水力发电机工作原理水能是自然资源吗一次能源的定义

　　燃氢发电进一步增大用电需求：为了在化石燃料不竭退出电力体系时保持电网的惯量和无功调理才能，接纳氢气作为燃气电厂的燃料，代替自然气停止发电， 同时保存燃气电厂扭转机电特征和优良的调理才能。这个历程触及“电-氢-电”转换，是一种较为“华侈”的发电方法，因而在计较总的发电量时，还应将燃 氢发电所需的制氢用电思索在内，同时减去燃氢发电量（由于已在终端电力需求中思索过）。

　　用电能耗占各行业一次能源之比逐年提拔：2020年中国发电用能占一次能源总耗损量之比约43.9%，2022年估计已上升至47%-48%。分行业来看：

　　投入当量法：接纳昔时的均匀发电煤耗（或发机电组均匀热服从），将“一次电力”（即核能、水电、可再生能源等不以熄灭情势发电的电源）折算回热能形 式，并计入一次能源总耗损量中。这类方法思索了“一次电力”（间接转换成电力）与“二次电力”（颠末熄灭等历程转换）的等效性，因而更具指点意义。

　　新增装机测算值为5年均匀值，若思索5年内能够发作的增减趋向，则年新增装机的峰值能够更高。举例来讲，2036-2040年间环球光伏装 机年均新增1637GW，思索2038年到达年新增装机最大值，如2036-2040年每一年新增装机别离为均匀值的0.8、1、1.4、1、0.8倍，即新 增装机别离为1310、1637、2292、1637、1310GW，2038年为汗青最高新增装机，昔时新增2292GW光伏。风电同理，思索2036- 2040年每一年新增装机别离为均匀值的0.8、1、1.4、1、0.8倍，则新增装机别离为386、482、675、482、386GW。完好版《电气化率和氢能的开展陈述 》滥觞于公家号：百家全行业陈述 研讨陈述内容节选以下

　　净零不是起点，还需“负碳”：《环球升温1.5℃出格陈述》中指出，差别的减排途径均需在2050年阁下到达净零排放， 但这不是起点 ，尔后还需求到达负碳排放。

　　3）交通：2021年发电用能占产业总一次能耗之比约13%，估计这一比例逐年降低，2060年到达61%，其他为34%氢能、5%化石能源。

　　各行业增速：产业，2035年前一次能源耗损连结增加，35年后开端降落，2060年时低于2021年；修建：因为糊口程度和贸易开展，直到2050年仍保持增加 ，以后开端降落，到2060年高于2050年程度；交通：到2030年前连结增加，以后开端降落，2060年低于2021年程度。

　　按使用处景拆分表现需求侧状况：按使用处景拆分便可用于一次能源，又可用于终端能源，因为按使用处景拆分更能表现差别财产的增加趋向，因而本陈述采 用按场景拆分一次能源需求，而化石燃料耗损量则不是本文重点。各个国度、地域、研讨机构的拆分办法差别，但大致来讲，能够分为住民、产业、交通、商 业等几大部分。

　　电热当量法：仅思索电能自己热能当量，按非化石能源所发电量间接根据1kWh=3.6×106 J折算一次能源，这类方法只思索了电力自己的能量。

　　今朝学术界测算中国一次能源峰值约61亿tce：按照清华天气院《中国持久低碳开展计谋与转型途径研讨》，中国的一次能源消耗约在2035年达峰，数值约 60.6亿吨尺度煤，2030-2040年保持58.9-60.6亿吨标煤的较高程度，尔后逐渐降落到2050年的52亿吨标煤。

　　制氢用电增大了用电需求：氢能的参加使得相称一部门电能其实不在终端利用而作为中心能源情势，该部门电能险些都由风电水力发机电事情道理、光伏等可再生能源收回，所消费 的氢能为绿氢。因为制氢需求用电，因而氢能的参加增大了用电量水能是天然资本吗，与电能需求测算相似，设置“制氢能耗在一次能源中的占比”目标，则用氢量能够下计较

　　环球新能源累计装机将从2021年末的1.6TW增加到48TW阁下：此中，光伏累计装机将从771GW增加到36.6TW，风电累计装机将从 834GW增加到11.6TW。

　　风景发电量之比逐年降低：估计中国2055年风景发电量及用电量根本达峰，程度约为16.2万亿kWh和20.4万亿kWh。风景发电量占总发电量之比则从2021年 的约11.8%上升到2055年的约79%，并连结这一程度。

　　1）产业：2021年发电用能占产业总一次能耗之比约46.5%，估计这一比例逐年降低，2060年到达72%，其他为23%氢能、5%化石能源；

　　差别研讨机构对2050年环球一次能源耗损测算成果差别：按照将来资本研讨所（Resources for the Future， RFF）的汇总，各家研讨机构对环球2050年一 次能源耗损的测算成果各不不异，部门红果相对2021年有增加，部门则有降落，最高值约700QBtu，最低则在400QBtu阁下（1QBtu=1.055EJ）

　　碳排放：以什物量计较，2020年环球能源消耗约为煤炭（51.7亿吨）、石油（59.3亿吨）、自然气（47亿吨）。2020年环球化石能源CO2排放约320亿吨， 此中中国约100亿吨。

　　差别机构对2050年环球绿氢需求测算差别：Hydrogen Council测算的2050年绿氢需求约4.57亿吨，IEA测算值较少，约3.23亿吨，而BNEF测算量高达7.98 亿吨。

　　关于核能、水电、可再生能源电力（风能、太阳能）等不以熄灭情势操纵，且能源产出形状多为电力的一次能源，能够用两种方法权衡其能源耗损：

　　终端电能浸透率逐步进步：多种研讨表白，净零过程当中伴跟着电能浸透率的提拔，按照《BP天下能源瞻望》，至2050年，终端电能耗损占比依差别场景从 30%~50%不等，但都将提拔。按照清华天气院《中国持久低碳开展计谋与转型途径研讨》，差别场景下中国产业部分终端电气化率可在31%-69.5%不等。

　　制氢能耗今朝占比力低，远期均占有相称的比例：估计中国2050年农业、产业、修建、交通的用氢一次能耗占各自一次能耗之比别离到达3.5%水能是天然资本吗、18%、6% 、28%；2060年别离到达5%、23%、12%、34%。燃氢发电占终端所需电量之比2050年到达并保持5%程度。

　　环球新能源年均新增装机将从2023年的460GW/年增加到2.12TW/年阁下：此中，光伏由昔时新增装机350GW阁下增加到2036-2040年年均 装机1.64TW（峰值能够在2TW以上），风电由昔时新增110GW增加到2036-2040年年均装机482GW（峰值能够在600GW以上）。

　　一个国度/地域的能源消耗总量常常以一次能源为掌握口径：因为不触及加工转换，以能源的物理存在情势为根据，因此统计算为便利，也是各个国度凡是统 计能源消耗时所接纳的口径以中国为例，我国曾订定2020年天下一次能源消耗量不超越50亿吨尺度煤的目的，昔时末极耗损量为49.8亿吨水能是天然资本吗，目的告竣。

　　恰当调高测算成果至顶峰约66亿tce：按照《中国能源统计年鉴2022》和国度统计局数据，2020、2021、2022年我国一次能源耗损别离到达49.8、52.6、 54.1亿tce，年均增加2.15亿tce水能是天然资本吗，鉴于清华天气院的成果揭晓于2020年，今朝一次能源消耗实践增加状况高于其时预期，因而调高一次能源峰值至约66亿tce ，达峰工夫设定为2035年，晚于碳达峰，与天气院连结分歧。但仍连结2060年降至约50亿tce程度的预期（即降至约2020年程度）。

　　中国风景装机新增值：约在2035-2040年间达峰，这5年间均匀每一年新增风电158GW、光伏449GW。尔后因碳中和目的逐步完成、一次能源构造中可再生能 源占比逐渐超越80%、总一次能源消耗开端降落等缘故原由，新增装机开端降落，2055-2060年累计范围呈现小幅降落水力发机电事情道理。留意本陈述测算的是净增值，若思索新能 源发电装备的拆旧友换，则新增装机还可必然水平保持。

　　绿氢量：中国绿氢量连结增加，2050年到达1.27万亿Nm3（约合1.13亿t），2060年到达1.39万亿Nm3（约合1.24亿t）

　　用电量：中国电能耗损2055年达峰，约20.4万亿kWh，此中制氢用电量超越5.4万亿kWh。

　　新能源开展空间取决于传统电源的退出途径（或开展上限）：因为传统电源（化石燃料、水电、核电等）开展空间有限，只需将电能需求减去传统电源发电量 ，便可获得新能源发电量，除以操纵小时数便可获得新能源装机容量（累计值），逐年作差便可获得新增装机量。

　　IPCC第六次评价第一事情组陈述《天气变革2021：天然科学根底》表白：假如要将环球温升掌握在2℃之内，2018-2100年累计CO2 排放量应掌握在1.2万亿~1.5万亿吨之内；假如要将环球温升掌握在1.5℃之内，2018-2100年累计CO2排放量应掌握在4200-5800亿吨 之内。

　　一次能源发电占比 vs 终端电能浸透率：两种办法都可测算发电/用电量，合用差别的数据源，关于某地域能源数据以各场景一次能源消耗量给出的，能够用一 次能源发电占比对发电量停止测算（如《中国能源统计年鉴》），而关于以终端能源给出的（如欧洲EUROSTAT）则需求利用终端电能浸透率。值得留意的是 ，二者差别不小，如中国2021年末端电能消耗占比26.9%（终端能源消耗总量37.36亿tce），而一次能源发电占比则占约47%（一次能源消耗总量），次要是 由于大批一次能源在发电过程当中丧失。因而若用一次能源发电占比来测算发电量，比值要获得比终端能源耗损中电能占比要高。

　　明天赋享的是储能系列深度研讨陈述：《 电气化率和氢能的开展陈述 》。（陈述出品方：中信建投证券 ）

　　差别机构给出电能需求测算亦不同较大：按照将来资本研讨所（Resources for the Future， RFF）的汇总，各家研讨机构对环球2050年发电量的测算成果各 不不异，但比拟2021年均有较着增加，大大都值在50000TWh（即50万亿kWh）阁下，高的可达80万亿kWh阁下。

　　能源耗损总量：按照BP《天下能源瞻望2022》，2021年，环球一次能源耗损量约为595.15EJ，此中化石燃料占有82.3%。

　　（2）2060年绿氢需求到达约5.05万亿Nm3，制氢用电达20.2万亿kWh，占总用电量的 26.1%。

　　核电：西欧国度迟缓降落，中国增速不变。福岛核变乱后环球核电开展受阻，德国已订定核电完整退出的方案，美国三哩岛核变乱后核电开展也堕入窒碍，近 年来核电装机也开端呈现降落。中国方面，因为核电站址有限（海内开展本地核电能够性不大），估计核电装机每一年批准、新增约4-6台机组。操纵小时方面 ，核电可持久保持7000-8000小时高负载率运转，且不宜频仍改动着力，估计将来操纵小时保持高位，但有迟缓降落的趋向。

　　环球绿氢需求2060年将到达5.05万亿Nm3 ，折合4.49亿吨，环球制氢用电量2060年将到达20.2万亿kWh，占环球用电量的约26.1%。即便 思索蓝氢、灰氢局部退出，2060年的总用氢量比拟2021年也增加达376%。

　　生物资和其他能源情势：缺少大范围开辟代价，开展空间有限。生物资在美国次要以生物柴油等生物燃料情势存在，但是对中国、欧洲等耕地有限的地域而言 ，占用农业资本开展生物燃料得失相当。因而关于环球大大都地域，生物资发电仅限于渣滓发电等，开展空间有限。至于潮汐、海浪等其他可再生能源情势， 整体来说开辟前提有限，开辟难度大，缺少经济性

　　电能在终端能源消耗中占比的提拔伴跟着化石燃料占比的降落：按照《BP天下能源瞻望》，在净零场景下2050年化石燃料在终端能源消耗总量中的占比降落 到20%阁下，而电能的占比则提拔至50%以上。电能的普遍利用挤占了化石燃料的利用空间，再加上发电量中可再生能源电力占比的逐年进步，终极完成能源 构造的脱碳。

　　环球发电量将从2021年的27.4万亿kWh增加到75万亿kWh阁下，年均增速约3%。此中新能源发电量将从2021年的约3.17万亿kWh增加到 2060年约62.5万亿kWh，增加1872%。占发电量之比将从2021年的11.6%上升到2060年的83.1%。

　　环球终端能源需求中电能、氢能占比不竭进步，风、光具有低本钱大范围开展潜力，驱动环球风电累计装机2060年到达11.6TW，光伏累 计装机到达36.6TW，相较2022年末程度别离增加3560%、1173%。能源转型程序加快，鞭策环球年均新增装机从今朝的每一年约460GW （光350GW+风110GW）增加到2036-2040年均新增2119GW/年，此中光伏年均新增可达1637GW/年，风电年均新增可达482GW/ 年，别离增加258%、328%。

　　化石燃料电源逐渐、有序退出：包罗煤炭、石油、自然气等，在十年以上的维度下，中、美、欧等次要经济体的化石燃料装机容量均会降落，此中尤以煤炭下 降疾速且完全；自然气发电较为干净，降落较迟缓；石油以交通耗损为主，在电力装机中使用未几。远期各大经济体均只保存大批煤电和须要的调峰气电，同 时操纵小时降落到3000+小时，次要作为调峰电源利用

　　水电：西欧兴旺国度水电开辟潜力根本已发掘殆尽，90年月以来水电装机容量根本没有增加，现已呈现了撤除水坝规复河道原始生态的动作，估计将来水电装 机将稳中略降，操纵小时则保持不变。中国水电装机另有必然开展空间，今朝通例水电装机已到达3.7亿kW阁下，估计将来另有最多2亿kW的开展空间。

　　条件假定：火电2030年到达装机顶峰后容量逐年低落，至2060年降至400GW，均匀操纵小时降至1800小时。水电装机容量逐渐到达580GW水能是天然资本吗，核电均匀每一年 新增装机4GW。新能源（风电、光伏）发电量中，光伏占比由2021年的33.28%，逐渐提拔到2045年的54%，并连结稳定。

　　一次能源界说和分类：一次能源是指天然界中以原无形式存在的、未经加工转换的能量资本，如煤炭、石油、自然气、核能、水能、太阳能、风能、生物资、 地热、潮汐能等。

　　该用电量其实不计入终端电能需求测算中（制氢用电为直接用电），间接用电+直接用电之和即为电能总需求，因而制氢作为直接用电将放大电能总需求。

　　中国风景装机累计值：约在2055年阁下达峰，峰值约为3.63TW（风电）、9.4TW（光伏）尔后范围略有降落（因一次能源消耗总量降落）。

　　按燃料范例拆分一次能源消耗表现能源供应侧状况：按照《中国能源统计年鉴》，中国的分类法为煤炭、石油、自然气、一次电力及其他能源（此中有水电、 核电等）。按照EIA，美国的分类办法则分为化石燃料、核能和可再生能源三大类，各种再细分为煤炭、石油、自然气水能是天然资本吗、水电、地热、太阳能、风能、生物资 等。《BP天下能源瞻望》则分为石油、自然气、煤炭、核能、水电和可再生能源等水力发机电事情道理。

　　（3）从2022年末到2060年，环球光伏累计装机将由1000GW增加到36.6TW；环球风电累计装机将由911GW增加到11.6TW，相较2022年末程度别离 增加3560%、1173%。

　　2）修建：2021年发电用能占修建总一次能耗之比约51.8%，估计这一比例逐年降低，2060到达85%，其他为12%氢能、3%化石能源；