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第六章
清洁能源装备

清洁能源装备是将清洁能源转换为电力的装备,它是构建现代能源体系的核心支撑,具有系统性强、集成创新要求高、研发应用周期长等特点,是高端重型装备的重要组成部分。清洁能源装备主要包括光伏装备、风能装备、核能装备、水电装备、天然气装备、地热能装备、生物质能装备、海洋能装备和氢能装备。随着多国能源转型,清洁能源装备产业规模呈现持续稳步上升趋势,其各细分产业呈现不同的发展态势,其中,光伏装备、风能装备、核能装备、水电装备等发展较为快速,地热能装备、海洋能装备等仍未实现规模化生产。

第一节 全球发展综述

一、全球清洁能源装备产业规模持续增加

随着全球多国提出“碳中和”承诺,清洁能源受到了越来越多的重视,多国已经开始能源转型,清洁能源装备作为将清洁能源转换为电力的载体同样备受关注。2022年,全球清洁能源装备产业规模持续提升,为3068.8亿美元,产业规模增长率达8.6%(见图6-1)。

图6-1 2020—2022年全球清洁能源装备产业规模与其增长率

(数据来源:赛迪顾问,2023年5月)

二、光伏装备在产业结构中占比最高

从清洁能源装备产业结构来看,光伏装备和风能装备占比近七成。2022年,光伏装备产业规模为1375.9亿美元,规模占比最大,达44.80%;风能装备产业规模为712.8亿美元,占比达23.21%;天然气装备、地热能装备、生物质能装备、海洋能装备和氢能装备产业规模较小,其规模总和为399.3亿美元,占比达13.00%(见图6-2)。

图6-2 2022年全球清洁能源装备产业结构

(数据来源:赛迪顾问,2023年5月)

三、亚太地区清洁能源装备产业规模全球领先

全球清洁能源装备产业主要集中在亚太地区,在光伏装备领域,亚太地区拥有完整的光伏装备产业链,国际领先的技术水平。在风能装备、核能装备、水电装备等细分领域,亚太地区持续突破相关技术,产业规模不断扩张。2022年,亚太地区清洁能源装备产业规模为1891.8亿美元,占比超60%(见图6-3)。

图6-3 2022年全球清洁能源装备产业区域结构

(数据来源:赛迪顾问,2023年5月)

四、清洁能源装备细分领域技术路线趋于多元化

在光伏装备中,为降本增效,电池零部件正在由P型电池向N型电池方向迭代,P型电池即单晶硅PERC电池,其技术成熟且市场占有率高,但理论转换效率极限较低。与P型电池相比,N型电池转换效率更高,是目前光伏电池主要的技术方向。N型电池主要包括TOPCon、HJT、IBC,目前,TOPCon和HJT技术效率相似,但TOPCon的综合成本更低,TOPCon将率先替代P型电池。在风能装备中,分散式风电装备和海上风电装备是下一步的发展方向。氢燃气轮机主要包括两种发展路线:混氢和纯氢。目前,混氢燃气轮机发展较快,纯氢燃气轮机对燃气轮机系统的要求较为严苛,多种技术亟须突破。

第二节 中国发展概况

一、顶层设计助推清洁能源装备产业快速发展

国家有关部门出台多项清洁能源装备产业相关政策,积极推动中国清洁能源装备产业快速发展。2022年,工业和信息化部、财政部、商务部、国务院国有资产监督管理委员会和国家市场监督管理总局联合印发《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》(以下简称《行动计划》),明确提出“通过5~8年时间,电力装备供给结构显著改善”“基本满足适应非化石能源高比例、大规模接入的新型电力系统建设需要”“可再生能源发电装备供给能力不断提高,风电和太阳能发电装备满足12亿千瓦以上装机需求,核电装备满足7000万千瓦装机需求”等目标。《行动计划》重点围绕火电装备、水电装备、核电装备、风电装备、太阳能装备、氢能装备、储能装备等电力装备领域,提出了装备体系绿色升级行动、电力装备技术创新提升行动、网络化智能化转型发展行动、技术基础支撑保障行动、推广应用模式创新行动和电力装备对外合作行动六项行动。中国清洁能源装备产业主要政策,如表6-1所示。

表6-1 中国清洁能源装备产业主要政策

数据来源:赛迪顾问整理,2023年5月

二、中国清洁能源装备产业规模稳步增长

受“双碳”目标推进和构建新型电力系统影响,风能装备、光伏装备、核能装备、水电装备需求不断提升,氢能装备、海洋能装备技术水平不断提高,中国清洁能源装备产业规模持续稳步增长。2022年,中国清洁能源装备产业规模为7443.2亿元,同比增长9.7%(见图6-4)。

图6-4 2020—2022年中国清洁能源装备产业规模与其增长率

(数据来源:赛迪顾问,2023年5月)

三、光伏装备占据清洁能源装备产业领先地位

中国光伏装备产业发展成熟,拥有较为完善的产业链和国际领先的技术水平。2022年,中国光伏装备产业规模为4192.6亿元,占比超50%。目前,氢能装备处在发展初期,地热能装备、生物质能装备和海洋能装备等产业规模均不大,占比较小(见图6-5)。

图6-5 2022年中国清洁能源装备产业结构

(数据来源:赛迪顾问,2023年5月)

四、华东地区清洁能源装备产业规模占全国近一半比重

2022年,华东、西南和西北地区清洁能源装备产业规模占全国总比重达80%。华东地区工业基础好,整体生产制造能力强,正在打造各类清洁能源装备相关产业集群,产业链供应链较为完善,创新能力较强,2022年,华东地区清洁能源装备产业规模为3617.4亿元,占全国比重达48.60%。西南和西北地区清洁能源资源丰富,近年来,西南和西北地区清洁能源装机量快速提升,西南和西北地区的生产端易于直送消费端。2022年,西南地区清洁能源装备产业规模为1247.0亿元,占全国比重达16.75%;西北地区清洁能源装备产业规模为1083.7亿元,占全国比重达14.56%(见图6-6)。

图6-6 2022年中国清洁能源装备产业区域结构

(数据来源:赛迪顾问,2023年5月)

第三节 产业链分析

清洁能源装备产业链由上游的零部件及系统、中游的整机制造及下游的运营与应用构成。上游的零部件及系统主要包括叶片、主轴、齿轮、主泵、水轮发电机、高压球罐、压裂设备、电池组件、焚烧炉、新型电解槽、锚泊系统、液压系统等。其中,电池组件和水轮发电机等光伏装备、水电装备零部件及系统发展较为成熟,技术水平世界领先;主轴等风能装备零部件及系统仍有进步空间;压力容器、蒸汽发生器、堆内构件等核能装备零部件及系统技术近年来进步较大。中游的整机制造包括风能装备、核能装备、水电装备、天然气装备、地热能装备、光伏装备、生物质能装备、氢能装备和海洋能装备,其中,光伏装备出口需求较大,水电装备出口区域较为分散,风能装备整机制造受上游零部件及系统影响较大。下游的运营与应用主要包括水利电站、风能电站、光伏电站、核电站和其他电站的运营及在工业、商业、居民及其他领域的应用,随着“双碳”目标的推进和新型电力系统的建设完成,清洁能源装备需求将持续增长(见图6-7)。

图6-7 清洁能源装备产业链图

(数据来源:赛迪顾问,2023年5月)

一、清洁能源装备零部件及系统产业规模持续上升

2022年,清洁能源装备部分高端零部件受原材料成本上升等影响,价格普遍上涨,压缩了中游清洁能源装备整机制造的利润空间。2022年,中国清洁能源装备零部件及系统产业规模为4946.5亿元,同比增长7.6%(见图6-8)。

图6-8 2020—2022年中国清洁能源装备零部件及系统产业规模与其增长率

(数据来源:赛迪顾问,2023年5月)

二、下游需求引领清洁能源装备产业快速增长

中国清洁能源发电装机量不断上涨,清洁能源发电将成为中国电力供应的重要支撑。2022年,中国清洁能源发电量快速增长,全年发电量为29 599.0亿千瓦时,同比增长28.1%(见图6-9)。其中,风电和光伏发电量总和超11 900.0亿千瓦时,占比超40%。清洁能源发电装机量需求的不断提升将促进清洁能源装备产业规模的扩张。

图6-9 2020—2022年中国清洁能源发电量与其增长率

(数据来源:赛迪顾问,2023年5月)

第四节 存在的问题

一、清洁能源装备产业结构不协调

近年来,中国光伏装备产业快速发展。2022年,其产业规模为4192.6亿元,产能过剩趋势日显。风电装备产业陆上风电装备技术较为成熟,其产业规模为1832.6亿元。2022年,中国光伏装备和风电装备产业规模占清洁能源装备产业比重已超80%,氢能装备仍在发展初期,地热能装备、生物质能装备、海洋能装备等技术较为滞后,总体占比较小。中国清洁能源装备产业结构不协调,多种细分产业潜力未得到有效开发。

二、清洁能源装备产业部分关键零部件亟须突破

经过数10年的发展,中国清洁能源装备取得了长足的进步,其产业规模已居世界前列,光伏装备、风电装备和核电装备等细分领域技术已达世界领先水平,但部分零部件技术仍需突破。目前,我国海上风电装备超长叶片、主轴承、变流器关键模块、主控制器等,光伏装备大功率直流升压变压器、万安级高效率直流电解变换器等,海洋能装备锚泊技术、兆瓦级波浪能发电技术等,核电装备关键泵阀、核级仪器仪表等仍依靠外国进口,清洁装备产业链供应链稳定性和安全性仍有提升空间。

三、电网消纳能力抑制清洁能源装备需求

近年来,中国清洁能源装机量快速增长,2022年,光伏发电装机容量约为3.9亿千瓦,同比增长28.1%;风电装机容量约3.7亿千瓦,同比增长11.2%。由于清洁能源具有波动性、间歇性、随机性等特点,清洁能源装备快速并网对电网的消纳能力要求较高。目前,中国电网消纳能力有限,且未建立全国统一的电力市场,不能完全打破区域间壁垒,完成清洁能源跨区域消纳,且电网智慧化水平不高,不能优化接入清洁能源,并对其进行系统调用。电网消纳能力不强在一定程度上制约了清洁能源装备并网速度,影响着清洁能源装备的需求。

第五节 措施与建议

一、构建完备的清洁能源装备产业链供应链体系

中国清洁能源装备产业链较为完善,但仍存在明显的薄弱环节。建议地方政府加强统筹规划,依据本地清洁能源装备产业基础、特点,围绕重点企业,统筹对清洁能源装备产业链上下游进行布局,对供应链前后端进行规划,构建配套完善的产业链。同时,建议地方政府积极搭建共性技术研发平台,聚焦清洁能源装备具有重大需求、重要意义的关键装备研发,着重培育清洁能源装备产业上游企业,聚焦关键原材料和关键零部件方面的技术突破,形成更加完备的清洁能源装备产业链供应链,提升中国清洁能源装备产业链供应链的安全性、稳定性和韧性。

二、推动海洋能装备产业化

目前,在中国清洁能源装备细分领域中,光伏装备、风能装备、水电装备、核能装备等产业发展较好,但海洋能装备产业基础较为薄弱,技术大多处于实验验证阶段,距离市场化、规模化生产仍有一定距离。中国海洋能储量丰富,分布广泛,具备开发利用条件,海洋能装备作为清洁能源装备的组成部分,其比光伏装备或风能装备的使用期限更长,且市场尚未被完全开发,处于蓝海状态。建议国家及地方政府出台针对波浪发电机、潮流发电机和潮汐发电机等海洋能装备的政策,积极推动海洋能装备产业化发展。

三、支持企业加大创新研发力度,注重提升核心竞争力

近年来,中国清洁能源装备产业规模已位列全球前列,尤其是光伏装备、风能装备等细分产业,但部分清洁能源装备仍以中低端产品为主,高端产品或其零部件仍有较大的成长空间。建议清洁能源装备生产企业围绕中国清洁能源装备的发展重点和重大需求,加强基础研发,超前部署前沿技术和颠覆性技术突破,注重产学研用深度融合,共建具有共性技术研发、试验检验、产品检测等一系列功能的创新平台,注重协同创新,加快重大技术攻关突破,加速研发成果转换,以技术为核心在市场上形成竞争优势。 3armgAPE7Cew0CK+mUNfzmSr1sO07e+vIKMyOM85ajasUsNFRMIlCn1AbQSQ0ZyQ

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