2019年世界各国电力结构分析

发布时间: 2020-02-24 16:19:28   来源:中国电力网  作者:庞名立

  电力来自一次能源。一次能源按照可否再生,可以分为两大类:

  ⑴ 非再生能源。指不能重复产生的天然能源,它随人类的利用而越来越少,如化石能源(如煤、石油、天然气)和核燃料(如铀、钍等)。

  ⑵ 可再生能源。指能够重复产生的天然能源,即不会随它本身的转化或人类的利用而日益减少,如太阳能、水能、风能、地热能、海洋能、生物质能、潮汐能等。

  能源结构是指一次能源生产或消费的比例,以%表示;而电力结构是指电力来自一次能源的比例,也以%表示。造地球的那路神仙把化石燃料分配不公,好在再生能源分配还算公正。由于各国所处的地理位置不同,资源贫富程度各不相同,甚至相差甚远,这就构成了世界各国各不相同的电力结构。

  能源的国际贸易是多样化的:原煤与焦炭、原油及其产品、管输天然气与液化天然气(LNG),并由此产生的电力都能够参与国际贸易。

  在能源贸易中,只有天然气和电力必须通过网络贸易,即天然气通过管道到户,电力经由电力线路输送到用户。

  天然气和电力有很大区别:

  1、天然气只能在油气田生产,而除了水力发电以外,电力生产方式多种,而且多处生产。

  2、天然气能够被其它燃料所替代,而电力则不能。

  3、天然气管道跨国线路数千公里,而电力线仅与邻国相连交易。

  4、电力的需求拉动了LNG生产,而LNG高速发展又刺激了电力市场的发展,因此天然气成为全球大宗贸易的能源,贸易量可达产量的30%,而且利润很高;电力没有大宗的贸易,各国都是自行解决。如果没有化石燃料发电,就利用再生能源如尼泊尔利用水力发电、冰岛利用地热发电,而国际电力贸易仅在邻国之间,贸易量波动不见上升,没有专门为国外生产电力又长距离输送的发电站,其售价不高。

  5、天然气和电力具有很强烈的区域性,其价格没有可比性;但天然气液化为液化天然气(LNG)已经进入国际贸易,天然气贸易的区域性在消失。

  6、尽管天然气可以采用地下储气库储存,电力可以采用抽水蓄能来储存,但是天然气和电力大规模储存是不可能的,不同于石油和煤。

  本资料根据BP 2019年报告的数据,再经过计算而成。本文所指的化石燃料是原油、天然气和原煤构成;非再生能源由化石燃料和核燃料构成。绿色能源由水力发电、再生能源和其他构成。“其他”指抽水蓄能、城市废物发电等。绿色程度由绿色能源/总量构成,用%表示。

  2018年世界各国电力结构

国 家 原油 天然气 原 煤 核能 水力发电 再生能源 其 他 总 量 绿色程度
  % % % % % % % TWh %
加拿大 0.05 9.0 9.1 15.3 59.2 6.9 0.009 654.4 66.1
墨西哥 11.1 59.2 8.8 4.1 9.8 6.4 0.7 332.1 16.9
美  国 0.6 35.4 27.9 19.0 6.5 10.3 0.3 4460.8 17.1
北美洲 0.5 33.7 24.5 17.7 13.0 9.6 0.3 5447.3 22.9
阿根廷 4.4 58.2 1.4 4.7 28.4 2.6 0.3 146.6 31.3
巴  西 2.0 8.0 3.7 2.7 65.9 17.8 --- 588.0 83.7
其他国家 12.7 16.8 9.2 --- 52.9 8.4 # 570.6 61.3
中南美洲 6.9 17.5 5.9 1.7 56.0 12.0 0.04 1305.3 68.0
德  国 0.8 12.8 35.3 11.7 2.6 32.2 4.5 648.7 39.3
意大利 3.8 43.8 12.6 --- 15.8 22.7 1.4 290.6 39.9
荷  兰 0.5 48.8 25.5 3.0 0.01 15.8 6.3 117.5 22.1
波  兰 0.7 7.3 79.2 --- 1.2 11.5 0.2 170.1 12.9
西班牙 5.7 20.8 14.0 20.2 12.8 25.7 0.8 275.0 39.3
土耳其 0.2 30.5 36.9 --- 19.7 12.5 0.3 302.5 32.5
乌克兰 0.3 7.6 29.9 52.9 6.2 1.6 1.4 159.4 9.2
英  国 0.5 39.4 5.0 19.5 1.6 31.6 2.3 333.9 35.5
其他国家 1.1 8.9 12.2 36.7 26.3 13.0 1.8 1779.5 41.1
欧 洲 1.4 17.9 21.2 23.0 15.5 18.7 2.2 4077.3 36.4
哈萨克斯坦 1.6 22.6 65.5 --- 9.6 0.7 0.7 107.1 12.4
俄罗斯 1.0 46.9 16.0 18.4 17.2 0.1 0.4 1110.8 17.7
其他独联体国家 0.3 70.4 5.7 1.1 22.2 0.3 0.2 199.5 22.7
独联体国家 1.0 48.4 18.3 14.6 17.3 0.2 --- 1417.4 17.5
  伊  朗 7.4 86.6 0.2 2.3 3.5 0.1 --- 310.8 3.6
沙特阿拉伯 39.2 60.7 --- --- --- 0.1 --- 383.8 0.1
阿联酋 1.2 98.2 --- --- --- 0.8 --- 136.9 0.8
其他中东国家 33.2 59.2 5.1 --- 1.1 1.4 --- 408.9 2.5
中  东 25.1 70.8 1.7 0.6 1.2 0.6 --- 1240.4 1.8
埃  及 11.1 80.5 --- --- 6.8 1.7 --- 200.0 8.5
南  非 --- 0.7 87.9 4.3 0.4 4.8 1.8 256.0 7.0
其他非洲国家 13.9 44.4 7.8 --- 29.8 4.0 0.1 397.7 33.9
非  洲 9.1 39.7 30.0 1.3 15.6 3.7 0.6 853.7 19.6
澳大利亚 2.0 19.2 59.9 --- 6.6 12.2 0.1 261.4 18.9
中国 0.2 3.2 66.5 4.1 16.9 8.9 0.2 7111.8 26.0
中国 台湾 3.1 34.6 46.3 10.1 1.6 2.3 1.9 273.6 5.8
  印  度 0.6 4.8 75.4 2.5 8.9 7.8 --- 1561.1 16.7
  印度尼西亚 7.6 22.3 58.5 --- 6.1 5.5 --- 267.3 11.6
  日  本 5.7 36.8 33.0 4.7 7.7 10.6 1.5 1051.6 19.8
  马来西亚 1.4 39.4 44.0 --- 14.4 0.9 --- 168.4 15.3
韩  国 1.5 27.0 44.0 22.5 0.5 3.7 0.9 594.3 5.1
泰  国 0.1 65.5 20.2 --- 4.3 10.0 --- 177.6 14.3
越  南 0.3 20.8 40.7 --- 37.9 0.2 --- 212.9 38.1
其他亚太国家 10.3 35.2 23.2 1.7 23.9 5.6 0.2 593.6 29.7
亚太地区 1.5 12.1 59.4 4.5 14.0 8.1 0.3 12273.6 22.4
世  界 3.0 23.2 38.0 10.1 15.8 9.3 0.6 26614.8 25.7
国   家 原油 天然气 原煤 核能 水力发电 再生能源 其 他 总 量 绿色程度
  % % % % % % % TWh %

  从表中可以看出:

  ⑴ 化石燃料发电占据主导地位(3.0+23.2+38.0)=64.2%,其中燃煤发电成本低,占据电力市场的主导地位,其次为燃气发电。

  ⑵ 再生能源发电以水力发电占据主导地位,其次风力发电和光伏发电,其价格已经可与化石燃料发电相比。

  ⑶ 再生能源发电仅为(15.8+9.3+0.6)=25.7%,即为2018年电力的绿色程度。

  ⑷ 电力绿色程度高于世界平均水平25.7%的国家依次为巴西83.7%、加拿大66.1%、意大利39.9%、德国和西班牙39.3%、越南38.1%、中国26.0%。估计还有些国家没有统计进去如尼泊尔、冰岛等。

  ⑸ 中国化石燃料可采储量远低于美国和俄罗斯,但是注重只是能源发电的开发,电力的绿色程度达到26.0%,可是美国只有17.1%、俄罗斯17.7%,都远低于世界平均水平25.7%。

  ⑹ 中国不是原煤资源大国,其可采储量远低于美国和俄罗斯,但中国是燃煤发电的大国,2018年

  全球燃煤发电量达10100.5 TWh,中国最多为4732.4 TWh,占全球总量的4732.4/10100.5=46.8%,世界上最大的燃煤发电站在中国—托克托电厂(Tuoketuo Power Station),装机容量为6 720MW。其次燃煤发电量的国家是美国1245.8 TWh、德国229.0 TWh、南非225.0 TWh、俄罗斯177.5 TWh、波兰134.7 TWh、韩国133.5 TWh(见BP 2019年报告)。

  ⑺ 燃煤发电在全球发电份额中占据主导地位,平均为38.0%。高于平均数的国家为南非87.9%、波兰79.2%、印度75.4%、中国66.5%、哈萨克斯坦65.5%、澳大利亚59.9%、印度尼西亚58.4%。

  ⑻ 亚太地区是燃煤发电最高的地区,燃煤发电占该地区发电份额的59.4%。

  ⑼ 美国页岩气开采成功引起世界关注,一片赞誉声。在许多国家的燃煤发电居高不下的情况下,美国燃气发电份额居然超过燃煤发电。美国化石燃料发0.6+35.4+27.9=63.9%,相当于世界平均水平为64.2%,显示不出向再生能源迈进的步伐,延误了再生能源发电的发展。

  ⑽ 天然气不是清洁能源,它属于化石燃料之一种,而且有着很明显的区域性,但是天然气的海运形式—LNG打破了区域性的格局,使天然气成为全球大宗贸易的商品;而电力国际贸易有很强的区域性,目前尚未有数据支持“电力全球化”、“电力将成为能源贸易的主要形式”。

  ⑾ 2018年全球天然气产量为38679亿立方米,产量最高的国家依次是美国8318亿立方米、俄罗斯6695亿立方米、伊朗2395亿立方米。

  全球燃气发电高于燃油发电、低于燃煤发电,居全球电力结构第二位。燃气发电在全球发电份额中平均为23.2%,燃气发电量占该国最多的是美国35.4%、俄罗斯46.9%、伊朗86.6%。

  ⑿ 我们处于石油时代,石油的用途太多,因此许多能源都可以替代燃油发电,所以在全球化石燃料发电中燃油发电的份额最低为3.0%。沙特阿拉伯原油产量丰富,2018年产5783百万吨,并有世界上最大的油田——加瓦尔油田(Ghawar Oil field)。沙特阿拉伯占全球燃油发电份额最多,达39.2%。并拥有世界上最大的燃油发电站—舒艾拜发电及海水淡化厂(Shoaiba power and desalination plant),装机容量5600MW。

  ⒀ 核能发电在全球发电份额中占据了10.1%。2018年世界核能发电总量为2721.4 TWh,其中美国为849.6 TWh,占全球总量的849.6/2721.4=31.2%;中国294.4 TWh居第二,占全球总量的294.4/2721.4=10.8%,其他依次为俄罗斯204.5 TWh、韩国133.5 TWh、加拿大100.0 TWh、乌克兰84.4 TWh、英国65.1 TWh、日本65.1 TWh。但在该国发电份额的比例中,乌克兰最高,占52.9%、其次是韩国22.5%。

  ⒁ 中国阳江核电站(Yangjiang Nuclear Power Plant)已经挤入全球最大的核电站第11位,装机容量6480MW,估计年发电量48TWh。

  ⒂ 水力发电是再生能源发电的“领头羊”,它占全球发电份额的15.8%;仅次于燃煤发电38.0%和燃气发电23.2%。

  ⒃ 水力发电量最多的国家依次是中国1202.4TWh、巴西387.7 TWh、加拿大387.3 TWh、美国288.7 TWh和俄罗斯190.2 TWh;但在国内的份额依次为巴西65.9%、加拿大59.2%、俄罗斯17.2%、中国16.9%、美国6.5%和。只有加拿大和巴西最高。

  ⒄ 水力发电最高份额的地区是中南美洲,占该洲的发电总额的56.0%,该洲的电力绿色程度高达68.0%。

  ⒅ 在再生能源中风电场和光伏发展得最快,其价格已被用户接受。根据BP 2019年报告,得出下表。中国风能和光伏发电发电进展迅速,2017年中国占全球总量的22.7%,而同期美国为19.3%;2018年中国占全球总量的25.6%,而同期美国为18.5%。

  中国风能和光伏发电(单位:TWh)

  风能 太阳能 其他再生能源 中国合计 全球总计 中国/全球 %
2017年 295.0 117.8 79.6 492.4 2166.5 22.7%
2018年 1270.0 584.6 625.8 634.2 2480.4 25.6%

  世界上最大的平板光伏电站—腾格里沙漠太阳能公园(Tengger Desert Solar Park),装机容量1547MW;世界上最大的聚光光伏电站—格尔木太阳能公园(Golmud (1 and 2) Solar Park),装机容量110 MW,都在中国。

  ⒆ 能源形态转换或输送都伴随着能量的损失。天然气液化成LNG、海运再气化,一般损失10%;天然气长距离输送,一般损失8%;而电力长距离输送,一般损失68%。即对远程输送来说,天然气损失远比电力少,具体损失要视各种参数而定。

  ⒇ 由于全球化石燃料资源分布不平衡,于是全球能源贸易应运而生,当然仅限于化石燃料。电力国际贸易只是在邻国进行。贸易量年年波动,数量少,而且每年没有太大进展。可以参见全球能源统计年鉴(Global Energy Statistical Yearbook)中的Electricity的Trade部分,电力国际贸易量仅为产量的1~3%之间。尽管目前再生能源只有风能和太阳能“扛大头”,随着技术进步,其他再生能源品种也会相继入市,逐步替代化石燃料,电力绿色程度将加大,由于各国都尽力利用本国资源生产电力,不愿受到国外控制,因此电力要像化石燃料那样大规模的贸易可能性不大。

  附录:

  常用电力单位换算

  kW(千瓦) MW(兆瓦) GW(吉瓦) TW(太瓦)
1万千瓦= 10000 10 0.01 0.00001
1兆千瓦= 1000000 1000 1 0.001
1亿千瓦= 100000000 100000 100 0.1

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