中國可再生能源發(fā)展增量幾何

文 | 周建平

作者系中國電力建設股份有限公司總工程師

能源是經濟社會發(fā)展重要的物質基礎，越來越不可或缺。2000年，世界一次能源消費總量約150億噸標準煤，2010年達到185億噸，2020年將突破225億噸，預計2050年還將超過300億噸。這說明，隨著全球人口、經濟增長，電氣化水平的提高，能源消費總量還將持續(xù)增長。

然而，當今以化石能源為主的能源消費，已經造成全球氣候變化和生態(tài)環(huán)境惡化，經濟社會發(fā)展日益受到嚴重制約，世界能源革命也陡然而至。對中國而言，能源供應和安全事關中國現(xiàn)代化建設全局，能源革命更是迫在眉睫，時不我待。

解決能源發(fā)展所面臨的緊迫問題，需要兩個轉變，一是在能源消費結構中，要更多地開發(fā)非化石能源，尤其是可再生能源；二是在能源終端消費中，要更多地使用電能，而不是直接燃燒化石能源。能源生產和消費方式上的這兩條根本性轉變，已逐漸為大多數(shù)人所接受，在中國也基本形成共識。借助現(xiàn)代信息技術和能源發(fā)展戰(zhàn)略，未來可再生能源，特別是水電、風電和太陽能發(fā)電，必將得到快速發(fā)展。

一、盤點“十三五”

“十三五”期間，水電發(fā)展規(guī)劃提出常規(guī)水電和抽水蓄能各新開工6000萬千瓦，新增投產水電6000萬千瓦；到2020年，水電總裝機規(guī)模達到3.8億千瓦，其中，常規(guī)水電3.4億千瓦，抽水蓄能4000萬千瓦；年發(fā)電量1.25萬億千瓦時，在非化石能源消費中的比重保持在50%以上。

在風電發(fā)展規(guī)劃中，提出要統(tǒng)籌規(guī)劃風電開發(fā)布局，實行集中開發(fā)與分散開發(fā)并舉，實現(xiàn)低壓側并網(wǎng)就近消納；2020 年風電裝機規(guī)模達到 2.1 億千瓦以上；建立市場競價基礎上固定補貼的價格機制，促進風電技術進步和成本下降。

太陽能發(fā)電規(guī)劃提出擴大太陽能利用規(guī)模，不斷提高太陽能在能源結構中的比重，提升太陽能技術水平，降低太陽能利用成本。建立棄光率預警考核機制，有效降低光伏電站棄光率。2020 年，太陽能發(fā)電規(guī)模達到 1.1 億千瓦以上。

生物質能發(fā)電規(guī)劃要求推動沼氣發(fā)電、生物質氣化發(fā)電，合理布局垃圾發(fā)電。有序發(fā)展生物質直燃發(fā)電、生物質耦合發(fā)電，因地制宜發(fā)展生物質熱電聯(lián)產。2020 年生物質能發(fā)電裝機規(guī)模達到 1500 萬千瓦，地熱能利用規(guī)模達到 7000 萬噸標煤以上。

“十三五”即將過去，僅剩一年時間。截至2018年年底，中國可再生能源發(fā)電裝機達到7.3億千瓦，占全部電力裝機38.4%。其中，水電裝機3.52億千瓦，風電裝機1.8億千瓦，光伏發(fā)電裝機1.75億千瓦，生物質發(fā)電裝機1781萬千瓦，同比增長2.5%、12.4%、34%、20.7%。

可再生能源發(fā)電量1.87萬億千瓦時，占全部發(fā)電量比重的26.7%。其中，水電1.23萬億千瓦時，風電3660億千瓦時，光伏發(fā)電1775億千瓦時，生物質發(fā)電906億千瓦時?？梢?，中國可再生能源超快速發(fā)展，清潔能源的替代效應也正日益顯現(xiàn)。

截至2018年底，常規(guī)水電裝機32227萬千瓦，在建裝機容量約4802萬千瓦；2018年核準量252.1萬千瓦，新增投產724萬千瓦。抽水蓄能電站總裝機規(guī)模達到2999萬千瓦，在建總規(guī)模4421萬千瓦。2018年全國核準建設抽水蓄能電站700萬千瓦，新增投產130萬千瓦。

可以預計，2020年年底，水電（3.8億kW，含抽水蓄能）、風電（2.3億kW）、太陽能發(fā)電（1.9億kW）、生物質發(fā)電（2000萬kW）、地熱發(fā)電（7萬kW），均能超過“十三五”規(guī)劃的裝機規(guī)模和發(fā)電量目標?？稍偕茉匆?guī)模效益快速增長；棄水、棄風、棄光現(xiàn)象得以緩解；風電、太陽能光伏建設成本顯著降低。

2018年全國電力價格水平（單位：元/千瓦時）

二、籌劃“十四五”

目標導向、問題導向和市場導向是籌劃“十四五”能源規(guī)劃的三個維度。

“十四五”期間（2021年-2025年）正是中國完成第一個百年目標，奮勇向第二個百年目標邁進的關鍵時期。第一個百年目標是全面建成小康社會，第二個百年目標是基本建成社會主義強國。能源供給的可靠性是兩個一百年目標的關鍵指標。

中國能源資源的稟賦條件，一是富煤、少油、缺氣，二是水能資源、風能資源和太陽能資源豐富，水能資源技術可開發(fā)量世界第一。

中國政府簽署“巴黎協(xié)定”，對國際社會承諾：2020年、2030年，中國非化石能源消費占一次能源消費比重分別占15%和20%，這將是一項重要的邊界約束條件。中國承諾2030年實現(xiàn)碳排放達峰，可再生能源開發(fā)利用是實現(xiàn)經濟社會發(fā)展和2030年二氧化碳排放達峰承諾的重要措施。

對此，中國政府制定了具體方案和行動計劃，提出要堅持“節(jié)約、清潔、安全”的能源發(fā)展戰(zhàn)略方針，加快構建清潔、高效、安全、可持續(xù)的現(xiàn)代能源體系。

“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃要貫徹落實國家能源發(fā)展戰(zhàn)略和能源革命思想，關鍵課題涉及能源消費總量控制、能源安全保障、能源供應能力、能源消費結構、能源效率提升、清潔綠色低碳、能源彈性系數(shù)、能源科技進步等等。

預測未來很難，準確預測更難，但趨勢判斷卻十分重要，只有順勢而為才能事半功倍。從非化石能源比重替代化石能源比重，從終端電力消費比重替代終端化石能源消費比重的發(fā)展趨勢分析，一是必須控制能源消費總量，力求使碳排放盡早達峰；二是要保障能源安全，維持能源自給率；三是要提高能源效率，降低成本，實現(xiàn)可持續(xù)。

根據(jù)國內外機構及專家研究成果，基于2020年，中國能源消費總量不超過50億噸標準煤進行綜合分析和測算，預計2025年，能源消費總量不超過58億噸標準煤，2030年不超過 62億噸標準煤，能耗總量增加，但增速降低?；茉聪M比重逐年降低，非化石能源消費比重逐年增加。鑒于電能占終端能源消費比重逐年提高，因此，電力消費的增速要高于能源消費的增速。人均能源消費和電力消費逐年增長，但增速遞減。

根據(jù)預測，2025年，電力需求總量為93600億kWh，其中化石能源發(fā)電量51480億kWh，核電發(fā)電量預測9180億kWh，可再生能源發(fā)電量32940億kWh?？紤]資源稟賦、裝機利用小時及其他各類邊界約束條件，分析計算得出的2025年可再生能源電力裝機容量和發(fā)電量占比情況。

2025年中國各類可再生能源電力裝機容量和發(fā)電量測算

在2025年的可再生能源電力中，水電是絕對主力，33%的電力裝機可貢獻53%的電量。中國水電技術可開發(fā)裝機容量6.8億千瓦，年發(fā)電量超30000億千瓦時，迄今水電開發(fā)利用率僅45%。

2025年年底，常規(guī)水電規(guī)模達 3.9 億kW，年發(fā)電量1.75萬億kWh，水電開發(fā)利用程度58%?！笆奈濉逼陂g，需新增水電裝機容量約5000萬kW；2030年達4.5億kW，年發(fā)電量2.16萬億kWh。

水電開發(fā)的重點區(qū)域集中在云南、四川和西藏。要優(yōu)先建設大江大河上游龍頭水庫電站、控制性電站和其他大型水電工程。

2025年年底，抽水蓄能投產規(guī)模達7500萬kW ，核準開工規(guī)模5000萬kW?！笆奈濉毙栊略龀樗钅苎b機容量約5000萬kW。2030年達到1.2億kW。

抽水蓄能建設的重點區(qū)域仍然是在電力負荷的中心——華東、華中和南方電網(wǎng)區(qū)域；在風電、太陽能發(fā)電集中開發(fā)區(qū)也需配套建設一定規(guī)模的抽水蓄能電站，實現(xiàn)風電、太陽能發(fā)電等可再生能源的綜合利用。

2025年年底，風電上網(wǎng)裝機規(guī)模預計達3.7億kW，年發(fā)電量7300億kWh；“十四五” 期間，需新增風電裝機容量約1.5億kW。2030年 5.0億 kW，年發(fā)電量9850億kWh。

2025年年底，太陽能發(fā)電裝機規(guī)模預計達3.5億kW，年發(fā)電量6100億kWh；“十四五”期間，需新增太陽能發(fā)電裝機約1.4億kW。 2030年達5.6億kW，年發(fā)電量9860億kWh。

風電和太陽能發(fā)電開發(fā)的策略將是因地制宜，集中開發(fā)和分散式開發(fā)相結合，風能資源集中的“三北地區(qū)”和負荷中心的華北、華東、華南區(qū)域是風電開發(fā)的重點；在西南、西北江河流域大型水庫電站附近可集中開發(fā)風電和光伏電站，實現(xiàn)流域水風光互補，借助現(xiàn)有遠距離輸電線路，實現(xiàn)電力打捆外送。

生物質能發(fā)電，源于對農村、城市的固廢處理——秸稈、生活垃圾、 生物沼氣、家禽畜牧糞便——達到減量化、無害化、資源化的目標。

固體廢棄物——臟、亂、臭、有害、有毒、危險等垃圾形象，引起視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺的不良反應；占用土地、污染水體、污染大氣、滋生病菌，破壞環(huán)境和景觀，亟待進行治理。固體廢棄物的直接填埋和焚燒同樣存在諸多不利環(huán)境影響，因而資源化利用成為新的選擇。

生物質能的利用方式多種多樣——制氣、制肥、制油、制熱、發(fā)電等等。生物質能發(fā)電利用在電力系統(tǒng)供應中雖然微不足道，但對于固體廢棄物的資源化利用意義重大。預測2025年生物質能發(fā)電裝機規(guī)模達 4000 萬千瓦左右，“十四五”期間，需新增裝機2000萬千瓦。在國家財稅和電價補貼政策刺激下，生物質發(fā)電或垃圾焚燒發(fā)電項目將成為行業(yè)投資熱點。

三、幾點認識和希望

1.水電開發(fā)的綜合利用功能無可替代

水電在未來10年內仍然將是可再生能源發(fā)電的主力，占比超過50%。然而，當前水電開發(fā)受到生態(tài)、移民、成本等諸多因素影響，開發(fā)企業(yè)積極性不高，短績效期考核機制，挫傷遠期投資熱情，因此水電開發(fā)進程大幅放緩。如此種狀況持續(xù)，恐將影響“十四五”和“十五五”可再生能源發(fā)展目標。

除提供清潔能源電力外，水電開發(fā)還是一項重大公益事業(yè)，對于防范河流洪澇災害、優(yōu)化水資源配置、保障灌溉和供水、維護河流生態(tài)環(huán)境，促進地方經濟社會發(fā)展等也都具有無可替代的重要作用，但是這些效益并不能體現(xiàn)在開發(fā)企業(yè)的電價和投資收益上，反倒成為水電投資開發(fā)的包袱。

促進水電開發(fā)的關鍵需要社會共識和政策指導，應鼓勵開發(fā)企業(yè)與地方政府及有關利益共同體，按照共商、共建、共享原則，協(xié)同開發(fā)水能資源，實現(xiàn)水電開發(fā)綜合利用，通過投資合理分擔機制、電價形成機制、水電全額吸收消納機制，促進水電合理有序開發(fā)建設。

在“十四五”及未來水電開發(fā)中，一是要加快戰(zhàn)略性龍頭水庫工程建設，確保實現(xiàn)流域規(guī)劃整體功能和效益；二是要因地制宜，開展 水風光互補綜合能源基地建設——利用現(xiàn)有通道，挖掘互補潛能，實現(xiàn)提質增效；三是要研究既有水電站的擴機增容，挖掘水電容量服務潛能。

2.替代化石能源新能源發(fā)電舉足輕重

未來在全部能源電力發(fā)電量中，水電發(fā)電量的占比基本上可維持在18%～19%，而風電、太陽能發(fā)電量之和的占比則從2020年的12%左右，上升到2025年的14%和2030年的17%。在替他化石能源發(fā)電量中，除核電外，唯有風電和太陽能發(fā)電能夠擔當主力角色，具有舉足輕重的地位和作用。

目前而言，風電、太陽能發(fā)電機組的利用小時數(shù)偏低，受天氣因素影響，出力不確定很大。在2025年的可再生能源電力發(fā)電量中，水電機組33%的裝機容量，可提供53%的電量，而風電、太陽能發(fā)電機組60%的裝機容量，僅能提供 40%的電量。

風電和太陽能發(fā)電進一步大規(guī)模發(fā)展的前提應該是努力摒棄政府補貼，通過采用先進技術，實施精益化管理，提升能源轉換效率，降低開發(fā)成本并提升機組利用小時數(shù)。一是要增強機組、發(fā)電廠設備可靠性，提升風電、太陽能發(fā)電功率預測預報水平；二是要發(fā)揮新能源發(fā)電集群效應，挖掘其時空互補規(guī)律，平滑發(fā)電出力，增強電網(wǎng)友好性；三是要創(chuàng)新商業(yè)模式，實現(xiàn)新能源與其他行業(yè)的深度融合，諸如漁光互補、農光互補、牧光互補、建筑分布式光伏、局域智能電網(wǎng)和能源綜合服務等。

3. 推動高比例可再生能源離不開政策引導

在過去40年中，中國能源電力經歷了電力短缺、拉閘限電，粗放發(fā)展、霧霾天氣、產能過剩、上大壓小、供給側改革、“三去一降一補”和高質量發(fā)展等等，波瀾壯闊、起起伏伏?？偨Y過去能源發(fā)展規(guī)劃經驗和教訓，堅持國家能源發(fā)展戰(zhàn)略方針，合理規(guī)劃能源產業(yè)，協(xié)同落實各類能源電力生產，方可以促進能源電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

一是需要做好頂層設計，通過規(guī)劃引領，體現(xiàn)國家意志。將高比例可再生能源發(fā)展作為能源革命主題，形成國家戰(zhàn)略和社會共識。二是要推動體制機制創(chuàng)新，保障規(guī)劃目標戰(zhàn)略舉措落地。推動電價形成機制改革，全面實施可再生能源配額制，落實各省和相關方義務，配套實施綠色電力證書或碳排放強制交易。三是要強化技術創(chuàng)新，采用先進技術，建設柔性電力系統(tǒng)。開展火電靈活性改造，水電擴容改造，抽水蓄能建設，新型儲能設施，跨大區(qū)資源優(yōu)化配置，能源互聯(lián)網(wǎng)以及電力需求側靈活響應。

四、結語

2025年，2030年，中國非化石能源占一次能源消費比重分別為18%和20%，預計非化石能源發(fā)電量占全部發(fā)電量的比重分別為40%、45%。扣除核電發(fā)電量外，可再生能源發(fā)電量的比重，分別為 33.5% 和 35.2%。

在可再生能源發(fā)電量中，2025年、2030年，水電機組發(fā)電量的比重分別為57.5%和53%，風電和太陽能發(fā)電之和的比重為35.2% 和 40.7%。“十四五”需新增水電裝機容量5000萬kW，需新增風電和太陽能發(fā)電裝機容量近3億kW。

中國可再生能源發(fā)展前景廣闊。但各類型可再生能源的發(fā)展，要結合“源-網(wǎng)-荷-儲” 及其能源智慧管理系統(tǒng)，統(tǒng)籌規(guī)劃、有序、協(xié)調發(fā)展，避免大起大落，實現(xiàn)可持續(xù)。