能源站、广告牌、停车场整体结合起来。在每一个省里面,在陕西省如果把几百个高速服务区的服务站都建立起来之后,它的收入有来自于充电收入,有来自于整个服务区高负荷用电需求满足,以及它可以和一些相关广告结合,有些广告的收入。通过发电、广告收入、充电收入,可以使得这种光伏+储能、充电桩以及广告业务结合起来,收益率是非常高的,基本上能够做到不到四年时间就可以收回成本,想象空间非常好。

另外我们注意和农业的结合也是很大的亮点,在第一代光伏发电和农业结合就是农光互补,实际上更多是为了规避整个光伏用电用地政策的一些契合。从第二代可以看到,目前第二代之后整个农光互补的结合不再单独发电了,收益已经打破了传统通过发电来收回投资,赚取利润简单商业模式,已经用度电成本比较低的光伏发电来耦合这些垂直农业来结合起来,发的电直接通过D整流,降低垂直农业的用电能耗,最终使得它生产的蔬菜在整体成本上面有自己非常强的竞争优势。做的是光伏发电,但赚取的是卖菜的钱,这种模式也是非常好的,目前在宁夏、云南这些地区模式都有实践。

另外是光伏发电和市政,比如光伏发电和污水处理相结合,目前在城市里面很多污水处理厂都有要求,要加强防臭覆膜,包括防臭化的一些处理。包括发电特别是一些BIPV的模式,直接可以充当这种作用,一方面可以把污水处理臭味和挥发性气体散发,把功能可以体现出来。另外一方面它可以直接来发电。如果全国污水处理厂都把光伏上了之后,我们初步分析了一下有24个GW的理解空间,这些项目属于民生类项目,整个长期收益是非常有保障,所以从经济性方面和从碳排放降低方面都是非常好的。

再就是和大数据中心,目前全国大数据中心全年用电量大概2000亿度电左右。按照目前我们的预测,到2025年整个大数据中心的用电量预计接近4000亿度电,在全社会用电量里面也会是非常重要能耗的部门。通过光伏发电,通过和相关制冷、制热,包括相关的材料以及储能的结合,可以尽可能实现大数据中心使用零碳电力的结合。这些项目实际上整个用电负荷比较稳定,电价相对比较高,特别是实时分时电价之后,来耦合相关的一些业态,实际上项目的收益率也很不错,也会成为大数据中心行业进行碳中和、碳减排比较好的应用模式。

光伏建材一体化就是BIPV,实际上把一些光伏组建实现了建材功能化,既能发电也可以当做满足建材的一部分。这种模式可以打破传统的模式,一方面建材光伏系统它的投资可以减去屋面在整个生命周期里面两次的投资,大概10-15年,彩钢就要重新翻新一次,它对于提升光伏部分的投资收益率实际上可以充分赋能。另外BIPV屋顶分布式光伏投资耦合,合同能源管理模式,为钢结构、屋面EPC、综合解决方案提供商,不管是从单位成本的控制、收益的增加、投标优势的扩大,总之来说对于这类型企业,对商业模式进行了再造。同时对于高耗能企业,就是屋顶的投资方来说,每年在限电时期不限电,皆有正向的促进。这种模式我相信在未来整个建筑领域实现碳中和方面,实际上会有非常大作用的空间。

另外就是光伏制氢,制氢实际上会成为众多行业里面最终实现碳中和,特别是深度碳中和非常有利的一个工具。从氢气来说,它的运输,包括当做运输的燃料,在电力部门、工业部门、建筑部门、化学品行业以及产品行业,比如钢铁行业,它作为还原剂,需求量非常大。从制氢来看,目前国内和全球,整个制氢90%以上,特别是95%以上还是灰氢和蓝氢。我们注意到煤制氢、天然气制氢以及用网电实施的电解水制氢,每公斤氢气二氧化碳排放量非常高。从中期来看,绿氢和蓝氢会成为主要的应用场景;从长期来看,绿氢一定会成为主要发展和重大趋势方向。

从整个商业模式上来看,我们假定在交通领域,一个载重40吨,续航八百公里的重卡。如果它用柴油,用量大概会达到244.8公斤,用锂电池如果满足续航八百公里的要求,锂电池的配量会达到11吨,用氢气的话,大概只需要88公斤。这里面实际上很显而易见,用锂电池特别是在重卡这方面,它的使用价值不高,因为它本身锂电池的重量会占到整个载重的1/4,从柴油的角度上来说,整个污染和碳排放是比较严重的。从经济上来算一比账,如果目前氢气按照一公斤16块钱进行计算,按照百公里重卡的比较,用柴油和氢能相比较,目前如果氢气是一公斤16块钱,整体算下来目前在氢能卡车方面,使用氢燃料,已经比使用柴油具备了一定优势。

我们即便目前整个氢气费用一公斤20块钱来算,使用百公里之后在运营成本上面依然比使用柴油会有所降低,大概在60块钱左右。从这个角度来看,实际上使用氢燃料这方面它的一个优势会越来越凸显出来。当然很多地方政府,包括使用氢能重卡也会有一些补贴,一定会经历从补贴驱动迎到市场驱动型过程,就像早期整个光伏发电所经历的历程一样。

从光伏发电整个制氢成本下降空间来看,三个方面,电解槽和相关制氢设备成本下降;降低过程能耗,提高电解效果;最关键降低整个用电成本,使用无碳电力的供应,提高供应稳定性这方面去多做文章。从目前来看,不管是质子交换膜以及碱性电解槽,整个生产用电和动力电基本上会占到整个成本里面的75%-80%。我们是否能够给他提供更低度电成本的零碳电力,实际上会成为光伏制氢、绿电制氢成本下降最关键的一个因素。举个例子,如果目前三毛钱一度电,提供零碳电力,电解水制氢成本大概21块钱每公斤。如果把电价降到两毛甚至更低,整个制氢的成本就会从21块钱降低15块钱一公斤,将极具整个市场竞争力。

从光伏发电整个度电成本下降空间来看,目前整个静态投资大概四块钱一晚。从长期来看,我们从目前最重要的一个组建,组建价格目前大概涨到了两块钱一晚左右,但我们认为它是在不断价格下降过程当中的一个阵痛。从这个角度来看,从上游、硅料、拉棒、硅片、切片、电池、组建,整个成本下降的硬逻辑来看,从2020-2050年来看,组建价格实际上还是会呈现长期持续下降的趋势,整个空间不管是电池转换效率以及最终组建的含税价格,都会有巨大的下降空间,效率还有更多提升空间。从整个光伏发电的项目静态投资来看,在一些辐射量比较差的地方,光伏发电度电成本也会有巨大下降空间,一毛钱一度电一定会加速实现,所以绿电制绿氢依然会有很大的想象空间。

另外低度电成本光伏发电和通信行业结合也是比较好,按照目前的数据来看,5G基站能耗大概是4G基站的4倍,每年中国移动、中国联通,在基站能耗成本里面占到运营商整个运营成本的20%,预计到2026年5G基站耗电量会占到全社会用电量2.1%。从中国移动全年数据来看,2018年整个支出电费达到245亿。如果所有的基站都从4G变成5G,整个用电成本会增加2940亿。目前2018年全年销售利润1177亿,如果面对这样的差距来看,它会有非常大的降低能耗和降低碳排放,这样的一个刚性需求。从这个角度来看,光伏+储能+分布式风电,会成为类似于联通、移动、电信接下来降低能耗非常重要的抓手,需求量也会非常大。另外加油站整个空间和通信基站来看,也会有很大的使用空间,不管是中石油、中石化、中海油,这些加油站首先会变成综合能源站,光伏发电,包括储能相关减排设施会加速进行应用,体量也会非常庞大。如果一个加油站装40千瓦,光是中石油两万多个加油站,就是一个GW一个体量。这样的空间也会是很大的。

整体来看,我们认为到2060年实现碳中和的时候,整个社会的用能习惯发生很大的变化,所有燃油车基本上看不见,以可再生能源为主力的电动汽车,甚至无人驾驶电动车,会成为马路上的主角。同时我们会看到,比如影响房价的也不再是学区划分、交通优势,而是建筑如何更高效节能减排和更科学的一些智能化,从诸多方面都会有很大的空间。

目前能源发展研究院实际上作为隆基股份在战略部门的子部门,我们在区域能源规划包括电力系统转型,以及碳达峰、碳中和领域,都会进行深度研究,也会给行业提供建议和解决方案。大家可以关注一下我的公众号,后续我们研究院陆续出品一些课题,都会在公众号进行发布,欢迎大家共同来讨论和分享,谢谢各位!




责任编辑: 张磊

标签: 光伏发电

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