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天津諾爾電氣集團股份有限公司(天交所股票代碼000041)始建于2001年,注冊資金5112萬元,占地面積35畝,建築面積15000平方米,員工200余人,工程技術人員70余人。主要經營電力電子設備和低壓開關控制設備。主要産品有變頻調速器、電動機軟起動器、有源電力濾波器、油田抽油機節能調速控制器、光伏逆變控制器、高低壓開關櫃配電箱等。公司在全國29個省會城市設有市場代表處和代理商,在全國範圍內形成了較完整的營銷網絡。産品銷往國外20多個國家和地區。通過多年的努力和廣大用戶的關愛,在行業內成爲知名企業,尤其在軟起動器産品方面,在國內屬于領軍性企業,制造的內置旁路型電動機智能軟起動器至今占據國際領先地位。變頻調速器多項指標處國際領先地位。模塊化犧牲功率法有源電力濾波器更是填補國際空白。公司擁有天津市“市級企業技術中心”,軟起動器獲得國家級新産品認定,變頻器兩項指標達到國際先進。公司被國家産品質量監督檢查中心譽爲“國家監督檢查質量連續合格及放心品牌骨幹企業”,被中國質量萬裏行譽爲“誠信·維權重點保護品牌(單位),被國家企業聯合會評爲:“中國名優企業”和“中國名優産品”的稱號。是天津市電機工程學會“副理事長單位”; 天津市電氣學術委員會“常務委員單位”;天津市企業聯合會和企業家協會“常務理事單位”;天津市西青區“重點專利示範單位”。

新能源時代將加速到來

隨著技術進步和規模化帶來的單位造價持續下降,用不了多久,新能源的使用價格將全面低于傳統化石能源的價格。

  世界經濟的每一次重大轉型,都與能源變革息息相關。近年來,以風力和太陽能發電爲主的新能源發展勢頭強勁,以化石能源爲主的能源開發利用方式面臨挑戰,一場曆史性的能源變革正在全球範圍內孕育。與人類曆史上的前兩次能源變革不同,中國有能力成爲這輪能源革命的主要推動者。

  新一輪能源革命的特征

  人類曆史上經曆過兩次大的能源轉型。一次是在18世紀末到19世紀,以蒸汽機的發明和煤炭的大規模利用爲主要標志,人類從薪柴時代邁入了煤炭時代。第二次發生在19世紀70年代到20世紀初,以發電機、內燃機等的發明與使用爲標志,石油、天然氣在一次能源消費結構中的占比超過了煤炭,成爲人類生産和生活的主要能源。這期間,電力作爲清潔、便利的二次能源,改變了人類能源使用的方式。

  兩次能源革命都極大地推動了世界經濟的發展和人類社會的進步。但由于其本質都是消耗化石能源,資源儲量持續下降,開采和消費對生態環境造成了破壞,大量的二氧化碳排放也對全球氣候産生了影響。

  進入21世紀,隨著人類技術進步和環保意識的日益提高,以風電和太陽能爲主的新能源的發展越來越受到重視。2015年,全球可再生能源發電新增裝機容量首次超過常規能源發電裝機。全球173個國家制定了自己的新能源發展目標,新能源在全部能源消費中的比例不斷上升。

  歐盟計劃到2050年時,非化石能源在能源消費中的比重將達到75%。瑞典等國家明確提出到2040年前後,電力消費100%來自可再生能源。中國政府也明確提出,到2030年非化石能源占全部發電量的比重力爭達到50%。從目前的情況看,有希望提前實現這一目標。

  新一輪能源革命呈現出三個主要特征。一是綠色、低碳,風電光電讓人與自然更加和諧友好。二是不存在資源枯竭的風險。與煤炭、石油和天然氣相比,風力和太陽能可謂取之不盡、用之不竭。

  2016年全球終端能源消費可折算爲112.81萬億度電,而全球的風能資源按1000利用小時計算每年可以發電1640萬億度,陸上(南極洲除外)太陽能資源按500小時計算可以發電3195萬億度以上。

  三是能源價格下降。前兩次能源革命,替代能源的價格都是上升的。而在新一輪的能源轉型中,由于以風、光爲主的新能源的生産邊際成本趨近于零,隨著技術進步和規模化帶來的單位造價持續下降,用不了多久,新能源的使用價格將全面低于傳統化石能源的價格。

  能源革命的戰略路徑

  現有的世界能源體系,從産業政策、價格制定到管理機制,主要是圍繞傳統化石能源的生産和消費而設計的。結合新能源的開發利用現狀和技術的不斷突破,我們從能源戰略規劃的角度,提出了“新能源+特高壓+儲能”的發展模式,作爲推動新一輪能源變革的主要路徑選擇。

  一、加大新能源開發力度

  近年來,風、光發電的技術進步很快。單體風機的功率不斷增大,適應低風速發電的風機已推廣應用,太陽能電池和組件的轉換效率持續改進。與此同時,新能源的發電成本也在快速下降。風電設備和光伏組件的價格,在過去的五年裏下降幅度分別超過了20%和60%。美國風電長期購電協議價格已與化石能源發電達到同等水平,德國新增的新能源電力基本實現與傳統能源平價。我國部分地區新能源的價格已經與煤電價格相當,預計到2030年,光伏發電成本可以達到0.2元/千瓦時,風電達到0.22元/千瓦時(見圖表1)。

  新能源的開發,應當采取集中式與分散式相結合。在人口稠密、土地資源緊張的地區,可以進行小規模、分散式的開發。但世界上許多開發條件優越的風、光資源,往往集中在荒漠、高海拔、人口稀少的地區,適合大規模集中開發。如北非、西亞地區的太陽能,環北極圈的風能等。

  中國的資源禀賦也決定了新能源應以大規模集中式開發爲主。甘肅、內蒙古的風電利用小時可達3000以上,西藏、青海的光電利用小時超過了2000,都高于東中部地區500-1000小時左右,適合建設千萬千瓦級的新能源基地。

  與小規模、分散式新能源開發模式相比,大規模基地型開發通過實行統一規劃、統一建設和統一運營,可以發揮規模效益,同時利用不同風場之間和東西部地區之間風、光發電的互補性,在更大範圍內實現資源的優化配置和高效利用,有效降低開發和運營成本,從而降低上網電價,加快新能源補貼的退坡進程。

  以內蒙古赤峰地區爲例,我們測算到2020年,風電上網電價可以實現0.35元/kWh左右,送到京津冀地區,不需要補貼就可以與當地火電機組同網競爭。

  二、發揮特高壓輸電優勢

  世界許多地區的能源資源與能源消費中心往往呈逆向分布。特高壓技術大容量、遠距離(>1000公裏)送電的特點,可以有效解決新能源遠離負荷中心的問題,也使得大規模基地型開發成爲可能。

  截至2016年底,中國已投運的特高壓輸電線路有13條,在建線路有9條。將西北地區的新能源通過特高壓送到中東部地區,一方面提高了清潔能源占比,有助于解決中東部地區的環境汙染和霧霾問題,同時也將西部大片的荒漠變成了“寶地”。

  遠距離輸送並不會推高電價,因爲同樣發電設備的利用小時數,因風光資源的差異,在西部比在東部可以高出500小時以上,而這部分發電收益可以覆蓋特高壓線路的輸電成本。

  特高壓輸電技術是全球能源互聯網的重要組成部分。通過特高壓加強電網互聯、提升電力系統的靈活性,可以在電力系統的錯峰調節、降低備用容量、優化能源資源配置以及促進新能源發展等方面實現明顯的綜合效益。

  三、推動儲能技術發展

  電力系統一直以來都是發、供、用同時完成。由于風力變化和晝夜交替,風力和太陽能發電呈現出顯著的隨機性、間歇性和波動性的特點,導致其與用戶相對固定的用電需要難以匹配。因此,人們希望找到將電能儲存起來的辦法,即在電力富余的時候將其存儲,在電力短缺的時候再釋放出來,以滿足供需之間實時平衡的需要。

  沒有儲能技術,新能源就難以滿足用戶的負荷需求,資源也得不到充分利用。可以說,儲能技術的突破與普及,將使能源跨越時空進行分配調節,對能源的生産和消費都有革命性意義。

  儲能包括儲電、儲熱和儲氫。儲電主要有物理、化學和電磁三種方式。近年來,儲能已經在電網調峰調頻、分布式發電及微電網領域展現出廣闊的應用前景。美國、德國等形成了較爲成熟的商業模式。中國在分布式光伏、電力需求側管理、電力輔助服務市場及發電側調峰等領域也開展了研發示範,初步具備了産業化的基礎,不同場景下的商業模式也在積極探索。

  目前,應用最多的是抽水蓄能的物理儲能方式,鉛酸電池、锂離子電池等化學儲能技術進步也很快。但從不受自然條件限制和環保的角度看,儲氫則更具優勢。

  因其可再生、可儲存運輸、使用無汙染的特性,氫被認爲是未來低碳社會理想的能源載體。在發電領域,利用風能、太陽能通過電解水制氫,使用燃料電池發電或實現熱電聯産,可以平抑新能源的間歇性和波動性,幫助電網調峰,減少棄風棄光。另外,氫氣通過燃料電池可以在交通運輸領域和家庭中廣泛使用。

  以日本爲例,目前已建成加氫站100多座,安裝家庭氫氣熱電聯供系統20萬台,並計劃在2020年東京奧運會之前投放以氫爲動力的6000輛公交車和5萬輛家用轎車。我國在氫能發展方面盡管起步較晚,但是電解制氫技術與設備的研究已與國際先進水平相當,多地開展了氫能汽車的示範應用,行業呈現出快速發展的態勢。

  盡管目前儲能産品的價格還比較高,但隨著技術進步、整個産業鏈的完善和應用規模的不斷擴大,其使用成本一定會有大幅度下降。如日本在氫燃料電池技術方面最近就取得了很大進展,成本已經下降到1000美元/kW左右,經濟可行性日漸顯現。可以預見,未來五年到十年,儲能産業將會迎來高速發展期。

  按照設想,當新能源的輸送比例較低(30%以下)時,可以利用現有的火電機組調峰配合消納。五年到八年後,新能源的輸送占比越來越大,儲能技術將擔當調峰主力。

  能源新時代展望

  展望未來,一個以新能源爲主的能源體系,將使人類大大減少甚至擺脫對化石能源的依賴,全球總體能源利用率將大幅提升,能源供應將更加安全可靠,能源價格將更加低廉,生態環境惡化和氣候變暖的態勢將得到有效遏制,在促進世界經濟持續發展的同時,也有助于消除貧困,實現能源消費公平。

  儲能産品的普遍使用,將改善電力系統的整體運營效率。傳統電力系統的規劃與設計,從安全性、可靠性的角度留有大量備用的空間,部分設備低效運行甚至閑置,存在很大的浪費。儲能技術通過在發、供、用各環節的協調配合,減少系統冗余和備用,提高電力系統設備利用率。同時,延長升級改造的周期,從而降低投資和用電價格。

  能源變革將把人類生活帶入一個全新的電氣化時代。一方面,風力、太陽能的電力生産方式更加簡單,無需通過高溫、高壓蒸汽及磁場等複雜過程將熱能轉化爲機械能,再轉化爲電能,大量的燃燒及旋轉設備將被取代。

  另一方面,在占石油消耗約70%的交通運輸領域,氫能和蓄電池將取代內燃發動機作爲動力,車輛內核設計全部實現電氣化,構造簡單,易于維護,所有與內燃機相關的技術和設計技巧全部不需要了。德國已計劃到2030年停止銷售燃油汽車。大量清潔廉價的新能源的供給,無疑將增大電力在能源消費中的比重。

  新一輪的能源革命,還將推動其他産業的發展,如海水淡化。目前全世界有半數以上的國家和地區面臨淡水資源短缺的問題,將近80%人口受到水荒的威脅。海水淡化是解決缺水問題的主要途徑。但由于它是一個高耗能的産業,目前生産成本還比較高,不能普遍推廣應用。當新能源的價格足夠低廉,加上技術的進步,將當前每立方淡化水的價格降到與使用地下水或地表水持平,甚至更低,海水就可以大規模利用了。

  那時,不僅可以解決全球範圍內的水資源短缺問題,還可以通過管道從沿海將淡化水輸送到幹旱、沙漠地區,實現“荒漠變綠洲”的夢想,修複人類被嚴重破壞的地球家園。

  能源革命的新時代寄托著人類的希望,但變革不會一蹴而就,需要我們從文明演進的高度,攜手協作,紮實推進。


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