中国新能源发电技术发展现状和前景

李 滔，华 飞

（浙江星月实业有限公司，浙江 永康321300）

1 新能源发电技术概要

常见的新能源发电技术包括太阳能光伏发电技术、风力发电技术、潮汐能发电技术和燃料电池发电技术等。其中，风力发电技术最为成熟，太阳能光伏发电技术最具发展前景。

截至2003年年底，中国已建成并网型风电场40座，累计运行风力发电机组1 042台，总容量达567.02 MW[1]。风力发电系统主要依靠风机和发电机进行工作。风力资源的可再生性，使得风力发电不仅可以减少环境污染，而且能减缓化石能源的消耗。近年来，风力发电技术日益成熟，其运行方式可因地制宜地进行选择。在风力资源的集中地可以采取并入国家电网补充电力的方式，在偏远地区可以利用小型风电机组提供生产、生活用电的方式。

太阳能光伏发电技术是通过太阳能电池将光能转化为电能继而输出的一种过程[2]。太阳能光伏发电系统如图1所示，分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统以及分布式光伏发电系统三种。千万年来，太阳光照生生不息，每年到达地球表面的太阳辐射能量相当于1.3×1014t煤，而太阳能光伏发电技术运行相对简单，并不需要损耗其他燃料，只要光伏系统设计合理，哪里有阳光，哪里就可以产生电能，不仅清洁高效，而且有效解决了长距离输送电能产生损耗的问题。

图1 光伏发电系统

2 新能源发电技术发展现状

2019年末，中国发电装机容量2.01×109kW，比2018年末增长了5.8%[3]。其中，火力发电1.19×109kW，占全部装机容量的59.2%，增长4.1%；水力发电3.56×108kW，占全部装机容量的17.7%，增长1.1%；风力发电2.10×108kW，占全部装机容量10.4%，增长14.0%；太阳能发电2.05×108kW，占全部装机容量10.2%，增长17.4%；核电4.874×107kW，占全部装机容量的2.4%，增长9.1%。

表1 2010—2019年中国风电、太阳能累计发电装机容量

如表1所示，从2001年年底到2019年年底，中国风力发电累计装机量由4.04 GW增长至210 GW[4]；太阳能光伏发电装机情况也从2010年的0.26 GW增长至2019年的30.05 GW，截至2019年年底，中国太阳能光伏发电累计并网装机量高达205 GW[5]。

以上数据显示，截至2019年年底，传统的火力发电在中国电力系统中依然占据主导地位，利用新能源发电技术生产的电能规模较小，新能源发电作为传统火力发电的一种补充形式存在着。新能源发电的装机容量在全年装机总容量中占据了一定比重，但利用新能源发电技术产生的电量远远无法满足中国大规模的用电量需求。单方面从装机容量较2018年的增长率来看，新能源发电量增长十分迅猛，以太阳能发电和风力发电最为突出。

风力发电发展短短19年，累计并网装机量达到210 GW，太阳能光伏发电更是在短短的10年达到累计并网装机量205 GW，可见新能源发电技术正在日益成熟，也逐渐在中国的电力系统中承担起更加重要的角色。从绿色、可持续、长远发展角度考虑，新能源发电才是未来电力系统的发展方向，其不仅缓解了资源匮乏、环境污染等问题，而且提高了可再生自然资源的实际利用率，增加了社会效益，进一步为社会稳定发展奠定基础。

3 新能源发电技术发展存在的问题和挑战

近年来，风力发电、光伏发电得到了长足发展，但资源聚集地和电能集中使用地相隔甚远，加之技术问题，电力体制内部的恶性竞争，导致了新能源发电消纳难、并网难问题突出，甚至出现了区域性弃风、弃光现象。

技术缺陷导致目前尚缺乏新能源产生电能的储存及输送设施。如图2所示中，中国新能源风力发电场集中在华北以及西北等地区，这些区域相对其他人口密度较大的地区用电量少了许多[6]。将风力发电产生的电能不远万里地进行输送，即使不考虑电能在运输途中的损耗问题，建设高压线路的费用、线路的利用效率以及对电力系统的安全运行等成为一大难题。

图2 截止2017年中国六大地区风电累计装机容量（单位：MW）

利益冲突导致电力系统体制内出现不可调和的矛盾，从而制约新能源发电技术的发展。新能源发电得到了我国政策上的大力支持，具有优先上网、优先调度的优势，但是依靠化石能源的传统火力发电企业就往往被迫为新能源调峰，长此以往，恶性循环，加剧了体制问题对新能源发电的负面影响。

要想从本质上解决新能源发电消纳难、并网难的问题，就要先攻克技术难关、解决电力体制矛盾。在体制问题方面，要兼顾新能源发电和火力发电双方的利益，再大力调整各自在社会中的比重，让二者由竞争关系变成合作共赢的局面；在技术方面，要大力攻克电能储存和运输的难题。只有这样才能打破如今新能源发电尴尬的局面，才能更好更合理地利用每年风电、光电产出的电能，从而减少资源浪费。

4 新能源发电技术的发展趋势

最近几年，新能源发电技术得到了长足发展，在很多区域正式投入使用。

社会在发展，各行业的用电需求在增加，提高电网的可靠性成为新能源发电技术发展面临的一个重要问题。现在普遍使用的传统大电网在用电高峰期变得十分脆弱，会出现停电、电路短接损坏等问题，新能源发电的微电网在一定程度上可以缓解这种情况，避免部分超负荷断电带来的经济损失。持续技术开发，大力推广微电网技术，将是提高电网可靠性的一个发展方向。

中国偏远地区的电网覆盖面存在一定的缺漏，扩大电网覆盖面刻不容缓。中国很多地方由于地处偏远，电网覆盖面缺漏在一定程度上抑制了当地经济发展。新能源发电出现后，可以就地取材，利用当地的风能、水能、太阳能等设计合理的小型电力系统，以达到自我供电的目的。充分利用当地的自然优势设计微电网，既能提高当地居民的生活水平，加速当地经济发展，也能实现电力系统的快速发展。

电网的不断互联，导致电力系统的运行越来越复杂。自然灾害、战争等因素，有时候会导致大电网区域电力系统的面积瘫痪。新能源发电技术可以利用“就近入网，当地消纳”的原则，以微电网的形式减少大面积断电的情况，从而提高电网的抗破坏能力，提高电网的安全性。

5 结 论

中国应大力推广新能源发电技术。化石能源在日益减少，可再生能源的发电技术在未来电力系统中会起到主导作用。新能源发电不仅解决了资源匮乏、环境污染的问题，还有效缓解了中国用电高峰期电力紧张的问题，对电力系统的快速发展以及国家可持续战略的实施有着极其重大的意义。