可再生能源的進展
德國的可再生能源在去年已占全國發電量的59%,其中光伏發電占到24%,生物質能15%,水力發電8%。英國的可再生能源占比是45%。風電是英國新能源的主力。荷蘭有54%發電是可再生能源, 西班牙56%,意大利大約為53%,都超過了石化發電。
我國有兩個數據,首先是可再生能源的裝機量比例是54.7%(至2024年9月),即是産能。另一個是發電量占比是35.5%,由此可見未來可再生能源的發電量將會繼續上升。
根據S&P 的2024半年報告,美國可再生能源發電占比是26%。澳洲是39.4%,新西蘭則超過80%主要是采用水力和地熱發電。南韓和日本在可再生能源發電表現不佳,南韓目前不足10%而日本大約在22%(2024年9月)。
雖然發展按各國情況各有不同,但可以說大家都朝著2030年的目標前進。
有電沒電的困擾
去年底德國出現了數小時負電價,這是由於千家萬戶房頂光伏發電接入電網,但用電需求不足。德國議員提出修改法例容許電網有拒止接收的權力,就是要可以棄電。其根本問題是在提高光伏産能後,儲能的能力仍未足夠。
光伏只能在有陽光的時段發電;在惡劣天氣下,可再生能源設備是不能供電的,停止發電的時間完全由天氣決定。
穩定應用的技術路線
再生能源受天氣與地理環境影響很大,光伏和風能發電不穩定,需要安裝儲能設備把生産出來的電量存起來調用。儲能的一個方法就是建立大型鋰電池站,另一個方法是把再生能源用來制氫,等於用氫來儲能,然後用氫氣來發電。很明顯兩個方法都要用上。
考慮到電廠本身用天然氣,GE公司的Vernova (GEV)就是燃氣渦輪發電機(fuel turbines)可混合天然氣和氫氣來使用(稱之為摻氫)。這樣做的優點是天然氣作為保底的發電原料,電廠便可以長期穩定供電。除GE外,西門子、三菱重工等都是市場上的主力軍,摻氫和純氫的渦輪機都有。
由於外國在這方面的技術封鎖,令我國自求突破,輕型燃機已掌握,重型機在奮戰。2023年,國家電投集團聯合哈電集團、東方電氣集團、上海電氣集團等單位研制出了國產首台300兆瓦F級重型燃機樣機,該燃氣輪機具有完全自主知識產權。在摻氫燃燒技術上,國內廠商正積極開展項目示範。國家電投荊門綠動電廠二期已於2022年底開展30%摻氫燃燒。
制氫的投資
可再生能源的營運藍圖已經畫出來,這裡有個新的環節就是制氫。目前世界各地主要氫生產是從天然氣分解出來的,用於工業上,稱為藍色的氫Blue Hydrogen,此方法會排出二氧化碳。另一方法是分解水份子來産生氫,稱為綠色的氫Green Hydrogen,此法只釋出氫氣和氧氣。
我國第十四個五年計劃就有安排投資$420億美元於綠氫的建設上,在建綠氫設備産能全球第一。艾邦氫能源技術網滙總了43家國內堿性制氫電解槽生產企業名單,隆基綠能科技$隆基綠能(SH601012)$ 的産能最大,北京漢氫科技、瑞麟科技等在國際上知名。
日本政府於2023年公布計劃在未來十五年投入$988億元支援企業發展氫能科技,豐田、旭化成、千代田化工、住友、東芝、東麗、松下等都積極投入,已在日本建立多個制氫基地。美國能源署去年3月計劃為全國52個氫項目提供$7.5億美元支援,10月再追加。拜登政府已在2023年計劃投入$70億來支援建立全國氫能儲站。德國政府投入$142億美元、法國$75億美元、澳洲$26億美元。可見氫能已成為各國的國家項目,進入激烈的競賽,技術上不斷突破。調查公司Global Information的數據顯示,水電解的全球市場規模2023年為30.7億美元,到2030年將增增至50.4億美元。
美國有多家氫能相關企業,$Bloom Energy(BE)$ 市值$55.6億美元,$普拉格能源(PLUG)$ 市值$24億,這兩家上市公司仍未開始盈利。還有一家H2U Technologyies,未上市;這三家公司頗受市場關注。德國的西門子除了燃氣渦輪機外,在電解氫設備上亦很強。
圖: 各國電解產氫的年産能。藍色是已在使用,黃色是在建產能。資料來源:國際能源署2023, 制圖: Carney Media
展望
可再生能源是整個産業鏈的上游,生産出的電力可以存儲起來調用,也可以用來制氫,以氫為載體待需要時再轉化為電力。燃氣渦輪機是我國正在攻關的重要項目。
電池儲能的方向將在追逐成本效益與環保上競爭,鈉電池(或其他?)也許是未來的新方案。
綠氫科技設備、系統以至存儲運輸都有可能成為今明年投資市場的熱點,需要持續關注。電廠的升級改造工程亦將陸續有來。