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    新能源產業——更多的能源選擇

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    經過長期發展,我國已成為世界上最大的能源生產國和消費國,形成了煤炭、電力、石油、天然氣、新能源、可再生能源全面發展的能源供給體系,技術裝備水平明顯提高,生產生活用能條件顯著改善。盡管能源發展取得了巨大成績,但我國仍面臨能源需求壓力巨大、能源供給制約較多、能源生產和消費對生態環境損害嚴重、能源技術水平總體落后等挑戰。我們必須從國家發展和安全的戰略高度,審時度勢,借勢而為,找到順應能源大勢之道。

    ——習近平在中央財經領導小組第六次會議研究

    我國能源安全戰略時的講話

    發展新能源產業,是提升國家能源安全保障,推動我國經濟與產業結構轉型升級,提高經濟發展質量,發展清潔能源與低碳經濟,實現節能減排與應對全球氣候變化的重要舉措。發展新能源產業,也是我國打造新的經濟增長點,促進就業與經濟結構轉型實施可持續發展戰略的重要領域。新能源技術是我國戰略必爭的高新技術領域,掌握其核心技術將有助于提升國家的綜合競爭能力。

    一 新能源產業界定

    (一)新能源定義與產業邊界

    新能源的全稱是“新能源與可再生能源”。1980年聯合國召開的“聯合國新能源和可再生能源會議”對其的定義為:以新技術和新材料為基礎,使傳統的可再生能源得到現代化的開發和利用,用取之不盡、周而復始的可再生能源取代資源有限、對環境有污染的化石能源,重點開發太陽能、風能、生物質能、潮汐能、地熱能、氫能和核能(原子能)[1]。

    在實踐當中,新能源并不只是可再生能源,它已經成為所有非常規能源的總稱,既包括太陽能、風能、生物質能、潮汐能、地熱能等可再生能源,也包括甲醇、乙醇、有機廢棄物回收能源、頁巖氣、煤層氣、致密氣、頁巖油、油砂、氫能等非常規的能源,還包括新能源汽車、分布式能源等新型的能源利用模式。一般情況下,常規能源是指目前正在大規模利用的石油、天然氣、煤炭等我們已經熟知的化石能源和大規模水電。隨著常規能源的有限性以及環境問題的日益突出,以環保和可再生為特質的新能源越來越受到各國的重視。

    中國可以形成產業的新能源主要包括水能(主要指小型水電站)、風能、生物質能、太陽能、地熱能、頁巖氣、分布式能源等,是可循環利用的清潔能源。此外,新能源汽車已經被列入中國的戰略性新興產業,受到有關部門和產業界的重視。隨著技術的進步和可持續發展觀念的樹立,過去一直被視作垃圾的工業與生活有機廢棄物也成為一種能源資源化利用的物質,因此,廢棄物的資源化利用也可被看作新能源技術的一種形式。

    本報告主要研究除大規模水電之外的可再生能源,基于新材料、新工業技術的非常規能源,如頁巖氣,以及能源利用的新模式,如新能源汽車等,而不涉及核電與大規模水電這兩類專業性強、社會爭議較大的能源項目。我國新能源種類如表1所示。

    表1 我國新能源種類及主要利用方式

    (二)發展新能源產業的重要意義

    發展新能源產業具有多重的意義。

    第一,有助于抑制對傳統化石能源的需求總量的快速增長。中國經濟經歷了改革開放之后30多年的快速增長,能源消費需求和能源產量迅速增加,目前已經成為世界上最大的能源生產國、消費國和最大的石油進口國。未來對傳統能源的需求壓力如果繼續增長的話,將威脅我國的能源安全與經濟安全,并向世界輸出這種需求壓力。發展新能源,有助于緩解這種壓力。

    第二,我國能源結構過度依賴煤炭,在煤炭開采和利用過程中產生了嚴重的環境問題以及地質問題、社會問題,甚至對人們的身體健康構成了較大的威脅,也伴隨多發的礦難和人身傷害。發展新能源,有利于調整能源供給結構,減少對煤炭的過度依賴,緩解當前日益嚴重的霧霾污染。

    第三,發展新能源有利于形成新的經濟增長點。新能源發展前景巨大,伴隨新能源生產技術的進步和新的利用模式的出現,圍繞新能源可以形成巨大的產業投資機會和就業機會,拉動經濟增長,并促進結構轉型和升級。

    第四,發展新能源有利于推動產業技術進步。新能源產業是典型的技術推動型產業,它的發展將促進新興戰略產業的形成與興起。

    第五,發展新能源有助于形成新的更加健康的生活方式和社會組織方式。以可再生能源為基礎的分布式微型電力網絡,結合現代信息技術,可以提高邊緣地區的生活水平,實現與世界各地的同步連接和共同進步。即使是在都市區,這種微電網與信息網絡的結合也能夠形成新的居住形態,改變大工業社會的集中式居住模式與工作狀態,創建更加舒適和高效的生活模式。

    二 世界新能源產業發展情況

    能源是人類生存和發展的重要物質基礎,關系到國計民生和國家安全。傳統化石能源是能源生產與消費的主力,即使進入21世紀之后新能源發展迅速,仍然沒能改變這一局面。但是,并不能因此說新能源發展沒有意義,可有可無。因為這是發生在近十年來全球能源消費快速增長的背景之下的,因此,新能源和可再生能源的發展是十分顯著的。

    (一)可再生能源快速發展

    按照國際能源署的數據,可再生能源中的水電占比從1973年的2.1%上升到2011年的2.3%,生物質能和廢棄物回收能源占比從2.3%上升到4.9%,太陽能、風能、地熱能等可再生能源占比從0.2%上升到1.4%;相比之下,核能的發展是最為顯著的,在總能源消費中的比例從1973年的1.3%上升到2011年的10.2%(見圖1)。

    可再生能源的巨大發展主要是21世紀以來實現的。2012年消費總量達到237.4百萬噸油當量,同比增長15.1%,增幅低于2011年(見圖2),各種可再生能源在全球能源消費中所占比重為1.9%。

    最近十年來,可再生能源的發展非常迅猛,2013年,可再生能源在全球一次能源中的比重為2.2%;如果加上生物燃料,該比重總計為2.7%。2013年,可再生能源在全球發電中的比重從5年前的2.7%增至5.3%??稍偕茉词?013年非化石燃料增長的最大動力,可再生能源發電量增長16.3%,這是2009年以來的最低增長率,但年度增量(170太瓦時)達到歷史最高水平??稍偕茉磳σ淮文茉丛鲩L的貢獻超過天然氣(BP,2014),具體數據如表2、表3所示。

    圖1 全球能源消費結構變化

    圖2 2002~2012年全球可再生能源消費量及其增速

    表2 2004年及2010~2013年全球主要可再生能源指標

    表3 可再生能源行業就業人數

    到2013年,中國已經成為世界上最大的可再生能源生產國。這一地位主要是由風電裝機貢獻的(見圖3)。

    圖3 2013年可再生能源發電裝機容量列前6位國家

    表4 2013年全球可再生能源電力裝機情況

    (二)非常規油氣資源開采與應用取得重大突破

    除風電、光伏、生物燃料、生物質發電等可再生能源之外,2010年之后美國實現了頁巖氣革命,從而使世界認識到,除了可再生能源之外,非常規油氣資源的開發與利用也是解決能源資源問題的重要選擇,甚至可以取得比可再生能源更好的發展前景。

    隨著常規油氣資源的減少和成本的上升,油砂、重油、頁巖油氣等非常規油氣資源顯得日漸重要。針對非常規油氣資源的開發與利用技術將迅速進入各國的政策考慮范圍。

    國際能源署發布的《2010年世界能源展望》指出,目前世界能源結構已進入清潔化和便利化的調整過程。未來20~25年,天然氣將在滿足世界能源需求方面發揮重要的作用,非常規天然氣將扮演重要角色。

    全球非常規天然氣資源非常豐富,據估算,世界非常規天然氣資源量約為常規天然氣資源量的4.56倍,而技術進步讓非常規油氣資源釋放出了巨大的潛力。比如,近年來受諸多國家熱捧的頁巖氣,在全球分布廣泛,其儲量相當于煤層氣和致密砂巖氣的總和。最新公布的全球頁巖氣資源評估結果表明,全球頁巖氣技術可采資源量達187萬億立方米。其中,中國約占總量的20%,為360825億立方米,排名世界第一[2]。

    近年來,美國能源領域實現了頁巖氣革命,實現了天然氣自給有余。頁巖氣革命改變了美國和世界的能源供應格局,使美國擺脫了能源依賴進口的局面,同時掀起了全球頁巖氣勘探開發熱潮。其中,技術革新在頁巖氣商業潛能開發中發揮了重要作用。

    2011年,美國生產了6500億立方米的天然氣(同年消費量為6900億立方米),相當于全球產量的20%。然而,就在5年前,美國大部分專家都認為美國需要大幅增加天然氣進口來滿足需求。2007年美國能源信息署(EIA)預測,到2030年美國天然氣需求的20%要由進口來滿足。但是,2014年EIA預測到2022年,美國將成為天然氣凈出口國,帶來這一轉變的就是頁巖氣的大規模開發。目前,美國的全部天然氣資源儲量,包括已證實和未證實的,為2203萬億立方英尺(相當于62.4萬億立方米),差不多能滿足90年的消費需求。EIA預測,2010~2035年,美國頁巖氣占全部天然氣供給的比例將從23%提高到49%[3]。

    頁巖氣的大量生產和供應,大幅度降低了能源成本,為基于天然氣的化工制造業回流提供了機會,也降低了其他制造業的能源成本。目前,頁巖氣的發展為美國提供了140萬個就業機會,預計未來可能提供高達300萬個新的就業機會。因此,頁巖氣產業的迅速發展,將加速美國經濟的復蘇。同時,能源產業的快速發展,也很有可能推動資本市場的新一輪繁榮。

    但是,近年來,美國頁巖氣生產也遇到了一些問題,如對地下水的污染、一些資源區塊儲量衰減過快等。未來非常規油氣的大規模發展,還需要解決一系列問題,絕不會是一帆風順的。

    三 新能源產業發展歷程與現狀

    可以說,我國一直面臨能源資源短缺的問題。即使在20世紀70~90年代中國石油、煤炭生產形勢較好的時期,能源資源的供給充裕和出口也是在壓低國內需求的背景下實現的。因此,我國一直非常重視替代能源尤其是可再生能源的開發利用。

    (一)資源潛力

    根據初步資源評價,我國潛力大、發展前景好的可再生能源主要包括水電、風能、太陽能和生物質能,西藏自治區和其他一些地區的地熱能也具備開發價值。根據清華大學能源環境經濟研究院2004年發布的《可再生能源立法研究與論證報告》[4],我國風能、太陽能、生物質能、地熱能等的資源可獲量如表5所示。

    表5 可再生能源資源可獲量匯總

    1.太陽能

    我國太陽能年輻射量為3300兆焦/平方米至8400兆焦/平方米,2/3的國土面積的太陽能輻射量超過6000兆焦/平方米·年(200瓦/平方米),年日照時數大于2000小時,每年的太陽能輻射量相當于2.4萬億噸標準煤。

    2.風能

    我國陸地上離地面10米高度層上風能資源總儲量約32.26億千瓦,可開發利用的儲量為2.53億千瓦。近??砷_發利用的儲量有7.5億千瓦,共計10億千瓦。陸上風電和海上風電年上網電量分別按等效滿負荷2000小時和2500小時計算,每年可提供0.5萬億和1.8萬億千瓦時電量,合計2.3萬億千瓦時,相當于我國2010年發電量的54.4%,可見風能利用空間非常大[5]。

    3.生物質能

    我國農作物秸稈年產量約7億噸,可用作能源的大約有50%,另有薪材合理年開采量為2.2億噸,各種工農業有機廢棄物通過技術轉換成沼氣的資源潛力達310億立方米。此外,我國通過大量低質土地種植能源作物,以及對自然生長的多種能源植物進行改良育種,生物質資源潛力巨大。

    4.海洋能

    我國有上萬公里的海岸線,潮汐能、波浪能、溫差能、鹽差能等各種海洋能資源豐富。據專家估計,可供開發利用量為0.5億千瓦,其中在我國已能夠開發利用的潮汐能為0.22億千瓦。

    5.地熱能

    我國地熱資源以中低溫為主,占世界地熱資源潛力的7.9%??偱璧匦偷責豳Y源潛力約2000億噸標準煤。其中,可供開發的高溫發電和中低溫熱利用的資源量分別為600萬千瓦和33億噸標準煤。

    (二)發展歷程

    1.早期發展

    早在1979年,《國務院批轉國家經委、國家科委、國家農委、農業部關于當前農村沼氣建設中幾個問題的報告的通知》,強調了開發利用沼氣的重要價值,規定了管理體制、財政支持、統籌協作與綜合協調等諸多制度。此后,《中華人民共和國大氣污染防治法》(1987年通過,1995年修正,2000年再修正),在第九條規定國家“鼓勵和支持開發、利用太陽能、風能、水能等清潔能源”?!吨腥A人民共和國水法》(1988年頒布,當年實施)第十六條規定“國家鼓勵開發利用水能資源”。1995年頒布的《中華人民共和國電力法》第五條規定“國家鼓勵和支持利用可再生能源和清潔能源發電”;第四十八條規定“國家提倡農村開發水能資源,建設中、小水電站,促進農村電氣化。國家鼓勵和支持農村利用太陽能、風能、地熱能、生物質能和其他能源進行農村電源建設,增加農村電力供應”。1997年頒布的《中華人民共和國節約能源法》第四條規定“國家鼓勵開發、利用新能源和可再生能源”;第三十八條規定“各級人民政府應當按照因地制宜、多能互補,綜合利用、講求效益的方針,加強農村能源建設,開發、利用沼氣、太陽能、風能、水能、地熱能等可再生能源和新能源”。

    與此同時,20世紀90年代中期,國務院及其有關部門發布了一系列相關決定、規定等法規、規章一級的規范性法律文件,如《中國1996—2010年新能源和可再生能源發展綱要》(1995年)、《新能源和可再生能源優先發展項目》(1995年)、《國家能源技術政策》(1996年)、《中共中央、國務院關于加強技術創新發展高科技實現產業化的決定》(1999年)、《國務院辦公廳轉發國家計委國家科委關于進一步推動實施中國21世紀議程意見的通知》(1996年)、《外商投資產業指導目錄》(1998年)和《國務院關于擴大外商投資企業從事能源、交通基礎設施建設項目稅收優惠規定適用范圍的通知》(1999年),以及經國務院批準發布的國家計委和國家經貿委《當前國家重點鼓勵發展的產業、產品和技術目錄》(2000年修訂),經國務院批準財政部、國家經貿委、稅務總局《關于調整部分資源綜合利用產品增值稅率政策的請示》(2000年)等。

    原國家計委、科委、經貿委共同制定的《中國1996—2010年新能源和可再生能源發展綱要及新能源與可再生能源優先發展項目》提出了我國1996~2010年可再生能源的目標、任務和優先發展項目等。1994年,原電力部曾規定所有的電網必須購買風電場發的電,電價必須按本金和利息的償付額定價,超過平均電價的部分由整個電網均攤。

    近些年,中央政府在促進可再生能源技術研發、工程推廣等方面投入了一些資金,通過科技、扶貧、農村電氣化等資金項目對可再生能源項目給予補貼。如1990~1996年管理機構、示范工程及培訓方面的管理費用達920萬元;1996~2000年用于研究與發展的補貼達5億元;2000年前后,國家經濟貿易委員會為發展新能源提供1.2億元的折扣貸款,水利部每年為小型水電工程提供折扣貸款3億元,地方政府還對基層和用戶給予不同程度的補貼。

    通過個案處理方式,國家對可再生能源的某些項目或某些方面給予一定程度的稅收減免、融資補貼、價格優惠。比如,對涉及可再生能源設備的進口環節的關稅及增值稅,以及可再生能源開發企業的所得稅等給予臨時性減免。1987年國務院決定設立農村能源折讓貸款。中央財政提供融資,商業銀行50%的利率用于可再生能源項目、小型風力發電機的制造(累計貸款總額達5000萬元)及風電場建設(1996年達8.5億元)。

    在《可再生能源法》出臺之前,我國可再生能源的開發利用已經具有相當規模。2002年我國小水電裝機2840千瓦,居世界前列。太陽能熱水器已安裝4000萬平方米,為世界第一。2003年風電裝機達到57萬千瓦,風電設備制造技術和水平有了很大的進步,已基本掌握了750千瓦風電機制造技術,并形成了批量生產能力。截至2003年已建農村戶用沼氣池超過1300多萬口,年產沼氣33億立方米;已建大中型沼氣工程2200多處,年產沼氣12億立方米;已推廣被動式太陽房2660萬平方米;已建生物質發電裝機200萬千瓦,我國可再生能源產業的發展已經有了一定的基礎[6]。

    2.產業快速發展期

    2006年《可再生能源法》的頒布實施是我國新能源產業發展的一個里程碑?!犊稍偕茉捶ā奉C布實施之后,又相繼出臺了《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》、《可再生能源電價附加收入調配暫行辦法》及《關于完善風力發電上網電價政策的通知》等配套措施,理順了電網企業和發電企業之間的電價補貼以及電網企業之間的交易配額關系,從法律規章上建立了促進新能源產業持續發展的利益機制。

    除對新能源發電進行補貼外,國家對新能源發電上網電價(見表6)也給予了高于火電價格的優惠政策?!犊稍偕茉捶ā芬幎?,電網企業按中標價格收購風電、光電等可再生能源,超出火電上網標桿價格部分,附加在銷售電價中分攤??稍偕茉措妰r附加最初的征收標準為0.002元/千瓦時,2009年11月調至0.004元/千瓦時。2012年1月開始實施的《可再生能源發展基金征收使用管理暫行辦法》,規定可再生能源電價附加由0.004元/千瓦時調至0.008元/千瓦時。

    一系列政策措施實施之后,新能源產業呈現強勁發展勢頭,裝機容量(見表7)飛速增長。但是,我國的新能源發展并不均衡。風電發展最為迅速,目前我國已經成為世界第一大風電裝機國家。光伏裝機明顯少于風電,在世界上的排名也不如風電那樣靠前。以秸稈為燃料的生物質發電開始受制于原料來源的限制,其發展并不如預想的那么好。以市政垃圾為原料的垃圾焚燒發電項目帶來了社會對環境污染的擔憂,在一些地區還釀成了群體性事件。

    表6 2007~2010年我國新能源發電上網電價

    表7 2007~2010年我國新能源發電裝機容量

    專欄1 《可再生能源發展“十二五”規劃》相關內容

    續表

    專欄2 《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》相關內容

    (三)產業現狀

    2008年金融危機之后,美國、中國都把發展新能源作為培育新的經濟增長點、應對全球氣候變化和環保壓力的新興產業,出臺了一系列鼓勵政策。人們寄予新能源緩解能源資源與環境壓力的厚望,得到了國家政策的大力扶持和產業界的青睞。風電、光伏產業都曾經創造了輝煌的發展成績。在“十一五”末期,中國在風電和光伏發電兩個領域都是全球的“領頭羊”。2009年,中國的新增裝機容量和風機產量均占全球總量的大約1/3。2010年,世界光伏電池總產量的3/8是由中國企業生產的。

    1.風電

    國家能源局監測數據顯示,2013年新增風電并網容量1449萬千瓦,累計并網容量7716萬千瓦,同比增長23%,裝機容量穩居世界第一。風電年發電量1349億千瓦時,同比增長34%。風電成為繼火電、水電之后中國的第三大能源。2014年上半年,全國風電新增并網容量632萬千瓦,累計并網容量8277萬千瓦,同比增長23%;風電上網電量767億千瓦時,同比增長8.8%。2013年,中國出口風電機組338臺,總容量65萬千瓦,出口到美國、意大利、澳大利亞等21個國家和地區。

    2014年國家能源局進一步優化風電開發布局,推動海上風電開發建設,加快推動清潔能源替代。到2014年底,全國風電并網裝機容量超過9000萬千瓦,年發電量達到1750億千瓦時。

    同樣,國家采取了一系列政策措施推動風電產業的持續健康發展。國家能源局實施風電年度發展計劃,加強風電產業監測和評價體系建設,采取有針對性的措施解決棄風限電問題,有序推進風電基地建設,繼續保持了平穩較快的發展勢頭。2013年,風電利用小時數達到2074小時,同比增加184小時;全國平均棄風率為10.74%,比2012年降低了6個百分點。2014年上半年,全國風電棄風電量72.25億千瓦時,同比下降35.8億千瓦時;風電平均利用小時數為979小時,同比下降113小時;全國平均棄風率為8.5%,同比下降5.14個百分點(見表8)。

    表8 風電發展情況與棄風治理

    2.光伏發電

    國內光伏發電市場發育嚴重滯后于產能發展,導致面對歐美光伏“雙反”時遇到了嚴重困難。風電由于并網消納和產品質量等方面的問題,也遇到了困境。國家有關部門對新能源發展遇到的困難極為重視,通過與歐盟的多次談判,最終達成了互相可以接受的協議方案。同時,為應對光伏行業遇到的困難,支持產業的良性發展,2013年國務院出臺了《關于促進光伏產業健康發展的若干意見》,在一系列配套政策支持下,光伏發電再次呈現快速發展的勢頭。截至2013年底,全國累計并網運行光伏發電裝機容量1942萬千瓦,其中光伏電站1632萬千瓦,分布式光伏310萬千瓦,全年累計發電量90億千瓦時。2013年新增光伏發電裝機容量1292萬千瓦,其中光伏電站1212萬千瓦,分布式光伏80萬千瓦[7]。

    受益于國家利好政策的頻頻出臺,國內市場應勢啟動。2013年,中國首次超越日本、美國、德國,躍居世界光伏市場首位。國家能源局公布數據稱,2014年光伏發電建設規模新增備案總規模達14吉瓦,其中分布式8吉瓦,光伏電站6吉瓦。這比之前9.5吉瓦的規劃提高近50%,中國將繼續鞏固在全球光伏市場上的“老大”地位?!洞龠M光伏產業健康發展若干意見》將2015年光伏總裝機量的規劃目標從20吉瓦,進一步提高到35吉瓦以上,2013~2015年,年均新增光伏發電裝機容量10吉瓦左右[8]。

    2014年上半年,全國新增光伏發電并網容量332萬千瓦,比上年同期增長約100%。其中,新增光伏電站并網容量233萬千瓦,新增分布式光伏并網容量100萬千瓦。光伏發電累計上網電量約110億千瓦時,同比增長超過200%。甘肅、新疆和青海累計光伏電站并網容量最多,分別達到445萬千瓦、367萬千瓦和365萬千瓦。新疆新增并網光伏電站容量最大,達到90萬千瓦。浙江、江蘇和廣東累計分布式并網容量最多,分別達到70萬千瓦、53萬千瓦和42萬千瓦。其中,江蘇新增分布式光伏并網容量最大,為27萬千瓦。全國各?。▍^、市)2014年上半年新增光伏發電并網容量如表9所示[9]。

    表9 2014年上半年新增光伏發電并網容量

    續表

    除風電、光伏發電之外,中國在生物質能源、地熱、分布式能源、新能源汽車等可再生能源方面也有不同程度的發展。隨著能源技術的不斷進步,新能源將為我國減輕對化石能源和進口能源的依賴、保護環境、應對氣候變化、保障能源安全等做出更大的貢獻。但是,應避免過度補貼引發產能過剩問題的再次出現。

    3.生物質能源

    (1)生物質直燃發電產業發展現狀。

    2012年我國新增生物質發電核準容量1156兆瓦,截至2012年底,全國累計核準容量達到8781兆瓦,其中并網容量5819兆瓦,直燃發電技術類型項目累計并網容量3264兆瓦,是應用最廣泛的生物質能利用方式。在建容量2962兆瓦,并網容量占核準容量的66%。2012年全國(不含港、澳、臺地區)生物質年上網電量211.43億千瓦時。其中,華東地區2012年生物質年上網電量為64.76億千瓦時,占全國總上網電量的30.63%,居全國六大地區之首。江蘇省生物質年上網電量為32.62億千瓦時,居全國首位。

    生物質發電行業的標桿企業在技術、成本方面已經形成明顯優勢,已投產的生物質發電項目實現穩定盈利。生物質發電技術研究和設備開發進展較快,目前已掌握高溫高壓生物質發電技術。

    (2)生物質沼氣工程產業發展現狀。

    截至2011年底,我國農業廢棄物沼氣工程已達到12.3萬處,年產沼氣約13.77億立方米。其中,大型沼氣工程4.7萬處,年產沼氣約7.3億立方米;中型沼氣工程1.4萬處,年產沼氣約3.47億立方米;小型沼氣工程約6.2萬處,年產沼氣約3億立方米。

    經過20年的發展,我國大中型沼氣工程發酵工藝技術體系已基本成熟,相關裝備技術進行了大量的標準化、系列化和產業化開發,取得了重要進展,還積極引進了國外的新材料與新工藝。另外,沼氣利用設備,如燃氣鍋爐、大型灶具、沼氣發電機組的研制也有進展。

    (3)生物質成型燃料產業發展現狀。

    2010年,我國生物質成型燃料生產廠家約250家,產量超過350萬噸,近幾年生物質成型燃料產業發展比較迅速,有多家生物質成型燃料企業相繼投入生產,在國家產業政策的引導下,建立了多處年產萬噸以上的產業化生產基地??傮w而言,生物質成型燃料產業處于產業化示范推廣階段。

    目前,我國生物質成型燃料技術發展已比較成熟,設備生產率、設備能效和工作部件使用壽命有較大提高,但大型生產線存在自動程度偏低、生產系統運行穩定性較差等問題。

    (4)生物質液體燃料產業發展現狀。

    2011年,4個陳化糧乙醇項目和廣西中糧木薯燃料乙醇項目合計生產燃料乙醇約190萬噸,隨著國家加大對糧食乙醇項目投資建設的政策限制,木薯燃料乙醇、甜高粱燃料乙醇將成為未來燃料乙醇項目的投資重點。據不完全統計,2010年我國生物柴油產能超過100萬噸,但受原料供應限制,全年產量約40萬噸。

    糧食乙醇與木薯乙醇生產技術基本成熟,甜高粱乙醇技術取得初步突破,纖維素乙醇技術研發取得較大進展,建成了若干小規模試驗裝置。生物柴油技術體系基本形成,生物質酯化技術和生物酶法合成技術分別進入應用推廣和中試示范階段。

    4.非常規油氣

    我國頁巖氣勘探工作主要集中在四川盆地及其周圍,鄂爾多斯盆地,西北地區主要盆地??傮w看來,頁巖氣試點工程主要集中在中南部頁巖氣發育地帶。

    中國的頁巖氣資源開采難度要高于美國。美國的頁巖氣資源多數位于平原地帶,蘊藏地區水資源豐富。而中國的頁巖氣資源或者位于北方缺水地帶,或者位于南方和西南多山地區,地質情況復雜。因此,對中國頁巖氣發展前景不宜過于樂觀。

    2009年10月,國土資源部在重慶市綦江縣啟動了中國首個頁巖氣資源勘查項目。截至2011年底,中石油在川南、滇北地區優選威遠、長寧、昭通和富順-永川4個區塊,完鉆11口評價井,其中4口直井獲得工業氣流。中石化在黔東、皖南、川東北完鉆5口評價井,其中2口井獲得工業氣流,優選了建南和黃平等有利區塊。中海油在皖浙等地區開展了頁巖氣勘探前期工作。延長石油在陜西延安地區的3口井獲得陸相頁巖氣發現。中聯煤在山西沁水盆地提出了壽陽、沁源和晉城三個頁巖氣有利區。

    2012年3月,國家能源局發布了《頁巖氣發展規劃(2011—2015年)》,根據該規劃,在“十二五”期間,計劃完成探明頁巖氣地質儲量6000億立方米,可采儲量2000億立方米,實現2015年頁巖氣產量65億立方米,基本完成全國頁巖氣資源潛力的評估與勘探,為“十三五”打好基礎,目標是到2020年力爭達到頁巖氣年開采量600億~1000億立方米。如果這一目標得以實現,我國天然氣自給率有望提升到60%~70%,并使天然氣在我國一次能源消耗中的占比提升至8%左右。

    2013年中國頁巖氣產量達到2億立方米,中石化、中石油勘探開發已經粗具規模,并都已實現對外輸送應用,二者將2015年產量目標分別上調至50億立方米與26億立方米,這標志著我國頁巖氣商業化已經提速[10]。

    2014年7月17日,國土資源部發布數據稱,中石化涪陵頁巖氣田為大型優質的頁巖氣田,儲量為1067.5億立方米。至此,“中國第一個大型頁巖氣田”正式誕生,涪陵穩坐頭把交椅。

    5.新能源汽車

    新能源汽車既有純電動汽車,也有油電混合動力汽車。無論是純電動還是混合動力汽車的技術進步和產業化擴展,都涉及儲能電池這一關鍵技術環節。儲能電池需求的提升,催生了電池行業的快速發展,也引起了對不同技術路徑的爭論,并形成各自的子產業。以石墨烯為基礎材料的新型電池材料,以及各種新型儲能技術的出現,將帶來更廣泛的產業增長空間。

    據中國汽車工業協會統計,2013年中國新能源汽車產量達17533輛,比上年增長39.7%。其中,純電動汽車14243輛、插電式混合動力3290輛。中國新能源汽車的銷量為17642輛,比上年增長37.9%。其中,純電動汽車14604輛、插電式混合動力3038輛[11]。

    在“十二五”的新能源汽車鼓勵政策中,我國選擇了純電動汽車作為主攻方向?,F在看來,相比混合動力汽車,純電動汽車在技術完善上還存在瓶頸,在推廣上仍存在更多的障礙。

    電池行業是新能源汽車的配套行業,我國的電池行業在新能源汽車市場拉動下取得了長足的發展。我國新能源汽車扶持政策偏向純電動汽車,因此,導致電池行業應用于混合動力的鎳氫電池市場形勢不如應用于純電動汽車的鋰離子電池市場。

    2013年,我國鋰離子電池總產量達337億瓦時,同比增長14%;銷售收入超過650億元,同比增長5%。其中,智能手機、平板電腦等移動智能終端市場大幅增長,帶動消費型鋰離子電池市場增長,銷售收入同比增長15%;動力型鋰離子電池市場同比增長30%,銷售收入達40億元。我國鋰離子電池產品占全球市場份額的比例從2012年的26.9%上升至2013年的30%,居世界第二位。

    2013年,鋰離子電池設備銷售收入達40億元,同比增長超過30%。受通信基站、新能源電站等新興儲能市場帶動,2013年儲能型鋰離子電池市場規模大幅增長至20億元,增幅達43%[12]。

    2014年電動汽車用動力電池產量增加明顯。2014年上半年產量為8.04億瓦時,超過2013年全年的3.6億瓦時,其中的重要原因是新能源汽車補貼政策進一步明確,促進了新能源汽車產銷量快速增加,上半年產銷量達到2.04萬輛(超過上年全年產量),帶動動力電池市場規??焖僭鲩L。鋰離子電池行業新增投資持續增加。東部、中部地區在電池領域新建、擴建項目較多,正負極材料、隔膜材料等領域的骨干企業紛紛實施或計劃擴建,韓國三星、SDI、LG化學等企業也分別在西安、南京等地加大鋰離子電池投資建廠力度[13]。

    我國同時是鎳氫電池的生產大國。鎳氫電池現主要應用于混合電動車方面。全球70%以上的鎳氫電池在中國生產,中國的鎳氫電池生產企業主要包括超霸、豪鵬、比亞迪、環宇、科力遠、力可興、三普、迪生、三捷、量能、格瑞普等。日本企業,如松下、湯淺、三洋已將小型鎳氫電池生產轉移到中國?;旌蟿恿ζ囉么笮玩嚉潆姵刂饕谌毡旧a,生產企業主要為Primearth電動車能源公司(PEVE)和三洋電機。由于松下和三洋兩公司合并,松下的湘南工廠賣給了中國科力遠公司。因此,大型鎳氫電池已主要由松下生產。我國鎳氫電池增長乏力,近幾年的產品產值、產量均未超過2008年的高峰。2011年,鎳氫電池的產值、產量分別為55億元、9.5億只,與2008年相比分別下降15.38%、26.36%。產品規模的縮小使得鎳氫電池更不具規模經濟效應,未來發展前景堪憂,其發展空間仍然取決于混合電動車的應用情況[14]。

    四 產業技術進步

    新能源產業是高度依賴技術進步的新興產業。研究新能源產業發展過程中的技術形成來源,以及技術進步的推動機制,對于了解新能源產業的發展規律、制定相應的扶持政策是十分必要的。

    (一)新能源產業的技術進步特點

    技術進步的來源是現代經濟學中的重要內容。一般來講,技術進步有多個來源,包括:沿原有技術路線的技術進步與技術突破,技術路徑變革帶來的技術飛躍;轉化效率提高帶來的技術進步,材料制造技術提高帶來的技術進步;能源效率提高帶來的技術進步;管理與集成技術帶來的技術進步,如風電預測準確率提高;設備大型化帶來的技術進步;學習曲線與規模經濟。

    技術進步周期的不同階段對應著產業周期的不同階段。第一個階段,是實驗室階段,也可以說是概念階段,這一階段的主要目標是形成產業的基本技術路線。第二階段是產業的導入期,通過示范性和推廣性項目,在特定環境下實現產業技術的初步應用,并逐步擴大其應用范圍,在這一階段,產業技術路線得以基本固定,生產技術日益成熟。第三階段是大規模商業化階段,由于技術日漸成熟,應用范圍迅速擴大,伴隨學習曲線和規模效應,生產成本迅速下降,同時參與廠商的增加使競爭加劇、價格下降。第四階段是產業成熟階段,技術進步步伐趨緩,市場集中度有所提高,整個產業演變為普通型產業,新進入廠商明顯減少。

    從技術進步的角度考慮,新能源的子產業可以分為三類:第一類是技術進步潛力很大、速度很快的新能源品種,如光伏、光電、風力發電、電池材料等。第二類是技術比較成熟,技術進步空間不大的新能源,如生物質發電、生物質制氣、淀粉乙醇、地熱發電等。第三類是創新式應用,如節能建筑材料與設計、能量管理、地源熱泵與制冷等,這一類新能源技術主要是應用方式的創新,其技術進步并不明顯。

    (二)風電產業的技術進步

    風電產業的技術進步主要表現在兩個方面:設備的大型化和成本的下降。國內企業在這兩個方面都取得了較大的進步。

    我國風電機組研制技術表現出來的發展趨勢主要是風電機組功率向大型化發展。2012年中國新安裝的風力發電機組平均功率為1646.3千瓦,繼續保持增長趨勢(見圖4)。其中,功率為1.5兆瓦的機型占新增裝機容量的63.7%,較上一年的74%有所下降;功率為2兆瓦的機型占26.1%,較上一年的14.7%大幅增加;功率為2.5兆瓦及以上的機型占6.6%,較上一年的3.5%也有所增加。單機功率小于1兆瓦的風電機組市場份額僅占1.06%;其他如1.65兆瓦、2.3兆瓦、1.25兆瓦等幾類機型合計占2.55%[15]。從這些數據可以看出,風電機組大型化趨勢非常明顯。

    圖4 2005~2012年全國平均單機容量

    隨著風電產業的技術進步,風電機組價格也呈現下降趨勢(見圖5)。由于風電主機的成本占風電項目投資成本的70%左右,因此,風電機組價格下降將大大提高風力發電的競爭力。不過,當前的價格下降一部分是由于技術進步,另一部分是由激烈的市場競爭造成的。

    全球風能理事會的研究顯示,風電成本的進一步下降,40%依賴技術進步,而60%將依賴規?;l展[16]。

    圖5 2004~2010年的風電整機價格走勢

    (三)光伏產業的技術進步

    我國光伏產業在市場形成規模經濟之后,光伏組件價格呈現持續下降趨勢,從2007年的32元/瓦,下降到2012年的4.5元/瓦,下降幅度達86%;光伏電價從3.2元/千瓦時,下降到1元/千瓦時;組件使用壽命從20年上升到30年。從能源效率角度看,2008~2012年,晶硅電池的光電轉化率從15%提升至20%[17]。

    對未來光伏發電的技術進步與成本下降趨勢,不同研究的結論相差很大。比較樂觀的估計是,到2020年,光伏發電的上網電價將達到0.6~0.8元/千瓦時,2025年光伏發電全面達到平價水平,不再需要國家補貼。然而,即便如此,光伏發電從消費利用的規模經濟性方面看,無法與火電、核電、水電等傳統電力相比,不太可能成為大電網的主要電力來源。但是,光伏電力作為邊緣地區的分布式能源或者離網電力的來源,以及與風能、天然氣發電、抽水蓄能發電等互補組成混合式的電力來源,卻是大有發展潛力的。

    因此,我們仍期待光伏發電在未來實現更大的技術進步和成本下降。從目前的情況看,單晶硅-多晶硅路線光伏發電的技術進步來源可以有兩條:一是晶硅制造技術的提升;二是發電效率的提高。光伏成本發展路線如圖6所示。同時,不能忽視其他替代技術經濟路徑的前景,如薄膜電池等。

    圖6 光伏成本發展路線

    (四)生物質能源的技術進步

    1.生物質發電

    生物質發電技術并不是一項新技術,它與傳統的燃煤火電技術并無根本性的差異。從溫室氣體排放角度看,它相當于零碳能源,即把生物固化的碳通過燃燒再排放到大氣當中。從環境保護的角度看,生物質發電相當于節約了煤炭等化石能源,從而減少了二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放(注意不是零排放,植物等生物質中也含有硫、氮等元素)以及開采煤炭引起的其他環境損害。

    生物質直接燃燒發電主要適用于較大規模的電廠,一般在25~50兆瓦才能形成規模效益,但投資成本較高,投資效率一般為0.8~1.2萬元/千瓦,是影響發電成本的重要因素。生物質氣化發電的投資成本也較高,投資效率為0.6~1.2萬元/千瓦,適用于較小規模的分布式發電系統。一般在6兆瓦以下的系統可采用內燃機發電機組,雖然效率較低,但投資成本也較低,可為0.6~0.8萬元/千瓦,在村鎮和中小企業具有廣闊的應用前景。6兆瓦以上裝機容量的系統可采用燃氣鍋爐,以汽輪機發電,投資成本與直接燃燒發電相當。生物質-煤混燃發電主要適合于污染嚴重、技術落后的中小煤電廠改造,投資成本較低,為0.3~0.6萬元/千瓦。沼氣技術是有機廢棄物處理的常規手段,包括高濃度有機廢水、有機垃圾和禽畜糞便的處理,這些處理工程中增加沼氣發電系統對沼氣開展綜合利用,投資成本較低,在不計厭氧工程投資的情況下應為0.6~0.8萬元/千瓦。今后,大型國產沼氣內燃發電機組(800~1500千瓦)的開發將為實現這一低投資成本提供保障。

    中國目前最主要的生物質資源仍是農業廢棄物,品種多,資源分散,收集和運輸困難,而且季節性強,原料供應的穩定性差,受作物種植規模等農業發展情況影響很大。生物質燃料成本與當地的生物質燃料市場、勞動力價格、農村生產生活習慣等有關。與發達國家以農場為主的農業生產方式不同,我國農業生產以農戶為主,多數地區戶均耕地占有面積很小,生物質資源分散。農業廢棄物收集手段落后,導致生物質發電的原料成本居高不下。這一方面限制了生物質發電項目的規模;另一方面,使生物質發電成本遠高于大型的燃煤發電成本,影響了生物質發電的市場競爭力[18]。因此,以植物資源為原料的生物質發電的技術進步主要來自相應的工業鍋爐技術,如流化床技術的應用,以及更主要地來自原料收集體系的管理技術進步。

    2.生物乙醇與生物柴油

    與生物質發電相似,液體生物燃料的技術也不是創新型的新技術,實際上是舊有技術路線的新應用。目前生物乙醇的應用最為廣泛,但是它引起了有關糧食安全的爭論,其在中國的發展陷于停滯狀態。目前的技術攻關與突破集中在纖維素乙醇領域。如果這一領域能夠取得突破,將會引起新的新能源產業革命。

    盡管影響生產成本的因素很多,但是減少原料生產供應成本和價格則是最主要的方面。生物液體燃料成本構成表明,原材料費用在生產成本中占的比重很大,一般為60%~80%,各種生產酒精的原料經濟性比較如表10所示。

    表10 各種生產酒精的原料經濟性比較

    生物柴油目前仍處于試驗階段,主要攻關方向在于尋找新的油料植物。

    (五)新能源汽車的技術進步

    我國高度重視電動汽車技術的發展。根據國家發改委《電動汽車科技發展“十二五”專項規劃》,在“十五”期間,啟動了“863”計劃電動汽車重大科技專項,確立了“三縱三橫”(三縱:混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車;三橫:電池、電機、電控)的研發布局,取得了一大批電動汽車技術創新成果?!笆晃濉逼陂g,組織實施了“863”計劃節能與新能源汽車重大項目,聚焦動力系統技術平臺和關鍵零部件研發。經過兩個“五年計劃”的科技攻關以及北京奧運會、上海世博會、深圳大運會、“十城千輛”等示范工程的實施,我國電動汽車從無到有,在關鍵零部件、整車集成技術以及技術標準、測試技術、示范運行等方面都取得了重大進展,初步建立了電動汽車技術體系,已申請專利3000余項,頒布了電動汽車國家和行業標準56項,建成30多個節能與新能源汽車技術創新平臺??萍紕撔聻槲覈履茉雌噾鹇孕孕屡d產業的形成奠定了良好基礎[19]。

    (六)其他領域的技術進步

    新能源技術領域非常寬泛,光伏、風電、生物質能源只是其中技術比較成熟的三種。未來在新能源技術領域的突破,還將創造新的產業增長點??梢哉f,新能源產業就是由技術進步產生和推動的。其他新能源產業的技術進步可以分為以下幾類。

    第一,非常規油氣資源開采的技術進步。我國擁有豐富的頁巖氣、頁巖油、煤層氣、致密氣資源,海上油氣田蘊藏量也非常豐富。目前以中石油、中石化、神華公司等為首的能源企業都十分重視非常規油氣資源的開采技術。2014年10月13日中央電視臺《新聞聯播》報道,我國用于地下水平井進行分段的“分割器”——橋塞商用成功,這使我國成為繼美國和加拿大之后第三個使用自主技術裝備進行頁巖氣商業開采的國家。

    第二,新的能源來源,既包括目前已經進行較多試驗的潮汐能、海洋能、地熱能、薄膜電池、太陽能集熱發電、纖維素乙醇、海上風電等,也包括海藻提煉生物柴油、新的能源植物、新型光電材料與發電技術等尚停留在實驗室階段的技術創新。

    五 政策討論

    新能源產業作為新興的戰略性產業,它的良性發展有賴于政策的支持。但是,政策扶持有一定的條件和限度,如果長期依賴政策扶持,或者扶持政策不適當,就難以培養產業的長期生存能力,其也難以成為真正的產業。本部分針對新能源產業政策的若干重要方面進行討論,并給出了發展新能源產業的政策建議。

    (一)產業政策的理論探討

    1.產業政策存在的第一個經濟學理論基礎是市場失靈

    新能源產業之所以受到世界各國的普遍重視,其出發點就在于能源領域普遍存在的資源節約與環境保護目標(包括應對氣候變化目標)尚無法由市場自發地解決?;茉吹睦眠^程所產生的大量環境負效應(當然還有能源行業的壟斷行為),是市場失靈的一個典型表現。圖7是各種能源涉及人類健康和環境變化的外部成本的測算結果,是聯合國環境署的研究成果。其結果表明,化石能源的外部成本普遍高于可再生能源。值得注意的是,可再生能源也是有外部成本的。

    圖7 與全球人類健康及環境變化相關的能源外部成本

    為實現上述目標,發展新能源產業之外的政策選擇可以分為兩類:供給側政策與需求側政策。供給側政策包括提高生產者的能源效率、減少生產過程的污染物排放,如提高強制性能源效率標準,提高環境排放標準,提高能量與物質的循環利用水平等;需求側政策包括提高能源產品的資源稅、環境稅,鼓勵采取節約型的生活方式,強制性廢棄物回收等。這些政策選擇的總目標就是減少能源消耗。

    減少能源消費政策的目的是延緩傳統化石能源和鈾礦資源這種可耗竭資源的耗竭過程,發展新能源則提供了一些替代性的選擇,甚至希望在可耗竭資源真的消耗殆盡的時候可以有替代品來滿足未來的能源需求。在歐洲部分國家,可再生能源的比例已經達到了比較高的程度,如德國2014年第一季度可再生能源占電力消費量的比例已升至創紀錄的27%[20]。值得注意的是,德國是一個工業大國,與芬蘭、丹麥等國家在能源消費量上有本質的區別,這顯示出可再生能源確實可以在能源供應上占據舉足輕重的地位,可以部分地替代傳統化石能源與核電。以此為證,通過產業政策推動新能源發展來實現可持續發展目標是值得的。

    2.產業政策存在的第二個經濟學理論基礎是產業技術進步

    技術進步是經濟增長的源泉。自主研發和技術擴散(技術外溢)是技術進步的兩種主要形式,這兩種形式的技術進步都會引起經濟擴張。一項生產技術從實驗室開始,走向中試,再到大規模工業化生產,有一個技術效率提高和生產成本下降的過程(見圖8)。這一過程的基礎是規模經濟和學習曲線效應。規模經濟是指它需要一定的市場規模,來支撐企業的生存,并提供一定的利潤水平來保持后續的研發投入,此外只有達到一定的規模,才能有效地攤銷固定成本;學習曲線效應是指隨著生產時間的積累,所有參與者變得更有經驗,從而使事故率和次品率都下降,并帶動成本的下降。

    圖8 新能源商業化過程

    因此,從生產技術走出實驗室進入示范項目階段,它就開始需要一個數量不斷成長的市場。但是,由于它的成本還不足以和已經成熟的替代品(如新能源與化石能源)相競爭,就需要由政府部門為其提供一定的補貼來彌補這一成本差距。

    一個新的技術創新要形成新產業一定要具備可以擺脫財政補貼而獨立生存的能力,如果必須長期依賴外部補貼才能生存,這樣的產業是無法長久的。但是,技術創新一定會遵循從萌芽、培育、成長、成熟直至衰落的產業生命周期過程,在技術萌芽階段,尤其是與其競爭的技術路線比較強勢的背景下,確實需要外部條件來為它創設一個相對穩定的市場,從而使它贏得時間來逐步降低其成本[21]。

    能源領域是技術進步最快的領域之一,未來實現低成本清潔能源仍然要依靠技術創新與進步。隨著技術的成熟,可再生能源成本降低,這使得其競爭能力較其他能源技術逐漸提高,從而有可能最終在能源市場中占有一席之地。

    3.向傳統能源征稅還是補貼新能源?

    為實現發展新能源的政策目標,目前主要使用各種正向激勵,即通過補貼、強制購買份額等手段,為新能源尤其是新能源電力提供市場空間。但是,從經濟學的角度,還有另外一種選擇,那就是對傳統化石能源征收更高的資源稅與環境稅來提高使用傳統能源的成本,矯正其過度消耗、污染排放及溫室氣體排放,并改變傳統能源與新能源之間的成本對比,使市場需求向新能源傾斜。由于能源價格在國民經濟中的基礎性地位,再加上傳統能源已經形成了強有力的產業集團,這種政策很難出臺和實施。

    如圖9所示,不考慮外部性的化石能源成本和考慮外部性的化石能源成本之間有一個差額。能源政策既可以對化石能源征稅,從而使廠商生產成本等于社會綜合成本,也可以對新能源進行補貼,使其成本靠近不考慮外部性的化石能源成本,從而使新能源具備與化石能源相競爭的能力。

    從歐洲的經驗來看,應該是這種政策的結合才形成了可再生能源比例較高的能源供給格局。比如,在歐洲國家中,英國的汽油稅為0.92歐元/升(約1.19美元),瑞典的汽油稅為0.89歐元/升(約1.15美元),法國、芬蘭、斯洛伐克的汽油稅分別為0.86歐元/升(約1.18美元)、0.81歐元/升(約1.05美元)、0.79歐元/升(約1.02美元);英國的柴油稅為0.94歐元/升(約1.22美元),瑞典的柴油稅為0.80歐元/升(約1.04美元),土耳其的柴油稅則為0.77歐元/升(約1美元)[22]。較高的燃油稅抑制了對石油產品的過度需求,也提高了新能源的成本優勢。

    值得注意的是,盡管通過稅收能夠提高化石能源的使用成本,對消費者的直接效應看似與漲價相似,但是,實際上的效應是很不同的?;茉礉q價將使傳統能源產業集團獲得更為豐厚的利潤,其力量更為強大,更有力量促進有利于化石能源的政策出臺。而稅收從理論上說,是在全社會范圍內進行二次分配,而且其分配原則是傾向居于多數的較弱勢群體,如教育、醫療、社會保障等;或者有針對性地減少負的外部性,如污染預防和防治,資源消耗,地質災難,社會不公等。因此,相比較而言,征稅措施要優于漲價措施。

    4.補貼的時機選擇與退出機制

    表11顯示了可再生能源技術成熟的4個階段:研發、示范、推廣、商業化。也可以說,在技術路徑的前三個階段都需要一定的補貼,但是補貼的性質與目標存在差別。在研發階段,需要由政府提供一定的資金幫助,這種幫助既可以投向公立研究機構,也可以是對企業研發投資的鼓勵措施,如稅收減免等。在示范階段,需要對選定的若干示范項目進行補助。這兩個階段的補貼都是小規模的和定向的。

    表11 可再生能源技術路徑的生命周期

    新能源技術進入推廣階段之后,就需要出臺普適性的補貼政策,對具備條件的投資商應一視同仁。強制性可再生能源配額、固定電價、購電補貼等都屬于這種推廣性的普適性補貼。

    全球可再生能源產業的發展驗證了這一過程。各國通過可再生能源證書、財政補貼、配額政策等措施為光伏、風電等可再生能源產業創設了一個富于成長性的市場,之后其成本迅速下降?!犊稍偕茉醇夹g報告》指出,全球光伏板模塊的平均價格從1980年的每瓦特22美元降低到2010年的每瓦特1.5美元(IPCC,2011)。成本的下降是研發、實現規模經濟、產生學習效應和加強供應商間競爭的結果。

    目前世界上已經有多種可再生能源技術路徑,有的已經走向成熟的工業化階段,有的在示范階段,有的還處于實驗室中。這些技術路徑不會最終都進入工業化擴展階段,只有那些具有顯著成本下降潛力和大規模生產潛力的技術路徑才能站穩腳跟。但是,在結果出來之前,并不能確定哪個技術路徑能成功。

    因此,能源政策應該鼓勵能源技術創新,具體的政策,如對企業研發支出(R&D)進行退稅或減稅政策,也可以通過國家實驗室支付基礎性研究的成本等。在鼓勵實驗室階段的技術創新之外,還應安排有前景的技術進行示范性建設,以檢驗其可行性。如果能夠通過示范性階段的檢驗,政策重點就應該轉向市場創設階段。這一階段的政策從實質上講,都是社會的補貼行為。

    為保持整個產業的良性發展,產業補貼要符合以下兩個原則:第一,補貼的水平應該有助于保護那些致力于技術進步的企業,也就是說,補貼水平不能過高,要使那些技術落后或者只是簡單進行組裝的企業無法實現贏利,避免行業內產能增長過快引起惡性競爭。第二,產業補貼要有明確的退出期或者退出機制,從而激勵企業保持合理的技術研發投入。這一點對于保持適度的產能規模至關重要,否則企業就會依賴政府補貼而不思進取,并吸引過多的投資進入產業,從而一樣會出現產能過剩、惡性競爭的局面[23]。圖9是UNEP(2011)推薦的支持可再生能源在不同階段的政策建議。

    圖9 支持可再生能源的一些政策

    5.供給側補貼還是需求側補貼?

    補貼措施是對具有正的外部性的產品生產進行直接或間接(如減免稅)的資金援助。就新能源來說,就是對新能源的生產者或者消費者進行補貼,或者同時補貼。比如,我國和其他一些國家都對風電、光伏、生物質發電等產業按發電度數進行補貼,使電網能夠在財務成本上接受新能源電力,也有對企業研發活動的補貼或者由政府出資建立公共平臺的做法。對消費者的補貼,如購買新能源汽車補貼,即對購買新能源汽車的消費者進行現金補貼或者減免部分稅費。這兩種補貼都能夠取得一定的效果,其具體效果如何則取決于每種產品的成本收益分析。

    6.發展新能源的意義在于打破傳統能源的壟斷,并形成新的經濟增長點

    競爭性原則是市場經濟的基本原則。壟斷是制約創新、抬高價格、降低服務水平的重要障礙,對少數供應商和供應商品的依賴是能源不安全的重要原因。供給競爭意味著更多的選擇空間,從而可以促進企業加大對創新的投入,降低個別廠商、個別行業提高價格的可能性,從而有利于降低能源組合的整體成本。

    在能源領域,不僅應在每一個細分市場如石油、天然氣、煤炭、熱力、電力內部實現市場競爭,打破少數企業的壟斷,還應通過消費端的技術手段,實現不同能源品種之間的競爭。比如,在汽車領域,除傳統的燃油汽車之外,還可以有天然氣汽車、純電動汽車、混合動力汽車,以后還可以有基于太陽能的汽車可供選擇。更進一步,如果通過發動機技術的改造,單輛汽車即可以在較大范圍空間內實現燃油、醇醚燃料、電力之間的自由選擇,則石油對車用燃料的壟斷地位就可以被有效打破。

    新能源的使用不僅有助于打破傳統能源的壟斷,增加消費者的選擇,而且將形成新的經濟增長點,促進就業,推動產業技術的進步和經濟結構的轉型。因此,發展新能源具有多方面的重要意義。

    (二)我國新能源政策綜述與評價

    1.建立了比較完善的新能源產業政策

    我國的新能源政策分為五個方面:法律、規劃、財稅政策、強制配額與價格政策。經過多年的探索與努力,在這些方面都形成了比較完善的政策體系。世界各國應用的主要可再生能源政策見表12。

    表12 世界各國應用的主要可再生能源政策

    (1)法律

    2002年6月,《中華人民共和國清潔生產促進法》提出了清潔生產的概念。2006年我國頒布實施《可再生能源法》,是新能源發展的里程碑?!犊稍偕茉捶ā窞榘l展可再生能源的各種政策提供了法律的基礎。該法規定,電網企業按中標價格收購風電、光電等可再生能源,超出火電上網標桿價格部分,附加在銷售電價中分攤。

    2007年10月,《中華人民共和國節約能源法(修正案)》發布,改進點主要在于:完善節能的基本制度,體現市場調節與政府管理的有機結合,增強法律的針對性和可操作性,健全節能標準體系和監管制度,加大政策激勵力度。

    2009年8月,通過了《可再生能源法修正案(草案)》。此次草案的幾項重要修改包括以下內容:中國的可再生能源發電將全面獲得政府財政補貼,可再生能源發電的上網電價管理也將進一步完善。國家設立政府基金性質的可再生能源發展基金,確定其來源為國家財政年度安排專項基金和征收的可再生能源電價附加等。該草案還對可再生能源發電全額保障性收購制度提出了細化要求,要求國家有關部門制定全國可再生能源發電量的年度收購指標和實施計劃,確定并公布對電網企業應達到的全額保障性收購可再生能源發電量的最低限額指標,電網企業應該收購不低于最低限額指標的可再生能源并網發電項目的上網電量。

    (2)規劃

    經濟社會發展規劃與各能源專項規劃中都對發展新能源與可再生能源提出了要求。以“十二五”為例,《能源發展“十二五”規劃》提出,加快發展風能等其他可再生能源,要求:堅持集中與分散開發利用并舉,以風能、太陽能、生物質能利用為重點,大力發展可再生能源。優化風電開發布局,有序推進華北、東北和西北等資源豐富地區風電建設,加快風能資源的分散開發利用。協調配套電網與風電開發建設,合理布局儲能設施,建立保障風電并網運行的電力調度體系。積極開展海上風電項目示范,促進海上風電規?;l展。加快太陽能多元化利用,推進光伏產業兼并重組和優化升級,大力推廣與建筑結合的光伏發電,提高分布式利用規模,立足就地消納建設大型光伏電站,積極開展太陽能熱發電示范。加快發展建筑一體化太陽能應用,鼓勵太陽能發電、采暖和制冷,太陽能中高溫工業應用。有序開發生物質能,以非糧燃料乙醇和生物柴油為重點,加快發展生物液體燃料。鼓勵利用城市垃圾、大型養殖場廢棄物建設沼氣或發電項目。因地制宜利用農作物秸稈、林業剩余物發展生物質發電、氣化和固體成型燃料。穩步推進地熱能、海洋能等可再生能源開發利用。到2015年,風能發電裝機規模達到1億千瓦;太陽能發電裝機規模達到2100萬千瓦;生物質發電裝機規模達到1300萬千瓦,其中城市生活垃圾發電裝機容量達到300萬千瓦。

    專欄3 “十二五”時期能源資源開發重點

    同時,《能源發展“十二五”規劃》要求推動能源供應方式變革,以發展分布式能源、智能電網、新能源汽車供能設施為重點,大力推廣新型供能方式,提高能源綜合利用效率,促進戰略性新興產業發展,推動能源生產和利用方式變革。

    專欄4 “十二五”時期分布式能源發展重點和目標

    續表

    《能源發展“十二五”規劃》還對智能電網和新能源汽車發展提出了要求。該規劃提出加快智能電網建設,著力增強電網對新能源發電、分布式能源、電動汽車等能源利用方式的承載和適應能力,實現電力系統與用戶互動,推動電力系統各環節、各要素升級轉型,提高電力系統安全水平和綜合效率,帶動相關產業發展。建設新能源汽車供能設施,加強供能基礎設施建設,為新能源汽車產業化發展提供必要的條件和支撐,促進交通燃料清潔化替代,降低溫室氣體和大氣污染物排放。結合充電式混合動力、純電動、天然氣(CNG/LNG)等新能源汽車發展,在北京、上海、重慶等新能源汽車示范推廣城市,配套建設充電樁、充(換)電站、天然氣加注站等服務網點。著力研發高性能動力電池和儲能設施,建立新能源汽車供能裝備制造、認證、檢測以及配套標準體系。到2015年,形成50萬輛電動汽車充電基礎設施體系。

    與新能源“十二五”期間發展相關的規劃還包括《風電發展“十二五”規劃》、《電動汽車科技發展“十二五”專項規劃》、《風力發電科技發展“十二五”專項規劃》、《國家能源科技“十二五”專項規劃》、《煤層氣(煤礦瓦斯)開發利用“十二五”規劃》、《生物質能發展“十二五”規劃》、《太陽能發電發展“十二五”規劃》、《太陽能發電科技發展“十二五”專項規劃》、《太陽能光伏產業“十二五”發展規劃》和《頁巖氣“十二五”發展規劃(2011—2015年)》等。此外,還有《農業生物質能產業發展規劃(2007—2015年)》和《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012—2020年)》等中長期規劃。

    (3)財稅政策

    我國已經初步建立了支持發展新能源的財稅政策體系。財政支持新能源的重點如下:石油替代產品,包括生物液體燃料、煤制油;技術成熟且近階段可實現較大規模煤炭替代的可再生能源,如風電以及太陽能、地能在建筑中應用等。另外,根據太陽能光伏發電等其他新能源技術與產業發展狀況,促進新能源多元化全面發展。

    財稅政策體系包括以下方面。

    投資補貼政策。我國政府從1987年起設立了農村能源專項貼息貸款,主要用于大中型沼氣工程、太陽能的利用和風電技術的推廣應用。農村每個沼氣池的補貼平均為800~1200元;給予每噸燃料乙醇1300~1800元的生產補貼,與美國對燃料乙醇生產的補貼持平。

    研究與發展投入政策。中央政府的可再生能源研究開發政策主要體現在兩個方面:一方面,資助可再生能源的研究和開發,給予補貼;另一方面,支持可再生能源發展,制定并實施了一批大型發展計劃。

    稅收減免政策。中國政府制定了可再生能源電力技術的增值稅和所得稅減免制度,小水電增值稅稅率從正常的17%降到6%,風電降到8.5%,生物質發電降到13%。風電和生物質發電項目的所得稅稅率由33%降到了15%。對于列為高科技產品的風機零部件,機組及整機的進口可以享受進口稅優惠或減免。其他電力設備也可以享受類似的待遇,但是關稅要視個別情況而定。

    (4)強制配額

    《可再生能源法》規定了為大型電力企業分配的可再生能源“強制配額制度”。這些公司中的每一個都必須生產或者購買一定比例的可再生能源電力。到2010年和2020年,大電網覆蓋地區非水電可再生能源發電在電網總發電量中的比例分別達到1%和3%以上;權益發電裝機總容量超過500萬千瓦的投資者,所擁有的非水電可再生能源發電權益裝機總容量應分別達到其權益發電裝機總容量的3%和8%以上[24]。

    (5)價格政策

    政府文件明確要求電網允許風電就近上網,并收購全部電量,上網電價按“發電成本+還本付息+合理利潤”的原則確定,并規定高于電網平均電價的部分采取全網共同承擔的政策。按風能資源狀況和工程建設條件,將全國分為4類風能資源區,相應制定風電標桿上網電價。4類資源區風電標桿電價水平分別為每千瓦時0.51元、0.54元、0.58元和0.61元。今后新建陸上風電項目,統一執行所在風能資源區的風電標桿上網電價[25]。

    對于生物質發電,法律規定每千瓦時給予在當地燃煤脫硫標桿電價的基礎上增加0.25元的固定電價,這一定價制度的結果是生物質發電固定電價為每千瓦時0.55~0.60元,足夠吸引私人企業的投資。

    2.化石能源實際上享受的環境補貼是造成新能源成本劣勢的主要原因

    燃燒化石燃料和傳統燃料形成的污染將造成很高的間接成本?;剂系牟煌耆紵a生的PM10和PM2.5污染,以及其他形式的空氣污染(硫化物、氮化物、光化學煙霧、重金屬等)對人類健康有致命危害(UNEP、WMO,2011)。在美國,由于燃燒化石燃料,每年耗費在人類健康方面的花費達到1200億美元,大部分花費在成千上萬死于空氣污染的未成年人身上(NRC,2010)。國際能源署的研究表明:2005年,控制空氣污染的成本達到1550億歐元,而至2030年,該成本將會增長至原來的3倍(IIASA,2009;IEA,2009)。

    盡管化石能源利用產生的環境負面外部效應,給當代人及后代帶來健康方面的損害,但是各國政府出于經濟方面的考慮,不愿意將這一負的外部性貨幣化。這一背景是導致可再生能源成本高、投資回報周期長、很難成為化石燃料的替代品的重要原因。

    2012年3月國家電力監管委員會在其官方網站上公布了一份某環保組織的報告,認為中國十大發電集團的耗煤量總和占了全國煤炭總產量的1/5,其一年耗煤所造成的環境損失高達870億元人民幣[26]。以2011年火力發電量計算,相當于燃煤發電每度電的環境成本為0.0185元。不過,這一數據很有可能低估了燃煤發電的環境成本,因為它沒有計算間接損失。比如,2002年發布的“兩控區”酸雨和二氧化硫污染防治“十五”計劃承認,每年酸雨造成的經濟損失為1100億元。而酸雨的主要來源就是煤炭燃燒。這一數據只包括酸雨的直接經濟損失,并沒有包括生態惡化的間接和長期損失。

    除二氧化硫排放引起的酸雨污染外,我國以燃煤為主體的能源結構還帶來了氮氧化物排放、煙塵排放、水資源損失、輻射污染、地質沉降等一系列環境問題,以及健康損害、職業病、礦難等社會問題。如果把這些外部成本都算上的話,傳統化石能源尤其是煤炭能源的經濟成本要遠遠高于可再生能源。表13是我國代表性燃煤電廠的主要污染物排放,表14是我國煤礦采出煤的放射性元素含量情況。據我國現有的資料,與聯合國原子輻射效應科學委員會(UNSCEAR)的資料和Swaine、Beck[27]等人發表的資料相比,我國煤中放射性核素含量平均偏高。

    表13 代表性電廠機組的SO2、NOx和PM(煙塵)排放水平

    表14 全國煤礦煤的放射性核素含量分布

    如果包括外部成本,傳統化石能源尤其是煤炭要高于新能源,因此,成本并不是制約新能源發展的關鍵。阻礙新能源大規模發展的實際上是由于其規模經濟性不如傳統的化石能源、核電、水電,因此,無法滿足大規?,F代工業的能源需求。但是,如果我們不能理順價格關系,就限制了新能源尤其是可再生能源的市場規模,造成其成本過高的假象。

    因此,鼓勵新能源發展的第一步是通過稅收或者補貼的措施理順傳統能源與新能源之間的成本價格關系,然后通過鼓勵技術進步、示范推廣和相應配套措施提高新能源的規模經濟性和用戶友好性,使其能夠適應電網或者燃氣網這種已經形成的能源基礎設施,或者另辟蹊徑發展分布式網絡,促進新能源市場的發展與壯大。

    3.國內可再生能源市場仍難取得突破

    21世紀以來,我國可再生能源發展迅速,無論風電還是光伏發電都取得了舉世矚目的成績。但是,從目前的情況看,可再生能源市場規模已經接近“天花板”。如果沒有大的技術進步或者政策激勵,很難取得市場突破。

    在電力市場上,風電是成本最為接近燃煤電力的可再生能源,但是由于風電特殊的技術經濟特性,電網消納風電會形成對自身的沖擊,并網光伏發電也存在類似的問題。另外,成品油市場已被中石油和中石化兩家巨型央企所控制,替代液體燃料的生產僅限于少數幾家企業,沒有對社會資本開放,從而限制了技術創新與市場的擴大。

    2013年以來,“棄風”現象雖有所緩解,但是問題并沒有解決。公布的統計數據顯示,2013年全國風電平均利用小時數為2074小時。國家電網區域利用小時數為2067小時,南方電網區域為2147小時。最低的吉林省只有1660小時[28]。2014年上半年,全國并網風電裝機容量為8275萬千瓦,發電量為785億千瓦時,風電設備平均利用小時數為986小時,比上年同期降低114小時[29]。而美國和丹麥的年均利用小時數都在2500小時以上(2011年數據)。

    由于我國光伏產業發展較快,而市場啟動較晚,大量的光伏產能都是以出口為目標。2005年以后,中國光伏產業迅速吸引各類資本投資,加上各地政府的傾力支持,光伏組件產能迅速增長。2005~2012年,短短七年時間,中國光伏產能從0.42吉瓦擴張至35吉瓦,受到上游供應單位集中以及規?;a等影響,中國光伏產品價格大大低于國外產品,迅速進入歐美市場。2012年的數據顯示,當年中國光伏產品出口總量達到27吉瓦,占當年產量的85%左右,光伏市場嚴重依賴國外,且以歐盟市場為主。

    2013年上半年,歐盟再次對華光伏產品“雙反”,光伏產業頓時陷于困境,規模達全球第一的尚德電力也于2014年初進入破產重組模式。2013年8月,國家發改委接連下發文件,明確了全國范圍內分布式光伏上網電價補貼標準為0.42元/千瓦時。另外,對集中式光伏發電項目進行劃片區定價,最低檔為0.9元/千瓦時,其次為0.95元/千瓦時以及1.0元/千瓦時。光伏發電項目除了能夠彌補虧損,更是有了部分贏利,極大地刺激了下游光伏電站項目的開發。截至2013年底,中國新增光伏裝機超過10吉瓦,是2012年總裝機量的兩倍。電池組件內銷比例也從2010年的15%增至2013年的43%。

    截至2013年底,全國累計并網運行光伏發電裝機容量1942萬千瓦,其中光伏電站1632萬千瓦、分布式光伏310萬千瓦,全年累計發電量90億千瓦時。2013年全國發電裝機增長情況見表15。

    但是,目前國內光伏市場尤其是分布式光伏市場仍然沒有顯著啟動。分布式光伏普遍存在收益率低、屋頂難找、電網支持不足等問題。而且,很多擁有適應屋頂的單位并沒有興趣發展分布式屋頂光伏電站。

    電動汽車的充電樁問題也比較相似。要發展電動汽車,必須有足夠的、面向用戶公開的充電樁網絡。一般家庭都不可能為自己的車庫建設充電樁,而各類停車場和加油站也沒有意向建設充電樁,這種情況制約了電動汽車產業的發展。

    表15 2013年全國發電裝機增長情況

    4.能源市場體制改革滯后,影響可再生能源發展

    從絕對數量上看,中國新能源產業在近十年內取得了巨大的發展,多項指標位居世界前列。新能源電力裝機情況如表15所示。但是,如果從所占份額和運行效果看,還有很大的提升空間。但是由于目前的市場結構和能源體制,國有企業之外的社會資本進入新能源領域受到制約。

    現有的新能源投資,尤其是風力發電多數由大型國有企業投資,即使是民營資本投資的項目,在并網時也會受制于電網的消納意愿。由于新能源項目的投資利潤與傳統能源無法相比,其對國有能源企業利潤貢獻能力很小,因此,這些巨型企業對新能源項目興趣不大是很自然的。我國能源市場處于政府管理與國有企業壟斷的雙重約束之下,對于新能源企業的市場接入經常有意無意地設置了一些障礙。電網企業出于自身的利潤考慮,沒有足夠的意愿支持可再生能源電力的發展,也沒有意愿去投資建設充電樁。對于電網公司和石油公司來說,可再生能源的利潤水平非常有限,難以調動它們的投資興趣。

    發展可再生能源最為重要的環節在于市場接入。而社會資本要進入能源市場,在上游資源大多被國有企業控制,下游買家又是市場控制力最強的電網企業的背景下,其贏利難以保障,或者勢必要輸送一大塊利潤給控制資源或下游市場的國有企業。贏利前景的不確定性影響了對新能源的投資。

    因此,要實現新能源的突破式發展,能源體制改革是非常重要的基礎性條件。

    5.能源供給結構中缺乏發展可再生能源必需的調峰電力

    我國電力生產結構以燃煤電力為主。燃煤火電廠的啟動與關閉都需要幾天的時間,不像以天然氣為燃料的發電廠和水電可以隨時啟動、關停,其調峰能力非常弱。在這種結構下,燃煤火電廠與新能源電力之間的互補性非常差。而發展新能源電力尤其是風電、光伏發電這種波動很大的電力供應,需要類似天然氣發電這種類型即啟即停的電力作為調峰電力。因此,電網公司不愿意消納過多的風電和光伏電力,也是可以理解的。

    相比之下,美國和歐洲很多國家都有大量的天然氣發電廠,通過電網智能化和可再生能源電力的生產預測系統,可以實現準確的調峰行為。有些國家的可再生能源電力占到總電力消費的30%(不包括水電),遠遠超過我國的水平(2013年為2.6%)。

    6.產能過剩問題

    我國很多行業在不同時期都存在產能過剩問題。產生這一問題的根源有很多,但是最直接的根源是中國勞動力資源豐富,土地與環境成本相對較低,在中國組織生產活動的綜合成本要明顯高于其他多數國家。光伏組件和風電設備制造業都曾出現過嚴重的產能過剩。

    2013年12月5日,德勤發布了一份《2013中國清潔技術行業調查報告》,其中對中國2013年光伏市場發展趨勢的描述為:盡管產業發展外部環境不斷改善,業界對于中國光伏行業回暖預期樂觀,但從目前中國光伏整個產業鏈來看,無論是上游制造業還是下游電站開發,產能過剩的矛盾依然十分突出。2012年,全球晶硅組件產能共60.3吉瓦,其中來自中國的產能就高達40吉瓦。也就是說,全球2/3的光伏產能在中國。而當年,全球光伏的裝機容量也就是30.5吉瓦[30]。

    然而,市場經濟出現產能過剩是很正常的事情,激烈的市場競爭有利于降低下游市場的成本壓力,并且在這一過程中淘汰落后產能。因此,問題的關鍵不在于是否存在產能過剩,而在于是否存在淘汰落后產能的市場機制。如果落后產能不能退出,而以降低產品質量來維持微薄利潤,并進行相互之間的血拼,產能過剩對于全行業來講都是致命的。

    不幸的是,我國光伏產業的發展就重復了這一產能過剩的技術經濟路徑。光伏行業技術門檻低,其擴張迅速。光伏行業的技術都固化在設備中,企業花錢從國外進口設備就能生產光伏產品。我國形成的絕大多數產能都是引進國外設備的產物,企業自身未擁有自主知識產權。光伏組件的基礎是多晶硅和單晶硅行業,我國引進的“西門子法”生產技術屬于西方比較落后的技術,生產過程中存在四氯化硅的環境污染問題,而且能耗也很高。因此,國內的光伏產能實際上是建立在環境與資源消耗的基礎之上,從全周期看,其化石能源消耗一點都不低。

    在國家有關政策的支持下,國內光伏市場有所啟動,中國太陽能發電站投資領域不斷升溫。太陽能光伏制造企業紛紛向產業價值突出的下游滲透,投資發電站的建設。國電集團、中國華電、國投集團等大型國有能源企業紛紛通過合作或者獨立建設的方式進入太陽能投資領域??梢哉f,此番行業挽救行動抑制了落后產能的退出,再次推動了產能的擴張。但是,毫無疑問,這種產能擴張是建立在大量財政補貼基礎之上的,既有針對上游原材料行業的暗補(環境排放成本明顯低于應有水平),也有針對下游市場,如光伏電站、屋頂式分布式光伏電站的明補。

    與光伏組件行業把主要市場定為國際市場不同,風電設備行業主要受國內市場拉動。天則經濟研究所發布的報告指出,風電設備產能利用率低于60%。與光伏產業類似,風電設備同樣經歷了大起大落。前幾年,隨著中國風電產業的迅速發展,眾多企業進入風電制造行業。從2011年開始,中國風電新增裝機年均增長率開始出現負增長,突然減速使國內風電設備40%以上的產能處于閑置狀態[31]。

    不過,風電機組制造企業之間的惡性競爭,使風機投標均價大跌,許多制造企業面臨生存困境。經過近幾年的產業重組和市場選擇,這個問題有所緩解。目前,中國風電機組制造企業已減少至30家左右,產業集中度明顯增強。然而,除了產能過剩,中國風電電網發展多年來嚴重滯后于風電場建設,“棄風限電”現象十分突出。據統計,2011年、2012年和2013年,全國風電場棄風率平均值分別達14.5%、17.1%和10.7%,這意味著每分鐘都有大量的清潔風電被浪費[32]。

    光伏組件和風電設備兩個典型產業的發展歷程表明,我國新能源產業甚至多數新興產業的發展機制與技術經濟形成過程存在嚴重的問題,其根源在于對生產行為的過度補貼行為,尤其是來自環境成本和土地成本人為壓低所帶來的隱性補貼,導致形成生產能力的門檻過低。只要有資金,不需要掌握多少技術就可以形成產能。在市場擴張時期,產能快速增長,無需技術投入就能獲得可觀利潤;而產能的過快增長在短時期內就會攤薄企業的正常利潤水平,使得企業無力進行技術研發活動。

    7.產業技術尤其是關鍵技術相對落后

    新能源是各國重視的戰略性新興產業,其產業驅動力主要來自技術創新。我國盡管形成了較大規模的生產能力,但是,在產業技術水平上仍然落后于世界先進國家。

    我國光伏產業排名前5位企業的產品大約90%用于出口,光伏生產設備基本上由國外進口,上游的硅料和硅錠生產在很長時間內也依靠國外技術。多晶硅核心技術——三氯氫硅還原法壟斷在美國、德國、日本等六七家企業手中,中國企業很難獲得關鍵技術。改良西門子法是國內多晶硅企業一般采用的方法,屬于歐美淘汰的舊技術,相對于國外最先進的硅烷法,其成本高、能耗大、污染重。在晶體硅、太陽能電池主流技術等方面,核心技術還主要掌握在國外企業手中,中國仍存在一定差距[33]。

    我國風電設備制造業的技術形成也主要來自技術引進。雖然我國曾經在小規模風電機制造技術上擁有較好的基礎,但是沒有及時向大型化、并網風電機組制造方向進步,錯過了產業發展的最好機會。后來的產業發展主要依靠購買圖紙等方式引進國外技術,由于國內市場的高速發展期為企業帶來了可觀利潤,多數企業忽視了對技術研發的投入。

    在發展可再生能源電力的基礎技術領域——智能電網方面,我國同樣起步晚、投入少,發展落后于歐美國家,沒有占得產業發展的先機。根據國際能源署(IEA)定義,智能電網是使用數字和其他先進技術監控與管理來自所有發電源的電力輸送,以滿足最終用戶各種電力需求的一種電力網絡。智能電網協調所有發電廠、電網運營商、最終用戶和電力市場利益相關者的需求和能力,盡可能高效地運行系統的所有部分,最大限度地降低成本和環境影響,同時保證系統的可靠性、適應性和穩定性[34]。

    智能電網標準的制定是一項復雜的系統工程,涉及很多技術與產業環節,而且需要一整套的技術標準體系。一旦在這一決定未來新能源發展的關鍵領域落后,就很可能再也無法趕上,只能被動地引進先進技術。

    六 政策建議

    推動新能源發展的政策是一個復雜的經濟系統性問題。目前的政策多屬于扶持與補貼政策,可以說是“就新能源講新能源”,而較少有從整個經濟體系的調整角度提出對策。本報告在前述分析的基礎上,提出系統性的政策建議,希望能夠推動新能源產業實現突破式發展。

    (一)在保持宏觀稅負水平不升高的前提下提高傳統能源使用成本

    如前所述,化石能源享受的環境補貼是其比較優勢的重要來源。如果考慮化石能源的環境成本,它相對于新能源的價格優勢就會減少。因此,以執行更嚴格的環境標準的形式提高化石能源的使用成本,是增強環境保護、推動新能源發展的最根本措施。更高的環境標準意味著生產成本和消費價格的提高,并通過消費函數減少對化石能源的消費。

    其他提高化石能源使用成本的方法包括資源稅、環境稅等措施。資源稅是對化石資源利用導致的儲量減少行為進行征稅;環境稅則是針對使用過程中的環境排放行為征稅。從提高化石能源使用成本上來講,都具有一定的效果。但是,資源稅無助于使用中排放強度的降低;環境稅則既可以減少總消費水平,也可以降低使用過程中的排放強度。

    在實際執行過程中,這三種方法經常同時使用,區別在于不同方式的使用強度不同。從發達國家的經驗看,其環境標準普遍較高,資源稅水平也較高。由于對嚴重污染物幾乎采取零容忍的態度,因此環境稅的應用目前還不多。歐盟推出的碳稅可以被視為一種環境稅,在環境排放規制上,一般都要求達標排放。因此,排放標準的高低與執行力度的強弱成為環境規制是否有效的關鍵。

    中國的環境排放標準明顯低于發達國家。以車用汽油二氧化硫含量標準為例,美國的標準為10ppm,而當前我國國家第三階段機動車污染物排放標準和國家第四階段機動車污染物排放標準(國三和國四標準),汽油中的硫含量分別是不大于150ppm和50ppm。美國的柴油硫含量是10ppm,我們的國家標準為2000ppm,是美國的200倍?!皣畻l”僅要求到2017年達到137ppm,仍然是美國的10多倍。這個標準也并未完全得以實行。因此,即使中國與美國汽車保有量相近,且每車平均行駛里程相似,中國車輛的二氧化硫排放也將是美國的5倍。二氧化硫在空氣中的存在與霧霾形成有直接的關系。

    中國電力企業聯合會統計,截至2012年底,累計已經投運火電廠煙氣脫硫機組總容量約為6.8億千瓦,占全國現役燃煤機組容量的90%[35]。與此同時,2012年累計已經投運火電廠煙氣脫硝機組總容量超過2.3億千瓦,占當時全國現役火電機組容量的28%。到2013年底,煙氣脫硝機組占全國現役火電機組容量的比例提高到一半左右[36]。但是,這些脫硫脫硝設備基本上都是安裝了卻不運轉,只是在應付檢查的時候才運轉一下[37]。

    我國大氣污染物排放控制標準低。除電廠、鋼鐵廠等大型用戶外,大多數用煤小用戶的排放標準低、管理不嚴。我國好的燃煤電廠煙塵的排放可達到每立方米30微克,二氧化硫排放可以控制到30ppm或者以下,但是國家控制標準是國際先進水平的3~4倍[38]。

    這種對環境行為規制的失靈,一方面,導致環境污染加劇,霧霾現象頻繁出現;另一方面,對發展新能源產業也是非常不利的。在化石能源經濟優勢明顯的情況下,只有通過財政補貼才能彌補新能源的成本劣勢。而任何財政補貼都增加了經濟與社會的總體成本。它造成了我們一方面補貼污染行為,形成對化石能源的過量消費;另一方面,耗費大量資金補貼新能源的尷尬局面。

    因此,我們建議國家有關部門要提高能源利用過程的排放標準,同時加強環境執法監督。這有利于形成對環境污染的全面遏制局面,強化清潔型新能源的比較優勢;同時,有助于消除化石能源的負外部性,理順經濟體系的價格關系,減少對化石能源的過度消費。

    (二)加速能源轉換與煤炭替代過程

    煤炭是我國能源供應的主體,也是造成大規模環境破壞的主兇,包括地質破壞、水系破壞、大氣污染、土地污染、酸雨污染等。前已述及,以煤炭為主的電力結構限制了調峰電力的發展,只有減少燃煤發電發展能夠即啟即停的電廠,才能滿足智能化電網消納風電、光伏發電等不穩定電力來源的要求。

    減少煤炭在總能源消費中的比例有兩條道路可以依循:一是利用進口低硫煤炭為尚在服役期的燃煤電廠提供動力;二是把退出或將退出服役的燃煤電廠發電產能轉換為天然氣、生物質和風電等清潔電力。

    中國能源結構過度偏重煤炭,對環境形成了巨大的挑戰。只有實現能源轉換,增加低排放的天然氣、可再生能源、核能(保障安全的前提下),由煤炭帶來的污染才可能從根本上得以緩解。盡管有人擔心能源轉換帶來較高的能源成本,但是這種代價是必須付出的,否則全民族都將付出更大的健康代價。

    我國煤炭資源已經不再豐富,經過30多年尤其是近十年的高強度開采,很多地區的煤炭資源都出現了開采難度加大、成本增加、資源儲備減少的問題。同時,大規模北煤南運、西煤東運也帶來了較高的運輸成本和以石油換煤炭的問題。今后,沿海地區應加強煤炭的進口資源替代,多進口澳大利亞、印度尼西亞甚至美國的優質煤炭,減少內陸地區煤炭開采帶來的生態破壞與環境污染。

    十八屆三中全會提出要調整資源價格體系,這是一個很好的機會,有利于通過價格體系的調整,在全社會有效分擔由能源轉換帶來的成本增加。結合經濟結構調整,應推進以下工作。

    1.發展天然氣能源

    天然氣是最清潔的化石能源,除傳統天然氣之外,還包括致密氣、煤層氣、油層氣、頁巖氣等。中國雖然傳統天然氣儲量一般,但是如算上各種非常規天然氣資源,總量也相當可觀。另外,中國可以通過管道進口中亞、俄羅斯、緬甸的天然氣,以及通過LNG形式進口澳大利亞、中東地區的天然氣,今后還可以進口俄羅斯、蒙古國的煤層氣資源以及北美洲的頁巖氣資源。

    天然氣能源既可以用于家庭炊事能源,也可以用于建設天然氣電廠作為發展風電等可再生能源的調峰電場,以及發展風、光、天然氣互補的分布式能源系統。

    2.安全發展核電

    核電一直存在較多爭議。2011年日本福島事故之后,德國宣布棄核,中國暫停了一系列核電項目。但是,核電是唯一可以大規模替代煤電的可選項。核電安全問題更多的不是來自核電本身,而是來自各種人為責任事故。第四代、第五代核電技術基本上解決了安全問題,只是成本偏高。法國核電比例超過了60%,我國臺灣地區主要依靠核電提供電力,日本也沒有棄核,中國只要在保障安全的情況下仍然可以發展核電。建議逐步啟動沿海地區的核電項目,同時選用安全性最高的核電技術,并參與國際上核電建設項目的競爭,培育我國經濟新的競爭力和增長點。

    3.適度發展低污染替代能源與新能源汽車

    2003年之后的十年是世界可再生能源發展的黃金時期,但是也引起了很多爭論。問題的關鍵是技術與市場形成的時間差。很多技術還處于未成熟階段,與傳統能源技術路線的成本存在加大的差異。這時候是通過財政補貼或者可再生能源份額機制創設一個市場,來鼓勵技術進步和成本降低,還是等待技術進一步成熟之后引導市場應用,這是問題的關鍵。

    目前已經成熟的可再生能源是水電,其他如風電、地熱發電、太陽能集熱發電也在技術上比較成熟穩定,在一定條件下具備與傳統能源相競爭的能力。在傳統化石能源尤其是煤炭因資源稅水平較低、污染的社會成本未計入價格的前提下,建議通過提高傳統化石能源的資源成本,來推動傳統能源的清潔化和推動可再生能源的發展。

    除可再生能源之外,甲醇、乙醇、生物柴油等也可以作為替代能源投入市場。盡管目前還存在一定的技術性問題,但是應該鼓勵各種替代能源的適當發展。

    新能源汽車是降低汽車尾氣污染、減輕霧霾的另一個選擇。目前我國選用了純電動汽車作為發展方向,但是這一路線面臨汽車安全性方面的挑戰。而油電混合動力在發達國家已經證明能夠較好地提高燃油經濟性。建議國家有關部門重新論證新能源汽車的產業技術路徑,選取技術前景較好、推廣可能性更大的新能源汽車產業技術路徑,并出臺適當的鼓勵性政策。

    (三)發展多種利用模式,形成更大的國內市場

    中國是世界上最大的能源市場,能源與電力的消費、生產均居世界首位。但是,我國的光伏產業在很長時間內都把國際市場作為首要目標,風電雖然依托國內但依然受到限電的困擾。這反映出國內市場尤其是新能源市場的不成熟,也可以說啟動不充分。要實現新能源產業的良性發展,國內市場的真正啟動是無法回避的,具體建議如下。

    1.加速發展智能化電網

    盡管智能電網目前仍處于概念和試驗階段,但是電網的智能化無疑是發展的方向。提高電網消納能力將成為大規模風電基地良性運轉的必要條件,也是解決存在多年的棄風棄光問題的主要抓手。而提高消納能力的核心在于電網的智能化。智能化電網有三個必需的基礎條件:準確預測能力、調峰調頻電源保障、安全穩定的電網調控能力。

    接入可再生能源電力的智能化電網的關鍵是發電預測系統,要對不穩定發電出力的未來發展做到準確把握才能及時采取有效的調峰調頻措施,保障電網的安全穩定運行。要做到準確預測雖然有一定難度,但是在具備現代氣象預測能力的條件下還是能夠實現的。

    由于可再生能源發電出力的波動性,調峰調頻電站就顯得非常重要。由于燃煤電廠并不適合作為調峰調頻電源,發展天然氣發電或者抽水蓄能電站對于建設智能電網就顯得非常重要。我國北方的幾大風電基地,以及蒙西和河西走廊兩個基地可以與黃河上的水電站形成調峰調頻組合,其他幾個基地雖然沒有這一條件,但是可以利用附近煤礦的煤層氣資源作為天然氣調峰電廠。目前,蒙東煤炭基地、晉陜蒙煤炭基地的煤層氣資源都沒有好好利用,未來可以用于這一用途。

    電網調控技術目前實際上已經比較成熟,而且還有進一步提高的空間。雖然智能電網對電網企業提出了較高的要求,但是為了中國的環境改善和能源結構的優化,電網企業應該承擔起這一責任。

    2.發展區域分布式能源

    “分布式能源”是指分布在用戶端的能源綜合利用系統。所用一次能源以氣體燃料為主,可再生能源為輔,利用一切可以利用的資源;二次能源以分布在用戶端的熱電冷聯產為主,其他中央能源供應系統為輔,實現直接滿足用戶多種需求的能源梯級利用,并通過中央能源供應系統提供支持和補充。在環境保護上,將部分污染分散化、資源化,爭取實現適度排放的目標;在管理體系上,依托智能信息化技術實現現場無人值守,通過社會化服務體系提供設計、安裝、運行、維修一體化保障。各系統在低壓電網和冷、熱水管道上進行就近支援,互保能源供應的可靠。分布式能源可以實現多系統優化,將電力、熱力、制冷與蓄能技術結合,實現多系統能源容錯,將每一系統的冗余限制在最低狀態,利用效率發揮到最大狀態,以達到節約資金的目的[39]。

    我國可再生能源資源非常豐富,而且各種資源可以有效搭配。小水電、風電、光電、天然氣發電、抽水蓄能發電、生物質發電等可以組成運轉良好的小區域甚至小區樓宇的分布式清潔能源系統,為城鄉居民生活提供穩定的電力供應。

    今后應鼓勵建設中小型可再生能源項目,如風電和光伏的接入配電網就地消納,在西北、華北適宜地區,鼓勵以分散式風電及儲能設施等為主、電網為輔的微型電網運行項目,創新風電就地消納的模式。

    3.在東部發達地區發展低風速風電機組和海上并網風電

    風電是成本上最接近燃煤火電的可再生能源,但是其瓶頸在于遠距離輸送與并網困難。發展遠距離輸送風電在經濟上會大大提高風電的綜合成本,而在沿海電力負荷中心發展低風速風電和海上風電,雖然看似成本較高,但是如果考慮建設遠距離特高壓直流輸電線路的投資,那么無疑沿海地區的低風速風電和海上并網風電更為劃算。

    目前低風速風電和海上風電是風電產業技術進步最快的領域。隨著低風速風電技術的不斷進步,中東部地區和南方地區的分散風能資源的開發價值也逐漸提高,這些區域市場消納能力較強,大力開發利用風電將進一步促進我國風電產業持續健康發展。海上發電雖然目前成本較高,但是海上風電不占用土地,環境影響小,且臨近我國電力負荷中心區,可以就近消納。目前東部地區的山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東等地都提出要發展海上風電??梢灶A計,未來隨著技術進步的加快,我國海上風電將有更大的發展空間。

    (四)建立和完善產業補貼評價體系

    新能源產業的發展,目前基本上仍建立在財政補貼基礎之上。但是,沒有任何一個產業可以長期依賴財政補貼來維持生存。財政資金是全社會共有的資源,它的使用效益必須符合社會福利最大化的導向。如果它扶持的產業長期無法形成自我成長的能力,就會造成財政資源的浪費。因此,建立和完善產業補貼績效的評價體系就非常有必要。

    對新能源產業補貼的評價,應包括以下內容:產業是否在全周期內具有正的環境外部性;產業是否屬于朝陽產業,而且受到國外企業的抑制需要一個保護期;產業技術是否已經超過了示范階段并馬上進入工業規模的生產階段;是否可以在明確的時間內形成自我良性發展的能力;補貼是否有助于國內企業形成自主知識產權和產業技術創新能力;補貼是否投向了抑制產業形成與發展的關鍵環節;等等。

    按照這種評價方法,我國光伏產業的問題就是,把補貼錯誤地大規模投向組件制造環節,從而形成了巨大的組裝產能,然而由于沒有解決光伏電站的應用環節(入網或獨立應用),下游市場沒有有效形成,大量的產能過剩并過度依賴國際市場。目前應該糾正這種偏向,把補貼從生產環節投入并網或獨立應用環節中,如對屋頂光伏電站的建設和電價進行補貼。

    生物質發電的補貼效果比較好。直接對電價進行補貼,拉平了生物質發電與燃煤發電之間的成本差距,而且生物質電廠所發電力與電網沒有接入障礙,從而可有效地促進生物質發電的發展。

    (五)建設以企業為主體的產業技術創新體制,支持關鍵技術研發

    產業技術創新是新能源產業發展的主要動力,也是其競爭力所在。產業技術創新是一個復雜的系統性活動,它需要多方面力量的參與和社會研究與發展力量的集成。我國技術創新體制目前主要以國家公立的科研院所為主,國家投入大,收效一般。這反映出產業創新機制上存在很多問題,也是造成我國制造業大而不強的主要原因之一。

    目前產業技術創新體制最大的問題就是主體不對稱。由于產業活動主要由企業進行,而科研的主要投入卻在公立科研院所,其活動目標并非推動企業技術進步,而是著眼于課題與獲獎,其所研發的產業技術很容易與企業需求產生脫節。因此,國家應該分清公立科研機構與企業研發活動的區別,前者的主要任務是基礎研究領域,后者才是產業技術創新活動的主體。因此,財政資金中可以有比較大的一部分投向支持企業的有效科研活動。在實際操作中,具體做法并非從財政資金的二次分配中撥付一部分給企業,而是應該通過對研發活動的成本部分進行稅收減免。

    通過對新能源產業的研究,我們認為未來5~10年應該支持以下關鍵技術的研發活動,爭取實現產業技術的突破。

    1.靈活能源單元技術

    能源單元是指每一個進行能源最終消費的單元,如鍋爐、汽車、電腦、家用電器等。隨著工業技術的進步,設計能夠適應多種燃料的設備已經不是問題。比如,汽車發動機經過改造,可以在一定范圍內實現汽油與甲醇、乙醇燃料的任意比例混合。有的卡車發動機可以適應柴油和甲醇在一定范圍內的混合;有的工業鍋爐可以在天然氣、煤制氣之間轉換;發電機組可以接受煤炭與煤矸石、生物質燃料在一定比例內的混配。此外,在新能源發電領域,風電、光伏發電與天然氣發電相結合,可以建立高效的分布式供電系統。

    靈活燃料是未來能源利用技術的一個重要發展方向。這種技術不但能夠有效降低對少數能源的依賴,而且能夠催生新的經濟增長點。它很有可能與智能化電網一起成為下一代能源技術的突出代表,其實智能化電網也是一種在不同用能單元之間的靈活能源技術。

    2.非常規發電與微電網技術

    毫無疑問,向社會供電的主體仍然是大型電網。但是,如果所有地區的電力都由主干電網來供電,未免成本太高,而且隨著電網覆蓋地區增加,其復雜程度也迅速提高,風險迅速累積。對于那些偏離主干電網的地區和相對獨立的地區來說,發展分布式電力和微電網供電,是既經濟又安全的辦法,而且能夠有效地利用各種可再生能源,能夠與主電網實現互聯。

    此外,如上所述,低風速風電技術和海上風電技術也是關鍵性的技術環節,對這兩項技術的推動有助于提高可再生能源的利用水平和利用效率。

    3.生物液體燃料與制氣技術

    我國生物質資源豐富,但是目前應用效率不高,很多資源都被浪費了。先進的生物質能源產業具有巨大發展潛力,生物質能源關鍵技術研發是當前生物質能源發展的主要任務。國家應支持原料植物、高效產油微生物、沼氣微生物等種質的篩選和培育,鼓勵基因技術在生物質原料物種開發中的應用,深入研究有關基因工程、代謝工程、酶工程的基礎理論和應用等方面的科學問題,加強有關平臺化合物及下游產品的基礎性研究。推進纖維素水解、發酵生產平臺化合物的示范項目,生物質氣化多聯產示范項目,纖維素生產乙醇、低濃度乙醇脫水制乙烯示范項目等工程的建設,提高技術產業化轉化能力。支持國內和國際合作,鼓勵成果共享,實現跨越發展。

    (六)促進非常規能源有序發展

    我國常規能源包括石油、煤炭、天然氣資源,其儲量并不能滿足自身的能源需求,可以說,優質資源基本上已經耗竭。但是,根據最新的地質評估數據,我國的非常規油氣資源還很豐富,包括頁巖氣、頁巖油、煤層氣、油層氣、致密氣等。以前我國曾經浪費了大量的煤層氣資源,在經濟快速增長時期,煤炭開采利潤豐厚,對伴生的煤層氣資源簡單地放空了事。我國是世界第一大煤層甲烷排放國。2005年,全國煤礦開采排放到大氣中的甲烷約140億立方米[40]。

    頁巖氣革命支撐了美國的能源獨立政策,很多人對中國頁巖氣的發展也寄予厚望。我國已經出臺了鼓勵頁巖氣發展的若干措施,在西南地區的頁巖氣試采也已經取得了進展。實際上,頁巖氣和煤層氣、致密氣等氣態能源在利用方式上比較一致,如果大規模發展都需要龐大管道網絡的支撐。為實現我國能源清潔化的目標,加快發展氣體燃料已經成為必由之路。頁巖氣、煤層氣、致密氣等非常規能源在其中需要發揮重要作用;否則,我國勢必要進口大量的天然氣,并重復石油進口快速增長的過程。

    發展非常規能源可以借鑒美國的市場運作經驗,通過向民營資本開放上游的勘探開發和下游的管網建設與終端輸配送市場,吸引各種力量參與非常規能源的開發。

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