经合组织国家2020年度电力行业发展趋势

2021-04-28

一、引言

2020年,全球电力行业受新冠肺炎疫情影响严重。由于经合组织国家(OECD)实施了封锁措施,电力需求和产量大幅下降。月度电力生产规模数据显示,新冠疫情对电力生产影响最明显的月份是2020年4月与5月。2020年4月,净发电总量为747.2太瓦时(TWh),是2010年1月以来的最低值。

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图1 2020年经合组织国家发电份额

(按发电能源口径统计)

2020年可再生能源发电总量持续增长,依然延续过去十年的增长趋势。2020年经合组织国家可再生能源发电量为3269TWh,占发电总量的31.6%。在经合组织欧洲成员国中,可再生能源发电量连续第二年超过化石燃料发电量,这说明欧洲可再生能源行业正蓬勃发展,也说明煤炭在电力结构的份额正不断下降。

经合组织国家的燃煤发电量持续减少,2020年发电量为1983.3TWh,较2019年下降了15.5%,而2020年天然气发电量所占份额则增长至29.5%,当年发电总量为3048.3TWh。 

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图2 2020年经合组织国家发电量情况 

二、可再生能源

2020年,经合组织可再生能源发电总量为3269.1TWh,较2019年增长了7.5%(228.8TWh)。增长的驱动力之一为风电,2020年风力发电量达922.4TWh,较2019年增长了11.6%(95.8TWh)。光伏发电量为433.9TWh,较2019年增长了20.2%(73.0TWh)。水力发电量为1556.9TWh,较2019年增长了3.5%(52.3TWh)。在欧洲经合组织国家中,可再生能源发电量连续第二年超过了化石燃料发电量。这显著表明,欧洲国家可再生能源行业发展迅猛,特别是风能和太阳能。2020年的前3个和最后4个月暴风雨频发,导致降水量显著增加。

2020年,其他可再生能源[1]发电量为355.8TWh,较2019年增长了2.2%(7.8TWh)。这一增长是由可燃可再生燃料[2]驱动的,其较2019年增长了2.6%(7.7TWh)。增幅最大的是经合组织亚洲、大洋洲地区,2020年,经合组织亚洲、大洋洲的可燃可再生燃料发电量达38.5TWh,较2019年增长了25.6%(7.9TWh)。

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图3 2010-2020年经合组织欧洲国家可再生燃料与化石燃料发电量对比演变情况

三、水力发电

经合组织国家中,2020年水力发电量为1556.9TWh,相较2019年增长了3.5%(52.3TWh)。2020年水力发电量占总发电量的15.0%。水力发电量增幅最大地区是经合组织欧洲国家,其2020年水力发电量达621.3TWh,相较2019年增长了5.3%(31.1TWh)。受强降雨天气影响,2020年上半年水力发电量较高,发电量为327.1TWh,较2019年同期增长了6.8%(20.7TWh)。经合组织美洲国家中,2020年水力发电量为800TWh,较2019年增长了1.9%(15.1TWh)。经合组织亚洲、大洋洲国家中,水力发电量为135.7TWh,较2019年增长了4.6%(6.0TWh)。

2020年挪威的降水水平高于历史平均值,1月降水量创造了历史记录。因此,水力发电量高于全年平均值,2020年全年水力发电量为141.7TWh,较2019年增长了12.1%(15.8TWh)。反观土耳其却在2020年迎来了近5年内最干旱的一年,2020年下半年,降雨量低于季节平均值。2020年,土耳其水力发电量为77.4TWh,较2019年减少12.3%(10.8TWh)。土耳其是2020年所有经合组织国家中水力发电量降幅最大的国家,与2019年形成鲜明对比。土耳其2019年水力发电量在经合组织国家中增幅最大,较2018年增加了51.0%(29.8TWh)。

南美洲连续第二年出现了严重的干旱,哥伦比亚的水力发电量明显减少。2020年,哥伦比亚水电占总发电量的67.0%,低于2019年的72.0%和2018年的75.9%。2020年,哥伦比亚水力发电量为49.5TWh,较2019年减少8.0%。2020年上半年,发电量为21.5TWh,低于同期平均水平,与2019年同期相比下降了18.1%(4.8TWh)。在智利,连续两年的干旱影响明显,特别是在2020年上半年。第二季度水力发电量仅为3.3TWh,跌破了最低历史记录,较2019年同期水平减少23.8%(1.0TWh)。最终,智利全年水力发电量为20.3TWh,较2019年减少0.4%(86GWh)。

四、太阳能

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图4 2010-2020年经合组织国家太阳能发电量情况

2020年,经合组织国家太阳能发电量为433.9TWh,与2019年相比增长了20.2%(72.5TWh)。与2019年相比,2020年几乎所有经合组织国家的太阳能发电量都有所增加。这主要是由美国发电量的增长推动的。2020年,美国太阳能发电量为118.8TWh,较2019年增长23.3%(22.5TWh)。2020年,光伏发电装机量增加近20GW,总装机容量累计达到近100GW。美国的太阳能装机量将持续增加,估计在未来10年内将达到目前装机量的4倍之多。

太阳能发电量增幅第二大国家的是日本。2020年日本太阳能发电量为81.9TWh,较2019年增长14.6%(10.4TWh)。福岛核灾后,日本开始投资可再生能源,特别是太阳能。自2013年以来,太阳能行业发展迅速,平均每年增加的装机量超过8GW,使日本自2016年以来成为经合组织的第二大太阳能发电国。澳大利亚在过去十年中也大力投资于太阳能行业。2020年,澳大利亚太阳能发电量为22.2TWh,较2019年增长了23.5%(4.2TWh)。这延续了2019年的动态增长,2019年澳大利亚太阳能发电量为18TWh,较2018年增长50.3%。屋顶太阳能装机量在澳大利亚增长最快,新增装机量为2.6GW,较2019年增长18%。预计澳大利亚将新增24GW的屋顶太阳能装机量,十年内小型太阳能装机量预计将较目前水平增加两倍之多。

五、风能

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图5 2010-2020年经合组织国家风力发电量情况

与2019年相比,大多数经合组织国家2020年风力发电量有所增加。美国推动了风力发电量的增长,2020年,美国风力发电量为331.3TWh,较2019年增长了12.3%(36.3TWh)。美国的风力发电量占经合组织风力发电总量的35.9%,并在过去十年中保持逐年增长。2020年,美国新增风电装机容量超越过去任何一年,新增14GW,达到近120GW的总风电装机量。2021年,风力发电的份额将继续增加,因为大部分风电装机将在今年年底前并网。

2020年,经合组织欧洲成员国的风力发电量491.2TWh,较2019年增长10.6%(47.2TWh)。2020年上半年,风力发电量为260.0TWh,达到历史最高水平,较2019年同期增长14.7%(33.2TWh)。2020年第一季度有11场风暴,天气条件对可再生能源发展较为有利。2020年2月单月风力发电量为62.3TWh,打破了历史记录。2020年上半年,欧洲各国为应对新冠肺炎疫情而实施了封锁政策。由于公共和工业场所的关闭,电力需求随即减少。由于这一时期风力发电量很高,对可调度电力资源的需求随之减少。煤炭、天然气和核能的发电量低于平均水平。2020年4-5月,经合组织欧洲成员国的可再生能源发电量有史以来第一次超过不可再生能源发电量。在这两个月中,可再生能源发电量为250.7TWh,而非可再生能源发电量为246.1TWh。这要归功于欧洲较高的风力发电水平。

欧洲风力发电量的增量主要是出自英国。2020年英国风力发电量为75.8TWh,较2019年增长了17.8%(11.4TWh)。2020年上半年,风力发电量为40.1TWh,与2019年同期相比增长了30.4%(9.3TWh)。2020年上半年,风力发电占总发电量的27.0%,高于2019年同期的19.1%。发电量的增加源于该国风电行业的快速发展,到2020年底,风电装机总容量已超过24GW,其中陆上风电装机容量接近14GW,海上风电装机量为10GW。英国计划在2030年达到40GW的海上装机量,预计在未来几年风电供应将维持稳定增长。

六、可燃燃料

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图6 2019-2020年经合组织国家化石燃料产量同比变化情况 

2020年,经合组织的可燃燃料发电量为5568.8TWh,较2019年下降了6.6%(390.6TWh),这主要是由于煤电发电量显著减少。2020年煤炭发电量为1,983.3TWh,较2019年下降了15.5%(364.3TWh)。自2019年以来,煤炭发电量的下降速度加快,连续两年下降超过350TWh。2020年,经合组织成员国的煤炭发电量首次低于2000TWh。

2020年,经合组织成员国天然气发电量为3048.3TWh,较2019年减少了0.8%(21.3TWh)。气温高于往年平均水平、可再生能源发电量增加以及新冠肺炎疫情是天然气发电量小幅下降的主要原因。天然气发电仍然是经合组织成员国的主要电力来源,占总发电量的29.5%。

2020年,其他燃料[3]发电量为270.5TWh,较2019年减少1.8%(5.0TWh)。2020年经合组织成员国石油发电量为164.6TWh,较2019年减少11.5%(21.3TWh),与2013年以来的下降趋势保持一致。2020年石油发电量占总发电量的1.6%。

总体而言,2020年所有经合组织地区的煤炭发电量都有所下降。在经合组织美洲地区,2020年的煤炭发电量为902.0TWh,较2019年减少19.3%(216.2TWh)。2020年经合组织美洲成员国的天然气发电量为1,851.7TWh,较2019年增加了1.4%(25.2TWh),其余经合组织成员国2020年天然气发电量较2019年同比减少。经合组织欧洲成员国的天然气发电量为677.1TWh,较2019年减少96.7TWh,经合组织亚洲、大洋洲地区的天然气发电量为519.4TWh,减少了21.7TWh。经合组织大洋洲成员国的煤炭发电量为640.2TWh,较2019年下降了7.4%(51.4TWh)。

七、燃料替代

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图7 经合组织国家的煤炭和天然气年产量

2020年,经合组织美洲地区的煤炭发电量的减幅打破历史记录,是有记录以来减幅最明显的一年,其原因是美国的煤炭发电量下降。在美国,2020年的煤电发电量为811.3TWh,较2019年减少了19.8%(200.3TWh)。这延续了2010年以来的总体下降趋势,煤炭发电首次低于1000TWh。2011年到2019年,121家燃煤发电厂用其他类型燃料替代煤炭,103家燃煤发电厂被天然气发电厂取代。到2019年底,约有50GW的燃煤装机量被淘汰,仅2019年淘汰的装机量就高达11GW。更严格的排放标准和更低的天然气价格推动形成了淘汰燃煤电厂或使用天然气替代的策略,进一步削弱了燃煤发电的竞争力。2020年7月和8月,美国大部分地区遭遇热浪,更高的电力需求导致煤炭和天然气发电量增加。煤炭和天然气是可调峰的电力来源,这意味着电力输出可以根据市场需要按需调整。因此,尽管美国每年的煤电发电量在减少,但短期看,即使天然气在燃料结构中越来越重要,煤仍将是燃料结构中的重要来源。2020年,天然气发电量为1585.3TWh,较2019年增长了2.2%(34.5TWh)。2020年,天然气发电占总发电量的38.9%,高于2010年的23.1%。另一方面,煤炭发电占总发电量的19.9%,低于2010年的45.2%。

2020年,经合组织欧洲成员国的燃煤发电量减少最多的是德国。2020年的煤炭发电量为132.5TWh,较2019年减少21.6%(36.5TWh)。2019年,煤炭发电量大幅下降了23.8%(52.9TWh)。2020年煤炭使用量持续大幅下降,突显出德国已开始实施到2038年逐步从电力结构中淘汰煤电的战略。2020年《煤炭淘汰法》通过,淘汰燃煤电厂工作同年启动,旨在保证2022年前硬煤和褐煤发电装机量减少30GW。2020的天气条件对推动可再生能源利用非常有利。2020年上半年,风力发电量创造了新的记录。较高的风力发电量以及较低的电力需求使2020年上半年的煤炭发电量骤减。2020年上半年,煤炭发电量为54.5TWh,比2019年上半年减少38.6%(34.2TWh)。2020年上半年经合组织欧洲成员国煤炭发电量较2019年同期减少了46.1%。2020年4月至5月,德国的煤炭发电量减少了一半以上,较2019年同期减少了52.3%。同期,波兰成为经合组织欧洲成员国的主要煤电生产国,有记录以来首次超过德国。在2020年下半年,为弥补风力发电的季节性减少,煤炭发电量随之增加。随着封锁措施的放松,电力需求相应增加。当可再生能源发电量在夏季因季节性趋势减少时,对可调峰电力的需求就会上升。2020年夏天,极低的天然气价格使天然气发电比煤炭发电更有利润空间。因此,天然气发电满足了大部分电力需求,2020年6月和7月更是创造了季节性记录。2019年夏季也存在这一现象,天然气发电规模扩大并取代了煤炭发电。

自2010年以来,土耳其煤电发电量不断增加,而天然气发电量在2015年后后呈下降趋势。该战略旨在减少土耳其对硬煤和天然气的进口而更多地依赖国内的褐煤。2019年,天然气发电量处于历史低位,为53.3TWh,而煤炭发电量为相对较高的105.1TWh。2020年上半年天然气发电量较低,特别是在2020年4月至5月期间,因为疫情封锁政策,发电量与2019年同期相比几乎减半。2020年下半年,天然气发电量增长了44.0%,达到45.7TWh。2020年下半年几乎没有降雨,这对水力发电产生了较大影响。天然气发电量的增加弥补了水力发电量的减少。

八、更低的化石燃料发电量

在经合组织欧洲成员国中,2020年煤电发电量为441.1TWh,较2019年减少了18.0%(96.7TWh),在电力行业脱碳以实现《巴黎协定》目标的背景下,煤炭发电量呈明显下降趋势。可再生能源成本下降和欧洲市场碳交易价格的上升,是减少燃煤发电的良好激励因素。2020年上半年,许多国家在新冠肺炎疫情危机爆发背景下实施了封锁政策。上述原因均抑制了煤电需求。2020年上半年,煤炭发电量为200.3TWh,较2019年上半年下降了27.0%。

葡萄牙煤炭发电在2019年下半年减少后,于2020年4月基本停止。2020年5月,该国煤炭发电量仅为17.9GWh,比2019年同期减少95.0%。随着二氧化碳排放成本上升以及更具竞争力的天然气和可再生能源价格,煤炭发电的利润越来越低。加之2020年第二季度对煤电的需求降低,导致葡萄牙将其煤炭淘汰计划从2023年提前到2021年。2020年5月,封锁措施相对放宽后,葡萄牙最大的热电厂Sines煤电厂在停产100天后,恢复了煤炭发电业务。根据淘汰计划,该电厂在2021年1月关闭前继续利用其库存煤炭发电。在暖冬过后的瑞典,最后一个燃煤电厂也被提前两年停运了。奥地利的最后一家煤电厂于2020年停运,表明整个欧洲的煤炭淘汰战略正在加速实施。尽管这些国家的所有单级火力煤电厂都已停用,但少量的煤炭仍需与其他燃料一起用于自动化生产。

2020年上半年,除英国外,所有经合组织欧洲成员国的煤炭发电量都有所下降。2020年上半年英国的煤炭发电量为3.9TWh,较2019年增加了4.5%。2020年6月16日之前,因电力需求量较低且作为该国实施煤炭淘汰计划的一部分,煤电厂被关闭了近68天。煤炭发电量的增长体现在2020年第一季度,煤炭发电量为3.5TWh,较2019年同期增长7.7%。因为Fiddler's Ferry站点在2020年3月31日关闭前利用其存量煤炭进行发电。第二季度,煤炭发电量下降到394.4GWh,这是有记录以来最低的季度发电水平。2020年英国煤电产量为5.8TWh,较2019年减少20.7%(1.5TWh),占发电总量的2.0%。这表明该国煤电生产正在急速减少,在2010年至2020年的前半期,煤电平均占比达31.4%,这也表明该国有望在2025年前将煤电从能源结构中剔除。2020年英国天然气发电量为106.4TWh,较2019年下降了15.1%(19.0TWh)。这创造了经合组织国家中天然气发电量的最大降幅(以TWh计算)。英国天然气发电量下降有两个原因:首先,2020年具有可再生能源发展利用的有利条件。可再生能源发电量占发电总量的45.2%;其次,由于经济放缓电力需求随之降低。由于天然气是一种可调度的发电能源,电厂的天然气发电量随用电需求与可再生能源实际发电量进行相应调整,因此2020年的年度天然气发电量低于2019年。

韩国为了进行空气污染防控,采取了暂时关闭煤电厂或将煤炭发电量控制在80%以内的措施。该政策在过去三年中按季节予以实施。为进行空气污染防控,2020年春季几乎一半的煤电厂被关停。新冠肺炎疫情影响下该国用电需求降低,关停一半的煤电厂政策具有可行性。因此2020年煤电发电量较2019年大幅下降。2020年煤电发电量为207.0TWh,较2019年减少13.6%(32.5TWh)。2020年煤电在电力结构中的比例为37.1%,低于2019年的42.5%,十年来首次低于40%。  

九、核能 


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图8 2018-2019年与2019-2020年经合组织核电年产量的变化情况

2020年,核能发电量为1777.4TWh,较2019年减少6.4%(121.1TWh)。整个经合组织的核能发电量下降,其中经合组织欧洲成员国的核能发电量降幅最大。2020年经合组织欧洲成员国核能发电量为690.5TWh,较2019年减少11.3%(88.1TWh)。核能发电量减少主要受新冠肺炎疫情及平均温度较高的影响。在其他经合组织地区,2020年的核能发电量与2019年相比也有所减少,经合组织美洲成员国减少了2.4%(22.1TWh),经合组织亚洲大洋洲成员国减少5.1%(10.4TWh)。

平均而言,法国的核能发电量几乎占经合组织欧洲成员国核能发电量的一半。2020年核电行业受新冠肺炎疫情影响严重,欧洲核电总发电量较2019年有所下降。自2019年8月以来,因定期维修及定期安检。法国的核电生产一直低于平均水平。从2020年3月中旬到5月中旬,法国实施了严格的封锁政策。因此整个2020年夏季,为存储能源及适应国内及邻国较低的用电需求,核电停产被延长。2020年夏季和秋季,为节省核电发电厂能源消耗从而保证2020-2021年冬季电力供应的稳定性,核反应堆的离线维护时间长于平均时间。因此,2020年核电产量为335.4TWh,较2019年减少11.6%(44.0TWh),处于历史低位水平。2020年核电站发电量占总发电量的65.7%,这是十多年来的最低记录。随着封闭措施的放宽,核能发电量在2020年第三季度开始有所增加,第四季度的核能发电量维持在正常的季节浮动范围内。

瑞典是欧洲核能发电量下降第二大的国家。2020年核电产量为47.3TWh,较2019年减少26.5%(17.1TWh)。2019年12月底,Ringhals电厂的一个反应堆如期关闭。2020年第一季度,有利的风力资源使得可再生能源发电量达到历史最高水平。除此之外,气温也高于平均水平,推动电价下降,同时也增加了对可调度电源的需求。在此背景下及新冠肺炎疫情导致的电力需求水平下降,两个核反应堆在2020年春季被关闭,核能发电量因此有所减少。2020年底,Ringhals电厂的另一个反应堆被关闭。2021年,瑞典将运行6个核反应堆,随着气温升高,核能发电量预计低于历史平均水平。

2020年日本核能发电量为40.8TWh,较2019年减少24.0TWh。日本的核电生产在2014年完全停止。2011年福岛核灾难后,日本宣布在2040年前淘汰核电。为确保电力的稳定供应,2015年日本核反应堆重新启动,核电生产开始逐步增加。2019年,五个电厂的九个反应堆用于电力生产。到2020年底,由于定期检查,只有一个反应堆用于电力生产。核能发电量因此受到影响,2020年下半年核电产量为13.1TWh,较2019年同期减少54.9%(16.0TWh)。日本核能发电量将在未来几年内继续增长,预计到2030将占发电总量的20%,这也是2050年碳中和计划的一部分。

十、电力贸易

由于经合组织亚洲/大洋洲成员国未发生电力贸易,因此经合组织国家电力贸易总量是指欧洲成员国和美洲成员国的电力贸易量。美洲成员国的净出口量为21.3TWh,比2019年高出14.3TWh,主要原因是出口量的增加,2020年出口量为92.8TWh,较2019年增长14.1%。欧洲成员国中,2020年出口电力为414.2TWh,较2019年增长2.9%;2020年电力进口量为416.9TWh,较2019年下降了0.1%。值得注意的是,经合组织欧洲成员国、墨西哥分别与经合组织以外的国家进行电力贸易,因此经合组织地区的电力进口量不一定等于出口量。

挪威在2019年首次成为电力贸易的净进口国,自2010年以来挪威一直是净出口国,成为净进口国的原因是水电发电量大幅下降。但2020年,挪威的水电发电量高于平均水平。由于2020年电力需求普遍较低,较高的发电量造成电力产量过剩,与2019年相比,2020年的出口总量增加了一倍多,净出口量为20.5TWh。法国在2020年仍然是欧洲最大的电力出口国,净出口量为44.6TWh。因核能发电量的减少,导致2020年法国电力净出口量较2019年减少了22.7%。德国电力净出口量连续第二年大幅下降。净出口量为18.9TWh,较2019年下降42.2%,出口的减少用于填补煤电产量的大幅下降。芬兰、英国和意大利仍然是最大的电力净进口国,其净进口量分别为15.0TWh、18.2TWh和34.2TWh。

所有的年度数据对比都基于2020年与2019年的月度数据。本文统计数据不包括以色列。以上数据是最新数据,包含对2021年3月15日发布的《月度电力统计报告》中的一些修订。

 


[1] 包括可燃可再生能源,以及地热、潮汐、波浪、海洋和其他不可燃能源。

[2] 包括固体、气体和液体生物燃料、市政可再生废物等可燃可再生能源。

[3] 包括原油、液态天然气、炼油原料、石油产品(如炼油气体和燃料油)、其他可燃燃料(如工业和不可再生的城市固体废物)等。


翻译:王晶 冯超  

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