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2020年全球电力报告(中)

发布时间: 2020-07-03 10:45:52   来源:中国电力网  作者:庞名立

10、非再生能源发电

  非再生能源发电是指利用化石燃料(煤、石油和天然气发电)及和能发电。这是目前全球发电的主要份额。

  10-1 燃煤发电

ST西轴配资  由于燃煤发电价廉,一直居高位,2019年燃煤发电占全球发电总量的9824.1/27005= 36.4%,比2018年回落但速度缓慢。2019年最大的燃煤发电生产国仍然是中国,占全球燃煤发电总量的4853.7/9824.1= 49.4%;其次是印度,占全球燃煤发电总量的1137.4/9824.1= 11.6%,比往年逐步回落。

2010~2019年燃煤发电前十位国家(单位:TWh)

ST西轴配资  燃煤发电仍然霸占全球电力生产的主导地位,主要生产国是中国,居第一位是中国托克托电厂。中国台湾地区的台中发电厂降低到第三位。。

全球十大燃煤电站

  10-2 燃油发电

  燃油发电在化石燃料发电份额中不占重要地位,比燃煤发电和燃气发电都低得多,而且逐步在降低。2019年仅占全球发电总量的825.3/27005=3.1%。燃油发电最多的国家是产油大国沙特阿拉伯,占燃油发电总量的149.6/825.3= 18.1%,其次是伊朗,占82.6/825.3= 10.0%。

2016~2019年前十位国家燃油发电(单位:TWh)

  燃油发电可分为燃料油(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气发电都小。虽然世界上最大的燃料油电站是在沙特阿拉伯的舒艾拜发电及海水淡化厂,但是利用燃油发电最多的国家是日本。

全球十大燃油电站

  10-3 燃气发电

  燃气发电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。

  由于燃烧天然气热效率高,排放的污染物又较其它燃料少,因此被认为是最清洁的发电燃料。目前天然气联合循环发电的技术已相当成熟。已进入商业运作,且规模很大。

ST西轴配资  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发电厂项目,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。

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

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

2016~2019年前14位燃气发电最大的国家(单位:TWh)

  燃气发电量最多的国家是美国、其次是俄罗斯,但是燃气发电站最多的是日本,日本早在20世纪70年代就开始利用进口的液化天然气(LNG)发电。

全球十三大燃气电站

  中国主要以燃煤发电为主,依次燃气发电的份额不高,但是进展比较快。

中国燃气发电站

  单位换算:1兆瓦=1MW 1亿千瓦=0.1TWh

  10-4 泥炭发电

  另外一种燃煤发电是泥炭发电,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。泥炭发电主要在欧洲国家如俄罗斯、芬兰、爱尔兰等。

全球九大泥炭电站

  注:沙图拉电站发电燃料主要为天然气占78.0%,其次泥炭占11.5%。

  10-5 油页岩发电

  燃油发电可分为燃料油(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气发电都小。

ST西轴配资  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。

  表中油页岩电站所使用的燃料不是页岩油,而是油页岩。

全球七大油页岩电站

11、 核能发电

ST西轴配资  核能发电是用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能,再用处于高压力下的水把热能带出,在蒸汽发生器内产生蒸汽,蒸汽推动汽轮机带动发电机一起旋转而发电,并通过电网输送给消费者。

核电站反应堆类型进程

  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%,核能发电占全球发电总量的10.2%。

ST西轴配资  美国是世界上核能发电量最多的国家,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。

2020年5月全球核反应堆及铀需求

  单位换算:68240tU=80472tU3O8 ; 1 tU3O8=80472/68240=1.179

  中国核能发电进展较快,已经跃居全球第三位,但是2019年核能发电占发电总量仅为4.9%,高于2018年,但远低于全球平均值10.2%,差距仍然很大。论核能发电的发展速度,中国发展最快,在建的核反应堆最多,达12座。拟建的有44座。这是其他国家无法相比的。

中国核能发电量及占发电总量的份额

ST西轴配资  世界上最大的核电站是日本柏崎刈羽核电站,装机容量为7965MW,但2011年已经停工。值得注意的是韩国核电站进展很快,前十位核电站就占有3席,把美国和日本都摔到后面。

全球十大核电站

12、再生能源发电

ST西轴配资  再生能源发电指水力发电、风电场、生物质发电、光伏发电、地热发电、聚热发电和海洋能发电等,它是电力发展的重要方向。

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

  12-1 再生能源发电的比例

ST西轴配资  根据BP 2020年的报告,2019年全球再生能源发电量7261.3 TWh占全球总发电量27004.7TWh的平均数为26.9%。超过平均数的国家有个特点:水力发电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、俄罗斯就比较低。

2019年主要国家再生能源发电的比例(单位:TWh)

  12-2 生物质发电

  生物质发电(Biomass Power、Biopower)是利用生物质所具有的生物质能进行的发电,是可再生能源发电的一种,包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。

  生物质发电的方法有: 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。

ST西轴配资  世界生物质发电起源于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质发电。自1990年以来,生物质发电在欧美许多国家开始大力发展。

全球生物质发电最大的发电站

  12-3 地热发电

ST西轴配资  地热发电(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。

ST西轴配资  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)。世界上最大的地热发电厂群位于美国加利福尼亚州的地热田间歇泉(The Geysers)。目前分别占该国发电总量较多的国家是肯尼亚(51%)、冰岛(30%)、菲律宾(27%)、萨尔瓦多(25%)和新西兰(14.5%)等。

地热装机容量最大的国家(MW)

世界上最大的地热发电站

  12-4 水力发电

  水力发电(Hydropower)是利用工程措施将天然水能转换为电能的过程,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。水力发电常与防洪、灌溉、航运等相结合,进行综合利用。

  根据iha(国际水力发电协会)》 2020年的报道,2019年水力发电总装机容量为1308GW,中国为356.40GW,占总量的356.40/1308=27.2%。

  目前,世界上最大的发电设施是中国的三峡水电站,采用32台混流式水轮机组发电,每台机组的装机容量为700兆瓦,总装机容量达22,500兆瓦,超过世界最大核电站-日本柏崎刈羽核电站(8,212兆瓦)两倍以上。

  规划中的民主刚果大英加水电站(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,其装机容量的设计目标高达39,000兆瓦,是三峡水电站的1.73倍。此外,俄罗斯规划的品仁纳湾潮汐能电站项目(Penzhin Tidal Power Plant Project),理论装机容量可达87,100兆瓦。

世界各国装机容量(GW)

  根据BP 2020的报告,中国水力发电量居世界之首,2019年占全球水力发电量的1269.7/4222.2=30.1%;其次为巴西、加拿大。

水力发电量最多的国家(单位:TWh)

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