“30·60”碳達(dá)峰及碳中和承諾，為我國新能源跨越式發(fā)展吹響了號角。目標(biāo)已定，只待行動。
01新能源大發(fā)展時不我待
我國已明確提出，到2030年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25%左右，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上。
中國工程院院士、原副院長杜祥琬表示，實(shí)現(xiàn)碳中和要同時兼顧三要素：一是提能效降能耗；二是以高比例的新能源替代傳統(tǒng)的化石能源；三是增加碳匯實(shí)現(xiàn)碳移除。
在此背景下，相關(guān)機(jī)構(gòu)參考能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和電力結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，預(yù)測2030年全國電力需求約為10.1萬億kWh。根據(jù)當(dāng)前風(fēng)電光伏的平均利用小時數(shù)，這意味著2030年風(fēng)電光伏發(fā)電量合計應(yīng)達(dá)到1.8萬億kWh，目前仍有9777億kWh的電量缺口。如果這些發(fā)電量缺口由風(fēng)光來提供，相應(yīng)風(fēng)光的總規(guī)模必須達(dá)到18億kW以上。
由此看來，我國提出的2030年，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦的目標(biāo)只是下限，而產(chǎn)業(yè)的內(nèi)在需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這一數(shù)值。
如果放眼2060年，按照清華大學(xué)張希良教授的預(yù)測，屆時電力總需求將達(dá)到15萬億kWh。風(fēng)光新能源電量的缺口更加巨大。
根據(jù)國網(wǎng)能源研究院發(fā)布的《中國能源電力發(fā)展展望》，2035年前后非化石能源總規(guī)模將超過煤炭。風(fēng)能、太陽能在2030年以后成為主要的非化石能源品種，2050年占一次能源需求總量比重分別為26%和17%，2060年進(jìn)一步提升至31%和21%。
種種跡象表明，剛剛步入平價的風(fēng)電和光伏在“十四五”“十五五”期間，必須進(jìn)入加速增長階段。
02風(fēng)光既相互協(xié)同又良性競爭
過去十年，光伏發(fā)電成本下降了90%以上，風(fēng)電成本下降近70%，到2025年，我國光伏、風(fēng)電的平均上網(wǎng)電價將降低到0.25元/千瓦時。隨著生態(tài)環(huán)境更高的期望，我國煤電的綜合成本將越來越高，預(yù)計到2030年，僅煤電的生態(tài)環(huán)境成本將達(dá)到0.15元/千瓦時，這使得風(fēng)電、光伏相對煤電的競爭優(yōu)勢更加突出。
在全國人大代表曹仁賢看來，相比于核能、水能等清潔能源過長的籌備、建設(shè)期，風(fēng)光能源將成為最可獲得、最便利的綠色能源。隨著成本的大幅度降低，光伏、風(fēng)電必然將被大規(guī)模復(fù)制，成為無任何排放、無其他生態(tài)危害的自然能源，加上建設(shè)周期短，布局方便，容易分布式上網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，我國西北地區(qū)將集中建設(shè)大規(guī)模風(fēng)光儲基地，中東部地區(qū)將以分布式、分散式風(fēng)光發(fā)電為主，東部沿海地區(qū)以海上風(fēng)電和屋頂、幕墻光伏發(fā)電為主。2050年后，我國70%的電力將來自風(fēng)光發(fā)電，成為碳中和的主力軍。
無疑，在碳中和的目標(biāo)下，風(fēng)電和光伏將更好的發(fā)揮協(xié)同作用。從資源本身特性來說，風(fēng)能和太陽能具有時空的互補(bǔ)特征。太陽能只有白天的時候可以用于光伏發(fā)電，凌晨和晚上風(fēng)電更有優(yōu)勢，太陽能在夏季和秋季比較豐富，風(fēng)能則在冬季和春季比較豐富。利用風(fēng)能和太陽能的互補(bǔ)性的特征，完全可以解決好新能源的間歇性和波動性問題。
不過，在共同發(fā)展、協(xié)同互補(bǔ)的同時，風(fēng)電和光伏之間的良性競爭也不可避免。未來，哪種技術(shù)成本下降更快、并網(wǎng)更友好。在實(shí)現(xiàn)碳中和的過程中，就能發(fā)揮更大作用。
“應(yīng)該說，二者各有優(yōu)勢。從風(fēng)電方面講，用電負(fù)荷是24小時，但光伏只有6-8個小時時間的供給，其他時間的供給都必須靠風(fēng)電進(jìn)行支撐。此外，風(fēng)電比光伏的利用小時數(shù)更高，意味著同等裝機(jī)容量的風(fēng)電發(fā)電量更高，對于提高風(fēng)光滲透率的作用是更為顯著?！睒I(yè)內(nèi)人士稱。
“風(fēng)電產(chǎn)業(yè)作為清潔能源的重要力量之一，必將承擔(dān)更多責(zé)任，也必將迎來更大的發(fā)展空間?！眹夷茉淳中履茉此鞠嚓P(guān)負(fù)責(zé)人曾表示，“初步考慮，將更大力度推動風(fēng)電規(guī)模化發(fā)展；更大力度推進(jìn)風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級；更大力度健全完善風(fēng)電產(chǎn)業(yè)政策；更大力度促進(jìn)風(fēng)電消納；更大力度推動規(guī)劃政策協(xié)同；更大力度推動體制機(jī)制創(chuàng)新。
03新技術(shù)賦能推動電力系統(tǒng)變革
號角雖然已經(jīng)吹響，然而，新能源大發(fā)展之路并不平坦。
2019年風(fēng)、光發(fā)電量僅占我國總發(fā)電量的8.5%，電網(wǎng)企業(yè)能夠通過一些手段做到很好消納。但未來風(fēng)、光大規(guī)模開發(fā)，高比例并入電網(wǎng)后，消納問題該如何解決，系統(tǒng)安全如何保證？
業(yè)內(nèi)人士表示，伴隨風(fēng)電光伏的大發(fā)展，新能源消納和電力系統(tǒng)安全的矛盾突出，將對電力系統(tǒng)的市場機(jī)制設(shè)計、規(guī)劃設(shè)計、生產(chǎn)管理、運(yùn)行控制帶來巨大挑戰(zhàn)。當(dāng)前的電力系統(tǒng)是適應(yīng)以傳統(tǒng)化石能源為主的電力系統(tǒng)，而要適應(yīng)以高比例可再生能源為主，除了新能源自身的改變外，也需要整個電力系統(tǒng)的重構(gòu)。
因此，新能源規(guī)模的增長，不僅取決于自身的技術(shù)進(jìn)步，在一定程度上也取決于整個電力系統(tǒng)的重構(gòu)速度。
為此，國家層面已經(jīng)提出，必須盡快完善清潔能源消納長效機(jī)制，推動低碳能源替代高碳能源、可再生能源替代化石能源。同時，推動能源數(shù)字化和智能化發(fā)展，加快提升能源產(chǎn)業(yè)鏈智能化水平。
新能源業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，在用儲能來平衡風(fēng)、光等可再生能源的波動性的同時，更要通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，打通源網(wǎng)荷儲各個環(huán)節(jié)，進(jìn)而助力可再生能源的高比例接入和使用。
“想要清除風(fēng)電行業(yè)發(fā)展路上的阻礙，光靠蠻力必然行不通。必須通過大數(shù)據(jù)、云計算、數(shù)字孿生、人工智能、智能制造等新興技術(shù)為風(fēng)電行業(yè)發(fā)展賦能?！比患瘓F(tuán)副總經(jīng)理、三一重能數(shù)字化本部總監(jiān)彭旭說。
平價時代的到來，是我國陸上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的新起點(diǎn)，也是產(chǎn)業(yè)全價值鏈合作的新契機(jī)。對于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)而言，要通過不斷創(chuàng)新的智能制造技術(shù)和精益管理手段進(jìn)一步降低成本，提供更有競爭力，可以最小化度電成本的產(chǎn)品。
以風(fēng)電為代表的新能源不僅要在上網(wǎng)端平價，更要在未來做到使用端的平價。
實(shí)現(xiàn)碳中和，從中國承諾到中國行動，風(fēng)電大有可為。
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