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2020年全球电力报告(下)

发布时间:2020-10-11 点击:海洋潮汐能波浪能
  

  太阳能发电最多的国家是中国和美国,两国之和占全球太阳能发电总量的30.9+15.0=45.9%。

  世界上最高的大坝在中国雅砻江上流的锦屏-I大坝(Jinping-I Dam),混凝土高拱坝,坝高305米,2013年建成。2020年最高的大坝将是大渡河上的双江口大坝(Shuangjiangkou Dam),坝高312米。

  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,由水轮机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,对保障电的安全优质运行和提高系统经济性具有重大作用。

  3、天然气管道跨国线数千公里,而电力线、天然气国际贸易量很大,贸易量可达产量的30%左右,而电力国际贸易量仅为1~3%之间。

  根据REN21 2020年的统计,2019年全球光伏装机容量增加了115 GW,装机容量达到627 GW。

  世界上储水量最多的大坝是津巴布韦和赞比西的赞比西河上的卡里巴大坝(Kariba Dam),其次为俄罗斯安加拉河上的布拉茨克大坝(Bratsk Dam)和加纳沃尔特湖的阿科松博坝(Akosombo Dam)。我国丹江口大坝(Danjiangkou Dam)居第20位。

  太阳能热发电所占份额很小,光伏是太阳能发电主要形式。光伏指射线能量的直接转换。在实际应用中通常指太阳能向电能的转换,即太阳能光伏。

  抽水蓄能电站本身不产生电能,而是在电中起协调发电与供电矛盾的作用;在短时间负荷高峰时调峰作用巨大;启动及出力变化快,可电的供电可靠性,提高电的供电质量。

  世界上最大的坝体是巴基斯坦塔贝拉大坝(Tarbela Dam),1976年建成,构筑物高达143米,体积为153百万立方米,装机容量3478MW。

  中国湖北省的三峡水电站仍然是世界上最大的水电站,总装机容量为22.50 GW;位于巴西和巴拉圭的伊泰普水电站是世界第二大水电站,装机容量为14.00 GW。不过,伊泰普水电站所处的巴拉那河水量丰沛且季节分布相对均衡,几乎可以全年满负荷发电;而三峡水电站则每年都会经历约6个月的枯水期,从而了其发电量。

  太阳给人类创造了太阳能、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个国家向别国就需要付费了。因此,全球电力贸易或称全球能源互联实际上做生意,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。

  聚光光伏电站是由高效太阳能、聚光器、主动或被动冷却设备、单轴或双轴设备、交流/直流控制系统、逆变器和蓄电池等装置组成。利用聚光器进行聚光,一方面可以提高单位面积太阳能辐射量,将太阳光聚集到很小的高性能太阳能光伏电池表面,从而提高辐射能量密度、提高单位面积太阳能电池的输出功率:一定程度上克服了太阳能量的分散性;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阳能电池材料的使用量和光伏发电系统总成本。

  总装机容量14.00 GW 的伊泰普(Iu)水电站,从1997年到2013年,连续16年成为世界上发电量最大的单体水电站,2013年曾创造了年发电量98.63 TWh 的历史纪录。2014年,三峡水电站(Three Ges Dam)全年发电量达到98.8 TWh,创造了新的发电量世界纪录,首次成为世界上年度发电量最大的水电站。

  光伏电站已经是商业化的成功运行的发电站。中国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阳能公园和大同光伏领跑者已经被印度帕瓦加达太阳能公园和埃及本班太阳能公园取代。

  常规水电站是利用天然河流、湖泊等水能的发电站。目前世界上最大的水力发电站是在中国的三峡发电站(Three Ges Dam),装机容量达22500MW。

  潮汐发电是以因潮汐引致的海洋水位升降发电。一般都会建水库储内发电,但也有直接利用潮汐产生的水流发电。

  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发电、燃气发电、水力发电最多,其次为风电场、太阳能发电;请注意,燃油发电却很少,因为石油的用处太多了。

  梯级水电站是世界上发展水力发电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电站归纳在一起,您可以看出,世界上许多河流都是梯级水电站。

  金沙江(长江上游)梯级水电站是正在建设中的最大水力发电系统,将分三阶段建设。第一阶段包括金沙江下游的4座水电站:乌东德(Wudongde Dam)、白鹤滩(Baihetan Dam)、溪洛渡(Xiluodu Dam)和向家坝(Xiangjiaba),装机容量分别为10.20 GW、16.00 GW、13.86 GW和7.75 GW,这4座水电站的总装机容量合计高达47.81 GW。溪洛渡水电站、向家坝水电站已于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座水电站,总装机容量将达8.98 GW。而未来金沙江梯级水电站与三峡-葛洲坝梯级水电站的总装机容量合计将达95.745 GW。

  ⑴ 光发电(Photovoltaics ,PV),即光伏发电。将太阳能电池组合在一起,大小规模根据需要而定,可发电,也可并发电。使用较广的一种装置是“太阳电池板”(由很多光电池、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),即太阳能热发电。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。有用反射镜群把太阳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“太阳能海水温差发电”。

  虽然天然气是区域性能源,但是在上世纪70年代全球发生了能源危机,LNG的发展刺激了电力的发展,特别是日本领先,电力的发展又拉动了LNG的发展,也就是说,LNG使得天然气冲破了区域性全球化了。

  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。

  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。

  潮汐能电站是利用海水周期性涨落运动中所具有的能量来发电的发电站,其水位差表现为势能,其潮流的速度表现为动能。这两种能量都可以利用,是一种可再生能源。

  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:

  全球径流式水电站第一位是巴西的“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。中国最大的径流式水电站是天生桥-Ⅱ大坝,世界排序13,装机容,1320MW。

  您用鼠标查的数据,“+”记录电力进口量。贸易进口(+)与出口(-)是平衡的,可以得到下表:

  该页讲述能源输送的损失,100份天然气能量到用户可以获得92份,而100份电力来源,输送到用户,只能获得32份。电力贸易仅限于邻国(或者说,开一天汽车跑几个欧洲小国)而不是在全球做生意。

  太阳能聚光发电是依靠聚光集热转换成热能再转换成电能进行发电。太阳能热发电由集热、输热、储热、热交换系统和汽轮发电机组成。太阳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。太阳能发电站投资大,技术尚不成熟,目前还未大规模投入商业运行。

  天然气和电力的国际贸易具有很强的络性,即天然气通过管道到户,电力经由电线到户;也就是说,天然气和电力的贸易属于区域性能源。

  根据BP 2020年的报告,2019年全球风电场年增长12.5%,发电量为1429.6TWh,其中发电量最多的国家是中国,中国于2016年超过美国,2019年增长10.9%,发电量为405.7 TWh,占全球风电场发电总量的405.7/1429.6=28.4%。

  在全球发电份额中,水力发电仅次于燃煤发电和燃气发电,居世界第三。水力发电是再生能源发电的“领头羊”,远比风力和太阳能的发电量多。

  那么由能源衍生的电力究竟贸易达到什么水平?全球电力贸易不像化石燃料那样,年年有新数据,年年有评论。现在把美国情报局(CIA)2020年1月31日整理的数据如下。表中%表示进出口贸易量/生产量。电力产量可以采用BP数据。可以看出,电力国际贸易量一般在3%左右。

  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阳能发电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电能是传统的太阳能光伏发电的两倍。有这么高的率主要是因为聚光光伏采用双轴技术,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下,聚光光伏能源成本更低。

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

  径流式水电站,又称“无调节水电站”,指大坝两边没有高山又没有库容,河水流过时发电的电站。水电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,径流式水电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电站。此种水电站按照河道多年平均流量及所可能获得的水头进行装机容量选择。

  水力发电分为四种类型:常规水电站、抽水蓄能电站、径流式水电站和潮汐能电站,其中常规水电站占主导地位。

  风力发电的成本接近天然气发电,是目前较经济的再生能源之一。海上风能比陆上多40%的产能,但装置成本比陆地高60%,并且风险高。尽管如此,与成本昂贵的光伏发电比较,发电量大的离岸风力发电仍然显示出优越性。

  世界上第一座抽水蓄能电站是于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,装机容量达3003MW,其次为中国惠州抽水蓄能电站,装机容量为2448 MW,广东抽水蓄能水电站(Guangdong Pumped Storage Power Station),装机容量为2400MW。

  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。世界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,水力发电却很强,活得尚好。

  此外,规划中的刚果河大因加水电站(Grand Inga Dam)一旦建成,有望成为世界上装机容量和发电量最大的单体水电站,它计划安装52台发电机组,装机容量将会达到39.00 GW。

  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的潜在海洋能源和727GW的理论潜在海洋能源。

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