Помощь студентам в учебе
ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ И ВНЕДРЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В США И КИТАЕ
|
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ 6
1.1. История изучения и использования энергии солнца 6
1.2. Способы использования энергии солнца 8
1.3. Преимущества и недостатки солнечной энергетики 11
1.4. Нормативно-правовая база применения солнечной энергетики 13
1.5. Территориальная организация распределения солнечной энергетики 18
ГЛАВА 2. РАЗВИТИЕ И ВНЕДРЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В США 23
2.1. Предпосылки для развития отрасли солнечной энергетики в США 23
2.2. Крупнейшие компании и инвестиции в солнечную энергетику в США 29
2.3. Научно-исследовательские разработки в области солнечной энергетики в США 32
ГЛАВА 3. РАЗВИТИЕ И ВНЕДРЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В КИТАЕ ....34
3.1. Предпосылки для развития отрасли солнечной энергетики в Китае 34
3.2. Крупнейшие компании и инвестиции в солнечную энергетику в Китае 39
3.3. Научно-исследовательские разработки в области солнечной энергетики в Китае 40
ГЛАВА 4. ТЕРРИТОРИАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ
СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В США И КИТАЕ 43
4.1. Региональные особенности размещения солнечных электростанций в США и
Китае 43
4.2. Проблемы и перспективы развития и внедрения солнечной энергетики в США и
Китае (на основе SWOT-анализа) 50
4.3. Перспективные направления развития и внедрения солнечной энергетики для
России 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
ЛИТЕРАТУРА 59
ПРИЛОЖЕНИЯ 64
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ 6
1.1. История изучения и использования энергии солнца 6
1.2. Способы использования энергии солнца 8
1.3. Преимущества и недостатки солнечной энергетики 11
1.4. Нормативно-правовая база применения солнечной энергетики 13
1.5. Территориальная организация распределения солнечной энергетики 18
ГЛАВА 2. РАЗВИТИЕ И ВНЕДРЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В США 23
2.1. Предпосылки для развития отрасли солнечной энергетики в США 23
2.2. Крупнейшие компании и инвестиции в солнечную энергетику в США 29
2.3. Научно-исследовательские разработки в области солнечной энергетики в США 32
ГЛАВА 3. РАЗВИТИЕ И ВНЕДРЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В КИТАЕ ....34
3.1. Предпосылки для развития отрасли солнечной энергетики в Китае 34
3.2. Крупнейшие компании и инвестиции в солнечную энергетику в Китае 39
3.3. Научно-исследовательские разработки в области солнечной энергетики в Китае 40
ГЛАВА 4. ТЕРРИТОРИАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ
СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В США И КИТАЕ 43
4.1. Региональные особенности размещения солнечных электростанций в США и
Китае 43
4.2. Проблемы и перспективы развития и внедрения солнечной энергетики в США и
Китае (на основе SWOT-анализа) 50
4.3. Перспективные направления развития и внедрения солнечной энергетики для
России 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
ЛИТЕРАТУРА 59
ПРИЛОЖЕНИЯ 64
Возобновляемые источники энергии сегодня приобретают всё больший вес в структуре топливного баланса многих стран мира. Они стали актуальной альтернативой традиционным источникам, к которым относятся нефть, газ и уголь. Уже в XX веке человечество осознало проблемы, имеющие в своей основе неразумную и чрезмерную эксплуатацию месторождений. По оценкам некоторых экспертов мы уже прошли пик добычи по разным видам топлива либо стали чрезвычайно близки к этому. Если обратиться к истории, будет заметно, как на протяжении веков замещались основные источники энергии. Человечество прошло эру использования дерева в качестве источника, перешло на уголь, а после него на нефть и газ. Однако не раз уже случались энергетические кризисы, связанные с политическими и экологическими причинами, и наиболее острые из них показали необходимость диверсификации топливного баланса и переход к альтернативным источникам. Вопрос об альтернативе становится всё острее, и на данном этапе развития, когда наука и технология активно развиваются, представилась возможность использовать возобновляемые источники в энергетике.
Движущей силой для внедрения новых технологий является не только исчерпаемость традиционных ресурсов, но также экологическая безопасность. Влияние вредных выбросов СО2 и других веществ в атмосферу на глобальное изменение климата будет ещё долго изучаться учёными разных стран и научных школ, однако нельзя не признать тот факт, что человечество наносит колоссальный урон экосистеме всей планеты. Природная среда чрезвычайно сложна, и последствия неразумных действий человека трудно смоделировать, а порой они и вовсе оказываются непредсказуемы. Потому следует задуматься об этом на раннем этапе, когда ещё существует возможность изменить ситуацию к лучшему. Возобновляемые источники энергии - не единственный, но действенный способ снизить вредное влияние традиционных.
Развитие солнечной энергетики в мире представляется особенно перспективным. С каждым годом потребность в электроэнергии всё больше растёт, и наряду с традиционными источниками возможно использование альтернативных. Освоение возобновляемой энергетики означает решение таких задач как улучшение экологической ситуации, электроснабжение районов, удаленных от основной энергетической системы, регулирование тарифов на электроэнергию и другие.
Актуальность темы исследования заключается прежде всего в том, что развитие
возобновляемых источников энергии в мире - приоритетное направление XXI века, поскольку человечество на данном этапе владеет технологиями, позволяющими реализовывать данные проекты. В рассматриваемых странах - США и Китае - продолжает формироваться рынок солнечной энергетики, они являются ведущими в мире, и их пример может послужить хорошей базой для внедрения альтернативных источников в России.
Целью данной работы стало выявление особенностей развития и внедрения солнечной энергетики в США и Китае, как ведущих странах в данной отрасли энергетики, а также выделении факторов, влияющих на успешность реализации проектов в разных регионах.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
• Определить наиболее перспективные виды использования солнечной энергии
• Выявить правовые и организационные особенности развития солнечной энергетики в США и Китае
• Выявить технико-экономические особенности солнечно-энергетических комплексов в США и Китае
• Выделить региональные особенности территориальной организации размещения солнечных электростанций в США и Китае
• Дать оценку реализации успешных примеров использования солнечной энергетики
• Рассмотреть проблемы и перспективы развития солнечной энергетики
Объект исследования - предприятия солнечной энергетики в США и Китае
Предмет исследования - особенности формирования системы солнечной энергетики в США и Китае.
В ходе написания работы использовались следующие научные методы:
• аналитический и сравнительно-географический методы,
• картографический метод,
• статистический метод,
• метод SWOT-анализа
Структура работы включает введение, 4 главы, заключение, список использованной литературы, приложения (таблицы).
Теоретической и методологической основой исследования послужили работы в области возобновляемой энергетики кандидата географических наук В.В.Акимовой, доктора технических наук, специалиста в области энергетики Салыгина В.И., работы китайских и американских авторов. Источниками статистической информации послужили данные Международного энергетического агентства, Управления по энергетической информации США, Международного агентства по возобновляемой энергетике. В дополнение к данным источникам также использовались информационно-аналитические отчёты агентств по энергетике, данные отчётов департаментов (национальных министерств) США и Китая.
Практическая значимость работы состоит в том, что применение данного исследования, а также рекомендации могут быть полезны для корректировки и совершенствования государственными структурами деятельности по развитию солнечной энергетики в России, для планирования частными организациями своей коммерческой и инвестиционной деятельности как за рубежом, так и в нашей стране. Прогнозирование рынка фотоэлектрических технологий во всем мире требует понимания действий политиков в ключевых странах, которыми на 2020 год являются Китай и США.
Движущей силой для внедрения новых технологий является не только исчерпаемость традиционных ресурсов, но также экологическая безопасность. Влияние вредных выбросов СО2 и других веществ в атмосферу на глобальное изменение климата будет ещё долго изучаться учёными разных стран и научных школ, однако нельзя не признать тот факт, что человечество наносит колоссальный урон экосистеме всей планеты. Природная среда чрезвычайно сложна, и последствия неразумных действий человека трудно смоделировать, а порой они и вовсе оказываются непредсказуемы. Потому следует задуматься об этом на раннем этапе, когда ещё существует возможность изменить ситуацию к лучшему. Возобновляемые источники энергии - не единственный, но действенный способ снизить вредное влияние традиционных.
Развитие солнечной энергетики в мире представляется особенно перспективным. С каждым годом потребность в электроэнергии всё больше растёт, и наряду с традиционными источниками возможно использование альтернативных. Освоение возобновляемой энергетики означает решение таких задач как улучшение экологической ситуации, электроснабжение районов, удаленных от основной энергетической системы, регулирование тарифов на электроэнергию и другие.
Актуальность темы исследования заключается прежде всего в том, что развитие
возобновляемых источников энергии в мире - приоритетное направление XXI века, поскольку человечество на данном этапе владеет технологиями, позволяющими реализовывать данные проекты. В рассматриваемых странах - США и Китае - продолжает формироваться рынок солнечной энергетики, они являются ведущими в мире, и их пример может послужить хорошей базой для внедрения альтернативных источников в России.
Целью данной работы стало выявление особенностей развития и внедрения солнечной энергетики в США и Китае, как ведущих странах в данной отрасли энергетики, а также выделении факторов, влияющих на успешность реализации проектов в разных регионах.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
• Определить наиболее перспективные виды использования солнечной энергии
• Выявить правовые и организационные особенности развития солнечной энергетики в США и Китае
• Выявить технико-экономические особенности солнечно-энергетических комплексов в США и Китае
• Выделить региональные особенности территориальной организации размещения солнечных электростанций в США и Китае
• Дать оценку реализации успешных примеров использования солнечной энергетики
• Рассмотреть проблемы и перспективы развития солнечной энергетики
Объект исследования - предприятия солнечной энергетики в США и Китае
Предмет исследования - особенности формирования системы солнечной энергетики в США и Китае.
В ходе написания работы использовались следующие научные методы:
• аналитический и сравнительно-географический методы,
• картографический метод,
• статистический метод,
• метод SWOT-анализа
Структура работы включает введение, 4 главы, заключение, список использованной литературы, приложения (таблицы).
Теоретической и методологической основой исследования послужили работы в области возобновляемой энергетики кандидата географических наук В.В.Акимовой, доктора технических наук, специалиста в области энергетики Салыгина В.И., работы китайских и американских авторов. Источниками статистической информации послужили данные Международного энергетического агентства, Управления по энергетической информации США, Международного агентства по возобновляемой энергетике. В дополнение к данным источникам также использовались информационно-аналитические отчёты агентств по энергетике, данные отчётов департаментов (национальных министерств) США и Китая.
Практическая значимость работы состоит в том, что применение данного исследования, а также рекомендации могут быть полезны для корректировки и совершенствования государственными структурами деятельности по развитию солнечной энергетики в России, для планирования частными организациями своей коммерческой и инвестиционной деятельности как за рубежом, так и в нашей стране. Прогнозирование рынка фотоэлектрических технологий во всем мире требует понимания действий политиков в ключевых странах, которыми на 2020 год являются Китай и США.
В данной исследовательской дипломной работе были рассмотрены особенности организации, развития и внедрения солнечной энергетики в двух ведущих мировых державах - США и КНР. У каждого из этих крупнейших игроков на рынке имеются свои преимущества, способствующие скорейшему формированию солнечно-энергетического комплекса или, наоборот, недостатки, сдерживающие развитие последнего.
Технологии солнечной генерации, несмотря на статус новых, который часто им приписывается, имеют длинную историю становления. Первые удачные опыты получения электричества от солнца были проведены ещё в XIX веке, и с тех пор неоднократно менялись материалы фотовольтаических ячеек, увеличивался КПД. Получив стимул к совершенствованию в виду космической гонки, начавшейся в 60-х годах, фотоэлектрические технологии вышли на рынок гражданской продукции и с тех пор уверенно заняли своё место в ряду возобновляемых источников энергии. С начала XX века происходит развитие концентрирующей солнечной энергетики.
Мировой опыт говорит о том, что данные технологии наиболее перспективны сегодня. Первый вывод, который можно сделать на основе изученного материала - отрасль достигла такой высокой ступени развития, что внутри каждой технологии появилось множественное деление на способы организации и более мелкое дробление по поколениям материалов, что еще не наблюдалось в начале 2000-х годов. КПД фотовольтаических ячеек может достигать рекордных 27%, но на данный момент технология, позволяющая добиваться таких больших значений, не вышла в массовое производство.
Второй вывод касается солнечно-энергетического комплекса, практические сформированного в США и продолжающего своё формирование в Китае. И в одной, и в другой стране существует вся цепочка создания добавленной стоимости, начиная от производства материалов и заканчивая обслуживанием, солнечные электростанции уже встроены в общую энергетическую систему, однако степень эффективности их работы и передачи энергии разнится. Развитие солнечной энергетики идёт ускоренными темпами со второй половины 2010-х. Причинами этому служат снижение более чем на 70% цены фотоэлектрических модулей, пространственная экспансия компаний-производителей, стадия зрелости, достигнутая кремниевыми технологиями 1-го поколения, появление на рынке фотоэлектрических модулей на базе технологий 2-го поколения.
Солнечная энергетика - высокотехнологичная инновационная отрасль, привлекательная для инвестирования. Постоянное увеличение инвестиций в отрасль позволяет ей выйти из статуса второстепенного источника энергии и постепенно превратиться в один из ведущих. На основе материалов можно прийти к заключению, что такой переход наблюдается уже сегодня. Примером служат инвестиции, превышающие суммарно денежные вливания в отрасль традиционных источников, а также большой прирост установленных мощностей.
Суммарно на Китай и США приходится 267,8 ГВт установленных мощностей СЭС, что составляет 45% от всех мировых. В гелиотермальной энергетике лидирует США в виду более близкого расположения к районам потребления большого количества электроэнергии и развитой инфраструктуры. Для Китая остро стоит вопрос о передаче электричества из наиболее богатых солнцем регионов, плохо развитых и с малочисленным населением в регионы восточные при минимальных потерях в электросетях.
Важным моментом является сильное падение стоимости электроэнергии от солнца. Показатель LCOE значительно снизился в обеих странах за последние годы в виду таких факторов как увеличение срока службы панелей, увеличение КПД преобразователей энергии, государственное стимулирование. В США и Китае солнечная энергетика стала не просто конкурентоспособной по сравнению с традиционной, но также одной из самых дешёвых даже в отсутствии субсидий. Основной конкурент для солнечной генерации в энергетике Китая - генерация на угле, которая остаётся привлекательной по причине низкой цены. В США конкурентами служат парогазовые установки, стоимость энергии от которых также низкая. Преимущество Китая - дешёвые системы хранения энергии (в отличие от более дорогих в США) в виду наличия производственной базы, налаженной системы логистики и разрешений на использование вредных химических веществ при производстве, т.е. менее развитой базой экологических нормативов.
Вывод относительно территориальной структуры отрасли в Китае и в США следующий: она достаточно неоднородна в обеих странах. В США её можно назвать полицентрической применительно к регионам, поскольку выделяются регионы запада и востока, на которые приходится большая часть установленных мощностей. По выработке лидируют юго-западные и южные штаты, особенно заметна на общем фоне Калифорния. Для Китая более характерно деление на север и юг, а также один восточный центр с наибольшими установленными мощностями, преимущественно распределённой генерации, но при достаточно высокой доле централизованной. Основной фактор размещения на востоке Китая - потребительский, на западе и севере - природный (т.е. наибольшее количество солнечного излучения) и государственное стимулирование. Главные центры в Китае - провинции Хэбэй, Шаньдун и Цзянсу. В Цзянсу находятся штаб-квартиры ведущих корпораций солнечной энергетики и производственные базы. Главные центры в США - Калифорния, Невада, Аризона, Техас, Флорида и Северная Каролина. Учитывая плановый характер экономики КНР, следует сделать вывод о том, что географически размещение отрасли совпадает с планом, однако по объёму вводимых мощностей наблюдается значительное превышение.
Существенный фактор для успешности реализации проектов в рассмотренных странах - государственная политика. Степень проработанности системы государственной поддержки отрасли на разных иерархических уровнях достаточно хорошая в обеих странах. США и Китай передают полномочия в принятии решений относительно ВИЭ на уровень субъектов. В целом состояние области НИОКР в сфере солнечных технологий лучше в США. Американские компании - лидеры по инвестициям в исследования относительно полученной выручки.
При внедрении солнечной энергетики в России необходимо обращать внимание на зарубежный опыт использования экономических стимулов в виде специальных тарифов или налоговых льгот, планирования объёма ввода установленных мощностей и корректировки политики при несовпадении реальных объёмов запланированным. На российском рынке на 2019 год представлено небольшое число компаний-производителей солнечных модулей, существует только один вертикально-интегрированный холдинг.
Технологии солнечной генерации, несмотря на статус новых, который часто им приписывается, имеют длинную историю становления. Первые удачные опыты получения электричества от солнца были проведены ещё в XIX веке, и с тех пор неоднократно менялись материалы фотовольтаических ячеек, увеличивался КПД. Получив стимул к совершенствованию в виду космической гонки, начавшейся в 60-х годах, фотоэлектрические технологии вышли на рынок гражданской продукции и с тех пор уверенно заняли своё место в ряду возобновляемых источников энергии. С начала XX века происходит развитие концентрирующей солнечной энергетики.
Мировой опыт говорит о том, что данные технологии наиболее перспективны сегодня. Первый вывод, который можно сделать на основе изученного материала - отрасль достигла такой высокой ступени развития, что внутри каждой технологии появилось множественное деление на способы организации и более мелкое дробление по поколениям материалов, что еще не наблюдалось в начале 2000-х годов. КПД фотовольтаических ячеек может достигать рекордных 27%, но на данный момент технология, позволяющая добиваться таких больших значений, не вышла в массовое производство.
Второй вывод касается солнечно-энергетического комплекса, практические сформированного в США и продолжающего своё формирование в Китае. И в одной, и в другой стране существует вся цепочка создания добавленной стоимости, начиная от производства материалов и заканчивая обслуживанием, солнечные электростанции уже встроены в общую энергетическую систему, однако степень эффективности их работы и передачи энергии разнится. Развитие солнечной энергетики идёт ускоренными темпами со второй половины 2010-х. Причинами этому служат снижение более чем на 70% цены фотоэлектрических модулей, пространственная экспансия компаний-производителей, стадия зрелости, достигнутая кремниевыми технологиями 1-го поколения, появление на рынке фотоэлектрических модулей на базе технологий 2-го поколения.
Солнечная энергетика - высокотехнологичная инновационная отрасль, привлекательная для инвестирования. Постоянное увеличение инвестиций в отрасль позволяет ей выйти из статуса второстепенного источника энергии и постепенно превратиться в один из ведущих. На основе материалов можно прийти к заключению, что такой переход наблюдается уже сегодня. Примером служат инвестиции, превышающие суммарно денежные вливания в отрасль традиционных источников, а также большой прирост установленных мощностей.
Суммарно на Китай и США приходится 267,8 ГВт установленных мощностей СЭС, что составляет 45% от всех мировых. В гелиотермальной энергетике лидирует США в виду более близкого расположения к районам потребления большого количества электроэнергии и развитой инфраструктуры. Для Китая остро стоит вопрос о передаче электричества из наиболее богатых солнцем регионов, плохо развитых и с малочисленным населением в регионы восточные при минимальных потерях в электросетях.
Важным моментом является сильное падение стоимости электроэнергии от солнца. Показатель LCOE значительно снизился в обеих странах за последние годы в виду таких факторов как увеличение срока службы панелей, увеличение КПД преобразователей энергии, государственное стимулирование. В США и Китае солнечная энергетика стала не просто конкурентоспособной по сравнению с традиционной, но также одной из самых дешёвых даже в отсутствии субсидий. Основной конкурент для солнечной генерации в энергетике Китая - генерация на угле, которая остаётся привлекательной по причине низкой цены. В США конкурентами служат парогазовые установки, стоимость энергии от которых также низкая. Преимущество Китая - дешёвые системы хранения энергии (в отличие от более дорогих в США) в виду наличия производственной базы, налаженной системы логистики и разрешений на использование вредных химических веществ при производстве, т.е. менее развитой базой экологических нормативов.
Вывод относительно территориальной структуры отрасли в Китае и в США следующий: она достаточно неоднородна в обеих странах. В США её можно назвать полицентрической применительно к регионам, поскольку выделяются регионы запада и востока, на которые приходится большая часть установленных мощностей. По выработке лидируют юго-западные и южные штаты, особенно заметна на общем фоне Калифорния. Для Китая более характерно деление на север и юг, а также один восточный центр с наибольшими установленными мощностями, преимущественно распределённой генерации, но при достаточно высокой доле централизованной. Основной фактор размещения на востоке Китая - потребительский, на западе и севере - природный (т.е. наибольшее количество солнечного излучения) и государственное стимулирование. Главные центры в Китае - провинции Хэбэй, Шаньдун и Цзянсу. В Цзянсу находятся штаб-квартиры ведущих корпораций солнечной энергетики и производственные базы. Главные центры в США - Калифорния, Невада, Аризона, Техас, Флорида и Северная Каролина. Учитывая плановый характер экономики КНР, следует сделать вывод о том, что географически размещение отрасли совпадает с планом, однако по объёму вводимых мощностей наблюдается значительное превышение.
Существенный фактор для успешности реализации проектов в рассмотренных странах - государственная политика. Степень проработанности системы государственной поддержки отрасли на разных иерархических уровнях достаточно хорошая в обеих странах. США и Китай передают полномочия в принятии решений относительно ВИЭ на уровень субъектов. В целом состояние области НИОКР в сфере солнечных технологий лучше в США. Американские компании - лидеры по инвестициям в исследования относительно полученной выручки.
При внедрении солнечной энергетики в России необходимо обращать внимание на зарубежный опыт использования экономических стимулов в виде специальных тарифов или налоговых льгот, планирования объёма ввода установленных мощностей и корректировки политики при несовпадении реальных объёмов запланированным. На российском рынке на 2019 год представлено небольшое число компаний-производителей солнечных модулей, существует только один вертикально-интегрированный холдинг.