河北省绿色能源行业的发展特征研究

马栋梁，周 涛，蒋 园，李 奕

(1. 河北金融学院 信息工程与计算机学院，保定 071051；2. 河北金融学院 河北省科技金融协同创新中心，保定 071051；3. 河北金融学院 河北省科技金融重点实验室，保定 071051；4. 东南大学 能源与环境学院，南京 210096)

0 引言

能源是指自然界中能为人类的生产生活提供某种形式能量的物质资源，主要包括矿物质能源、核物理能源、大气的环流能源、地理性能源等。能源的合理利用是人类活动的基本物质基础，尤其是人类社会健康合理地发展，离不开优质能源的出现和相应能源技术的使用。在当今全球气候环境问题日益突出的背景下，能源的合理利用和环境的保护是全世界、全人类共同关心面对的话题，也是影响我国经济社会健康、稳定、持续发展的重要议题。

绿色能源通常是指绿色的可再生能源，该类能源在消耗后通过自然环境可以得到恢复和补充，在能源的利用过程中不会产生或产生非常少的环境污染物。绿色能源包括太阳能、风能、生物能、水能、地热能等。可再生的绿色能源是未来社会健康发展过程中最为理想的能源，虽然在社会发展过程中此类能源基本不会受到能源短缺的影响，但会受到自然环境条件等因素的限制。因此，对于绿色能源行业的发展进行相应的特征分析，可以从总体上对能源和自然环境的协调发展进行总体规划，以便于实现经济社会的高质量可持续发展。

在相关研究当中，张海进等[1]对江苏省的太阳能光伏产业的发展环境和基础现状进行了分析，并指出，对于作为绿色能源产业的太阳能光伏产业而言，其发展会经过探索起步阶段、爆发式增长阶段和调整发展阶段等不同的发展阶段。于洪文等[2]分析了太阳能热利用产业的发展历程和主要特点，结果表明，合理的评价体系有利于太阳能热利用产业的健康稳定发展，同时有利于合理的产业监测。何苗[3]基于高新技术企业的数据，对安徽省的战略性新兴产业的发展状况进行了监测分析，研究认为，安徽省已初步形成了以节能环保产业、生物产业、新能源产业等重点领域为主的新兴产业发展格局，且处于快速成长的发展阶段。朱蓉等[4]基于中国气象局的高时空分辨率数据集等资料，分析评估了我国可利用风能资源的分布和开发潜力等情况，分析结果表明，作为绿色能源产业的风电产业的发展与区域的自然气候特征密切相关。

随着国际和国内对于能源的社会需求不断增长和对于自然环境的保护意识日益增强，清洁的绿色能源的推广使用已成为经济社会健康发展的必然趋势。而对从事绿色能源开发利用及相关业务的企业的发展状态进行合理有效地评估和研究，有助于促进绿色能源企业的有序发展及合理规划绿色能源企业的产业布局，具有重要的宏观战略意义。本文利用河北省科技型企业发展评价监测平台，对河北省的主要绿色能源企业进行了统计和分类，并对河北省地域范围内的绿色能源(下文简称“河北省绿色能源”)的分布特征进行了相应的统计和分析；然后结合河北省内的风能、太阳能等主要绿色能源的分布特征和主要绿色能源企业的地域分布规模及特点，计算得到了河北省主要绿色能源资源的开发程度的分布特点。

1 河北省绿色能源企业的划分

由于目前国际、国内对于绿色能源企业的界定均无统一的标准，因此本文根据河北省所有绿色能源企业的实际经营范围所涉及的具体业务分类进行了相应的划分。本文中的绿色能源企业包括从事绿色能源开发利用的企业及相关业务的企业。依据河北省科技型企业发展评价监测平台中涉及到的“电力、热力、燃气及水生产和供应业”中的所有能源企业数据进行统计汇总，对河北省能源企业涉及的业务种类进行划分，结果如表1所示。共划分出所有能源业务大类为22项，其中，绿色能源企业涉及到的业务大类为18项，传统能源企业涉及到的业务大类为4项；对业务大类再进行细分，划分出小类业务123项，其中，绿色能源企业涉及的小类业务为98项，传统能源企业涉及的小类业务为25项。

表1 河北省能源企业涉及的业务种类划分结果Table 1 Classiification results of business types involved in energy enterprises in Hebei Province

2 河北省绿色能源的特征

2.1 河北省绿色能源发电量和全国绿色能源发电量的比较

依据河北省科技型企业发展评价监测平台的宏观月度数据指标，对2002年4月～2019年12月这段时间内河北省绿色能源的发电量占全省总发电量的比例和全国范围内绿色能源(下文简称“全国绿色能源”)的发电量占全国总发电量的比例的变化情况进行了统计分析。河北省和全国的绿色能源月度发电量占比的变化情况对比如图1所示。

图1 河北省和全国的绿色能源月度发电量占比的变化情况对比(2002-04～2019-12)Fig. 1 Comparison of green energy monthly power generation capacity ratio in Hebei Province and China (2002-04～2019-12)

通过图1可以看出，自2004年之后，河北省绿色能源的发电量占比开始逐渐出现较为明显的提高。这主要有2方面的原因：一方面是由于2008年北京奥运会倡导的“绿色奥运”引发的产业带动效应，使河北省绿色能源发电的利用率较之前出现较大提升，进而使2009年左右河北省绿色能源的发电量占比创造新高；另一方面，由于绿色能源发电的基础设施建设投产增多，导致绿色能源发电受自然环境因素的影响变大，绿色能源发电量占比在月度变化方面出现了大幅度的跳跃变化。但从图1还可以看出，跟全国绿色能源的发电量占比相比，河北省绿色能源的发电量占比还存在较为明显的差距。

2014和2019年河北省和全国的不同绿色能源的发电量平均占比的对比如图2所示。

图2 2014和2019年河北省和全国的不同绿色能源的发电量平均占比的对比Fig. 2 Comparison of average proportion of power generation capacity of different green energy in Hebei Province and China in 2014 and 2019

从图2中可以看出，河北省绿色能源的发电量占比与全国水平相比总体偏低的主要原因是因为河北省水力资源总体而言相对较为匮乏，水力发电的发电量平均占比非常小。而我国南方的水力发电资源相对较为丰富，并且目前在全国绿色能源发电量中，水力发电的发电量占主要部分，其发电量平均占比最高。同时，在全国绿色能源发电量平均占比中，核电的发电量平均占比逐渐稳步提高，而河北省内的几家核电企业目前仍然处于前期的生产准备阶段，尚未实现投产发电。在河北省内，风力发电的发电量占该省所有绿色能源发电量的比例最高，与全国风力发电的发电量平均占比水平相比，2019年的数据高出约1倍；河北省的太阳能发电的发电量平均占比总体略高于全国的太阳能发电的发电量平均占比。

将河北省主要的绿色能源的月度发电量变化情况与全国同类型绿色能源的月度发电量变化情况进行统计，分别如图3、图4所示。

图3 河北省主要绿色能源的月度发电量的变化情况Fig. 3 Changes in monthly power generation capacity of main green energy in Hebei Province

图4 全国主要绿色能源的月度发电量的变化情况Fig. 4 Changes in monthly power generation capacity of main green energy in China

从图3可以看出，在河北省范围内，2006～2015年期间水力发电的发电量相对较为平稳，但在2016年开始其发电量出现了较大幅度的提升。整体而言，河北省太阳能发电的发电量呈逐年稳步提升的趋势。河北省风力发电的月度发电量的变化趋势与全国风力发电的月度发电量的变化趋势类似，均较为稳定，且呈现出周期性幅度波动的逐年上升趋势。

通过图4可以看出，在全国范围内，水力发电和风力发电的年度发电量在近10年的时间里均随着年度变化呈现稳步上升趋势。由于绿色能源发电受到季节性变化的影响，因此水力发电和风力发电的发电量变化均受到了季节的影响而呈现出季度性的周期变化特征；而全国太阳能发电的发电量变化受季节的影响相对较小，更多的是受到年度变化的整体影响。

2.2 河北省绿色能源企业的业务分布

依据表1中对河北省能源企业的大类业务划分，统计得出了目前河北省内已登记且在营业的能源相关企业共计7058家，其中，传统能源企业为3350家，绿色能源企业为3708家。在绿色能源企业中，业务范围主要涉及新能源技术开发、新能源发电设备、新能源发电等几方面的相关业务。对这3708家已登记且在营业的绿色能源企业的业务内容进行分类对比，得出从事不同业务类型的绿色能源企业数量的对比情况，具体如图5所示。

图5 河北省内从事不同业务类型的绿色能源企业的数量对比Fig. 5 Comparison of number of green energy enterprises engaged in different business types in Hebei Province

从图5中可以看出，在河北省所有业务类型中，从事太阳能相关业务企业的数量最多，近1900家，远超过其他从事绿色能源业务企业的数量。出现这种现象的原因，可能是因为太阳能发电项目的总体分布中有很多为分布式光伏发电项目。绿色能源企业数量排在第2～5位的企业从事的业务类型分别是环保业务、风能业务、水力发电业务和新能源技术业务；从事这几项业务的企业的数量均超过了所有业务类型的平均值。而从事其他业务类型的绿色能源企业则具有项目种类繁多、企业规模较为分散等特点。

绿色能源业务的发展，一方面有赖于所在地的自然资源分布特征和分布水平，另一方面则依赖于绿色能源技术的研发与创新，以及产业的升级。对于河北省而言，目前能引导绿色能源产业发生革命性改变的企业还相对较少，但是在未来的产业科技革命中，一旦发生新的产业化技术创新时，例如核能和氢能的创新性发展等，势必会推动绿色能源产业进入新的发展阶段。而目前正处于产业化规模发展的绿色能源业务，例如新能源充电技术、生物质能发电技术等业务的发展，由于受到国家绿色能源政策的大力支持，其产业规模也在迅速的发展壮大之中。

2.3 河北省能源企业注册数量及注册资金的年度变化规律

依据河北省能源企业的注册时间和注册资金情况，对该省绿色能源企业和传统能源企业的历年新增注册数量和历年新增企业的注册资金的变化情况进行了统计分析，如图6所示。

图6 河北省绿色能源企业和传统能源企业的历年新增注册数量和历年新增企业的注册资金的变化情况Fig.6 Change of number of newly added registrations and registered capital of newly added enterprises over years of green energy enterprises and traditional energy enterprises in Hebei Province

从图6a可以看出，在2012年之前，河北省历年新增注册的能源企业数量的增加速度较为平稳；自2012年开始，新增注册的能源企业数量规模呈现出逐年迅速增加的趋势；在2017年，新增注册的能源企业数量达到了峰值；然后2017年之后，新增注册的能源企业数量开始出现小幅度的回落。在2015年之前，传统能源企业的历年新增注册数量总是比同期的绿色能源企业的新增注册数量要多。但是自2015年开始，绿色能源企业的新增注册数量与传统能源企业的新增注册数量逐渐持平，且从2017年开始，绿色能源企业的新增注册数量迅速超过传统能源企业的新增注册数量。

而从图6b的历年新增企业的注册资金变化情况来看，整体而言，在2007年之前，新增的传统能源企业的注册资金规模远大于新增的绿色能源企业的注册资金规模；而在2007年之后，新增的绿色能源企业的注册资金规模出现了反超，除了2013年之外，其余年份均大于新增的传统能源企业的注册资金规模。

2.4 河北省绿色能源企业的分布特征

利用GeoDa空间地理制图软件，将通过河北省科技型企业发展评价监测平台获得的绿色能源企业在河北省不同区域的分布数量数据制作成河北省区县级的不同类型绿色能源企业的分布状态图，具体如图7所示。图中，方括号中的数字表示在某个县级区域内某类型企业的数量区间，圆括号中的数字表示该区间内县级区域的数量，百分比表示这一数量区间的地区数量占全部地区企业数量的比例范围按从小到大排序所处的位置。

图7 河北省区县级的不同类型绿色能源企业的分布状态Fig. 7 Distribution of different types of green energy enterprises at district and county levels in Hebei Province

通过图7可以看出，目前河北省区县级的不同类型绿色能源企业的分布规模主要为：

1)河北省的太阳能发电企业主要分布在张家口市、保定市西北部、石家庄市西北部、承德市北部、邯郸市西部和沧州市东部沿海等地区；其余地区的太阳能发电企业总体相对较少。

2)风力发电企业主要集中分布在张家口市北部、承德市西北部等地区；在唐山市南部沿海、沧州市东部沿海、保定市北部和廊坊市南部等地区也分布了部分风力发电企业，而其余地区的风力发电企业相对较少。

3)水力发电企业主要集中在石家庄市西部、保定市西部、邯郸市西部，以及唐山市北部的个别县域范围之内，在承德市南部和张家口市东部的个别地区也有部分水力发电企业。由于水力发电会同时受到水力资源和地势高度差等自然资源条件的限制，故而在河北省中南部的华北平原地区，水力发电的可利用资源非常少，因此水力发电不是河北省内绿色能源类型的主要组成部分。

4)在河北省内，除太阳能发电、风力发电、水力发电企业之外的其他绿色能源企业的分布相对较为分散。这是因为与太阳能发电、风力发电和水力发电企业这3种绿色能源企业相比，其他类型的绿色能源企业，例如从事生物质能、垃圾发电处理、环保、新能源充电等业务的相关企业，对于当地的自然环境和气候资源的依赖性较低，且这些类型的绿色能源企业主要集中在行政中心城市范围内。

2.5 河北省的自然气候资源分布特征

绿色能源企业的发展跟当地所处的自然气候资源密切相关。雷杨娜等[5]针对某光伏电站1年的发电量与同期的气象观测数据进行了影响效应分析，结果表明，太阳光的年日照小时数和光伏发电量之间存在密切的正相关性。闫全全等[6]研究了不同季节下典型气象因子对光伏发电量影响的特点，结果表明，全年中光伏发电的日均发电量与太阳的日总辐射量之间存在密切的相关性。张世丰[7]利用历史的气象观测数据，分析得出在敦煌地区的日照小时数、太阳辐射量、相对湿度和环境温度是光伏发电量的主要气候影响因素。张广平等[8]研究了石嘴山市逐年的日照观测数据，得出当地的日照小时数较长且稳定，该结论可为光伏产业的可持续发展提供支撑。

本文从国家气象科学数据中心获得了1981～2010年河北省的主要自然气候资源分布数据，通过对这些数据进行处理，得到了河北省主要自然气候资源的年均数据分布情况，如图8所示。

图8 1981～2010年河北省主要自然气候资源的年均数据分布情况Fig. 8 Annual average data distribution of main natural climate resources in Hebei Province from 1981 to 2010

从图8可以看出，1981～2010年河北省主要自然气候资源的分布特征为：

1)从全省的年均日照小时数情况来看，河北省北部的张家口市、承德市、唐山市南部、秦皇岛市北部、保定市西部和沧州市中部等地区的年均日照小时数较高，具有较高的太阳光照射条件。这些地区的年均日照小时数均超过了2600 h，局部太阳辐射资源非常丰富的地区的年均日照小时数甚至超过了2800 h。

2)年均平均风速较高、风力资源较为丰富的地区主要集中在张家口市、沧州市东部沿海等地区。

3)年均地表温度总体呈现出河北省西北部地区偏低、东南部地区逐渐升高的分布特点。

4)年均降水量最为丰富的地区为承德市南部、唐山市和秦皇岛市等地区。

2.6 河北省主要绿色能源的开发程度分布

根据河北省各个地区当地的自然气候资源分布特征数据和绿色能源企业数量数据，对各个地区的绿色能源开发程度和开发潜力进行了相应的计算和划分。为了消除不同指标数据对计算结果的量纲影响，对原始数据均进行了归一化处理。通过计算得出了各个地区的绿色能源开发程度，共分为7个等级，开发等级水平的具体划分如表2所示。

表2 绿色能源开发等级水平划分Table 2 Level division of green energy development

河北省各个地区的绿色能源开发程度分布如图9所示。图中，当某一地区的颜色越趋近于红色时，表示该地区相应的绿色能源已经开发的程度越高；当某一地区的颜色越趋近于蓝色时，则表示该地区相应的绿色能源已经开发的程度越低。

从图9中可以看出，目前，太阳能资源开发程度最高的是张家口市的张北县；其次是保定市西部的曲阳县和易县，石家庄市的平山县，邯郸市的武安县、涉县、魏县，沧州市的黄骅市等地区也有较高的太阳能资源开发程度；而在河北省东北部的沿海地区和河北省中部的腹地，太阳能资源的开发程度则较弱，因此未来这些区域具有较大的太阳能资源开发潜力。风能资源的开发程度则相对更为集中，已经开发的风能资源主要集中在张家口市的张北县、崇礼县和承德市的围场满族蒙古族自治县；唐山市和邢台市的风能资源的开发也相对较为集中；而其余大部分地区的风能资源的开发程度相对较低，因此在未来的风能资源开发过程中，这些地区具有较大的开发潜力。

3 结论

本文利用河北省科技型企业发展评价监测平台中绿色能源企业的监测数据和国家气象科学数据中心的河北省历年自然气候资源分布特征数据，对河北省涉及到的主要绿色能源企业的发展现状进行了评价和研究，分析总结了河北省绿色能源企业的业务发展变化特征，并对河北省主要绿色能源的开发程度分布情况进行了计算分析和评估，得出以下结论：

1)目前，河北省绿色能源发电量占全省总发电量的比例与全国绿色能源发电量占全国总发电量的比例相比较低，主要原因是河北省受到水资源条件的限制，其水力发电的发电量占比非常小。同时，2019年河北省风力发电的发电量占比与全国平均风力发电的发电量占比相比，高出约1倍左右；风力发电的发电量变化受季节的影响因素较大，月度发电量的变化呈现出周期性幅度波动的逐年上升趋势。河北省太阳能发电的发电量占比与全国太阳能发电的平均水平相比略高。

2)自2015年之后，河北省绿色能源企业新增注册数量与传统能源企业新增注册数量相比基本持平，而后每年绿色能源企业新增注册数量规模迅速超过传统能源企业的新增注册数量。在能源企业注册资金规模方面，自2007年之后，绿色能源企业的注册资金规模与传统能源企业的注册资金规模相比出现了反超，除2013年之外，其余年份均高于传统能源企业的注册资金规模。这从总体规模上反映出我国强劲发展绿色能源产业的势头。

3)通过对河北省绿色能源的开发程度进行分析后发现，太阳能资源开发程度最高的目前是张家口市的张北县，在保定市、石家庄市、邯郸市西部和沧州市东部沿海地区也有较大规模的太阳能资源开发。在风能资源利用开发方面相对更为集中，目前开发的风能资源主要集中在张家口市的张北县、崇礼县和承德市的围场满族蒙古族自治县。在未来，随着可再生资源利用技术的进一步发展，其余大部分地区太阳能和风能资源的开发仍然具有较大的开发潜力。