国际能源署水力发电专题市场报告

摘要

此报告为国际能源署（IEA）首次发布的专门针对水力发电的市场报告。该报告突出了水力发电发展的经济和政策环境，并就其所面临的挑战提出建议，以加快其增长并维护现有基础设施。该报告基于对各个国家和项目进行的底层监测，提供了全球各储水、流动和抽水蓄能型水力发电项目的十年容量和发电量预测。

序词

大约两年多前，在巴黎的第七届世界水力发电大会上，我强调了水力发电的巨大潜力——这是世界上最大的干净、灵活的电力发生源，尤其是在新兴和发展中经济体中。我当时说，水力发电的声音并没有被充分听到，并且我承诺国际能源署将为水力发电社区发出强有力的声音，特别是通过将水力发电作为我们2020年可再生能源市场报告的重点。

我们当时并不知道，2020年初的全球大流行疾病将给我们的社会和经济带来史无前例的冲击。今天，我感到自豪，尽管我们在2020年面临的中断，我们兑现了两年前的承诺，并发布了本专题报告。我坚信这个值得等待的专题报告是世界上第一项研究，提供了对三种主要水力发电的详细全球预测：储水、流动和抽水蓄能。

该报告表明，有些事情在Covid-19危机中并没有改变。该报告发现，尽管经济可行，全球仍然存在巨大的水力发电潜力未被开发。这种潜力在新兴和发展中经济体中特别强，其对新能源供应的需求正在迅速扩展，许多人仍然无法获得可靠的能源服务。如果可持续地开发，水力发电可以为许多国家的能源体系带来重大好处。

该报告的预测不幸地显示，基于当前的政策设置，本十年度水力发电的增长将放缓。这是世界所不能承受的。正如我们的报告所指出的，水力发电是低碳电力的被遗忘的巨人；它的产量比任何其他来源都多。水力发电在促进干净能源转型方面的贡献并不仅仅是其所产生的巨大可再生能源电力——其为电力系统提供灵活性和蓄能能力的功能也是无与伦比的，使其成为整合更多风力和太阳能的自然启动器。

这种罕见的特征组合不能被忽视。国际能源署最近发布的《Net Zero by 2050: A Roadmap for the Global Energy Sector》（《2050年零碳排放：全球能源部门的路线图》）表明，如果世界想要有机会将全球温升控制在1.5℃，那么2020年代必须是所有干净、高效能源技术大规模部署的十年。水力发电无疑是其中之一，但政府必须采取重要政策措施，以使其克服目前所面临的重大困难。并且所有水力发电项目都需要满足高水平的可持续性标准，以确保其所带来的能源和气候好处不会被负面的环境和社会影响所削弱。

当今，言辞和行动之间的差距仍然是一个重要问题。尽管更多和更多的政府作出了到2050年实现净零碳排放的鼓舞人心的承诺，但是气候目标尚未得到可信的政策的支持，以推动排放的降低。政府可以采取的一个具体措施是，将水力发电重新置于能源和气候政策议程之中。这是本报告所提出的七个优先行动领域之一，希望对于寻求建立干净、安全的能源未来的政策制定者们有所帮助。

最后，我想向Heymi Bahar和那些为履行我在2019年5月对水力发电社区所作的承诺而辛勤劳作的国际能源署同事们表示感谢。

Fatih Birol博士 国际能源署执行董事

水力发电是被遗忘的低碳电力巨人

水力发电是低碳电力发生的主要支撑，目前在全球范围内提供了其中的近一半。水力发电的贡献比核能的高55%，并且比其他所有可再生能源的贡献（包括风力、太阳能光伏、生物能和地热能）都要多。2020年，水力发电提供了全球电力发生的一六，成为煤炭和天然气之后的第三大电力来源。过去20年，水力发电的总容量在全球范围内增加了70%，但是由于风力、太阳能光伏、煤炭和天然气的增长，其在总发电量中的比例保持不变。

新兴和发展中经济体在1970年代以来一直领导着全球水力发电的增长，主要是通过对大型发电站的公共部门投资。目前，水力发电在28个新兴和发展中经济体中满足了大部分的电力需求，这些国家的总人口达到8亿。在这些国家中，水力发电为扩展电力供应提供了一种成本有效的方式。然而，在发达经济体中，水力发电在电力发生中的比例正在下降，并且发电站正在衰老。在北美洲，平均水力发电站的年龄近乎50岁；在欧洲，平均年龄为45岁。这些衰老的发电集团——它们在数十年中为需求提供了可以承受的、可靠的可再生电力——需要现代化，以确保它们能够在未来数十年里以可持续的方式为电力安全做出贡献。

水力发电发电站还为电力系统的灵活性和安全性做出了重要贡献。许多水力发电站可以比其他发电站（如核能、煤炭和天然气）更快地调整其电力发生，并且水力发电站也可以较平稳地停止和重新启动。这种高度的灵活性使其能够快速调整以满足需求的变化，并且补偿其他电力来源的波动。这使得水力发电成为了支持太阳能光伏和风力的快速部署和安全集成到电力系统中的一个有吸引力的选择，因为这两种能源的电力生产会因为天气、一天的时间或一年的时间等因素而有所不同。作为可以按需提供大量低碳电力的关键资产，水力发电对于建立安全和干净的电力系统至关重要。目前，水力发电发电站在世界上灵活电力供应容量的近30%，但是它们有潜力提供更多。

强有力的可持续发展标准对于发挥水力发电巨大潜力至关重要

在全球范围内，大约有一半的水力发电经济可行的潜力尚未被发挥。这种潜力在新兴经济体和发展中经济体中尤为突出，达到了近乎60%。在发电站的整个生命周期中，水力发电的每单位发电的碳排放量相当低，并且具有多种环境好处。

政府在确保水力发电的潜力可以可持续发挥方面发挥着重要作用。需要健壮的可持续发展标准和措施来增加投资者的信心并获得公众的接受。目前，水力发电发电站的环境影响评估可能会非常漫长、代价高昂且风险高，这可能会阻碍投资。因此，水力发电项目需要满足明确的、广泛接受的可持续发展标准，以使其们变得可行。确保水力发电项目遵循严格的指导方针和最佳实践，可以最大限度地减少可持续发展风险，同时最大化社会、经济和环境优势。这种方法也可以减少项目的领导时间。

更好的收益可见性是吸引大规模投资的关键

提供更多关于未来收益的确定性的政策措施可以减少投资风险并确保水力发电项目的经济可行性。自1950年代以来，超过90%的水力发电发展都是在条件下进行的，通过电力购买保证或长期合同提供收益确定性。这在竖直集成和自由化的电力市场中都发生了。今天，复杂的许可申请程序、环境和社会接受以及长期建设期等挑战可能会导致更高的投资风险。在发达经济体中，由于电力价格的下降和缺乏长期收益确定性，水力发电发电站的商业模式已经恶化。对于具有长期领导时间的大型水力发电项目，长期收益的可见性可以显著降低融资成本并提高项目的可行性，从而促进投资。这对于私营部门的参与尤为重要。

如果没有重大政策变化，本十年度水力发电扩张预计将放缓

按照预测，2021年至2030年间，全球水力发电容量将增加17%，或者230 GW。然而，在这个时期内，净容量增加预计将比上一个十年降低23%。这种缩减结果于中国、拉丁美洲和欧洲水力发电项目开发的放缓。然而，亚太、非洲和中东地区的增长部分补偿了这些下降。

国际能源署（IEA）提供了对2030年三种水力发电的详细预测：储水、流动和抽水蓄能。储水水力发电发电站，包括能够存储水的坝，在我们的预测中，将在2030年的净水力发电增加的一半。成本有效的电力接入、跨境出口机会和坝的多种用途是储水项目扩展的主要驱动力。抽水蓄能水力发电发电站通过将水从下池泵升到上池，然后在需要发电时通过涡轮发电。它们在我们的预测中，将在2030年的净水力发电增加的30%。许多市场对于系统的灵活性和蓄能的需求，以便促进可变新能源的更大比例的集成，是2021年至2030年抽水蓄能项目增长的原因。流动水力发电是通过自然水流发电，且蓄水能力有限。它仍然是最小的增长细分市场，因为它包括许多规模小于10 MW的小型项目。

中国将在2030年继续成为单一最大的水力发电市场，并在我们的预测中，将占全球容量增长的40%。然而，中国在全球水力发电增加的比例已经下降，并且在2001年至2010年的峰值为近乎60%。中国的水力发电发展节奏放缓，是因为环境影响的越来越多的关注，以及大型项目经济吸引力的下降。在印度，全球第二大增长市场，新的长期目标和财政奖励将有望解除以前停滞的大量项目。

拉奥斯人民民主共和国（“拉奥人民民主共和国”）和尼泊尔正在开发电力出口项目。非洲的电力需求和出口机会正在推动更快的水力发电扩张。在未来的十年里，亚洲和非洲的水力发电容量增加将是最大的，这是因为其巨大的未开发潜力和在低成本下增加电力接入的需求。在巴西，水力发电的发展已经放缓，这是因为经济可行的站点的有限性、多元化的需求和环境的关注。未来，哥伦比亚和阿根廷将在拉丁美洲的水力发电增长中领导。土耳其的水力发电发展正在加速，并且在未来的几年里，将在欧洲的容量增加中占据领先地位。在北美洲，电力出口机会将有望推动利用一些加拿大的未开发水力发电潜力。

中国投资占据了新的水力发电项目的主导地位

在未来的十年里，将有超过一半的新水力发电项目在非洲、东南亚和拉丁美洲被中国公司建造、融资、部分融资或拥有。中国在水力发电发展方面的作用在非洲最大，其预计将在未来的十年里参与到新容量的近70%。这包括当前在该大陆建造的最大水力发电项目，即大爱塞俄比亚复兴坝。在亚洲，不包括印度，将有近45%的水力发电发电站容量在未来的十年里涉及中国公司。巴基斯坦和拉奥人民民主共和国将在融资或建造方面看到最大的中国贡献。在拉丁美洲，将有超过40%的水力发电扩张预计将有中国的参与，包括在阿根廷、哥伦比亚和秘鲁的显著投资。

更广泛地说，在未来的十年里，将有超过75%的新水力发电容量是亚洲和非洲的大规模项目，由国有企业委托。在中国和非洲的竖直集成和单一买方市场中，公共部门的作用仍然占领主导。在拉丁美洲和欧洲，一些国家提供了支持政策，如拍卖和反馈电价（Fit），导致更高比例的私营部门投资水力发电发电站。

为了维持可靠和灵活的电力供应，旧式水力发电站的现代化是必要的

在今天和2030年之间，将有1270亿美元，或者全球水力发电投资的近四分之一，用于现代化旧式发电站，主要在发达经济体中。对现有基础设施的工作，例如涡轮的更换、升级或增加，将在本期间占据全球水力发电容量的近45%。在北美洲和欧洲，对现有发电站的现代化工作将被预测占据本十年度水力发电投资的近90%。总的来说，这些用于现代化发电站的支出使得全球水力发电投资与上一个十年相比保持稳定。

然而，预计对现有发电站的支出不足以满足全球水力发电发电集团的现代化需求。到2030年，将有超过20%的全球发电集团的发电机组的年龄超过55岁，这是主要电气机械设备需要被更换的年龄。这为增加旧式发电站的灵活性能力提供了一个良好的机会。全球范围内所有旧式发电站的现代化将需要在今天和2030年之间投资3,000亿美元，这是我们目前预计在此方面投资的数额的两倍多。长期收益的可见性有限，以及更换设备所需的巨额投资，可能使确保所需融资的难度加大。每个水力发电站的合同安排和所有权模式将是确定是否及何时现代化发电站可以获得融资的关键因素。

水力发电的灵活性对于将风力和太阳能光伏电力在电力系统中集成至关重要

储水发电站和抽水蓄能水力发电设施的灵活性和蓄能能力，是任何其他技术都无法匹敌的。随着可变新能源的比例的增加，将会转型电力系统并提高灵活性的需求。具有较低的运营成本和较大的蓄能容量的现有储水水力发电站，是今天最经济实惠的灵活性来源。第一次，国际能源署（IEA）估算了水力坝后储存的水的巨大能量价值。所有现有的传统水力发电站的水库，可以在一个完整的循环中储存1,500 TWh的电能，这相当于欧盟当前的年度电力需求的近一半。这是比全球抽水蓄能水力发电集团目前可以储存的能量多出170倍，比所有电池容量（包括电动汽车）多出2,200倍。

抽水蓄能水力发电设施将继续是电池旁边的电力蓄能容量的关键来源。全球新项目的抽水蓄能容量预计将增加7%，到2030年增加到9 TWh。随着这种增长，抽水蓄能容量将继续明显高于电池的蓄能容量，尽管电池蓄能（包括电动汽车）到2030年年将扩展超过10倍。除了新的抽水蓄能项目，另有3.3 TWh的蓄能能力将来自向现有发电站添加抽水能力。

为抽水蓄能发电站建立商业模式的开发，仍然是一个巨大的挑战。抽水蓄能和电池技术在未来的电力系统中，是越来越互补的。每种技术都为不同的时间尺度提供了成本有效的蓄能解决方案。然而，由于抽水蓄能发电站的规模较大、资本密集性较高，因此投资它们被视为比电池项目更具风险，并且并不总是得到充分的报酬。新的抽水蓄能投资的经济吸引力，被长期报酬机制的缺乏、灵活性服务的价格较低和对电力价格和市场条件的不确定性所削弱。

2021-12-12

Cr: IEA (2021)，水电特别市场报告，IEA，巴黎 https://www.iea.org/reports/Hydropower-special-market-report，许可证：CC BY 4.0