水電與太陽能發(fā)電應(yīng)用前景比較分析

楊軍鋒,陳建明

(河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇 南京 211100)

能源安全對一個(gè)國家的持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。能源供不應(yīng)求在宏觀上制約一國經(jīng)濟(jì)發(fā)展,在微觀上對低收入家庭消費(fèi)產(chǎn)生顯著沖擊[1]。我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤的比重過大,歷年煤炭消費(fèi)量一直占一次能源的70%左右。石油、天然氣、煤等化石燃料釋放更多的CO2及其他有害物質(zhì),加劇了我國空氣污染,成為近來肆虐沿海地區(qū)的霧霾的罪魁禍?zhǔn)字弧?/p>

我國正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型、全面推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期,清潔能源的開發(fā)與應(yīng)用已迫在眉睫。水電作為我國化石能源之外第二大能源,一直在能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)舉足輕重的地位[2-3]。然而新興清潔能源的發(fā)展再加上水電自身所存在的問題,如對生態(tài)環(huán)境的影響,使得其發(fā)展前景難以預(yù)測[4]。新興能源中太陽能開發(fā)與利用具有很大潛力,比較水電與之在城鎮(zhèn)化趨勢下的發(fā)展前景及發(fā)展思路將具有重要意義。

1 我國清潔能源應(yīng)用現(xiàn)狀

我國清潔能源消費(fèi)比例總體呈上升趨勢,所有非化石能源的消費(fèi)占比從2012年的9.1%上升到2013年的9.8%。但煤炭作為我國最主要的能源,消費(fèi)比重居高不下,造成我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理。2012年,中國煤炭消費(fèi)占一次能源消費(fèi)總量的68.5%(見表1),而世界范圍內(nèi)該比值不到30%。原油消費(fèi)比重明顯下降,這是從長遠(yuǎn)角度應(yīng)對石油枯竭的宏觀戰(zhàn)略。

表1 我國歷年一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)百分比和能源消費(fèi)總量

注:數(shù)據(jù)來自BP公司歷年報(bào)告《Statistical Review of World Energy》

核能的利用較少,比重一直保持為0.7%～0.8%,核電消費(fèi)增長率只與能源消費(fèi)總量的增長持平。水電的發(fā)展基本保持較強(qiáng)勁的勢頭。風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等新興清潔能源消費(fèi)比重較低,但是發(fā)展速度較為可觀。2012年的消費(fèi)占比相比2009年增長了300%。太陽能在我國最成功的應(yīng)用是太陽能熱水器的推廣。從2001年到2010年,我國因使用太陽能熱水器累計(jì)節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤逾11 000萬t,分別累計(jì)實(shí)現(xiàn)CO2，SO2，NO2減排24 246.6，365.19，164.16萬t,且總集熱面積達(dá)到世界第一。光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)近十年來得到快速發(fā)展,但基本處于原材料、消費(fèi)市場“兩頭在外”的模式,國內(nèi)對光伏發(fā)電的利用相比歐盟、美國等地區(qū)較少。

2 城鎮(zhèn)化趨勢下水電和太陽能發(fā)電SWOT分析

SWOT分析法是系統(tǒng)分析法的一種,它最主要的特色就是將企業(yè)與其生存環(huán)境聯(lián)合考慮,將企業(yè)的發(fā)展前景用四個(gè)指標(biāo)來衡量,它們分別是優(yōu)勢(Strengths)、劣勢(Weaknesses)、機(jī)會(Opportunities)、威脅(Threats),其中優(yōu)、劣勢主要考慮內(nèi)部因素,機(jī)會和威脅則主要從外部環(huán)境來考察。通過對水電企業(yè)和太陽能發(fā)電企業(yè)(兼顧熱發(fā)電與光伏發(fā)電)建立SWOT模型,可將復(fù)雜、粗略的能源發(fā)展前景考察問題變成簡單、精確的因素分析問題。

考慮到我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程給能源發(fā)展形勢帶來的巨大影響,在考察4個(gè)因素時(shí)將圍繞城鎮(zhèn)化這一宏觀背景,分別對水電、太陽能發(fā)電企業(yè)進(jìn)行SWOT分析,介紹兩種能源的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)、發(fā)展機(jī)遇、挑戰(zhàn),為分析其發(fā)展前景奠定基礎(chǔ)。

2.1 水電企業(yè)SWOT分析

對水電企業(yè)建立SWOT模型,列出各因素得到表2。

表2 水電企業(yè)SWOT分析

S-O分析。大型水電站發(fā)電是我國的傳統(tǒng)能源,技術(shù)相對成熟,發(fā)電運(yùn)行成本很低且收益較為穩(wěn)定。能源安全和環(huán)境保護(hù)兩大課題增加了對清潔能源的需求,加上我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程中需要強(qiáng)有力的電力保障,中西部小型水電站發(fā)電項(xiàng)目將大有作為。

W-O分析。水電站初始投資成本巨大,大型電站投資主要依靠國家開發(fā)銀行提供政策性銀行貸款。小型水電站的建設(shè)需要地方政府的支持。部分中小水電站建設(shè)過程中存在無序開發(fā)、管理混亂、盲目投資等情況,大大降低了水電站防洪、提供灌溉、保障人畜飲水等作用。水電站建設(shè)長期涉及的移民安置問題應(yīng)該與城鎮(zhèn)化建設(shè)統(tǒng)籌考慮。

S-T分析。我國水資源總量充足,但人均水平很低,且電力需求量大的地區(qū)水電資源相對不足。水資源分布結(jié)構(gòu)的不平衡一定程度上制約了東部發(fā)達(dá)地區(qū)的進(jìn)一步發(fā)展。同時(shí)未有完全市場化的水電定價(jià)機(jī)制減少了西部水電資源豐富地區(qū)的收益。

W-T分析。水電發(fā)展一定程度上受到新興能源發(fā)展的挑戰(zhàn),水電企業(yè)應(yīng)增強(qiáng)緊迫感,積極探索綠色、和諧的發(fā)展模式,并與相關(guān)政府部門妥善解決好移民安置問題。

2.2 太陽能發(fā)電企業(yè)SWOT分析

分析太陽能發(fā)電企業(yè)的優(yōu)勢、劣勢、機(jī)會、威脅,得到表3。

表3 太陽能發(fā)電企業(yè)SWOT分析

S-O分析。太陽能的開發(fā)利用應(yīng)充分利用政策優(yōu)惠,結(jié)合城鎮(zhèn)化機(jī)遇推進(jìn)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。光伏產(chǎn)業(yè)應(yīng)抓住產(chǎn)業(yè)調(diào)整機(jī)會進(jìn)行優(yōu)化整合,增強(qiáng)核心競爭力。

W-O分析。太陽能發(fā)電行業(yè)主要以中小企業(yè)為主,集中度低,不利于關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新。

S-T分析。太陽能發(fā)電應(yīng)利用其清潔無污染的優(yōu)勢以及迅速的技術(shù)發(fā)展趨勢盡快降低對優(yōu)惠政策的依賴度。

W-T分析。光伏產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)薄弱導(dǎo)致產(chǎn)品成本過高;產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不平衡導(dǎo)致企業(yè)集中于低附加值產(chǎn)業(yè),如光伏電池的生產(chǎn)、組件的封裝;同質(zhì)化生產(chǎn)導(dǎo)致產(chǎn)能過剩,繼而造成惡性競爭。

2.3 水電與太陽能發(fā)電多角度比較

從歷史與現(xiàn)狀視角對兩者做一個(gè)簡單的比較,得到表4。

表4 水電與太陽能發(fā)電多角度比較

3 城鎮(zhèn)化進(jìn)程中水電和太陽能發(fā)電應(yīng)用前景分析

3.1 開發(fā)利用潛力比較分析

a. 水電開發(fā)潛力。將我國水資源按流域進(jìn)行劃分,統(tǒng)計(jì)水電能理論蘊(yùn)藏量1萬kW及以上河流和這些河流上單站裝機(jī)容量500 kW及以上的水電站,分別列出這些水電站的理論發(fā)電量(技術(shù)可開發(fā)量)和實(shí)際發(fā)電量(包括在建)得到表5。分流域得到實(shí)際值與理論值的比值即為流域水資源開發(fā)程度,以理論年發(fā)電量占比為權(quán)重取均值即得到我國水電資源總利用率[5]。

表5 我國水電開發(fā)現(xiàn)狀

注:數(shù)據(jù)來自中國第三次水資源復(fù)查成果。其中，開發(fā)程度的合計(jì)值即為我國水電資源總利用率，該值也可由已/正開發(fā)年發(fā)電量的合計(jì)值除以技術(shù)可開發(fā)年發(fā)電量的合計(jì)值得出。

截至2005年的數(shù)據(jù)顯示，我國水電資源技術(shù)可開發(fā)利用率僅略高于20%,目前該數(shù)值在35%左右。從國際視野來看,其他清潔能源發(fā)電消費(fèi)比重還很小,當(dāng)前全世界約20%的電力需求由水電滿足。水電利用相關(guān)技術(shù)較為完善,發(fā)達(dá)國家對水電的開發(fā)已經(jīng)較為充分,有50多個(gè)國家的水電技術(shù)可開發(fā)利用率在50%以上,基本達(dá)到經(jīng)濟(jì)可開發(fā)利用率的最高值。我國水電資源還有很大的開發(fā)空間,據(jù)國內(nèi)機(jī)構(gòu)估計(jì)我國水電的快速發(fā)展可持續(xù)到2025年,之后才會放緩增速。

從表5可以看出,我國未來幾年水電開發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)將是中西部等內(nèi)陸地區(qū),這些地區(qū)恰恰又是城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的關(guān)鍵地帶。充分發(fā)揮水電站防洪、灌溉功能,使之服務(wù)于土地制度改革,充分利用水電開發(fā)帶來的發(fā)展機(jī)遇,可促進(jìn)當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)化發(fā)展。

b. 太陽能資源開發(fā)潛力。太陽能幾乎是“萬源之源”,按照通常的說法,只要能夠利用到達(dá)地球表面的輻射能的1‰,利用率為5%即可滿足全球每年能源需求。我國的太陽能資源十分充裕,全國平均總輻射年總量約為1 500 kW·h/m2,98%以上地區(qū)的總輻射年總量在1 000 kW·h/m2以上,另有約3%的地區(qū)達(dá)到2 000 kW·h/m2以上。由于海拔和空氣濕度等因素,西藏南部和重慶成為我國年總輻射量的極大、極小值地區(qū),分別為2 140 kW·h/m2、905 kW·h/m2。也正是基于以上兩個(gè)因素,中國太陽能年總輻射量自西北到東南呈先增加再減少然后又增加的趨勢,內(nèi)陸大于沿海、干燥區(qū)大于濕潤區(qū)、高原大于平原。技術(shù)層面上中國絕大部分地區(qū)都適合太陽能開發(fā)利用。

城鎮(zhèn)化的推進(jìn)需要強(qiáng)力的電力保障,給電力市場帶來大量需求。若太陽能的開發(fā)能盡快突破光伏建筑一體化技術(shù)瓶頸,迎合市場需求,太陽能發(fā)電的前景將更加寬闊。

3.2 成本與收益比較分析

3.2.1 基于投資者視角的分析

水電投資成本優(yōu)勢明顯。水電的裝機(jī)成本在7 000～10 000元/kW左右,而太陽能發(fā)電站裝機(jī)成本普遍在11 000元/kW以上。從平均成本來看,水電的發(fā)電成本在0.4元/(kW·h)左右,光伏發(fā)電成本基本都在0.8元/(kW·h)以上。假設(shè)一家光伏發(fā)電企業(yè)單位裝機(jī)成本為12 000元/kW,運(yùn)營費(fèi)用按照2%計(jì)算。按照年等效全負(fù)荷發(fā)電時(shí)間1 500 h計(jì)算,可得到在不貸款和貸款70%、利息7%兩種情況下,不同單位電價(jià)對應(yīng)的投資回收期(表6)[6]。

表6 光伏企業(yè)不同投資回收期所需電價(jià)

投資回收年限變化對光伏企業(yè)收回投資成本所需的單位電價(jià)影響很大。投資回收期越長投資風(fēng)險(xiǎn)越高,光伏發(fā)電企業(yè)若要實(shí)現(xiàn)與水電企業(yè)相同的回收期,則需要政府提供電價(jià)補(bǔ)貼等政策扶持,扶持的年限和力度成為關(guān)鍵因素,一定程度上造成光伏企業(yè)過度依賴政府支持從而增加了行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

考慮投資主體,光伏組件生產(chǎn)等企業(yè)的發(fā)展主要依靠商業(yè)銀行,大型水電站的投資建設(shè)資金主要來自國家開發(fā)銀行,水電企業(yè)有一定優(yōu)勢。

環(huán)境成本目前雖是發(fā)電企業(yè)的外部成本,但不能排除將來“環(huán)境稅”等類似稅收出臺的可能。水電與太陽能發(fā)電會產(chǎn)生一定程度的污染排放。可以根據(jù)橫向比較法估計(jì)兩者的環(huán)境成本[7],具體方法如式(1)。

Xc=WcXu/Wu

(1)

式中：Xc，Xu分別表示中、歐兩種能源的環(huán)境成本,Wc,Wu分別表示中、歐燃油發(fā)電的環(huán)境成本。歐洲國家燃油發(fā)電環(huán)境成本取歐盟各國中間值的加權(quán)平均值,計(jì)算得到我國各地區(qū)水電、太陽能發(fā)電單位發(fā)電量環(huán)境成本如表7所示[8]。

表7 我國各地區(qū)單位發(fā)電量環(huán)境成本 元/(kW·h)

注:原始數(shù)據(jù)來自丁淑英《電力生產(chǎn)成本計(jì)算研究》。

水電環(huán)境成本顯著高于太陽能發(fā)電,但兩者在絕對值上都很小。水電在潛在成本上的劣勢多由水電站移民安置問題引起。隨著近來社會對移民補(bǔ)償問題的日益關(guān)注[9],水電在建設(shè)成本上可能會有一定程度增加。而城鎮(zhèn)化進(jìn)程給移民安置、致富問題增加挑戰(zhàn)的同時(shí)也帶來新的機(jī)遇。

3.2.2 基于消費(fèi)者視角的分析

消費(fèi)者從價(jià)格、穩(wěn)定性角度考慮選擇取電方式。目前甚至未來10年內(nèi),水電的價(jià)格優(yōu)勢明顯。但水電主要靠電網(wǎng)提供,消費(fèi)者往往體會不到水電的低廉價(jià)格,在夏季等用電高峰期常常受拉閘限電所困擾。太陽能發(fā)電可以有效降低對電網(wǎng)供電的依賴。一些空曠的荒漠地區(qū)可以建設(shè)小型聚光光伏電站或是光熱發(fā)電電站,補(bǔ)充電網(wǎng)對周邊居民的供電。擁有大屋頂?shù)挠秒姶髴羧裟苡行Ю锰柲馨l(fā)電,他們將能在用電高峰期更加應(yīng)對自如。但前提是太陽能發(fā)電技術(shù)的創(chuàng)新、成本的下降,短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)可能性不大，只能由政府提供一部分補(bǔ)助或是進(jìn)行相關(guān)引導(dǎo),如有學(xué)者建議為鼓勵(lì)太陽能發(fā)電的應(yīng)用,光伏利用率較高的大屋頂用電大戶可在用電高峰期享受優(yōu)先供電權(quán),可見政策可對水電與太陽能發(fā)電的消費(fèi)產(chǎn)生顯著影響。

3.3 綜合利用前景分析

水電特別是以分布式電站為主的小水電與目前沒有大型并網(wǎng)電站的光伏、光熱發(fā)電將會在局部地區(qū)產(chǎn)生需求擠壓。無論是小水電的開發(fā)還是光伏、光熱發(fā)電的利用都離不開政府支持、引導(dǎo)。新城鎮(zhèn)建設(shè)中,地方政府若集中精力于小水電建設(shè),其或?qū)]有余力支持太陽能發(fā)電。小水電成本低于光伏發(fā)電,但考慮到水電站牽扯到的移民安置工作以及對生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜影響,支持太陽能發(fā)電似乎更為簡潔。太陽能發(fā)電目前的主流是聚光光伏和光熱發(fā)電,快速的更新?lián)Q代過程使得發(fā)電成本不斷下降的同時(shí)也將增加固定資產(chǎn)折舊速度,增加當(dāng)前投資風(fēng)險(xiǎn)。因此，地方政府在開發(fā)建設(shè)新城鎮(zhèn)時(shí)將可能面臨小水電或太陽能發(fā)電的兩難選擇。

并不是沒有解決辦法。小水電的開發(fā)可以沿用大水電的模式更多地爭取開發(fā)銀行的支持,太陽能發(fā)電的發(fā)展可以以商業(yè)銀行貸款為主。水電開發(fā)完成后總體收益穩(wěn)定,不會給開發(fā)銀行帶來過多風(fēng)險(xiǎn)。政府若能明確對太陽能發(fā)電補(bǔ)助的年限和額度,投資光伏發(fā)電或者光熱發(fā)電將更具確定性。

開發(fā)太陽能資源另一大主流是太陽能建筑一體化,不管是光伏發(fā)電還是太陽能熱水器,若能和建筑實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、施工到使用、維護(hù)的全方位融合,其將大大緩解城鎮(zhèn)建設(shè)對電力的需求,并能完成大幅度節(jié)能減排。

水電的開發(fā)可以通過其防洪、灌溉、保障農(nóng)業(yè)、城市用水功能的發(fā)揮,在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中成為新型土地信托項(xiàng)目實(shí)施的助推器,以加速農(nóng)村土地流轉(zhuǎn),既可給農(nóng)民帶來一部分土地財(cái)產(chǎn)收入,又能通過土地集中開發(fā)解決一部分移民就業(yè)問題。

4 結(jié)論與建議

通過水電和太陽能發(fā)電在城鎮(zhèn)化趨勢下的比較分析,可以發(fā)現(xiàn)水電在我國供電結(jié)構(gòu)中的重要地位,現(xiàn)階段其發(fā)電成本較太陽能發(fā)電優(yōu)勢較大,水電開發(fā)是未來10年內(nèi)清潔能源開發(fā)重點(diǎn),但是隨著水資源經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量的逐漸減少,太陽能發(fā)電的巨大發(fā)展?jié)摿⒌靡泽w現(xiàn)。為了使兩者協(xié)調(diào)發(fā)展,更好地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展,可采取以下措施:

a. 加強(qiáng)技術(shù)與管理創(chuàng)新。支持水電特別是小水電的技術(shù)創(chuàng)新,降低小水電生產(chǎn)成本。尋求水電開發(fā)移民安置方法的突破,發(fā)揮水電建設(shè)外部經(jīng)濟(jì)。加快研究農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)創(chuàng)新模式,如四川涼山州冕寧縣建設(shè)村“農(nóng)戶+合作社+農(nóng)戶”模式,融合水電工業(yè)對農(nóng)業(yè)的重要作用。有機(jī)結(jié)合積極創(chuàng)新與引進(jìn)吸收,加快太陽能建筑一體化研究,盡快攻克光伏發(fā)電核心技術(shù),降低太陽能發(fā)電成本。兩者效益上的提升都將對社會產(chǎn)生正的收益。

b. 充分、合理發(fā)揮政府作用,推動(dòng)融合創(chuàng)新。對水電和太陽能發(fā)電的投資需要政府直接支持或是提供信用擔(dān)保。政府更主要的工作是引導(dǎo)和監(jiān)管。引導(dǎo)關(guān)鍵領(lǐng)域如光伏產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的研發(fā),鼓勵(lì)城鎮(zhèn)化建設(shè)與水電項(xiàng)目的融合創(chuàng)新;嚴(yán)格把關(guān)水電站建設(shè),監(jiān)管投資項(xiàng)目質(zhì)量,控制其信用風(fēng)險(xiǎn);合理放寬水電價(jià)格,盡快改變目前水電價(jià)格每千瓦時(shí)普遍比火電低0.1～0.2元的現(xiàn)狀,推進(jìn)電價(jià)市場化。

c. 實(shí)行差別化發(fā)展戰(zhàn)略,積極服務(wù)于城鎮(zhèn)化建設(shè)。利用太陽能資源濕潤地區(qū)少于干燥地區(qū)的特點(diǎn),有差別地發(fā)展水電和太陽能發(fā)電。利用兩者投資主體的差異,實(shí)現(xiàn)兩者的共同發(fā)展。充分利用兩者在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的不同著力點(diǎn),發(fā)揮水電建設(shè)外部經(jīng)濟(jì),融合水電移民和新城鎮(zhèn)建設(shè),突破太陽能建筑一體化技術(shù)難題,使水電和太陽能發(fā)電的發(fā)展服務(wù)于城鎮(zhèn)化建設(shè)。

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