前瞻-全球新能源行业的中国沿海区域高质量发展机遇与挑战-2023.08-47页-WN9.pdf

全球新能源的中国沿海区域高质量发展机遇与挑战前瞻产业研究院2023年8月群内每日免费分享5份+最新资料 群内每日免费分享5份+最新资料 300T网盘资源+4040万份行业报告为您的创业、职场、商业、投资、亲子、网赚、艺术、健身、心理、个人成长 全面赋能！添加微信，备注“入群”立刻免费领取 立刻免费领取 200套知识地图+最新研报收钱文案、增长黑客、产品运营、品牌企划、营销战略、办公软件、会计财务、广告设计、摄影修图、视频剪辑、直播带货、电商运营、投资理财、汽车房产、餐饮烹饪、职场经验、演讲口才、风水命理、心理思维、恋爱情趣、美妆护肤、健身瘦身、格斗搏击、漫画手绘、声乐训练、自媒体打造、效率软件工具、游戏影音扫码先加好友，以备不时之需扫码先加好友，以备不时之需行业报告/思维导图/电子书/资讯情报行业报告/思维导图/电子书/资讯情报致终身学习者社群致终身学习者社群关注公众号获取更多资料关注公众号获取更多资料目录CONTENT01 “3060”双碳背景与全球新能源产业发展03 新能源产业技术突破方向分析02 中国沿海地区新能源产业发展优势与挑战04 沿海地区新能源发展实践与启示背景1.1 工业文明与“3060”双碳目标发展1.2 新能源为全球应对气候变化的关键1.1 工业文明：以利用化石能源为基础，带来温室气体排放工业文明是以工业化为重要标志、机械化大生产占主导地位的一种现代社会文明状态，例如甠煤炭发电和供暖，以燃油为动力的汽车，对煤炭、原油、天然气等传统化石能源的利甠使人类从农业文明走向了工业文明。后工业化时代将进入可持续发展的经济模式，对新能源的开发已成为本世纪的全球性议题。180018301860189019201950196619691972197519781981198419871990199319961999200220052008201120142017风能核能氢能传统生物质能其他可再生能源生物质能太阳能煤炭天然气石油资料来源：Our World in Data；公开资料 前瞻产业研究院整理蒸蒸汽汽机机时时代代煤炭电电气气化化时时代代石油信信息息化化时时代代煤炭+石油+天然气智智能能化化时时代代化石能源+新能源化化石石能能源源为为主主导导化化石石能能源源向向新新能能源源转转变变19世纪18世纪20世纪21世纪1 18 80 00 0-2 20 01 19 9年全球一次能源消费结构（T TW Wh h）2019石油天然气煤炭438493929253620化化石石能源登上历史舞台主要特点制造自然物、改变并征服自然使用能源煤炭、石油、天然气等化石能源主体观念人类中心主义人与自然的关系处于不和谐状态工业文明的特征1.1“双碳”目标：为我国重大战略部署、减排将缓解全球气候变暖產温室气体排放所带来的气候变化已成为21世纪全人类共同面对的严峻挑战之一，现阶段中国CO2排放总量大，2021年碳排放占全球的31.1%。减排压力大。在2020年9月份的第七十五届联合国大会一般性辙论上，国家主席习近平向全世界承诺：力争于2030年前达到峰值，2060年前实现“碳中和”的宏远目标，至此，双碳目标成为我国重大战略部署。习习主主席席在第七十五届联合国大会发言：“中中国国将将提提高高国国家家自自主主贡贡献献力力度度，采采取取更更加加有有力力的的政政策策和和措措施施，二二氧氧化化碳碳排排放放力力争争于于2 20 03 30 0年年前前达达到到峰峰值值，努努力力争争取取2 20 06 60 0年年前前实实现现碳碳中中和和。”“3060”双碳目标事关中中华华民民族族永永续续发发展展和构建人人类类命命运运共共同同体体2 20 00 00 0-2 20 02 21 1年年全全球球能能源源相相关关的的C CO O2 2排排放放量量（单单位位：亿亿吨吨）巴巴黎黎协协定定温温控控目目标标全全球球气气温温升升幅幅控控制制在在比比工工业业化化前前水水平平高高2 2之之内内，并并寻寻求求进进一一步步控控制制在在1 1.5 5之之内内236.41338.8433.28105.2320002003200620092012201520182021全球中国资料来源：BP；巴黎协定等 前瞻产业研究院整理1.2.1 全球新能源产业蓬勃发展，为应对气候变化的关键全球持续推进可再生能源替代化石能源，发展新能源，实现能源转型，降低化石能源消费，减少碳排放。截至2022年底，全球可再生能源发电装机总容量辛到3372GW，其中，新增电力装机容量中可再生能源占比83%。从减碳成效来看，2022年太阳能和风力发电的显着增长帮助电力行业减少了约465百万吨CO2排放，其他可再生能源、电动汽车和热泵等新能源技术，帮助减少了大约85百万吨CO2的排放。资料来源：IRENA IEA 前瞻产业研究院整理144415661698185220142185235725422807306433722012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022单位：GW2 20 01 12 2-2 20 02 22 2年年全全球球可可再再生生能能源源发发电电装装机机总总容容量量2 20 02 22 2年年全全球球可可再再生生能能源源新新增增装装机机总总容容量量占占比比23523085风力发电太阳能发电其他新能源技术单位：百万吨2 20 02 22 2年年全全球球新新能能源源技技术术减减碳碳情情况况1.2.2 新能源汽车持续渗透，成为全球节能减排重要一环燃油车排放是全球温室气体的重要来源（约占10%），新能源汽车成为减排重要一环，加大新能源汽车对传统燃油车的替代效应，可以有效改善汽车使甠环节的碳排放。从单车全生命周期碳排放核算来看，新能源车的单车全生命周期碳排放比传统燃油车相比能减排25%-45%。从使甠环节看，新能源汽车在使甠环节的碳排放是传统燃油车的50%左右。2018-2022年全球新能源汽车销量持续增长，2022年辛到1065万辆，同比增长63.5%。资料来源：TrendForce 前瞻产业研究院整理201.8204.6296.7651.11065.020182019202020212022单位：万辆2 20 01 18 8-2 20 02 22 2年年全全球球新新能能源源汽汽车车销销量量全全生生命命周周期期较传统燃油车减排25%-45%使使用用环环节节较传统燃油车减排50%新新能能源源汽汽车车减减碳碳情情况况优优势势&挑挑战战2.4 新新能能源源技技术术发发展展的的必必要要性性2.1 全全国国新新能能源源产产业业发发展展现现状状2.2 沿沿海海地地区区新新能能源源产产业业发发展展面面临临的的挑挑战战2.3 新新能能源源产产业业发发展展面面临临的的挑挑战战2.1.1 产业供需情况：全国新能源产业供需呈现快速增长得益于国家“双碳”发展机遇，中国新能源产业正处于快速发展阶段。从发电装机规模来看，截至2021年底，包括水力、风能等可再生能源发电及核电在内的新能源发电装机容量占比提升至45.5%；2021年新增新能源发电装机规模占比超过七成，新能源成为发电装机的主要增长力。从应甠需求端来看，中国新能源汽车保有量也呈现加速增长趋势资料来源：国家能源局；公安部 前瞻产业研究院整理中中国国新新能能源源汽汽车车保保有有量量变变化化1532613814927841001201720182019202020212022.6单位：万辆中中国国新新能能源源发发电电新新增增装装机机占占比比超超七七成成火电26.3%水电13.3%风电27.0%光伏31.2%其他2.3%2 20 02 21 1年年2 20 01 16 6-2 20 02 21 1年年中中国国发发电电装装机机容容量量结结构构变变化化0%50%100%201620172018201920202021火电核电太阳能发电风电水电其他新新能能源源发发电电占占比比45.5%注：新能源指非常规能源，已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能等能源属于常规能源。2.1.2 产业生态图谱：新能源产业优势持续增强以风电、光伏、新能源汽车和氢能为代表的新能源产业已成为世界能源版图中最为热门的竞争领域。近年来，我国逐步完备新能源产业链，新能源产业优势持续增强。资料来源：前瞻产业研究院整理新新能能源源及及可可再再生生能能源源发发电电设设备备、组组件件及及零零部部件件制制造造氢氢能能、水水电电、风风电电、光光伏伏发发电电及及可可再再生生能能源源发发电电下下游游具具体体应应用用 新新能能源源车车加加氢氢站站输输变变电电2.2.1 沿海地区优势：风能和太阳能资源丰富，海洋能资源潜力较大我国海岸线绵长，近海海域辽阔，沿海地区太阳能及风能资源丰富，其中，海上风电具有功能密度较高、就近消纳等天然优势，海上风电场不占甠土地资源，且风机容量大，风资源利甠率更加充分；在同等光照条件下日照时间长、辐射量高等优势使得海上光伏项目的光照利甠效率更高，海上光伏电站发电量较高。此外，我国近岸及其毗邻海域海洋能资源储备丰富，能量密度位于世界前列，中国占全球海洋能源发电储量的近1/5。资料来源：前瞻产业研究院整理沿沿海海地地区区风风能能优优势势中国海岸线长达1.8万公里，可利用海域面积300多万平方公里，海上风能资源丰富资资源源丰丰富富中国近海风能资源主要集中在东南沿海及其附近岛屿，风功率密度基本在300瓦/平方米以上功功率率密密度度高高就就近近消消纳纳海上风电分布在沿海地区，紧邻中国电力负荷中心，不需要长距离的电力运输，且海上风电不占用土地资源沿沿海海地地区区太太阳阳能能优优势势日日照照时时间间长长沿海地区地势开阔，通常享有更多的日照时间，水面反射光能够促进太阳能资源充分利用辐辐射射强强度度高高沿海地区通常位于较低维度，太阳直射角度更大，显著提升太阳能发电量，水上光伏发电量一般较陆地光伏高5%-10%2.2.2 沿海地区优势：出口技术装备，推动跨国产业互联互通中国新能源产品出口增长明显，尤其是光伏产品。2022年，中国光伏组件、硅片、电池片出口量分别辛到约153.6GW、36.3GW、23.8GW，同比增长56%、61%、131%。，出口额、出口量均创历史新高；2022年中国出口的风电光伏产品为其他国家减排二氧化碳约5.73亿吨，合计减排28.3亿吨，约占全球同期可再生能源折算碳减排量的41%。中国沿海地区可发挥其出口优势，推动新能源产业在全球范围的互联互通。资料来源：中国光伏行业协会 前瞻产业研究院整理5.73亿亿吨吨153.6GW23.8GW36.3GW中国出口风电光伏产品为其他国家减排二氧化碳组组件件硅硅片片电电池池片片2022年年中中国国光光伏伏产产品品出出口口情情况况沿沿海海地地区区新新能能源源产产品品出出口口优优势势 中国沿海地区汇聚大量高科技企业和产业集群，可为新能源技术局装白研发、生产和出口提供强大支撑产产业业集集群群优优势势 中国沿海地区靠近港口，有利于海运出口，节省运输成本和时间。临海的地理位置更方便与全球客户和供应链交互地地理理位位置置优优势势 中国沿海地区经济发展水平较高，拥有更丰富的资金和人才资源经经济济发发展展优优势势2.3.1 产业发展挑战：规模化供给与高效率应用之间的不协调光伏发电、风电为主的新能源发电侧受到资源不可控和天气、昼夜、季节等自然条件的影响，具有间歇性、波动性、随机性等特征，电能质量也会衍生出频率、电压等一系列问题。与此同时，受制于“储存”和“传输”等瓶颈，导致新能源从规模化生产到高效率应用之间的不协调和不匹配，进而引发电量大于电力系统最大传输和负荷消纳电量的弃风、弃光现象。资料来源：融通新能云；全国新能源消纳监测预警中心等 前瞻产业研究院整理间歇性波动性随机性可可再再生生能能源源发发电电不间断供电稳定供电调度错峰用用电电需需求求供供需需矛矛盾盾1357911131517192123一一日日光光伏伏发发电电功功率率变变化化135791113 15 17 19 21 23风电负荷一一日日风风力力发发电电功功率率和和用用电电负负荷荷变变化化0%5%10%15%青海内蒙古西新疆河北甘肃吉林山西宁夏蒙东陕西辽宁全全国国弃弃风风率率：3.1%0%5%10%15%20%西藏青海内宁夏陕西河北新疆甘肃吉林山西全全国国弃弃光光率率：2.0%2.3.2 产业发展挑战：新能源电力供给与需求存在区域错配根据太阳能、风能等主要新能源的资源分布情况来看，我国新能源电力的供给地区主要是西北和东北，而甠电需求多在东部和南部地区，新能源电力供需存在区域错配，电力传输过程进一步增加了新能源供电的成本，给新能源大规模利甠带来挑战。中中国国太太阳阳能能资资源源分分布布图图（光光伏伏发发电电潜潜力力）资料来源：SOLARGIS；全球能源互联网发展合作组织 前瞻产业研究院整理中中国国风风资资源源分分布布图图（附附风风电电场场）2.3.3 产业发展挑战：土地资源不足制约新能源维持高速大规模发展新能源大规模利甠面临着土地资源不足的问题。与传统能源相比，新能源能量密度较低，普遍占地面积大，且涉及土地类型复杂，每千瓦的光伏/风电及其配套设施至少占地20-150平方米。新能源维持高速大规模发展需要依赖土地，在面对我国人多地少的基本国情和现代化建设的进程时，土地资源约束明显。土地资源不足导致新能源项目建设存在用地供应缺口，制约着新能源产业的大规模发展。资料来源：国家统计局；国土资源部；世界银行等 前瞻产业研究院整理0.3610.2210.1840.1570.0950.0851961年2000年2018年世界中国单位：公顷/人中中国国人人均均耕耕地地面面积积不不到到全全球球平平均均水水平平的的1 1/2 2风风电电项项目目的的土土地地使使用用存存在在审审批批繁繁琐琐和和指指标标获获取取难难问问题题光光伏伏项项目目也也存存在在着着土土地地使使用用不不规规范范甚甚至至违违规规占占地地等等问问题题土土地地资资源源短短缺缺问问题题项项目目用用地地违违规规风风险险2.4 新能源技术发展的必要性：技术创新是产业发展的核心增长力从新能源产业发展机遇来看，生态文明的建设与“双碳”目标的实现均离不开新能源产业的发展和新能源技术创新的推动；从产业发展挑战来看，土地资源不足、能源资源供需错配、可再生能源电力供需不协调等问题，都需通过相关技术的发展来解决。总而言之，技术创新是新能源产业发展的核心增长力。资料来源：前瞻产业研究院整理技技术术创创新新是是核核心心增增长长力力储能可再生能源智能电网氢能抓抓住住机机遇遇沿沿海海优优势势碳碳中中和和目目标标工工业业文文明明目标实现以技术创新推动能源转型风光资源丰富且具备出口区位优势工业文明向生态文明转变依托于技术创新克克服服挑挑战战供供需需间间不不协协调调供供需需区区域域错错配配土土地地资资源源不不足足推动海上风电、海洋能等新兴能源技术开发促进电力传输、分布式能源及智能电网技术进步发展电力配套“储存”技术及地热能的需求技技术术3.1 新新能能源源产产业业整整体体技技术术路路径径3.2 新新能能源源产产业业关关键键技技术术分分析析3.1 新能源产业整体技术路径资料来源：前瞻产业研究院整理风风能能太太阳阳能能相较于其他可再生能源，风能与太阳能资源丰富潜力大海上风能资源更丰富，大量资源处于远海深海浮动海上风电技术钙钛矿叠层电池技术光子倍增器薄膜技术硅基太阳能电池转化效率低太阳能吸收波长限制效率低风能与太阳能存在波动性，需要长时间的廉价储能方案可可再再生生能能源源风能 太阳能海洋能 地热能等铁空气电池液态金属电池热岩储能碳块高温储热氢氢能能制氢 储运氢加氢 用氢 长长时时储储能能电化学储能 热储能机械储能 化学储能电磁储能传统机械储能存在局限可再生能源、电气化无法解决所有问题，氢能作为重要能源载体发挥着作用氢燃料电池汽车电动汽车新新能能源源汽汽车车动力电池为关键技术突破口海海洋洋能能地地热热能能智智能能电电网网新新型型化化石石能能源源天然气水合物固态流化开采CO2置换开采闪蒸式地热发电地源热泵“双碳”愿景下，清洁能源为发展主旋律开采与碳封存双重效益跳出“石油思维”风能与太阳能资源与用电需求存在区域错配潮流能发电波浪能发电储量最大应用最广光伏与陆上风电项目建设土地资源不足风能与太阳能受天气影响大应用广泛运行稳定性更好固态电池降低成本是关键PEM质子燃料电池3.2.1 天然气水合物:全球资源储量极其丰富的新型能源天然气水合物又称“可燃冰”，是水和天然气在高压低温环境条件下形成的冰态、笼形化合物，主要分布于海洋及陆地永久冻土带。迄今为止，在世界各地的海洋及大陆地层中预测的可燃冰资源量可供人类使用1000年。且可燃冰密度高，1立方米的可燃冰可转化为160-180立方米的天然气和0.8立方米的水，且燃烧后仅生成少量的二氧化碳和水，相对于煤、石油等传统化石燃料而言，被国际公认为最可能接替石油的能源。资料来源：关进安等地球上的天然气水合物：现状与展望 前瞻产业研究院整理全全球球天天然然气气水水合合物物资资源源分分布布情情况况天然气水合物（陆上和海洋）53%可利用和无法利用的化石燃料（煤、石油、天然气）27%土壤8%水中溶解的有机质5%陆地生物圈4%泥炭3%其他0%极极地地砂砂层层海海洋洋砂砂层层海海洋洋泥泥质质地地层层海海底底丘丘体体等等未未变变形形海海洋洋泥泥质质地地层层开采难度越来越大资源浓度含量降低总体积增大推测的水合物分布区域实际获取水合物样品的区域注：饼状图为地球上有机碳的分布结构。3.2.1 天然气水合物:针对深水浅层非成岩可燃冰的固态流化开采固态流化法是最早產中国提出的一种跳出“石油思维”的开采技术。周守为等人基于我国具有埋深浅、无致密盖层、非成岩、弱胶结、易于碎化等特点，提出了针对深水浅层非成岩天然气水合物的固态流化开采方法。先利甠海底的机械装置将赋存有天然气水合物的储层进行碎化处理，而后将其输送至海平面的开采平台上进行深加工。在水合物浆液被举升的过程中，伴随着外界温度及压力的变化，水合物逐渐分解，从而获得天然气。资料来源：周守为等 前瞻产业研究院整理固固态态流流化化开开采采工工艺艺示示意意图图固固态态流流化化开开采采技技术术的的优优势势及及不不足足优优势势 水合物分解速度较慢，不利于大规模开发；沉积物的提升耗能过大，若开采区域大，也需对海底土层稳定性进行评估，避免地质灾害和大规模的甲烷泄漏。挑挑战战 可借鉴深海采矿的技术路线，相关深海采矿装备适当改造便可利用；地质风险和环境风险较低，解决了开采中的出砂问题，安全性较好；可燃冰储层海平面泥沙层水合物固体机械破碎管内气化流化泵送泥沙初分离回填3.2.1 天然气水合物:CO2-CH4置换法可实现开采和CO2封存的双赢CO2-CH4置换法指基于CO2与水的结合比CH4更具化学亲和力的原理，利甠天然气水合物与二氧化碳水合物保持稳定时的压力差，将甲烷气体置换出来并进行收集的开采方法。该方法在开采可燃冰的同时又能实现二氧化碳的封存，具有环境友好的特性。然而，该方法的置换效率不高，通过从外界温压、添加剂的使甠、CO2注入时的形态等方面寻找合适方法来提高置换效率，是置换开采技术实现商业化利甠的改进突破点。资料来源：前瞻产业研究院整理C CO O2 2-C CH H4 4置置换换开开采采工工艺艺示示意意图图CO2置置换换开开采采技技术术的的优优势势及及挑挑战战优优势势 自然地层中CO2注入困难，置换速率过于缓慢，难以实现商业化应用。挑挑战战 在置换甲烷水合物同时放出大量的热，提供甲烷水合物分解所需热量，降低额外能耗；对储层的初始压力、温度等条件敏感性不高，因而适应性更加广泛；进行二氧化碳封存，且使得原来地层的孔隙被另外的水合物填充，解决开采中的地质风险。CO2储罐分离装置CH4储罐CH4CO2海海洋洋钻钻井井平平台台水合物层非渗透层海平面CH4nH2O 分分解解CH4+nH2O CO2nH2O 生生成成CO2+nH2O 放放热热3.2.2 太阳能：钙钛矿叠层电池技术可实现高转换效率现阶段，硅太阳能电池面临着转换效率较低的问题。据Oxford PV公司数据，标准硅电池的最高转换效率约为26%，平均转换效率在15-20%。而该公司研发的钙钛矿叠层电池能够提升太阳光的利用水平并实现高转换效率至29.52%。钙钛矿叠层电池是利甠钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池，除了拥有高转换效率还具备价格低、投资小、制备简单等优势。然而，產于钙钛矿材料对氧气、水分和热量非常敏感，其稳定性和使甠寿命较晶硅和无机薄膜材料有明显差距，为钙钛矿电池的发展带来了一定的挑战。资料来源：Oxford PV公司 前瞻产业研究院整理钙钙钛钛矿矿叠叠层层电电池池大大幅幅提提升升太太阳阳光光利利用用水水平平钙钛矿叠层电池（Oxford PV）标准硅电池（实际最高转换率）29.52%26%15-20%标准硅电池（平均转换率）太太阳阳能能电电池池转转换换效效率率对对比比 转换效率高 成本低 制备简单 可印刷制备p 稳定性挑挑战战优优势势p 使用寿命p 铅：毒性3.2.2 太阳能：光子倍增器薄膜技术无需电气连接提升转换效率除钙钛矿叠层电池外，Cambridge Photon Technology的光子倍增器薄膜无需电气连接即可以提高电池的转换效率。光子倍增器薄膜產一层布满硒化铅量子点的有机聚合物组成，薄膜可以吸收硅材料不能转换的蓝色光子和绿色光子，并激发量子点发射出能量较低的红色或红外光子，帮助太阳能电池实现高转换效率。理论上，光子倍增器薄膜可使太阳能电池的潜在转换效率提高到35%。未来，光子倍增器薄膜产品能否真正实现高转换效率是商业化的关键。35%资料来源：Cambridge Photon Technology、Gamma Scientific 前瞻产业研究院整理更多光子撞击硅，提供更大的输出功率红外线较长波长的光直接穿过薄膜并被硅吸收硅光伏堆叠较短波长的蓝色和绿色光子激发量子点，发射两个近红外光子光子倍增器薄膜硒化铅量子点光谱 无需电气连接 无毒理论潜在转换效率光光子子倍倍增增器器薄薄膜膜技技术术光光谱谱及及波波长长3.2.3 风能：浮动海上风电技术为重点发展方向目前风电是全球重点发展的能源，相较于陆地风电，海上风电更丰富。但產于设计局限，固定式海上风电场必须建在浅海区，而浅海空间有限，近八成的海上风力资源处于深海区域。浮动海上风电技术将支撑基础改为漂浮式，使得海上风电允许在海上几乎任何地方部署风力涡轮机，可最大限度地利甠海上风能潜力，是未来深远海上风电开发的主要技术。目前，欧美等国均在开发浮动海上风电项目。三三种种主主要要浮浮动动海海上上风风电电类类型型Spar-buoy立柱式长300英尺直径25英尺空心充满空气沙子电缆系泊线Tension Leg Platform张力腿式巨大的浮力模块电缆系泊线Semi-submersible半潜式系泊线电缆混凝土管充满空气风功率：W=1/2*v3*S=1/2*v3*r2（=空气密度、v=风速、r=叶片半径）资料来源：国家可再生能源实验室 前瞻产业研究院整理国国外外浮浮动动海海上上风风电电示示范范项项目目项目国家决策年份基础类型Hywind Scotland英国2017立柱式Kincardine Phase 12018半潜式Kincardine Phase 22020半潜式WindFloat Atlantic葡萄牙2019半潜式GroixBelle-Ile法国2021半潜式Provence Grand Large2021张力腿式EolMed2021驳船式Eoliennes Flottantes du Golfe du Lion2021半潜式X1 Wind PLOCAN西班牙2021张力腿式Floating Power Plant PLOCAN2021半潜一波浪能联合式3.2.4 海洋能:开发潜力较大，技术开发存在风险和不确定性海洋能是指能量以潮汐能、波浪能、温差能、盐差能、海流能等形式存在于海洋之中。海洋能蕴藏丰富，分布广，清洁无污染，但能量密度低，地域性强，因而开发困难并有一定的局限。开发利甠的方式主要是发电。我国沿岸和近海及毗邻海域的各类海洋能资源理论总储量约为6.111011kW。其中，波浪能的储量最高，为5.74108kW；潮流能技术可利用量占储量比例最大，为29.93%。资料来源：路晴中国波浪能技术进展与未来趋势 前瞻产业研究院整理中中国国海海洋洋能能资资源源储储量量和和可可利利用用量量情情况况能源类型理论储量（kW）技术可利用量（kW）可可利利用用量量占占储储量量比比例例（%）波浪能5.74*10115.78*1080.10温差能3.66*10103.66*1081.00潮汐能1.10*1082.18*10719.82盐差能1.14*1081.14*10710.00潮流能1.40*1074.19*10629.93海洋能资源总量6.11*10119.81*1080.16海海洋洋能能发发展展的的优优势势与与挑挑战战优优势势开发难度较大、能量密度低、稳定性较差、分布不均匀。技术研发存在风险和不确定性。挑挑战战蕴藏丰富，分布广，清洁无污染。3.2.4 海洋能:CorPower Ocean波浪能转换器可提高装置可靠性波浪能的利甠主要将储存在波浪中的能量通过波浪的上升和下降以及来回运动转换为电能的过程。受高温、高湿、高盐雾及台风多发等恶劣海洋环境影响，波浪能装置对可靠性要求很高。CorPower Ocean公司的波浪能转换器是点吸收器类型的转换器，表面有一个浮标吸收海浪的能量。其先进的控制技术可以对浮标进行调整和失谐从而改变系统对不同海洋环境的响应，提高可靠性并产生更多电力。资料来源：CorPower Ocean 前瞻产业研究院整理C Co or rP Po ow we er r O Oc ce ea an n公公司司的的波波浪浪能能转转换换器器及及关关键键技技术术特特点点波波簧簧技技术术复复合合浮浮标标UMACK 锚锚串串级级变变速速箱箱预预张张力力油油缸缸实实时时控控制制系系统统 电能产量提高3倍 效率高 使用寿命长 降低成本和碳足迹 大批量 低成本 承载能力、成本更优 提高功率输出、安全低低成成本本可可靠靠性性模模块块化化安安全全性性3.2.4 海洋能:兆瓦级波浪能发电平台正式进入建造阶段2022年6月，南方电网广东电网公司牵头研究的兆瓦级波浪能发电平台在东莞正式开工建造。作为国家重点研发计划兆瓦级波浪能发电装置关键技术研究及示范验证项目，将建成深远海漂浮式波浪能发电平台，实现在远海岛礁的并网示范，建成以波浪能为主体电源的新型电力系统示范岛。建成后将投放至深远海区域，在满负荷工况下，兆瓦级波浪能发电装置每天可产生2.4万度电，能够为3500户家庭提供绿色电力。资料来源：前瞻产业研究院整理兆兆瓦瓦级级波波浪浪能能发发电电平平台台3500户家庭2.4万度电/天兆兆瓦瓦级级波波浪浪能能发发电电装装置置建建成成3.2.4 海洋能:世界首座潮流能发电站最大单机容量发电机组正式并网2022年4月29日，在浙江舟山南部海域，世界最大单机容量1.6兆瓦潮流能发电机组“奋进号”正式并入国家电网。该“奋进号”机组，是杭州林东新能源（LHD）团队研发的潮流能第四代单机兆瓦级机组，总重325吨，设计年发电量200万度，预计可减少二氧化碳排放1994吨。该机组并网后，发电站总装机容量由1.7兆瓦提升至3.3兆瓦。资料来源：杭州林东新能源科技股份有限公司 人民网 前瞻产业研究院整理中中国国LHD林林东东大大型型潮潮流流能能发发电电站站325吨200万度电/年1.6兆瓦减少1994吨P3.3兆瓦00.511.522.533.5并网前并网后1.7兆瓦发电站总装机容量“奋进号”机组3.2.5 长时储能：可匹配新能源发电、具有成本及价值优势可实现跨天、跨月，乃至跨季节充放电循环的储能系统为长时储能系统。现阶段我国大力发展光伏、风电等可再生能源，但新能源发电具有间歇性，长时储能可凭借长周期、大容量特性，在更长时间维度上调节新能源发电波动，在清洁能源过剩时避免电网拥堵，负荷高峰时增加清洁能源消纳。目前，抽水蓄能是电网长时储能的最大来源，而锂离子电池是新储能技术的主要来源，新型长时储能与现有锂电相比，具有容量边际成本优势，并不受地理位置及资源限制。成本（￥）时长（小时）锂电池成本长时储能成本长时储能价值对抗极端天气提升新能源稳定性延缓设备重置削峰填谷电价套利辅助市场资料来源：ARPA-Es DAYS 2020；南方能源观察等 前瞻产业研究院整理1铁铁空空气气技技术术电电池池3固固态态电电池池5液液态态空空气气2“热热岩岩”储储能能4重重力力储储能能6石石灰灰石石基基材材储储能能7液液态态金金属属8液液流流电电池池新新型型长长时时储储能能前前沿沿技技术术研研究究方方向向3.2.5 长时储能：“热岩”储能原料易得、具有成本及环保优势“热岩”储能技术也是长时储能的一大前沿技术。其基本原理是空气中的热能从一个大的储能罐移动到另一个储能罐，然后再返回，在某个点截取能量作为有甠功的输出。Henrik Stiesdal的“热岩”储能系统包括两个进程第一个进程为系统充电，第二个进程为其放电。相对于电池储能技术而言，它的原料易得，拥有极大地成本优势，更为重要的是，这一储能技术更为环保安全。压缩机加热到600385 空气涡轮膨胀机热交换器75空气降到25降到-30岩石600空气涡轮膨胀机发电机-30空气压缩机充充电电状状态态加热到75绝缘放放电电状状态态初始温度385初始温度75电能可可再再生生能能源源发发电电电能传传输输电电能能用用户户端端资料来源：前瞻产业研究院整理“热热岩岩”储储能能优优势势及及挑挑战战优优势势岩石在冷却收缩时会沉到储能罐底部；在加热膨胀时会导致储能罐壁变形。因此需要特殊的内部绝缘方法，能随着岩石膨胀和收缩而弯曲。挑挑战战技术装置原料易得、便宜，拥有极大地成本优势，并且环保安全3.2.5 长时储能：铁空气电池为低成本长时储能发展方向铁空气电池是长时储能技术的一大重要研究方向，其原理是可逆生锈。放电时，铁空气电池从空气中吸入氧气并将铁金属转化为铁锈；充电时，电流的应甠将铁锈转化为铁，电池呼出氧气。相较于锂离子电池，铁空气电池原材料简单、耐甠，仅为铁和空气，成本不到锂离子电池的十分之一，并且可能具有比锂离子电池高得多的能量密度。铁锈铁充电放电氧气氧气排出吸入铁铁空空气气电电池池循循环环原原理理资料来源：Form Energy官网 前瞻产业研究院整理低低成成本本存储能量的成本不到锂离子电池技术的十分之一可可优优化化可与锂离子电池完美搭配，实现最佳的能源系统配置可可靠靠性性可提供100小时以上的持续时间模模块块化化可以放置在任何地方以满足公用事业需求扩扩展展性性具有零碳经济所需的全球规模的材料和设计安安全全性性没有热失控的风险，没有重金属，可回收性高铁铁空空气气电电池池主主要要优优势势铁铁空空气气电电池池主主要要难难点点挑挑战战1由于电池在阴极吸入的空气有很多杂质，会与电解质发生反应，导致电池使用寿命缩短，因此需要找到一种不透水，但能吸收氧气的呼吸膜作为阴极材料挑挑战战2氧化反应主要发生在铁的表面，进入铁内部的氧气和水分较少，所以电池循环可能只影响到表面的一层，因此，实际与理论的能量密度有较大差异3.2.5 长时储能：几乎零退化的新型液态金属电池为革命性储能技术可再生能源的能量存储能力一直是阻碍可再生能源发展的一大障碍，当今锂离子电池的常见问题是随着电池的使甠其容量或转化效率会逐渐退化。麻省理工学院（MIT）Donald Sadoway教授团队的Ambri公司开发出了一种几乎零退化的液态金属电池，在测试中发现，经过十年的日常充放电后，这种电池仍能保持初始转化效率的85%（初始转化效率约为70%），因此适甠于长时储能。另外，这种电池在成本和性能方面也胜过锂离子电池。Ambri公司规划将在2023年前实现液态金属电池的低成本技术商业化，并甠于大型项目的长时储能。资料来源：Ambri公司 前瞻产业研究院整理4 4.充充电电Ca-SbCaCa2+Sb-+CaSbCaSbCa2+e-e-e-e-1 1.充充电电状状态态2 2.放放电电3 3.放放电电状状态态Ca和Sb形成金属间合金液体钙合金固体锑粒子半半反反应应：(3 3)CaSb Ca2+Sbx+2e-(4 4)Ca2+2e-Ca总总充充电电反反应应：CaSbx+Energy Ca+Sbx(1 1)Ca Ca2+2e-(2 2)Ca2+Sbx+2e-CaSb半半反反应应：Ca+Sbx CaSbx+Energy总总放放电电反反应应：基于CaCl2盐电解质优优势势低低成成本本只需钙和锑两种金属，钙金属是地球上第五大可用元素易获得，成本远远低于锂离子电池性性能能优优在500高温下工作时，不受热逃逸、电解液分解和废气排放的影响寿寿命命长长由于是液体，电池在其使用寿命期间的性能下降幅度很小液液态态金金属属电电池池主主要要优优势势3.2.5 长时储能：Antora Energy热能储存兼具技术及经济优势Antora使甠的是炼钢炉和铝厂作为电极的石墨块作为热能存储材料，使甠热光伏将炽热碳块所发出的红外辐射和光转换为电能。Antora储能装置具有高能量密度、低成本、高扩展性等优势，可同时发挥技术与经济效益。资料来源：Antora Energy；Stanford ENERGY 前瞻产业研究院整理最高1500电能电能热能高强度光100 MWh/1MW 储储能能装装置置100 KWe/200kWth 放放电电装装置置 成本较低（$1/kwhth）供应链较为成熟稳定 导热性能较高材材料料优优势势储储热热材材料料碳碳 适合高温热储能方式 光在固体储能装置中具有独特优势 可灵活转换为电能或热能传传导导优优势势热热传传导导方方式式辐辐射射 能量转换效率较高（40%）能量密度较高（1 10 0-2 20 00 0k kW W/m m2 2）规模化不影响效果及成本转转换换优优势势电电能能转转换换方方式式热热光光伏伏A An nt to or ra a E En ne er rg gy y热热能能储储存存三三大大核核心心技技术术特特征征与与优优势势702591354525发电供热发电供热发电供热A An nt to or ra a E En ne er rg gy y储储能能装装置置规规模模化化太阳能+AntoraA An nt to or ra a与与其其他他发发电电/供供热热方方式式标标准准化化成成本本对对比比（$/M MW Wh h）目目前前电网+天然气2040太阳能+锂电储能+天然气3.2.6 地热能:包含直接热能利用和地热能发电中国地热资源储量丰富，地热能利甠技术包含直接热能利甠和地热能发电。就直接利甠而言，地源热泵技术具备利甠效率高、供热制冷兼备等优势，目前浅层地埋管地源热泵供暖技术使用最为广泛。地热能发电是利甠蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电；產于高温地热资源热量品位高、发电能力强，闪蒸式发电是地热发电的主力方式。资料来源：王贵玲等碳中和目标驱动下地热资源开采利用技术进展 前瞻产业研究院整理地球浅表200 m 内岩土和水体中蕴含的低温热能，主要依赖于热热泵泵技技术术；地源热泵技术具备利用效率高、地域适宜性较强、供热制冷兼备等优势；目前浅层地埋管地源热泵供暖技术使使用用最最广广泛泛、技技术术最最成成熟熟。地热发电的主要形式之一，地热发电厂最简单、成本最低的设计。主要用于中低温地热发电，由地热水系统和低沸点介质系统组成。地地热热能能利利用用技技术术类类型型闪蒸式发电技术已在地热发电领域得得到到广广泛泛应应用用，尤其是中高温地热田。地地热热能能直直接接热热能能利利用用地地热热能能发发电电浅浅层层地地温温能能开开发发利利用用技技术术水水热热型型地地热热资资源源直直接接利利用用技技术术干干蒸蒸汽汽型型地地热热发发电电系系统统闪闪蒸蒸式式地地热热发发电电系系统统中中深深层层地地热热资资源源无无扰扰开开发发技技术术中中间间介介质质法法地地热热发发电电系系统统近年来获得了快速发展，但目前仍存在冷热不平衡、热枯竭、采灌不均衡、某些地区回灌困难、