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2020年9月22日,习近平主席在第75届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话时指出,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。这一目标提出后,业内很快作出我国可再生能源将实现“倍速发展”的预期,到2060年,新能源装机规模将达到60亿千瓦,平均每年新增1.5亿千瓦。中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩在今年的风能大会中提到,要实现这一目标,未来5年风和光加起来每年至少新增1亿千瓦装机规模。这为我国风电、光伏等可再生能源发展带来了新的机遇,也为我国能源变革转型注入新的动能。
碳中和全面促进新能源产业发展
这次习主席提出新的碳减排目标,是中国对国际社会的庄严承诺,是人类共建美好家园的绿色梦想,体现出了中国主动为应对全球气候变化多做贡献的担当,树立了负责任大国形象;同时也体现了作为全球能源革命的前沿国家,我们是有底气的,目前,我国新能源装机规模已位居全球首位,坚定走着绿色复苏、绿色转型的道路,将加强清洁替代,加快能源革命;也意味着后疫情时代,中国新能源产业发展直接按下了快进键,加速发展。
为更好的履行《联合国气候变化框架公约》和《巴黎协定》,如期实现碳中和目标,10月18日,生态环境部就《全国碳排放权交易管理办法(试行)》和《全国碳排放权登记交易结算管理办法(试行)》向全社会公开征求意见,加快推进全国碳排放权交易市场建设,这对新能源的发展具有重大意义,新能源将逐步对传统能源替代。
实现零碳排放新能源发展的实施路径
当前国际形势错综复杂,疫情仍在蔓延,但中国的体制机制显示出了很大的优势。近年来,随着新能源、储能和制氢等技术不断突破、成本逐渐下降、经济性持续提升,新能源电力将成为最便宜的电力来源,成为能源供应的主力军,能源供应结构将发生深刻变化。作为全球新能源发展速度最快的国家,中国将在新能源发展领域树立起发展道路自信与制度自信,不仅成为全球能源发展的参与者,更将成为推动者和领导者。在推进新能源发展过程中,要依托整个大电网,大规模集中式开发“三北”地区清洁能源基地建设,因地制宜发展东中部分布式、分散式新能源,大力开发海上风电,促进清洁替代,破解环境污染难题,实现绿色低碳发展,护好绿水青山,增进人民健康福祉。
做好“三北”地区风光基地这篇大文章。一是将“三北”地区无限的风光资源转化为绿色电能送入东中部发达地区。三北地区风光资源丰富,风光资源在全国占比超过80%,且地广人稀,开发成本低,适宜集中式、规模化开发,是保障我国清洁能源供应的重要基础,也是我国重要的能源大粮仓,足以支撑我国实现零碳排放的目标。在“三北”地区这片沃土上,加快大型风光基地建设,实施“风光火储一体化”打捆外送,扩大“西电东送、北电南供”规模,实现清洁能源资源集约高效开发利用。二是按照源网荷储一体化思路扩大内消规模。在能源资源富集区,围绕产业园区、工业园区等重点区域,整合本地电源侧、电网侧、负荷侧资源要素,以储能等先进技术和体制机制创新为支撑,通过虚拟电厂、火电灵活性改造等方式,创新电力生产和消费模式,实现源、网、荷、储的深度协同,推进局部电力就地平衡,降低对大电网电力调节支撑需求,扩大本地消纳能力。可分类开展建设,即区域(省)级、市(县)级、园区级“源网荷储一体化”。三是通过“上大压小”等方式推进老旧风场更新替代。“三北”地区是我国风电开发的最早区域,且在上一轮开发大潮中得到快速发展。但在早期开发的项目中,风电机组单机容量小、轮毂高度低、叶轮直径小、占地面积大、捕风能力弱、发电量低,且大多备品备件少,维修成本大。但这些风电场风能资源条件非常好,如果按照选用当前大容量、长叶片、高参数机组,可大幅提高风能利用效率,初步估算,可在原有发电量的基础上提高3倍左右,可有效扩大规模,增加效益。
加快东中部分布式新能源因地制宜发展。初步测算,东中部分布式新能源潜在开发量超过20亿千瓦。且东中部长期作为负荷中心,集中了我国70%左右的电力消费。
未来,我国产业、经济、人口还将向城市群集中,加上部分新兴战略性产业首先在东中部地区培育和发展,东中部用能需求在全国持续占有较高比例。但东中部地区资源总量有限,开发成本较高,非常适合分散式风电和分布式光伏发展。推动光伏与农业、渔业、林业互补发展,推动用户侧多能互补、综合利用,构建工商业园区及居民社区分布式智慧能源系统。
加大力度开发海上风电项目助力沿海能源转型发展。我国东部可利用海域面积大,达300多万平方公里,海上风能资源丰富,初步估算可开发量在5亿千瓦以上,且具有输电距离短、消纳条件好、上网电价高等优势,同时发展海上风电可与“西电东送”(南通道)互补,也与我国建设海洋强国战略高度一致。截至2019年底,我国海上风电累计装机达642万千瓦,仅次于英国和德国,位居全球第三。我国已具备大力发展海上风电的条件,加快近海深水布局,逐渐向远海方向发展。
“碳中和”背景下新能源发展面临的几大挑战
近年来,我国新能源开发与利用已经取得了显著的进步,得到了快速发展,建设规模不断扩大、关键技术取得突破、产业竞争力持续增强,为我国能源减排作出了巨大贡献,使我国成为世界最大的新能源装备制造和新能源利用大国。但在取得巨大发展成就的同时,也暴露出我国新能源发展存在的一些问题,还需我们迎难而上,夯实产业发展基础,保障新能源产业长期健康可持续发展。
“一煤独大”挤占新能源发展空间,碳减排压力很大。我国是全球最大的碳排放国,用全球23%的能源消费,创造了全球15.8%的GDP,排放了全球28%的温室气体。2019年,我国煤炭消费占全国能源消费的58%,产生二氧化碳排放占全国的80%,其中10.4亿千瓦的煤电装机(占全球煤电总装机的50%)发电量占全国总发电量的68.9%,排放了全国43%的二氧化碳,煤电仍是我国电力供应的主力电源,很大程度上挤占了新能源项目的发展空间,也给碳减排带来很大压力。
消纳能力不足制约新能源开发。我国风光资源主要集中在西北地区,但负荷主要集中在中东部地区,新能源资源与负荷正好成逆向分布。“胡焕庸线”以东全国36%的土地供养着全国96%的人口,GDP始终占94%以上,是我国的用电负荷中心。但“胡焕庸线”以西存在网架结构薄弱、用电需求和 送出能力有限等问题,现有特高压通道远远无法满足清洁能源外送的需求,已投运的特高压通道利用率很低,且新能源比例较低,特别是内蒙古投运的5条特高压外送通道还未搭载新能源电量,远远无法满足新能源外送的需要。随着新能源占比持续提升,电网接纳新能源电量比例逐步提高,超高比例接入新能源将对电网的安全性、可靠性、经济性和适应性均提出很大挑战。
新能源不能得到大范围优化配置。我国电力市场长期以省域平衡为主,省间交易壁垒问题突出。有些省在缺电情况下全力争取外来电,但本省电力供应充足时,宁可消纳本地煤电也不愿意接纳外来绿色电力,甚至出台政策,限制外来电规模、降低交易价格、限制市场主体省外购电选择权,严重制约了新能源大范围优化配置和电网的高效运作。
新能源产业技术水平和创新能力亟待取得进一步突破提升。科技创新是第一生产力,是实现新能源高质量发展的基础。当前,我国新能源已基本实现平价甚至低价,但风光资源开发技术水平还有很大提升空间,度电成本还可进一步下降。同时,配套新能源产业发展的风光发电功率预测、虚拟同步机、源网荷协调等技术的推广应用不够,新能源开发、配置、使用等多环节的智能化水平不足,大容量、长寿命、低成本、高效率、高安全新型储能技术亟待突破,新能源制氢、储氢等距离商业化应用还有较大差距,大容量、超远距离特高压技术有待进一加强研究。
在“碳中和”这一目标促使下,我国新能源发展已蓄势待发,既是挑战,也是机遇,大有可为。我国已基本掌握了新能源生产的核心技术,基本掌握了世界领先的特高压、智能电网核心技术和装备,同时,我国具有体制、资源和市场优势,完全具备加快推动新能源产业发展,推动能源变革转型的技术优势和综合实力,完全可以从能源大国向能源强国转变,占据世界能源发展的制高点,成为全球能源变革转型和可持续发展的的引领者,进而掌握全球气候治理的主动权,为人类命运共同体建设发挥更大的作用。
(本文主要参考全球能源互联网发展合作组织编写的《新发展理念的中国能源变革转型研究》)