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泥說 | 光伏發(fā)電是水泥企業(yè)的優(yōu)選可再生能源

今天我們談?wù)勲p碳背景下,適合水泥工業(yè)的可再生能源形式;水泥生產(chǎn)工藝的碳排放包含直接碳排放和間接碳排放。直接工藝大家都很熟悉,我們說說間接碳排放,主要包括三個方面:

(1)電力消耗產(chǎn)生的碳排放:生料制備、熟料煅燒、水泥粉磨及污染物治理(DeSOX,NOX)等這些流程都需要電力支持,電力源于燃料燃燒通過熱能轉(zhuǎn)化而來間接產(chǎn)生CO2。

(2)熱能損耗產(chǎn)生的碳排放:水泥生產(chǎn)如C1出口廢氣、表面散熱、廢氣排放等熱損失;污染物治理,如安裝和使用SCR裝置而產(chǎn)生熱損失等,都會間接造成CO2排放。

(3)環(huán)境保護(hù)等輔助原料的碳排放:水泥生產(chǎn)中需使用部分輔助原料或藥劑,如脫硫劑、脫硝還原劑(一般為氨水)、助磨劑等。

      實(shí)際上,眾所周知,水泥生產(chǎn)中最大宗的間接排放是由于電力消耗產(chǎn)生的,而我國的電力絕大部分來自于煤電;而煤電一直是被公認(rèn)為溫室氣體的主要來源。在當(dāng)下,除了煤電,水泥工業(yè)的電力來源有沒有更清潔、可再生、低碳排放的選項(xiàng)?


       為什么人類的能源主要來自煤炭?人類自工業(yè)革命以來,化石燃料一直主宰全球能源行業(yè),關(guān)鍵原因只有一個:價格便宜。因此,在雙碳背景下實(shí)現(xiàn)化石燃料能源向可再生能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵也在于此。

       對于面向雙碳目標(biāo)的眾多技術(shù)路線,我們必須首先了解當(dāng)下。全球化石燃料—煤炭、石油和天然氣—占世界能源產(chǎn)量的79%,同時也造成大量溫室氣體的排放。

       上圖清楚地表明,化石燃料替代品—可再生能源和核能—比化石燃料更安全、更清潔。既然如此,那么,為何世界要依賴化石燃料呢?

      別問,問就是便宜,便宜,便宜。以煤炭、石油為主的化石燃料在全球能源供應(yīng)中占主導(dǎo)地位,是因?yàn)檫^去乃至現(xiàn)在,它們比所有其他能源都便宜。如果我們想讓世界用更安全、更清潔的替代能源,我們必須確保這些替代能源比化石燃料便宜。不可否認(rèn)的是,目前全球電力供應(yīng)還主要依賴化石燃料:煤炭是最大的能源(供應(yīng)37%電力);其次是天然氣(供應(yīng)24%);中國電力供應(yīng)中的煤電比例就更高。燃燒化石燃料發(fā)電、取暖是全球溫室氣體的最大單一來源,造成全球排放量30%。

       上圖表顯示2009-2019年中,化石燃料和核能的上網(wǎng)電價(反映其成本)是如何變化的。核能發(fā)電成本變得越來越貴,天然氣發(fā)電變得越來越便宜,而世界上最大的電力來源—煤電的成本幾乎保持不變。

       這張圖表與上一張相同,但包括可再生能源成本(未含補(bǔ)貼)。10年前建造一座燃燒化石燃料的新發(fā)電廠比建造一座新的太陽能光伏發(fā)電廠或風(fēng)力發(fā)電廠要便宜得多。但在過去的幾年里,這種情況已完全改變。2009年,公用事業(yè)規(guī)模的太陽能光伏發(fā)電成本為每兆瓦359美元。從那以來到2019年的10年內(nèi),光伏成本下降了89%。近年來,風(fēng)能和太陽能近年來增長迅速;2019年,可再生能源占全球新增產(chǎn)能的72%。太陽能光伏發(fā)電成本近10年降低了89%以上,最靚的仔!再看下面兩張圖:


      雙碳目標(biāo)下,可再生能源成本持續(xù)下降;2010-2020年太陽能與其它可再生能源的成本變化趨勢對比。

光熱發(fā)電:0.108美元/千瓦時;海上風(fēng)電:0.084美元/千瓦時;太陽能光伏:0.057美元/千瓦時;陸上風(fēng)電:0.039美元/千瓦時。

與2019年相比,各類可再生能源成本下降的幅度為:光熱發(fā)電:-16%;海上風(fēng)電:- 9%;太陽能光伏:-7%;陸上風(fēng)電:-13%。而實(shí)際上,在所有再生能源形式中,太陽能光伏是我國水泥生產(chǎn)企業(yè)最容易布局的可再生能源形式。泥說 | 水泥企業(yè)自建光伏電站,合不合算?

     再回頭來看煤炭-世界上最大的電力來源。2011年到2019年,全球新建煤電成本從111美元降至109美元:同期太陽能成本下降了89%,風(fēng)能下降了70%,但煤炭成本的價格只下降了2%。      

可預(yù)期的是:煤電的成本在未來不會發(fā)生太大變化,有兩個原因

  • 首先,大幅度提高燃煤電廠效率的空間不大。典型的發(fā)電廠效率約為33%,而目前效率最高的發(fā)電廠達(dá)到了47%。即使是從三分之一到三分之二的巨大、前所未有的改進(jìn),也只能與太陽能光伏組件每7.5年取得的進(jìn)步相對應(yīng)。

  • 其次,所有化石燃料的電價不僅取決于技術(shù),而且在很大程度上取決于燃料本身的成本。發(fā)電廠燃燒的煤炭成本約占總成本的40%。即使建造發(fā)電廠的成本會下降,燃料成本意味著總成本有一個下限。


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