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秦海巖:助力“雙碳”綠色發展 風電大有可為

來源:中國電力新聞網 時間:2021-07-06 09:45

助力“雙碳”綠色發展 風電大有可為

——訪中國可再生能源學會風能專業委員會祕書長秦海巖

中國電力新聞網記者 張棟鈞

  實現碳達峯碳中和是一場硬仗。去年,我國宣佈將力爭2030年前實現碳達峯、2060年前實現碳中和,引發能源行業熱議。作為新能源的排頭兵,風電的發展對於實現碳達峯碳中和目標具有非常重要的意義。

  國家能源局近日公佈的1-5月份全國電力工業統計數據顯示,截至今年5月底,我國風電裝機容量2.9億千瓦,同比增長34.4%。那麼,風電在未來能源轉型中究竟扮演怎樣的角色?產業未來進一步規模化發展還面臨怎樣的瓶頸?記者近日專訪了中國可再生能源學會風能專業委員會祕書長秦海巖。

風電是實現“雙碳”目標的主力軍

  記者:我國提出碳達峯碳中和的奮鬥目標,提出構建以新能源為主體的新型電力系統,那麼在能源轉型的過程中,風電扮演着怎樣的角色?

  秦海巖:風電是實現“雙碳”目標的主力軍,如果未來沒有出現顛覆性的新技術突破,電力系統脱碳將主要依靠風電和光伏發電。同時,由於風電的成本已經與傳統化石能源發電持平甚至更加經濟,並具有進一步降本潛力,風電的大規模應用會降低全社會用能成本,實現更經濟的能源轉型。

  “十四五”期間風電新增裝機2.5億千瓦,是實現“雙碳”目標的最低要求。根據清華大學氣候變化與可持續發展研究院的研究成果《中國低碳發展戰略與轉型路徑研究》,為實現碳中和目標,2025年能源消費結構中的非化石能源佔一次能源的比重需要達到20%。國家發展改革委發佈的《關於2019年國民經濟和社會發展計劃執行情況與2020年國民經濟和社會發展計劃草案的報告》顯示,2019年,我國非化石能源佔能源消費比重為15.3%。

  綜合上述分析,為實現碳中和目標,“十四五”非化石能源消費佔比至少需要增加5個百分點。根據測算,“十四五”非化石能源消費佔比每增加1個百分點,風光裝機就要相應增加1億千瓦,所以,“十四五”新增風光裝機共5億千瓦。假設風光各佔一半,“十四五”需新增風電裝機容量2.5億千瓦,年均新增5000萬千瓦。全球能源互聯網發展合作組織開展的《中國“十四五”電力發展規劃研究》得出結論,綜合考慮能源轉型需要、經濟社會發展、產業結構調整等因素,預計“十四五”將新增風電裝機容量2.9億千瓦,年均新增5800萬千瓦。國家發展改革委能源所、國家可再生能源中心等機構聯合發佈的《中國可再生能源展望2019》指出,在平均温升低於2攝氏度的情景中,“十四五”新增風電裝機容量將達到2.65億千瓦,年均新增5300萬千瓦。

  “十四五”期間,我國風電年新增裝機5000萬千瓦以上的條件已經具備。一是風能資源技術開發量不存在“天花板”國家氣候中心聯合北京大學、國家發展改革委能源所、國網能源研究院等機構對中國風電技術開發量的評估結果顯示,我國風能資源儲量巨大,陸上140米高度技術可開發量超過51億千瓦、海上水深50米海域100米高度技術可開發量約4億千瓦。未來,隨着技術進步和成本下降,具有經濟開發價值的風能資源量還會增加。

  二是在併網與消納方面,大量的國內外研究以及實踐均證明,構建以風、光為主體的電力系統不存在技術瓶頸。理論上,美國落基山研究所的分析明確指出,“2009年,八位美國和三位歐洲權威人士在主流電氣工程師專業雜誌上撰文稱,沒有發現‘電網能接納風電數量的可信、確鑿的技術性限制’”;2013年德國國際合作機構的研究《關於德國能源轉型的十二個見解》指出,“只有當可再生能源佔比超過70%時,新的儲能技術才有必要”,“在未來相當長一段時間裏,電網擴展將一直是比新儲能技術更為廉價地將可再生能源併入電力系統的辦法”。實踐中,早在2010年,德國的4個州,1000萬人口的43%~52%的年用電量都來自風電;到2020年,德國已有27%的發電量來自風電,歐盟二十七國與英國的風電在電力消費中的佔比已達16.4%。結合中國現狀,高比例可再生能源接入電網具備條件。國家氣候中心聯合北京大學、國家發展改革委能源所、國網能源研究院等機構開展的研究表明,“到2050年,如果風電裝機25億千瓦、光伏裝機26.7億千瓦,按照全國小時級的風光發電和需求側電力電量互動平衡,不用儲能和需求側響應,僅靠風光就可以提供全國67%的電力電量需求,同時棄風棄光比率不到8%。”

  三是消納空間不會受限。根據美國落基山研究所和能源轉型委員會的共同研究成果《中國2050:一個全面實現現代化國家的零碳圖景》,“十四五”期間,中國無需新增煤電裝機,即可滿足2030年前新增電力需求和電力系統靈活性的要求。全球能源互聯網發展合作組織的報告《中國能源轉型與“十四五”電力發展規劃研究》預測,“十四五”期間,增量電力需求1.8萬億千瓦時,存量煤電退出4053萬千瓦,由清潔能源滿足增量電力需求和替代存量煤電退出,對應“十四五”期間需新增風電裝機2.9億千瓦,年均新增5800萬千瓦。

  四是產業基礎成熟,足以支撐產能的擴大。過去30年,在技術創新、規模效應的雙重促進下,風電設備價格降低了70%以上,風電場開發造價降低了近50%。當前,“三北”地區的風電度電成本可以達到0.16元/千瓦時、中東南部區域可以達到0.34元/千瓦時,風電已經成為技術成熟、成本優勢明顯的電力來源。同時,一條堅強的產業鏈條逐漸成形,通過模塊化設計、自動化設備應用、工藝優化等,生產效率還在持續提高,比如葉片的生產時間從最初的48個小時,降至目前的24個小時,這些都奠定了進一步釋放產能的基礎。目前,整機與供應鏈企業是否會做出擴大產能的決策,完全取決於產業規劃層面能否設定更高的開發目標。

優化開發佈局是產業規模化發展的關鍵

  記者:“十四五”期間,風電產業將走向平價時代,行業將面臨哪些壓力?如何克服?

  秦海巖:第一個挑戰是開發規模如何保證,開發空間如何佈局。“十四五”期間,風電要實現每年5000萬千瓦以上的新增裝機,但如何佈局開發空間是最大的問題。解決不好,產業就不可能實現可持續快速增長。為此,“三北” “中東南部” “海上”,“三駕馬車”缺一不可。

  “三北”地區風電發展面臨的最大問題是送出和消納。對於“三北”地區來説,面對更大的裝機規模,依靠特高壓外送難以在短期內解決風電消納問題。而逐步壓低火電廠,尤其是自備電廠的發電量,將會產生立竿見影的效果。伴隨越來越多的國家開始加快碳減排進程,今後每個企業在發展中,都需要將“碳”作為重要的考量。而風電既是零碳的,也將成為最便宜的電力之一。這種稀缺資源,可以吸引對低價、清潔電力需求量大的產業向“三北”地區轉移。“三北”地區應當立足於將風電零碳便宜的“價格窪地”,轉變成工業企業的“價值高地”。

  中東南部風電發展的最大症結在於開發建設用地方面的束縛。風電是最節地的發電技術,現在廣泛使用的圓錐塔筒,地下基礎部分深埋至少2米,不會影響耕種,而露出地面的承台部分佔地不到100平方米。以5MW機組為例,開發1億千瓦裝機需安裝2萬台機組,佔地200萬平方米,即3000畝,佔地非常少。風電憑藉經濟性高、佔地少、環境友好等優勢,可以助力鄉村振興。接下來,我們應推動在更多村莊安裝風電機組,以此盤活鄉村的土地資源、旅遊資源、產業資源以及農村集體性資產。

  海上風電“國家補貼”取消後,產業怎麼走?當下,海上風電還不具備平價上網的條件,仍需政府提供適當的支持,助推其在未來三年內過渡到平價上網。目前,僅有廣東提出了地方補貼政策。需要加強統籌規劃,堅持集中連片開發,單體項目規模應不低於100萬千瓦;送出系統工程由電網負責投資,成本納入輸配電價;採取“以獎代補”的方式,支持重點產品與項目的開發,實現跨越式創新;成立海上風電發展促進基金,推動項目長期貸款利率降至3%以下。

  第二個挑戰是,如何構建優勝劣汰、促進行業健康發展的市場競爭秩序。當前,行業中出現了一個不好的勢頭——設備“價格戰”。如果大家的競爭是基於質量技術標準,在一個基準線上進行價格比拼,顯然無可厚非。最怕的是出現劣幣驅逐良幣的亂象,質量和可靠性一定是行業發展的底線。

  第三個挑戰是,構建以新能源為主體的新型電力系統,意味着風、光在未來電力系統中的佔比將高於80%,這對電力系統的靈活性提出了更高要求。為此,首先需要加強電網基礎設施建設。一是加大跨省區的聯絡線路建設,提高跨省區的電力交換交易能力;二是提高配電網的智能化水平,整合分佈式電源、儲能、負荷等資源,進行協同化運行控制和市場交易。其次應當加快靈活性電源建設。一方面,充分利用電力系統內傳統電源的靈活性資源;另一方面,發揮各類儲能技術的優勢來滿足不同時間尺度上的調度需求。此外,還需建立適應新能源大規模併網需要的市場化機制。藉助能源互聯網技術構建下一代智能電力系統,電力能夠按照市場需求實時定價,從而回歸真正商品屬性,價格將取代頻率成為調節供需平衡的有效信號,從之前的供應按需求調整變為需求“隨風而舞”“隨光而動”。

加快技術與商業模式創新

持續提升風電項目建設價值

  記者:對於“十四五”期間風電產業的發展,您有怎樣的建議?

  秦海巖:一是必須加快技術與商業模式創新,持續提升風電項目建設價值。在陸上風電方面,建議通過土地入股、PPP模式等方式,實現風電項目投資建設與各地落實鄉村振興戰略的深度融合,使風電項目開發與各地旅遊開發、特色小鎮建設、民生改善工程等緊密結合,讓廣大農村地區以及居民切實從中受益,形成更廣泛的利益共同體,促進地方經濟和社會發展。在海上風電方面,建議着力推動海上風電項目開發與海洋牧場、海水制氫、能源島建設、觀光旅遊、海洋綜合試驗場建設等相結合,使發展海上風電與我國建設海洋經濟的國家戰略高度契合。

  二是通過技術創新進一步提高風電經濟性,是接下來必須推進的另一項重點工作。比如,應加快主軸承、齒輪箱軸承、柔性直流海纜等核心技術部件研發,提高裝備的國產化率;加快推動大型風電機組檢測實驗平台,特別是大型風電機組傳動鏈地面公共測試系統的建設;持續推進風電與數字化技術手段的深度融合。風電度電成本的下降最主要的貢獻來自發電能力和效率的提升,而不僅是造價的下降。十年前,主流風電機組的風輪直徑是77米,現在已經達到156米,平均度電成本從0.6~0.8元/千瓦時,降到現在的0.3~0.4元/千瓦時。最新的葉片風輪直徑已經突破200米,可以預計未來3到5年,度電成本可以再降一半。西北部風能資源好的地區,現在大概為0.3元/千瓦時,5年後將降到0.15元/千瓦時。中東南部現在為0.4元/千瓦時左右,5年內會降到0.2元/千瓦時。近海風電在5年內預計會降到0.4~0.5元/千瓦時,遠海風電在8年左右會降到0.4~0.5元/千瓦時。這還沒有包括機組可靠性和基於大數據人工智能的全生命週期管理等技術應用帶來的疊加提升效應。

責任編輯:張媛媛  投稿郵箱:網上投稿