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清洁能源报告摘要:

能源事关人类可持续发展全局,可持续发展的核心是清洁发展。当前世界面临着资源短缺、气候变化、环境污染等一系列重大挑战。应对这些挑战,是实现人类可持续发展重大而紧迫的任务。依托丰富的清洁能源资源,秉持绿色低碳发展理念,在水、风、光资源量化评估的基础上,推动集中式大型清洁能源基地的开发和投资,加快清洁发展,促进全球形成以清洁能源为主体、广泛互联互通的能源新格局,是破解能源危机困局的关键,也是实现经济增长、社会进步和生态保护的全面协调可持续发展的必由之路。

报告提出了一套定义明确,系统、全面、可操作的算法模型,为完成基于统一标准和数据源的全球水能、风能、太阳能资源评估研究奠定了基础。数据方面,资源类数据是开展评估研究的必备基础,为进一步满足数字化与多维度评估需求,报告引入了地面覆盖物分布等地理信息类数据,交通与电网基础设施分布等人类活动相关数据,采用数据融合算法,建立了包含3类18项覆盖全球可计算的基础信息数据库。模型方面,报告全面阐述了水、风、光资源评估的技术路线,提出了理论、技术、经济多维度的量化评估模型,实现了基于并行计算框架的高效算法,明确了各主要评价指标的科学内涵、评估流程、计算方法和推荐参数。

基于数字化评估模型,报告对全球范围水能、风能和太阳能光伏资源开展了精细化评估研究,在分析开发条件与制约性因素的基础上,完成了理论蕴藏量、技术可开发量评估以及开发成本测算。

水能资源是目前开发技术最成熟、已开发规模最大的清洁能源。报告完成了全球河流水能资源总量的测算,理论蕴藏量共计46181TWh/a,其中具有较好水电开发价值的205个流域的资源量39561TWh/a,约占85%。采用数字化平台对全球6大洲的64个大型流域进行了详细的干、支流和国别综合评估,水能理论蕴藏量共计28076TWh/a,广泛分布在中国、巴西、刚果民主共和国等国家。未来全球水电开发潜力较大的地区主要集中在非洲、南亚、东南亚以及南美洲西部和北部,南北半球中低纬度的崇山峻岭之中分布着未来全球水电开发的“黄金地带”。

全球风能资源丰富,开发潜力大,西亚、北非、南美洲南部等地区开发条件优越。经测算,全球风能理论蕴藏量超过2EWh/a,适宜集中式开发的装机规模超过130TW,主要集中在亚洲西部、欧洲北部、非洲北部、北美洲北部、南美洲南部以大洋洲西部等区域,年发电量347PWh,是当前全球年用电量的10余倍。结合2035年各大洲风力发电经济性预测结果,考虑交通和电网接入等开发成本,全球200个国家和地区的集中式风电开发的度电成本在1.98-7.72美分/kWh,全球平均成本约4.1美分/kWh。东非红海沿岸、南美洲南部地区和欧洲北海风电集中式开发条件极佳,是全球的“风极”。在资源条件优异,交通、电网基础设施条件较好的阿根廷、肯尼亚等国开发大型风电基地的经济性更好。

全球太阳能资源充沛,可为人类发展提供不竭能源,西亚、北非、南非、南美洲西部等地开发条件尤其优越。经测算,全球太阳能光伏资源理论蕴藏量超过208EWh/a,适宜集中开发的装机规模约2647TW,主要分布在亚洲西部与中部、非洲北部与南部、北美洲西南部、南美洲西部以及大洋洲澳大利亚中部和北部地区,年发电量5002PWh,是当前全球年用电量水平的200余倍。结合2035年各大洲光伏发电经济性预测结果,考虑交通和电网接入等开发成本,全球200个国家和地区的集中式光伏开发的度电成本在1.84-9.58美分/kWh,全球平均成本约2.8美分/kWh。中东地区、北非撒哈拉沙漠和南美阿塔卡玛沙漠边缘地区集中式光伏开发条件极佳,是全球的“光极”。在资源条件优异,交通、电网基础设施条件较好的沙特阿拉伯、埃及、智利等国开发大型光伏基地经济性更好。

报告提出了一套面向水电、风电、光伏电站的宏观选址方法和数字化解决方案,可显著提高选址研究的效率,有关成果可为政策制定者和商业投资人提供决策支持。技术指标测算方面,方法集成了多元数据融合、地理空间分析、线性整数优化等算法,提出了基于数字化河网筛选的水电基地选址算法和基于待选集判定的风、光基地选址算法,综合采用地理信息系统、数字高程模型等实现了水电站水能参数、风电场风机排布、光伏站组件排布的自动化计算。投资水平估算方面,广泛收集全球近7000个水、风、光发电项目技术和经济性指标,利用多元线性回归方法预测技术类投资的变化趋势,采用深度自学习算法的神经元网络智能算法预测影响因素相对复杂的非技术类投资,构建了高效、实用的大型基地投资水平估算模型,可辅助完成宏观选址阶段清洁能源基地项目的经济性评估工作。

基于数字化选址方法,报告对全球主要待开发的水电、风电和光伏基地开展了宏观选址研究,完成了开发条件评价、开发规模评估以及技术经济指标测算。

水电基地方面,综合考虑资源特性和开发条件,结合已建水电站情况,重点选取刚果河、亚马孙河、布拉马普特拉河等21个流域完成了大型水电基地梯级布置与开发方案的研究,以及若干大型水电站项目工程方案与投资水平的研究。总体上,全球35个水电基地待开发梯级共229个,总装机规模319.8GW,年发电量1698TWh,开发度电成本在3~5美分/kWh。

风电基地方面,北非和东非沿海地区、南美洲的阿根廷南部地区、亚洲中部高原和西亚部分地区适宜建设大规模陆上风电基地,在欧洲北海、波罗的海,印度南部、东南亚的浅海区域适宜建设大规模海上风电基地。报告研究并提出了肯尼亚北霍尔、阿根廷圣克鲁斯、阿富汗赫拉特等94个大型风电基地的选址成果,完成了开发条件评价、开发规模评估与资源特性分析,综合工程建设与并网条件测算了基地的经济性指标。94个大型风电基地的总装机规模719.9GW,年发电量2506TWh,总投资约8500亿美元,其中陆上风电基地的度电成本1.8~4.8美分/kWh,海上风电基地的度电成本4.0~7.4美分/kWh,经济性好。

光伏基地方面,非洲北部和南部、南美洲阿塔卡玛沙漠周边地区、西亚地区适宜建设大规模光伏基地。报告研究并提出了埃及明亚、秘鲁阿塔卡玛、沙特泰布克等90个大型光伏基地的选址成果,完成了基地开发条件评价、开发规模评估与资源特性分析,综合工程建设与并网条件测算了基地的经济性指标。90个大型光伏发电基地的总装机规模995.5GW,年发电量1918TWh,总投资约4800亿美元,度电成本1.7~3.3美分/kWh,经济性极佳。

全球能源互联网是全球水电、风电和光伏电力资源大规模开发和高效利用的全球配置平台,是实现能源电力清洁、多元、可靠和经济供应的重要基础。基于对全球能源电力供需发展趋势的分析,结合大型清洁能源基地和主要电力消费中心分布,考虑多能源跨区外送、跨时区互补、跨季节互济和全球广域配置,报告提出了全球主要大型清洁能源基地送电方向和输电方案。研究成果对推动清洁能源基地开发,加快跨国、跨区、跨洲电网互联互通建设,实现清洁能源资源在全球范围内优化配置和高效利用具有重要和积极的意义。

营商环境、政策条件和投融资水平是促进大型清洁能源基地项目落地实施的重要因素。加快开发清洁能源资源,应进一步改善全球各国的能源和投资管理政策环境,创新投融资模式。报告梳理了全球各大洲的整体政策环境,对各洲主要国家从营商环境、清洁能源开发政策、电力行业体制和市场、能源电力投资政策、支持性财政政策及土地、劳工、环保政策等六个维度进行系统分析。针对各洲具体发展情况,报告提出了创新PPP项目投融资模式、加强金融风险管理、构建区域电力市场等投融资建议,以加速清洁能源大规模开发利用,实现各洲经济与环境高质量协调发展。