南非共和国(RSA),简称南非,位于非洲大陆南部,北部与纳米比亚、博茨瓦纳和津巴布韦接壤,东北部与莫桑比克和斯威士兰接壤。此外,南非还环绕莱索托国领土。
根据 2025 年的统计数据,南非的领土面积位居世界第 24 位,人口超过 6400 万,人口密度在 242 个国家中位居世界第 164 位 [1,2,3]。该国海岸线总长度为 2798 公里 [3]。
South Africa / Republic of South Africa | ||
---|---|---|
Capital: Pretoria | Density: 53/km2 | Currency: South African rand (ZAR) |
Official languages: Afrikaans, English | Life expectancy at birth: 61.48 years | GDP (PPP): $960.462 billion (2023) |
National Day: 27 April | Land area: 1,213,090 km2 | GDP - per capita (PPP): $15,194 (2023) |
Population: 64,007,187 (2025) | Coastline: 2,798 km | Internet country code: .za |
Source: [1,2,3,4,5]
该国的行政首都是比勒陀利亚。南非的行政地图分为9个省;政府的政治形式是议会制共和国。国家语言是英语、南非语、文迪语、祖鲁语、斯皮特语、南恩德贝莱语、斯瓦蒂语、北索托语、塞索托语、茨瓦纳语、聪加语[3]。
Green Point Stadium, Cape Town, Creamer Media
南非是非洲大陆经济最发达的国家之一,在某些方面经常与世界领先国家竞争,这反映在各种经济指标的比较图中 - 图1。
Sources: 1. GDP (purchasing power parity), 2020 est. / The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *228 2. GDP - per capita (PPP), 2020 / The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *229 3. Inflation rate (consumer prices), 2019 est. / The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *228 4. Charges for the use of intellectual property, receipts (BoP, current US$), 2020 / International Monetary Fund, Balance of Payments Statistics Yearbook, and data files. / License: CC BY-4.0 *88 5. The Global Competitiveness Index 2019 / Rankings / Reports / World Economic Forum *141 6. High-technology exports (current US$) 2019-2020 / United Nations, Comtrade database through the WITS platform / License: CCBY-4.0 / Data *134 7. 2021 Index of Economic Freedom / International Economies / The Heritage Foundation *178 8. Reserves of foreign exchange and gold, 2017 est. / The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency *195 9. Annual average GDP growth in %, for the last 10 years (2011-2020) / World Bank national accounts data, and OECD National Accounts data files / License: CC BY-4.0 *206 10. Public debt (% of GDP), 2017 est. / The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency (from smallest to largest) *210 * Total number of countries participating in ranking 图 1. 南非经济指数 |
金融、能源和运输部门是经济的核心 [3]。在大多数情况下,南非共和国的排名高于世界平均水平,位于图表的上半部分(即,在评级中位列世界最佳国家前 50%)。自 1990 年代初以来,该国的 GDP(现价美元)波动性很大,无论是总体还是人均 [4]。GDP(现价美元)从 2021 年的 8417 亿美元增加到 2023 年的 8629 亿美元 [3]。人均 GDP(现价美元)明显较低,从 2020 年的 5656 美元降至 2023 年的 14300 美元 [3]。2019 年通货膨胀率为 4.1%,到 2023 年上升至 6.07(世界第
129 位)[3]。全球竞争力报告反映了国家利用自身资源实现可持续发展的有效性。除了一系列经济指标外,该指数还考虑了教育、健康、创新水平等变量。2021
年高科技出口占制成品出口的 6%。根据基于商业自由、政府行为自由、财产保护和腐败自由的经济自由指数,该国在 2024 年在 184 个国家中排名第111位。2022 年南非的公共债务占 GDP 的 76.2%。
南非的石油和天然气储量并不丰富,主要依赖进口来满足国内能源需求,但其煤炭储量位居世界十大煤炭资源大国之列(表1)。
表1.南非化石能源资源
Resource / Explanations | Crude oil* | Natural gas | Coal* | Shale Gas** | Coal mine methane | Oil Shale*** |
---|---|---|---|---|---|---|
Value | 15(0.001%) | - | 10 905(0.94%) | 389.7 | 98 - 247 | 130 |
Unit | million barrels | - | million short tons | Tcf | Bcm | million barrels |
Year | 2021 | - | 2023 | 2013 | 2020 | 2008 |
Source | [6] | [-] | [6] | [10] | [7,8] | [9] |
*括号中为该国储量占世界总储量的份额
**尚未证实的技术可采储量
***原地资源量
以吨油当量计算,2024 年南非常规碳氢化合物的探明储量为:煤炭——99.97 %、石油——0.03 %(图 5)。非常规自然资源矩阵看起来大不相同:页岩气——99.6 %、油页岩——0.2 %、煤矿甲烷利用潜力——0.2 %(图 5)。
根据美国能源信息署的数据,2023 年该国已探明煤炭储量约为 110 亿短吨 [6]。
根据先进能源技术公司的计算,根据基于甲烷排放量 [8] 和煤炭储量的方法,甲烷利用潜力约为 980-2470 亿立方米。2021
年南非已探明石油储量估计为 1500 万桶 [3]。资料来源 [9] 指出,截至 2008 年底,油页岩原地资源量接近 1.3 亿桶,而根据 [10] 的数据,尚未探明的页岩气技术可采资源量为 389.7 万亿立方英尺(表 1)。
南非在清洁能源生产发展方面拥有巨大的资源潜力。表 2 列出了此类资源的一些基本指标。
表2.南非可再生能源资源
Resource/ Explanations | Solar Potential (GHI)* | Wind Potential (50 м)* | Small hydro energy potential | Bio Potential (agricultural area) | Bio Potential (forest area) | Municipal Solid Waste |
---|---|---|---|---|---|---|
Value | 5.5 - 7.0 | 5.6 - 6.4 | 247 | 79.4 | 14.0 | 2.0 |
Unit | kWh/m2/day | m/s | MW | % of land area | % of land area | kg/per capita/day |
Year | 2020 | 2020 | 2015 | 2022 | 2022 | 2016 |
Source | [11] | [12] | [13] | [15] | [16] | [17] |
* 适用于该国大部分领土
该国大部分地区的全球水平辐射水平为 5.5-7.0 kWh/m 2 /天 [11]。西部和北开普省地区的太阳辐射水平最高,约为 8.0-8.5 kWh/m2/天 [11]。风能资源分布如下:该国大部分地区的风速为 5.6-6.4 米/秒 [12],而在南部、西南部和东南部,风速可能超过 9 米/秒(在 90 米高度)。根据《2015 年南非可再生能源状况》,东开普省、自由州省、夸祖鲁-纳塔尔省和普马兰加省新的小型水电开发潜力估计为 247 兆瓦 [13]。在该国南部和西南部,潮汐能潜力巨大,可达 60 kW/m 及以上 [14]。根据 2022 年的数据,南非 79.4% 的领土被农业用地占据,而森林面积占 14% [15,16]。
SOUTH AFRICA, VANWYKSVLEI
Latitude: -30.35, Longitude: 21.82
Average daily sky coverage over 10 years of observations, %
CLR - clear, SCT - scattered from 1/8 TO 4/8, BKN - broken from 5/8 TO 7/8, OVC - overcast, OBS - obscured, POB - partial obscuration
Source: based on NOAA U.S. Department of Commerce
Detailed information: Interactive map of solar resources
SOUTH AFRICA, NOUPOORT
Latitude: -31.18, Longitude: 24.95
Average speed: 3.74 m/s, Operational share: 56%
Average daily wind speed for 10 years of observations, m/s, 10 m above the ground
Source: based on NOAA U.S. Department of Commerce
Detailed information: Interactive map of wind resources
南非的城市垃圾产生量(每人每天 2 公斤)略低于高度发达国家 [17]。一方面,城市垃圾是回收或生产能源的宝贵原料,在南非被积极利用,但另一方面,长期分解的物质会严重污染环境。
根据《2024 年世界能源统计评论》,2023 年南非的一次能源总消费量为 4.85 艾焦耳,其中约 68.7% 为煤炭,22.5% 为石油,3.7%为可再生能源,3.5% 为天然气,1.6%为 核能,0.4%为水电 [7]。2001
年至 2023 年间,石油产量不断下降,2023 年为 10.8 万桶/天 [18]。自 2007 年以来,该国的石油消费量呈增长趋势(图 2),到 2023 年将达到 60.8 万桶/天 [18]。
南非的天然气产量自 2001 年以来逐渐下降,到 2023 年将达到 23.3 亿立方英尺 [18]。与此同时,天然气消费量一直在逐步增加,2019 年达到了 1690 亿立方英尺的水平。然而,2020 年以后消费量开始下降,到 2023 年将达到 1350 亿立方英尺[18]。
Source: U.S. Energy Information Administration (Sep 2024) / https://www.eia.gov/
图 2。南非化石燃料的生产和消费(煤炭——左,天然气——中间,石油——右)
自 2001 年以来,该国的煤炭产量基本保持不变,略有波动,不超过 2.9 亿短吨,2023 年为 2.62 亿短吨;煤炭消耗量不超过 2.1 亿短吨,2023 年为 1.91 亿短吨 [18]。
根据能源研究所 2024 年世界能源统计评论,2023 年煤炭产量为 2.285 亿吨油当量,而消耗量估计为 3.33 艾焦耳 [7]。根据美国能源信息署的数据,南非是 2022 年第七大煤炭出口国,该国大部分煤炭出口到亚洲,主要是印度 [5]。
南非主要依靠化石燃料生产电力,尽管可再生能源的份额在过去几年里一直在缓慢增长(图 3)。
Source: U.S. Energy Information Administration (Sep 2024) / www.eia.gov
图 3. 南非的电力生产
根据美国能源信息署的数据,2023 年南非的电力产量为 219.61 TWh,其中化石燃料占 87.3%,可再生能源占8.4 %,核能占3.7%,水电占 0.6%(图 6)。
南非在能源指数图上的定位如图 4 所示。
Sources: 1. Crude oil proved reserves, 2021 / International Energy Statistic/Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021)*98 2. Natural gas proved reserves 2021 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *99 3. Total recoverable coal reserves 2019 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *81 4. Combination production-consumption for Crude oil 2018 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *219 5. Combination production-consumption for Natural gas 2019 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *123 6. Combination production-consumption for Coal 2019 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *128 7. Electricity – from other renewable sources (% of total installed capacity), 2017 est. / The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency *170 8. GDP per unit of energy use (PPP per unit of oil equivalent), 2020 *66 Primary energy consumption - BP Statistical Review of World Energy 2021/BP;GDP (purchasing power parity) - The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency 9. Energy use (primary energy use of oil equivalent per capita) 2020 *127 Primary energy consumption – BP Statistical Review of World Energy 2021; Population - United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division (2019). World Population Prospects 2019, custom data acquired via website. Retrieved 15 November 2021*66 10. The Global Energy Architecture Performance Index Report (EAPI) 2017 / Rankings / Reports / World Economic Forum 11. Electric power consumption (kWh per capita), 2016 *217 Electricity Consumption - The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency; Population - United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division (2019). World Population Prospects 2019, custom data acquired via website. Retrieved 15 November 2021 12. Combination of electricity production-consumption (kWh)/The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *216 * Total number of countries participating in ranking 图 4. 南非的能源指数 |
基于煤炭储量和出口机会的指数显示,南非与世界大多数国家相比具有明显优势。然而,南非的石油和天然气短缺问题非常明显,其产量明显低于消费水平。在这方面,基于这些资源的指数要么不存在,要么看起来非常负面。在
另一项评级——可再生能源发电国家名单(不包括水电)中,南非在 213 个入选国家中排名第
80 位。在 2020 年每单位能源消耗的 GDP 等指标方面,南非处于图表的中间位置,排名第 59位;同样,在人均能源使用量等指标方面,该国排名第 42位。
就人均电力消耗而言,该国在世界排名第76 位,然而,在电力生产-消费综合指标方面,南非在 216 个国家的排名中排名第17 位。
主要煤矿位于该国东北部的比勒陀利亚地区(图 5)。最大的煤矿是 Grootgeluk 煤矿,Exxaro 煤矿,据估计,该矿每年生产约 4530 万吨 [19]。主要煤炭出口码头位于德班
市,根据 [20] 的信息,其产能为 2.5 亿吨。
最大的油田是 Oribi/Oryx 油田;2015 年 6 月,该油田的产量为 1,800 桶/天 [21]。南非炼油厂的总装机容量为 503,000 桶/天 [5]。该国最大的炼油厂是 Sapref(由 BP PLC Petroleum and Shell 管理),装机容量为 17 万桶/天 [5]。主要石油码头和石油储存设施是德班石油码头,其储油量为 1,521,983 桶 [22]。
两种类型的石油管道将油田与主要炼油厂连接起来:原油管道总长 992 公里,石油产品运输管道总长 1460 公里(图 5)。最大的 FPSO(浮式生产、储存和卸油)是 Orca PetroSA,装机容量为 3 万桶/天 [23]。
最大的天然气田由 PetroSA 管理,位于海上(图 5)。天然气管道总长 1293 公里,其中包括一条用于运输凝析油的管道——94公里(图 5)。主要页岩气田(Collingham、Prince Albert 和 Whitehill)位于该国西南部(图 5)。最大的铀矿区是埃祖尔维尼-库克铀矿,2016 年该矿的铀开采量为 67 吨/年 [24]。
PetroSA, GTL Refinery, Mossel Bay, 45000 bpd, Creamer Media
煤炭加工基础设施的代表是 Majuba 地下气化项目,由 Eskom UCG 管理,装机能力为 15,000 立方米/小时 [25],以及 Secunda CTL(煤制油)工厂,装机能力为 16 万桶/天 [26]。最大的天然气处理厂–莫塞尔湾 PetroSA GTL 工厂的产能为 4.5 万桶/天 [27]。南非,尤其是萨索尔,有着利用费托法从煤和天然气生产合成燃料的悠久传统,这一做法一方面与煤炭储量过剩和液体燃料日益短缺有关,但另一方面,联合国的一项决定使该国陷入了长期的经济禁运期。
南非的电力生产主要依赖化石燃料,因此可以在图 6 中找到天然气、石油和燃煤发电厂。
2023 年的电力生产量为 219.6 TWh,其中87.3 % 来自化石燃料,8.4% 来自可再生能源,3.7% 来自核能,0.6 %来自水电 (图 6)。约有 11 座超过 1500 MW 的燃煤电厂,6 座超过 500 MW 的大型燃气电厂和大量小型电站(图 6)。最大的燃煤电厂是 Kendall 综合电厂,总容量为 4116 MW [28]。最大的加油站是 Ankerling,装机容量为 1338 MW,最强大的核电站是两座 Koeberg 核电站,容量为 1940 MW [29]。水力发电厂中发电量领先的是加里普水坝,总装机容量为 360 兆瓦 [30],因古拉抽水蓄能电站的装机容量为 1 332 兆瓦 [31]。图 7 显示了南非生产可再生能源的主要基础设施。如上所述,可再生能源占发电量的 8.4%。因此,2023 年除水电外可再生能源的总发电量为 18.38 GWe(图 7)。
沿海地区、东南部和西南部风力活动频繁的地区,有几座装机容量超过 90 兆瓦的大型风力发电站。根据 2023 年的数据,总共有 37 个风力发电场,总装机容量为 3,560 兆瓦 [32]。其中最大的是龙源穆里洛德阿尔风电场,装机容量为 235 兆瓦 [33]。
如前所述,该国人口最密集地区的散射太阳辐射水平可达 8.5 千瓦时/平方米/天,这是通过光伏发电生产能源的独特资源 [11]。尽管如此,南非太阳能的发展水平与资源机会还是无法相比的。有几座不同的中小型太阳能发电站,既有光伏技术,也有太阳能聚光技术(图 7)。最大的光伏电站是 Solar Capital De Aar I, III,装机容量为 150 MW,最大的 CSP 塔式电厂是 Redstone Tower CSP,储能容量为 100 MW;领先的 CSP 抛物线储能型电厂 KaXu Solar One CSP Parabolic Trough,容量为 100 MW [34,35,36]。
Kaxu Solar One, Parabolic-trough -CSP, 100 MW, Creamer Media
此外,另外三座总容量超过 300 MW 的抛物线储能型电厂正在建设中(图 7)。
生物能源在南非的能源生产中并不占很大比重,根据 2023 年的数据,生物质发电量约为 0.37 Twh,占可再生能源总产量的 1.8%(图 7)。该国拥有生物质加工厂、沼气生产厂、生物柴油生产厂和垃圾填埋气生产厂。 Illovo Sugar 拥有最大的 Sezela 生物质加工厂,每年生产约 29 万升乙醇 [37]。约翰内斯堡的垃圾填埋气发电厂的装机容量为 18 兆瓦 [38]。Sasol 每年在 Secunda 生物乙醇工厂生产约 285,000 千升生物乙醇 (klaa/a) [39]。
该国拥有大量沼气厂,其中之一 Bronkhorstspruit 的装机容量为 4.6 兆瓦,每年处理约 12 万吨有机废物 [40]。该
国的现代能源政策规定了一系列项目,以增加现有产能并创建新企业,既包括传统能源领域,也包括可再生能源领域。政府计划到 2030 年将可再生能源在发电结构中的占比增加到 17,800 兆瓦 [41]。
可再生能源在该国越来越受欢迎,被视为一种有吸引力的能源。为了通过私营部门对太阳能光伏、风能和生物能源的投资来实现能源结构多样化并增加电力容量,南非制定了可再生能源独立电力生产商采购计划,该计划在将可再生能源项目投入商业运营方面非常成功[42]。
图 8 显示了反映南非在教育和创新领域在其他国家中地位的一组指数。从所呈现的图表可以看出,南非属于教育和创新水平较高的国家,这在许多方面预先决定了能源领域的技术发展。
根据授予南非居民的国内外专利数量,该国排名世界第 33位。根据有效专利数量,该国排名世界第25 位,这在很大程度上表明了该国的专利吸引力。
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在 2024 年全球创新指数国家排名中,南非在 133 个国家中位居第 69位(见图表)。政府教育支出占 GDP 的比例方面,南非接近世界平均水平——在 177 个入选国家中位居第32 位。公共研发支出占 GDP 的比例方面,南非排名第42 位。在科技期刊和专利活动专家出版物数量方面,南非排名非常靠前。在 Scimago 排名中,南非在 240 个参与国中位居第 35 位,在科技期刊活动方面,南非在 197 个国家中位居第 29 位。就互联网用户数量而言,该国在该地区也名列前茅。
大约有 15 所南非大学,包括开普敦大学、德班理工大学、比勒陀利亚大学和威特沃特斯兰德大学,培养了化学工程、环境工程、电气工程、采矿工程、可再生能源工程等各个能源领域的专家。
萨索尔技术(私人)有限公司和南非石油公司是合成燃料生产、非常规石油开采和加工领域专利申请方面的领先者。夸祖鲁纳塔尔大学和 Pebble Bed Modular Reactor(私人)有限公司开展了该领域的研究。威特沃特斯兰德大学和挪威船级社开展了伴生气领域的科学研究和开发。
大量公司为可再生能源生产领域的技术解决方案申请了专利。在生物能源领域,值得一提的是以下公司:Sasol Technology (Pty) Ltd 和 Lurgi Clean Coal Technology (Proprietary) Ltd。威特沃特斯兰德大学和斯泰伦博斯大学在该领域的出版物数量最多。
南非和国际公司积极开展研究的另一个领域是从低渗透性油藏中提取碳氢化合物,这里我们应该提到开普敦大学和 iThemba LABS。
斯泰伦博斯大学和比勒陀利亚大学开展了聚光太阳能领域的研究。比勒陀利亚大学在风能领域开展科学研究和开发。
图 9 显示了环境指数图。该图显示了对能源部门有间接影响但在许多方面预先确定其未来的指数。该国的环境状况极其糟糕。首先,该国总体上表现出相对较高的二氧化碳排放量,人均甲烷排放量也很高。同时,在2025 年气候变化绩效指数 (CCPI) 中,南非在占全球能源相关二氧化碳排放量90 % 以上的 64 个国家中排名第38 位,这一事实加剧了这种情况。
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就森林面积占全国的百分比而言,南非在 2020 年排名世界第156 位;与此同时,2010-2020 年的变化趋势看起来非常负面,根据这一指标,该国排名世界第198 位。该国在 2024 年环境绩效指数排名 (EPI) 中也表现不佳,该排名主要侧重于评估各国政府的环境绩效。在这方面,南非在 180 个国家中排名第106 位。
South Africa, S. Strydom
生态足迹地图集评级加剧了整体负面情况,根据该评级,南非是众多生态债务国之一。
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[20] Durban Coal Port / Source Watch / www.sourcewatch.org
[21] PetroSA suspends Orca activities at Oribi / Oryx oilfields / Mossel Bay Advertiser / www.mosselbayadvertiser.com
[22] Port of Durban / liquid terminals / World Port Source / www.worldportsource.com
[23] South Africa: PetroSA resumes Oribi and Oryx oilfields production/ Energy-pedia News / www.energy-pedia.com
[24] Uranium 2014: Resources, Production and Demand (PDF) / OECD Nuclear Energy Agency / www.oecd-nea.org
[25] Eskom and Ergo Exergy Deliver World Frist in Commercializing UCG / Ergo Exergy / www.ergoexergy.com
[26] Secunda / Wikipedia / en.wikipedia.org/wiki/Secunda_CTL
[27] GTL.F1 Open Licensing Phase / Air Liquide / www.engineering-airliquide.com
[28] Kendal Power Station / Wikipedia / en.wikipedia.org/wiki/Kendal_Power_Station
[29] Generation Plant Mix by Eskom Company / Eskom / www.eskom.co.za
[30] Gariep Dam / Wikipedia / en.wikipedia.org/wiki/Gariep_Dam
[31] Ingula Pumped Storage Scheme / DOE Global Energy Storage Database / www.energystorageexchange.org
[32] List of wind farms in South Africa / Wikipedia / en.wikipedia.org/wiki/List_of_wind_farms_in_South_Africa
[33] Longyuan Mulilo De Aar Maanhaarberg wind farm / www.gem.wiki/Longyuan_Mulilo_De_Aar_Maanhaarberg_wind_farm
[34] Redstone Solar Thermal Power / en.wikipedia.org/wiki/Redstone_Solar_Thermal_Power
[35] Khi Solar One / National Renewable Energy Laboratory (NREL) / www.nrel.gov
[36] KaXu Solar / South Africa / National Renewable Energy Laboratory (NREL) / www.nrel.gov
[37] Sezela Downstream / Furfural, Ethanol and Other Derivatives / Illovo Sugar Group / www.illovosugar.co.za
[38] Landfill Gas / South Africa / Enipedia / enipedia.tudelft.nl
[39] SACU Ethanol Capacities / Ethanol Producers Association of Southern Africa (EPASA) / www.epasa.org.za
[40] Bronkhorstspruit / Projects / Bio2Watt AS / www.bio2watt.com
[41] Renewable Energy Overview / www.dmre.gov.za/Portals/0/Energy_Website/files/renewables_overview.html
[42] Renewable Energy Independent Power Producer Procurement Programme / Wikipedia / en.wikipedia.org/wiki/Renewable_Energy_Independent_Power_Producer_Procurement_Programme
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