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实现碳中和,风电大有可为!

发布时间:2021-02-19 浏览数:55

我国已明确提出,到2030年,中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。

风力发电

中国工程院院士、原副院长杜祥琬表示,实现碳中和要同时兼顾三要素:一是提能效降能耗;二是以高比例的新能源替代传统的化石能源;三是增加碳汇实现碳移除。

在此背景下,相关机构参考能源消费结构和电力结构现状,预测2030年全亿彩力需求约为10.1万亿kWh。根据当前风电光伏的平均利用小时数,这意味着2030年风电光伏发电量合计应达到1.8万亿kWh,目前仍有9777亿kWh的电量缺口。如果这些发电量缺口由风光来提供,相应风光的总规模必须达到18亿kW以上。

由此看来,我国提出的2030年,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦的目标只是下限,而产业的内在需求远远超过这一数值。

如果放眼2060年,按照清华大学张希良教授的预测,届时电力总需求将达到15万亿kWh。风光新能源电量的缺口更加巨大。

根据国网能源研究院发布的《中国能源电力发展展望》,2035年前后非化石能源总规模将超过煤炭。风能、太阳能在2030年以后成为主要的非化石能源品种,2050年占一次能源需求总量比重分别为26%和17%,2060年进一步提升至31%和21%。

种种迹象表明,刚刚步入平价的风电和光伏在“十四五”“十五五”期间,必须进入加速增长阶段。

风光既相互协同又良性竞争

过去十年,光伏发电成本下降了90%以上,风电成本下降近70%,到2025年,我国光伏、风电的平均上网电价将降低到0.25元/千瓦时。随着生态环境更高的期望,我国煤电的综合成本将越来越高,预计到2030年,仅煤电的生态环境成本将达到0.15元/千瓦时,这使得风电、光伏相对煤电的竞争优势更加突出。

在全国人大代表曹仁贤看来,相比于核能、水能等清洁能源过长的筹备、建设期,风光能源将成为可获得、便利的绿色能源。随着成本的大幅度降低,光伏、风电必然将被大规模复制,成为无任何排放、无其他生态危害的自然能源,加上建设周期短,布局方便,容易分布式上网等优点,我国西北地区将集中建设大规模风光储基地,中东部地区将以分布式、分散式风光发电为主,东部沿海地区以海上风电和屋顶、幕墙光伏发电为主。2050年后,我国70%的电力将来自风光发电,成为碳中和的主力军。

无疑,在碳中和的目标下,风电和光伏将更好的发挥协同作用。从资源本身特性来说,风能和太阳能具有时空的互补特征。太阳能只有白天的时候可以用于光伏发电,凌晨和晚上风电更有优势,太阳能在夏季和秋季比较丰富,风能则在冬季和春季比较丰富。利用风能和太阳能的互补性的特征,完全可以解决好新能源的间歇性和波动性问题。

不过,在共同发展、协同互补的同时,风电和光伏之间的良性竞争也不可避免。未来,哪种技术成本下降更快、并网更友好。在实现碳中和的过程中,就能发挥更大作用。

“应该说,二者各有优势。从风电方面讲,用电负荷是24小时,但光伏只有6-8个小时时间的供给,其他时间的供给都必须靠风电进行支撑。此外,风电比光伏的利用小时数更高,意味着同等装机容量的风电发电量更高,对于提高风光渗透率的作用是更为显著。”业内人士称。

“风电产业作为清洁能源的重要力量之一,必将承担更多责任,也必将迎来更大的发展空间。”国家能源局新能源司相关负责人曾表示,“初步考虑,将更大力度推动风电规模化发展;更大力度推进风电技术进步和产业升级;更大力度健全完善风电产业政策;更大力度促进风电消纳;更大力度推动规划政策协同;更大力度推动体制机制创新。

新技术赋能推动电力系统变革

号角虽然已经吹响,然而,新能源大发展之路并不平坦。

2019年风、光发电量仅占我国总发电量的8.5%,电网企业能够通过一些手段做到很好消纳。但未来风、光大规模开发,高比例并入电网后,消纳问题该如何解决,系统安全如何保证?

业内人士表示,伴随风电光伏的大发展,新能源消纳和电力系统安全的矛盾突出,将对电力系统的市场机制设计、规划设计、生产管理、运行控制带来巨大挑战。当前的电力系统是适应以传统化石能源为主的电力系统,而要适应以高比例可再生能源为主,除了新能源自身的改变外,也需要整个电力系统的重构。

因此,新能源规模的增长,不仅取决于自身的技术进步,在一定程度上也取决于整个电力系统的重构速度。

为此,国家层面已经提出,必须尽快完善清洁能源消纳长效机制,推动低碳能源替代高碳能源、可再生能源替代化石能源。同时,推动能源数字化和智能化发展,加快提升能源产业链智能化水平。

新能源业内人士认为,在用储能来平衡风、光等可再生能源的波动性的同时,更要通过数字化转型,打通源网荷储各个环节,进而助力可再生能源的高比例接入和使用。

“想要清除风电行业发展路上的阻碍,光靠蛮力必然行不通。必须通过大数据、云计算、数字孪生、人工智能、智能制造等新兴技术为风电行业发展赋能。”三一集团副总经理、三一重能数字化本部总监彭旭说。

平价时代的到来,是我国陆上风电产业的新起点,也是产业全价值链合作的新契机。对于风电产业而言,要通过不断创新的智能制造技术和精益管理手段进一步降低成本,提供更有竞争力,可以减少度电成本的产品。

以风电为代表的新能源不仅要在上网端平价,更要在未来做到使用端的平价。

实现碳中和,从中国承诺到中国行动,风电大有可为。

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