摘要

此報(bào)告為國際能源署（IEA）首次發(fā)布的專門針對(duì)水力發(fā)電的市場報(bào)告。該報(bào)告突出了水力發(fā)電發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和政策環(huán)境，并就其所面臨的挑戰(zhàn)提出建議，以加快其增長并維護(hù)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施。該報(bào)告基于對(duì)各個(gè)國家和項(xiàng)目進(jìn)行的底層監(jiān)測，提供了全球各儲(chǔ)水、流動(dòng)和抽水蓄能型水力發(fā)電項(xiàng)目的十年容量和發(fā)電量預(yù)測。

序詞

大約兩年多前，在巴黎的第七屆世界水力發(fā)電大會(huì)上，我強(qiáng)調(diào)了水力發(fā)電的巨大潛力——這是世界上最大的干凈、靈活的電力發(fā)生源，尤其是在新興和發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體中。我當(dāng)時(shí)說，水力發(fā)電的聲音并沒有被充分聽到，并且我承諾國際能源署將為水力發(fā)電社區(qū)發(fā)出強(qiáng)有力的聲音，特別是通過將水力發(fā)電作為我們2020年可再生能源市場報(bào)告的重點(diǎn)。

我們當(dāng)時(shí)并不知道，2020年初的全球大流行疾病將給我們的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)帶來史無前例的沖擊。今天，我感到自豪，盡管我們在2020年面臨的中斷，我們兌現(xiàn)了兩年前的承諾，并發(fā)布了本專題報(bào)告。我堅(jiān)信這個(gè)值得等待的專題報(bào)告是世界上第一項(xiàng)研究，提供了對(duì)三種主要水力發(fā)電的詳細(xì)全球預(yù)測：儲(chǔ)水、流動(dòng)和抽水蓄能。

該報(bào)告表明，有些事情在Covid-19危機(jī)中并沒有改變。該報(bào)告發(fā)現(xiàn)，盡管經(jīng)濟(jì)可行，全球仍然存在巨大的水力發(fā)電潛力未被開發(fā)。這種潛力在新興和發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體中特別強(qiáng)，其對(duì)新能源供應(yīng)的需求正在迅速擴(kuò)展，許多人仍然無法獲得可靠的能源服務(wù)。如果可持續(xù)地開發(fā)，水力發(fā)電可以為許多國家的能源體系帶來重大好處。

該報(bào)告的預(yù)測不幸地顯示，基于當(dāng)前的政策設(shè)置，本十年度水力發(fā)電的增長將放緩。這是世界所不能承受的。正如我們的報(bào)告所指出的，水力發(fā)電是低碳電力的被遺忘的巨人；它的產(chǎn)量比任何其他來源都多。水力發(fā)電在促進(jìn)干凈能源轉(zhuǎn)型方面的貢獻(xiàn)并不僅僅是其所產(chǎn)生的巨大可再生能源電力——其為電力系統(tǒng)提供靈活性和蓄能能力的功能也是無與倫比的，使其成為整合更多風(fēng)力和太陽能的自然啟動(dòng)器。

這種罕見的特征組合不能被忽視。國際能源署最近發(fā)布的《Net Zero by 2050: A Roadmap for the Global Energy Sector》（《2050年零碳排放：全球能源部門的路線圖》）表明，如果世界想要有機(jī)會(huì)將全球溫升控制在1.5℃，那么2020年代必須是所有干凈、高效能源技術(shù)大規(guī)模部署的十年。水力發(fā)電無疑是其中之一，但政府必須采取重要政策措施，以使其克服目前所面臨的重大困難。并且所有水力發(fā)電項(xiàng)目都需要滿足高水平的可持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)，以確保其所帶來的能源和氣候好處不會(huì)被負(fù)面的環(huán)境和社會(huì)影響所削弱。

當(dāng)今，言辭和行動(dòng)之間的差距仍然是一個(gè)重要問題。盡管更多和更多的政府作出了到2050年實(shí)現(xiàn)凈零碳排放的鼓舞人心的承諾，但是氣候目標(biāo)尚未得到可信的政策的支持，以推動(dòng)排放的降低。政府可以采取的一個(gè)具體措施是，將水力發(fā)電重新置于能源和氣候政策議程之中。這是本報(bào)告所提出的七個(gè)優(yōu)先行動(dòng)領(lǐng)域之一，希望對(duì)于尋求建立干凈、安全的能源未來的政策制定者們有所幫助。

最后，我想向Heymi Bahar和那些為履行我在2019年5月對(duì)水力發(fā)電社區(qū)所作的承諾而辛勤勞作的國際能源署同事們表示感謝。

Fatih Birol博士 國際能源署執(zhí)行董事

水力發(fā)電是被遺忘的低碳電力巨人

水力發(fā)電是低碳電力發(fā)生的主要支撐，目前在全球范圍內(nèi)提供了其中的近一半。水力發(fā)電的貢獻(xiàn)比核能的高55%，并且比其他所有可再生能源的貢獻(xiàn)（包括風(fēng)力、太陽能光伏、生物能和地?zé)崮埽┒家�多�?020年，水力發(fā)電提供了全球電力發(fā)生的一六，成為煤炭和天然氣之后的第三大電力來源。過去20年，水力發(fā)電的總?cè)萘吭谌�球范圍�?nèi)增加了70%，但是由于風(fēng)力、太陽能光伏、煤炭和天然氣的增長，其在總發(fā)電量中的比例保持不變。

新興和發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體在1970年代以來一直領(lǐng)導(dǎo)著全球水力發(fā)電的增長，主要是通過對(duì)大型發(fā)電站的公共部門投資。目前，水力發(fā)電在28個(gè)新興和發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體中滿足了大部分的電力需求，這些國家的總?cè)丝谶_(dá)到8億。在這些國家中，水力發(fā)電為擴(kuò)展電力供應(yīng)提供了一種成本有效的方式。然而，在發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體中，水力發(fā)電在電力發(fā)生中的比例正在下降，并且發(fā)電站正在衰老。在北美洲，平均水力發(fā)電站的年齡近乎50歲；在歐洲，平均年齡為45歲。這些衰老的發(fā)電集團(tuán)——它們在數(shù)十年中為需求提供了可以承受的、可靠的可再生電力——需要現(xiàn)代化，以確保它們能夠在未來數(shù)十年里以可持續(xù)的方式為電力安全做出貢獻(xiàn)。

水力發(fā)電發(fā)電站還為電力系統(tǒng)的靈活性和安全性做出了重要貢獻(xiàn)。許多水力發(fā)電站可以比其他發(fā)電站（如核能、煤炭和天然氣）更快地調(diào)整其電力發(fā)生，并且水力發(fā)電站也可以較平穩(wěn)地停止和重新啟動(dòng)。這種高度的靈活性使其能夠快速調(diào)整以滿足需求的變化，并且補(bǔ)償其他電力來源的波動(dòng)。這使得水力發(fā)電成為了支持太陽能光伏和風(fēng)力的快速部署和安全集成到電力系統(tǒng)中的一個(gè)有吸引力的選擇，因?yàn)檫@兩種能源的電力生產(chǎn)會(huì)因?yàn)樘鞖�、一天的時(shí)間或一年的時(shí)間等因素而有所不同。作為可以按需提供大量低碳電力的關(guān)鍵資產(chǎn)，水力發(fā)電對(duì)于建立安全和干凈的電力系統(tǒng)至關(guān)重要。目前，水力發(fā)電發(fā)電站在世界上靈活電力供應(yīng)容量的近30%，但是它們有潛力提供更多。

強(qiáng)有力的可持續(xù)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于發(fā)揮水力發(fā)電巨大潛力至關(guān)重要

在全球范圍內(nèi)，大約有一半的水力發(fā)電經(jīng)濟(jì)可行的潛力尚未被發(fā)揮。這種潛力在新興經(jīng)濟(jì)體和發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體中尤為突出，達(dá)到了近乎60%。在發(fā)電站的整個(gè)生命周期中，水力發(fā)電的每單位發(fā)電的碳排放量相當(dāng)?shù)停�并且具有多種環(huán)境好處。

政府在確保水力發(fā)電的潛力可以可持續(xù)發(fā)揮方面發(fā)揮著重要作用。需要健壯的可持續(xù)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)和措施來增加投資者的信心并獲得公眾的接受。目前，水力發(fā)電發(fā)電站的環(huán)境影響評(píng)估可能會(huì)非常漫長、代價(jià)高昂且風(fēng)險(xiǎn)高，這可能會(huì)阻礙投資。因此，水力發(fā)電項(xiàng)目需要滿足明確的、廣泛接受的可持續(xù)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，以使其們變得可行。確保水力發(fā)電項(xiàng)目遵循嚴(yán)格的指導(dǎo)方針和最佳實(shí)踐，可以最大限度地減少可持續(xù)發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)最大化社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境優(yōu)勢。這種方法也可以減少項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)時(shí)間。

更好的收益可見性是吸引大規(guī)模投資的關(guān)鍵

提供更多關(guān)于未來收益的確定性的政策措施可以減少投資風(fēng)險(xiǎn)并確保水力發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性。自1950年代以來，超過90%的水力發(fā)電發(fā)展都是在條件下進(jìn)行的，通過電力購買保證或長期合同提供收益確定性。這在豎直集成和自由化的電力市場中都發(fā)生了。今天，復(fù)雜的許可申請(qǐng)程序、環(huán)境和社會(huì)接受以及長期建設(shè)期等挑戰(zhàn)可能會(huì)導(dǎo)致更高的投資風(fēng)險(xiǎn)。在發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體中，由于電力價(jià)格的下降和缺乏長期收益確定性，水力發(fā)電發(fā)電站的商業(yè)模式已經(jīng)惡化。對(duì)于具有長期領(lǐng)導(dǎo)時(shí)間的大型水力發(fā)電項(xiàng)目，長期收益的可見性可以顯著降低融資成本并提高項(xiàng)目的可行性，從而促進(jìn)投資。這對(duì)于私營部門的參與尤為重要。

如果沒有重大政策變化，本十年度水力發(fā)電擴(kuò)張預(yù)計(jì)將放緩

按照預(yù)測，2021年至2030年間，全球水力發(fā)電容量將增加17%，或者230 GW。然而，在這個(gè)時(shí)期內(nèi)，凈容量增加預(yù)計(jì)將比上一個(gè)十年降低23%。這種縮減結(jié)果于中國、拉丁美洲和歐洲水力發(fā)電項(xiàng)目開發(fā)的放緩。然而，亞太、非洲和中東地區(qū)的增長部分補(bǔ)償了這些下降。

國際能源署（IEA）提供了對(duì)2030年三種水力發(fā)電的詳細(xì)預(yù)測：儲(chǔ)水、流動(dòng)和抽水蓄能。儲(chǔ)水水力發(fā)電發(fā)電站，包括能夠存儲(chǔ)水的壩，在我們的預(yù)測中，將在2030年的凈水力發(fā)電增加的一半。成本有效的電力接入、跨境出口機(jī)會(huì)和壩的多種用途是儲(chǔ)水項(xiàng)目擴(kuò)展的主要驅(qū)動(dòng)力。抽水蓄能水力發(fā)電發(fā)電站通過將水從下池泵升到上池，然后在需要發(fā)電時(shí)通過渦輪發(fā)電。它們在我們的預(yù)測中，將在2030年的凈水力發(fā)電增加的30%。許多市場對(duì)于系統(tǒng)的靈活性和蓄能的需求，以便促進(jìn)可變新能源的更大比例的集成，是2021年至2030年抽水蓄能項(xiàng)目增長的原因。流動(dòng)水力發(fā)電是通過自然水流發(fā)電，且蓄水能力有限。它仍然是最小的增長細(xì)分市場，因?yàn)樗�包括許多規(guī)模小于10 MW的小型項(xiàng)目。

中國將在2030年繼續(xù)成為單一最大的水力發(fā)電市場，并在我們的預(yù)測中，將占全球容量增長的40%。然而，中國在全球水力發(fā)電增加的比例已經(jīng)下降，并且在2001年至2010年的峰值為近乎60%。中國的水力發(fā)電發(fā)展節(jié)奏放緩，是因?yàn)榄h(huán)境影響的越來越多的關(guān)注，以及大型項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)吸引力的下降。在印度，全球第二大增長市場，新的長期目標(biāo)和財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)將有望解除以前停滯的大量項(xiàng)目。

拉奧斯人民民主共和國（“拉奧人民民主共和國”）和尼泊爾正在開發(fā)電力出口項(xiàng)目。非洲的電力需求和出口機(jī)會(huì)正在推動(dòng)更快的水力發(fā)電擴(kuò)張。在未來的十年里，亞洲和非洲的水力發(fā)電容量增加將是最大的，這是因?yàn)槠渚薮蟮奈撮_發(fā)潛力和在低成本下增加電力接入的需求。在巴西，水力發(fā)電的發(fā)展已經(jīng)放緩，這是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)可行的站點(diǎn)的有限性、多元化的需求和環(huán)境的關(guān)注。未來，哥倫比亞和阿根廷將在拉丁美洲的水力發(fā)電增長中領(lǐng)導(dǎo)。土耳其的水力發(fā)電發(fā)展正在加速，并且在未來的幾年里，將在歐洲的容量增加中占據(jù)領(lǐng)先地位。在北美洲，電力出口機(jī)會(huì)將有望推動(dòng)利用一些加拿大的未開發(fā)水力發(fā)電潛力。

中國投資占據(jù)了新的水力發(fā)電項(xiàng)目的主導(dǎo)地位

在未來的十年里，將有超過一半的新水力發(fā)電項(xiàng)目在非洲、東南亞和拉丁美洲被中國公司建造、融資、部分融資或擁有。中國在水力發(fā)電發(fā)展方面的作用在非洲最大，其預(yù)計(jì)將在未來的十年里參與到新容量的近70%。這包括當(dāng)前在該大陸建造的最大水力發(fā)電項(xiàng)目，即大愛塞俄比亞復(fù)興壩。在亞洲，不包括印度，將有近45%的水力發(fā)電發(fā)電站容量在未來的十年里涉及中國公司。巴基斯坦和拉奧人民民主共和國將在融資或建造方面看到最大的中國貢獻(xiàn)。在拉丁美洲，將有超過40%的水力發(fā)電擴(kuò)張預(yù)計(jì)將有中國的參與，包括在阿根廷、哥倫比亞和秘魯?shù)娘@著投資。

更廣泛地說，在未來的十年里，將有超過75%的新水力發(fā)電容量是亞洲和非洲的大規(guī)模項(xiàng)目，由國有企業(yè)委托。在中國和非洲的豎直集成和單一買方市場中，公共部門的作用仍然占領(lǐng)主導(dǎo)。在拉丁美洲和歐洲，一些國家提供了支持政策，如拍賣和反饋電價(jià)（Fit），導(dǎo)致更高比例的私營部門投資水力發(fā)電發(fā)電站。

為了維持可靠和靈活的電力供應(yīng)，舊式水力發(fā)電站的現(xiàn)代化是必要的

在今天和2030年之間，將有1270億美元，或者全球水力發(fā)電投資的近四分之一，用于現(xiàn)代化舊式發(fā)電站，主要在發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體中。對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的工作，例如渦輪的更換、升級(jí)或增加，將在本期間占據(jù)全球水力發(fā)電容量的近45%。在北美洲和歐洲，對(duì)現(xiàn)有發(fā)電站的現(xiàn)代化工作將被預(yù)測占據(jù)本十年度水力發(fā)電投資的近90%。總的來說，這些用于現(xiàn)代化發(fā)電站的支出使得全球水力發(fā)電投資與上一個(gè)十年相比保持穩(wěn)定。

然而，預(yù)計(jì)對(duì)現(xiàn)有發(fā)電站的支出不足以滿足全球水力發(fā)電發(fā)電集團(tuán)的現(xiàn)代化需求。到2030年，將有超過20%的全球發(fā)電集團(tuán)的發(fā)電機(jī)組的年齡超過55歲，這是主要電氣機(jī)械設(shè)備需要被更換的年齡。這為增加舊式發(fā)電站的靈活性能力提供了一個(gè)良好的機(jī)會(huì)。全球范圍內(nèi)所有舊式發(fā)電站的現(xiàn)代化將需要在今天和2030年之間投資3,000億美元，這是我們目前預(yù)計(jì)在此方面投資的數(shù)額的兩倍多。長期收益的可見性有限，以及更換設(shè)備所需的巨額投資，可能使確保所需融資的難度加大。每個(gè)水力發(fā)電站的合同安排和所有權(quán)模式將是確定是否及何時(shí)現(xiàn)代化發(fā)電站可以獲得融資的關(guān)鍵因素。

水力發(fā)電的靈活性對(duì)于將風(fēng)力和太陽能光伏電力在電力系統(tǒng)中集成至關(guān)重要

儲(chǔ)水發(fā)電站和抽水蓄能水力發(fā)電設(shè)施的靈活性和蓄能能力，是任何其他技術(shù)都無法匹敵的。隨著可變新能源的比例的增加，將會(huì)轉(zhuǎn)型電力系統(tǒng)并提高靈活性的需求。具有較低的運(yùn)營成本和較大的蓄能容量的現(xiàn)有儲(chǔ)水水力發(fā)電站，是今天最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的靈活性來源。第一次，國際能源署（IEA）估算了水力壩后儲(chǔ)存的水的巨大能量價(jià)值。所有現(xiàn)有的傳統(tǒng)水力發(fā)電站的水庫，可以在一個(gè)完整的循環(huán)中儲(chǔ)存1,500 TWh的電能，這相當(dāng)于歐盟當(dāng)前的年度電力需求的近一半。這是比全球抽水蓄能水力發(fā)電集團(tuán)目前可以儲(chǔ)存的能量多出170倍，比所有電池容量（包括電動(dòng)汽車）多出2,200倍。

抽水蓄能水力發(fā)電設(shè)施將繼續(xù)是電池旁邊的電力蓄能容量的關(guān)鍵來源。全球新項(xiàng)目的抽水蓄能容量預(yù)計(jì)將增加7%，到2030年增加到9 TWh。隨著這種增長，抽水蓄能容量將繼續(xù)明顯高于電池的蓄能容量，盡管電池蓄能（包括電動(dòng)汽車）到2030年年將擴(kuò)展超過10倍。除了新的抽水蓄能項(xiàng)目，另有3.3 TWh的蓄能能力將來自向現(xiàn)有發(fā)電站添加抽水能力。

為抽水蓄能發(fā)電站建立商業(yè)模式的開發(fā)，仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。抽水蓄能和電池技術(shù)在未來的電力系統(tǒng)中，是越來越互補(bǔ)的。每種技術(shù)都為不同的時(shí)間尺度提供了成本有效的蓄能解決方案。然而，由于抽水蓄能發(fā)電站的規(guī)模較大、資本密集性較高，因此投資它們被視為比電池項(xiàng)目更具風(fēng)險(xiǎn)，并且并不總是得到充分的報(bào)酬。新的抽水蓄能投資的經(jīng)濟(jì)吸引力，被長期報(bào)酬機(jī)制的缺乏、靈活性服務(wù)的價(jià)格較低和對(duì)電力價(jià)格和市場條件的不確定性所削弱。

2021-12-12

Cr: IEA (2021)，水電特別市場報(bào)告，IEA，巴黎 https://www.iea.org/reports/Hydropower-special-market-report，許可證：CC BY 4.0