低碳經濟下我國新能源產業的現狀及展望

王曉丁，李太斌，孫磊，劉玉姍，孫強，許鵬先

（1.東方電氣股份有限公司，四川 成都 611731；2.四川華能氫能科技有限公司，四川 成都 610041；3.國能大渡河大數據服務有限公司，四川 成都 610041；4.四川省水利規劃研究院，四川 成都 610000）

0 引言

二十一世紀以來，隨著全球人口數量和經濟規模的不斷增加，能源的過度使用帶來的一系列環境問題已經嚴重威脅到了人類的生存和發展。在此背景下，“低碳社會”、“低碳經濟”、“低碳技術”等概念悄然興起。低碳經濟作為由傳統高污染能源向新能源利用轉變的一個綠色經濟增長模式，其關鍵在于通過技術創新、產業轉型、政策引導等方法來減少高碳能源（煤炭、石油等）的消耗，降低碳的排放，保證能源產業的綠色可持續發展，進而打造經濟社會發展與生態環境保護共贏的局面。在日常能源需求與能耗危機的雙重壓力下，推行更加低碳化、可持續化的能源戰略，是維持經濟穩定增長和解決環境污染問題的新選擇。新能源在代替傳統能源，彌補能源短缺問題的同時，可以減少傳統能源使用所帶來的二氧化碳排放和環境污染問題，對于改善大氣環境有很大的幫助。新能源產業作為新興產業之一，是我國未來能源產業發展的主要方向。在能源需求總量不斷增長的過程中，必須不斷擴大新能源的比例，使經濟發展逐漸向綠色低碳發展轉變[1]。

本文以低碳經濟為切入點，對近年來我國新能源行業的現狀進行了分析，并結合我國能源發展的中、長期規劃對相關產業（風電、水電、核能等）的未來發展進行了展望，提出了相應的建議。

1 風力發電

風力發電是一種極具利用潛能的新能源發電技術，其工作方式是通過一定的裝置，將風能產生的機械能轉化為電能。據統計，世界范圍內可利用的風能資源儲量比水力資源高出約10倍。我國的風力資源極為豐富，全國平均風功率密度為100W/m2，風能資源總儲量約為32億千瓦，可開發利用的風能儲量超過10億千瓦，其中陸地上儲量占比約1/4（2.53億千瓦），近海儲量約占3/4（7.5億千瓦），開發潛力巨大，是我國未來能源結構中重要的組成部分。近年來，風能作為一種清潔的、可再生能源，在世界范圍內受到各個國家的重視，我國對風電產業也給予了高度的關注，通過財政補貼等方式大力支持各地開展風電建設，尤其在一些水資源匱乏的地區（草原牧區、山地高原等）或者沿海地區，風電產業獲得了長足的發展并帶動我國的風電技術取得了一系列重大突破。截止2020年底，我國風電累計裝機容量已達2.81億千瓦，規模居世界首位。尤其在“十三五”期間，我國風電行業堅持創新、持續突破，于2019年提前完成了“十三五”裝機任務，并且酒泉、哈密、百里等大型風電基地建設也基本成形。此外，“十二五”末期我國一度十分嚴峻風電消納形勢也隨著“十三五”期間一系列政策法規的落實見效有了明顯改善，棄風電量和棄風率持續多年“雙降”。到2020年，我國平均棄風率3%，棄風電量約166億千瓦時，平均利用率97%，新疆、甘肅等地的棄風率從“十二五”末期超30%顯著下降到了10.3%和6.4%。

由于海上風速大，風能穩定，海上風機的年平均利用小時數超過3000h（高出陸上風機50%左右）并擁有更大的單機容量，因此海上風電與陸上風電相比優勢顯而易見。然而海上風機受海風、波浪、洋流等多重載荷的沖擊，對設備支撐結構和葉片的設計有很高要求，加之海上氣候惡劣，復雜多變，海上風機的安裝和維護檢修難度很大，導致風電成本較高。我國海上風力資源十分豐富，潛力巨大，并且靠近東部負荷中心，就地消納方便，因此大力發展海上風電將成為我國能源結構轉型的重要戰略支撐。盡管我國海上風電產業起步較晚，但自“十三五”以來，受政策引導和技術標準的不斷完善，我國海上風電產業取得了長足進步。2019年9月底，實現累計并網容量503.54萬千瓦，提前15個月完成“十三五”裝機目標。到2020年底，累計裝機容量約900萬千瓦，躍居世界第二。在關鍵技術研發方面，國內首臺10MW海上風電機組在福清興化灣二期海上風電場成功并網發電，刷新了我國海上風電單機容量新記錄（亞太最大，全球第二）。東方電氣、雙瑞風電連續刷新我國最長葉片記錄，完成了百米級海上風電葉片領域的技術突破。此外，隨著12MW海上半直驅永磁同步風力發電機定子絕緣處理在福建三峽海上風電場完成，標志著我國大功率等級海上風力發電機核心技術取得重大突破。綜上可知，我國海上風電在經歷了10多年的發展后，技術研發能力不斷提升，工程建設經驗不斷積累，伴隨著風電機組大型化、產業鏈國產化，疊加產業成熟度和規模效應，有望在“十四五”期間迎來黃金發展期[2]。

2 水力發電

水電作為發展時間最長、規模最大、技術成熟度最高的可再生清潔能源，在我國能源發展戰略中具有不可或缺的重要作用。我國有世界上最豐富的水能資源，其理論蘊藏量約為6.76億千瓦，經濟可開發裝機容量近4億千瓦，開發潛力巨大[3]。

在我國電力需求增長的拉動下，我國水電行業進入快速發展期，發電量逐年增長，從2014年的10729億千瓦時，增長到13044億千瓦時。隨著2020年大中型水電站陸續投產，常規水電“十三五”建設目標基本完成，六大水電基地基本成形。出于減少碳排放的迫切需要，黨中央關于制定“十四五”規劃和2035年遠景目標的建議中明確提出實施雅魯藏布江下游水電開發，這將對我國二氧化碳排放于2030年前達到峰值，在2060年前實現碳中和發揮巨大的作用。數據顯示，西藏的水能資源居全國各省市之首，其理論蘊藏量約為2億千瓦，占全國總量的30%。而西藏的水能資源又以雅魯藏布江流域最為豐富，其理論蘊藏量近8000萬千瓦，尤其是在“世界水能富集之最”的大拐彎地區，50公里直線距離內形成的2000米落差，匯集了近7000萬千瓦的技術可開發資源，規模超過3個三峽電站。但作為我國“西電東送”的能源接續基地，西藏目前水電資源的技術可開發量僅為1%左右。因此，雅魯藏布江下游的水電開發對西藏自治區經濟社會發展和我國能源電力行業發展具有重大歷史意義和現實意義。

3 核能應用

核能作為低碳能源，具有能量密度大、基荷電力穩定、單機容量大、長期運行成本低、可有效提高能源自給率等優勢，在全球能源轉型中將發揮著越來越重要的作用，已成為未來清潔能源系統中不可缺少的重要組成部分。

目前我國對核能的應用主要集中在發電領域，“十三五”期間取得了一系列重大成就和技術突破。三代核電機組AP1000和EPR先后在中國建成投運，并各自成為該型號具備商運條件的全球首堆；自主研發設計的三代核電“華龍一號”全球首堆福清5號機組于2021年1月正式投入商運；具有第四代核電特征的華能石島灣高溫氣冷堆示范工程全面進入調試階段，預計在2021年實現反應堆首次裝料、臨界和機組并網發電；擁有第四代先進核能技術的鈉冷示范快堆1號機組于2020年1月進入安裝階段，2號機組于同年12月正式開工建設，開創了示范快堆工程機組同步建設新局面；聚變堆方面，新一代“人造太陽”裝置-中國環流器二號M裝置（HL-2M）建成并實現首次放電，標志著我國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的設計、建造、運行技術，為我國核聚變堆的自主設計與建造打下堅實基礎[4]。

另一方面，以化石能源為主的能源消費結構，是導致我國北方地區大氣污染嚴重的主要誘因，尤其是近年來冬季燃煤供熱帶來的嚴重霧霾天氣，給人們的生活和健康帶來了極大的影響。核能供熱憑借其幾乎不排放溫室氣體和污染物的優勢，成為了落實清潔能源戰略、解決北方地區大氣污染的有效策略。核能供熱技術一般包括核電機組抽汽供熱技術和專用低溫供熱堆技術。作為核電機組抽汽供熱技術的典型，2019年底，我國首個商業供熱項目山東海陽核能供熱項目一期工程正式投入使用，為核電行業開拓核能綜合利用領域做出了有益的嘗試和探索。此外，中核集團的“燕龍”池式低溫供熱堆、清華大學的殼式低溫供熱堆以及國家電投的微壓閉式回路供熱堆在“十三五”期間也取得了重大技術突破，并將在“十四五”期間進入實質性開發階段[5]。

在全球能源向清潔低碳轉型發展的大背景下，先進核能技術擁有了更為廣闊的應用場景。為構建安全高效、清潔低碳的核能體系，我國應全面優化三代壓水堆核電技術，保證其始終處于國際領先水平，同時引領四代核電技術的研發，實現技術突破，為2030年之后的核電發展做好技術儲備。其次，應加大小型核電模塊化技術的研發力度和創新工作，實現先進核能技術的靈活運用，在海洋浮動電站、海水淡化、城市供熱、工業制氫等方面發揮重要作用，開創核能多用途的新時代。

4 結語

“十四五”規劃明確提出加快發展方式綠色轉型，協同推進經濟高質量發展和生態環境高水平保護，單位國內生產總值能耗和二氧化碳排放分別降低13.5%、18%。這兩大指標的提出，為我國實現碳達峰、碳中和設置了重要的階段性目標。“碳達峰、碳中和”戰略必將推動以風電、水電、核能等為代表的清潔能源迎來跨越式發展，促進儲能產業的爆發式增長并確保火電由電量型電源向電力型電源的有序轉變[6-8]。

“十四五”是中國為實現第二個百年目標的第一個五年，是2060年碳中和目標提出之后的第一個五年規劃，也是中國能源電力產業完成低碳轉型的關鍵時期。可以預見，隨著“十四五”開局之年的到來，我國必將以更大的決心和舉措推進能源革命，加快構建清潔低碳、安全高效的能源體系。