低碳经济下我国新能源产业的现状及展望

王晓丁，李太斌，孙磊，刘玉姗，孙强，许鹏先

（1.东方电气股份有限公司，四川 成都 611731；2.四川华能氢能科技有限公司，四川 成都 610041；3.国能大渡河大数据服务有限公司，四川 成都 610041；4.四川省水利规划研究院，四川 成都 610000）

0 引言

二十一世纪以来，随着全球人口数量和经济规模的不断增加，能源的过度使用带来的一系列环境问题已经严重威胁到了人类的生存和发展。在此背景下，“低碳社会”、“低碳经济”、“低碳技术”等概念悄然兴起。低碳经济作为由传统高污染能源向新能源利用转变的一个绿色经济增长模式，其关键在于通过技术创新、产业转型、政策引导等方法来减少高碳能源（煤炭、石油等）的消耗，降低碳的排放，保证能源产业的绿色可持续发展，进而打造经济社会发展与生态环境保护共赢的局面。在日常能源需求与能耗危机的双重压力下，推行更加低碳化、可持续化的能源战略，是维持经济稳定增长和解决环境污染问题的新选择。新能源在代替传统能源，弥补能源短缺问题的同时，可以减少传统能源使用所带来的二氧化碳排放和环境污染问题，对于改善大气环境有很大的帮助。新能源产业作为新兴产业之一，是我国未来能源产业发展的主要方向。在能源需求总量不断增长的过程中，必须不断扩大新能源的比例，使经济发展逐渐向绿色低碳发展转变[1]。

本文以低碳经济为切入点，对近年来我国新能源行业的现状进行了分析，并结合我国能源发展的中、长期规划对相关产业（风电、水电、核能等）的未来发展进行了展望，提出了相应的建议。

1 风力发电

风力发电是一种极具利用潜能的新能源发电技术，其工作方式是通过一定的装置，将风能产生的机械能转化为电能。据统计，世界范围内可利用的风能资源储量比水力资源高出约10倍。我国的风力资源极为丰富，全国平均风功率密度为100W/m2，风能资源总储量约为32亿千瓦，可开发利用的风能储量超过10亿千瓦，其中陆地上储量占比约1/4（2.53亿千瓦），近海储量约占3/4（7.5亿千瓦），开发潜力巨大，是我国未来能源结构中重要的组成部分。近年来，风能作为一种清洁的、可再生能源，在世界范围内受到各个国家的重视，我国对风电产业也给予了高度的关注，通过财政补贴等方式大力支持各地开展风电建设，尤其在一些水资源匮乏的地区（草原牧区、山地高原等）或者沿海地区，风电产业获得了长足的发展并带动我国的风电技术取得了一系列重大突破。截止2020年底，我国风电累计装机容量已达2.81亿千瓦，规模居世界首位。尤其在“十三五”期间，我国风电行业坚持创新、持续突破，于2019年提前完成了“十三五”装机任务，并且酒泉、哈密、百里等大型风电基地建设也基本成形。此外，“十二五”末期我国一度十分严峻风电消纳形势也随着“十三五”期间一系列政策法规的落实见效有了明显改善，弃风电量和弃风率持续多年“双降”。到2020年，我国平均弃风率3%，弃风电量约166亿千瓦时，平均利用率97%，新疆、甘肃等地的弃风率从“十二五”末期超30%显著下降到了10.3%和6.4%。

由于海上风速大，风能稳定，海上风机的年平均利用小时数超过3000h（高出陆上风机50%左右）并拥有更大的单机容量，因此海上风电与陆上风电相比优势显而易见。然而海上风机受海风、波浪、洋流等多重载荷的冲击，对设备支撑结构和叶片的设计有很高要求，加之海上气候恶劣，复杂多变，海上风机的安装和维护检修难度很大，导致风电成本较高。我国海上风力资源十分丰富，潜力巨大，并且靠近东部负荷中心，就地消纳方便，因此大力发展海上风电将成为我国能源结构转型的重要战略支撑。尽管我国海上风电产业起步较晚，但自“十三五”以来，受政策引导和技术标准的不断完善，我国海上风电产业取得了长足进步。2019年9月底，实现累计并网容量503.54万千瓦，提前15个月完成“十三五”装机目标。到2020年底，累计装机容量约900万千瓦，跃居世界第二。在关键技术研发方面，国内首台10MW海上风电机组在福清兴化湾二期海上风电场成功并网发电，刷新了我国海上风电单机容量新记录（亚太最大，全球第二）。东方电气、双瑞风电连续刷新我国最长叶片记录，完成了百米级海上风电叶片领域的技术突破。此外，随着12MW海上半直驱永磁同步风力发电机定子绝缘处理在福建三峡海上风电场完成，标志着我国大功率等级海上风力发电机核心技术取得重大突破。综上可知，我国海上风电在经历了10多年的发展后，技术研发能力不断提升，工程建设经验不断积累，伴随着风电机组大型化、产业链国产化，叠加产业成熟度和规模效应，有望在“十四五”期间迎来黄金发展期[2]。

2 水力发电

水电作为发展时间最长、规模最大、技术成熟度最高的可再生清洁能源，在我国能源发展战略中具有不可或缺的重要作用。我国有世界上最丰富的水能资源，其理论蕴藏量约为6.76亿千瓦，经济可开发装机容量近4亿千瓦，开发潜力巨大[3]。

在我国电力需求增长的拉动下，我国水电行业进入快速发展期，发电量逐年增长，从2014年的10729亿千瓦时，增长到13044亿千瓦时。随着2020年大中型水电站陆续投产，常规水电“十三五”建设目标基本完成，六大水电基地基本成形。出于减少碳排放的迫切需要，党中央关于制定“十四五”规划和2035年远景目标的建议中明确提出实施雅鲁藏布江下游水电开发，这将对我国二氧化碳排放于2030年前达到峰值，在2060年前实现碳中和发挥巨大的作用。数据显示，西藏的水能资源居全国各省市之首，其理论蕴藏量约为2亿千瓦，占全国总量的30%。而西藏的水能资源又以雅鲁藏布江流域最为丰富，其理论蕴藏量近8000万千瓦，尤其是在“世界水能富集之最”的大拐弯地区，50公里直线距离内形成的2000米落差，汇集了近7000万千瓦的技术可开发资源，规模超过3个三峡电站。但作为我国“西电东送”的能源接续基地，西藏目前水电资源的技术可开发量仅为1%左右。因此，雅鲁藏布江下游的水电开发对西藏自治区经济社会发展和我国能源电力行业发展具有重大历史意义和现实意义。

3 核能应用

核能作为低碳能源，具有能量密度大、基荷电力稳定、单机容量大、长期运行成本低、可有效提高能源自给率等优势，在全球能源转型中将发挥着越来越重要的作用，已成为未来清洁能源系统中不可缺少的重要组成部分。

目前我国对核能的应用主要集中在发电领域，“十三五”期间取得了一系列重大成就和技术突破。三代核电机组AP1000和EPR先后在中国建成投运，并各自成为该型号具备商运条件的全球首堆；自主研发设计的三代核电“华龙一号”全球首堆福清5号机组于2021年1月正式投入商运；具有第四代核电特征的华能石岛湾高温气冷堆示范工程全面进入调试阶段，预计在2021年实现反应堆首次装料、临界和机组并网发电；拥有第四代先进核能技术的钠冷示范快堆1号机组于2020年1月进入安装阶段，2号机组于同年12月正式开工建设，开创了示范快堆工程机组同步建设新局面；聚变堆方面，新一代“人造太阳”装置-中国环流器二号M装置（HL-2M）建成并实现首次放电，标志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础[4]。

另一方面，以化石能源为主的能源消费结构，是导致我国北方地区大气污染严重的主要诱因，尤其是近年来冬季燃煤供热带来的严重雾霾天气，给人们的生活和健康带来了极大的影响。核能供热凭借其几乎不排放温室气体和污染物的优势，成为了落实清洁能源战略、解决北方地区大气污染的有效策略。核能供热技术一般包括核电机组抽汽供热技术和专用低温供热堆技术。作为核电机组抽汽供热技术的典型，2019年底，我国首个商业供热项目山东海阳核能供热项目一期工程正式投入使用，为核电行业开拓核能综合利用领域做出了有益的尝试和探索。此外，中核集团的“燕龙”池式低温供热堆、清华大学的壳式低温供热堆以及国家电投的微压闭式回路供热堆在“十三五”期间也取得了重大技术突破，并将在“十四五”期间进入实质性开发阶段[5]。

在全球能源向清洁低碳转型发展的大背景下，先进核能技术拥有了更为广阔的应用场景。为构建安全高效、清洁低碳的核能体系，我国应全面优化三代压水堆核电技术，保证其始终处于国际领先水平，同时引领四代核电技术的研发，实现技术突破，为2030年之后的核电发展做好技术储备。其次，应加大小型核电模块化技术的研发力度和创新工作，实现先进核能技术的灵活运用，在海洋浮动电站、海水淡化、城市供热、工业制氢等方面发挥重要作用，开创核能多用途的新时代。

4 结语

“十四五”规划明确提出加快发展方式绿色转型，协同推进经济高质量发展和生态环境高水平保护，单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低13.5%、18%。这两大指标的提出，为我国实现碳达峰、碳中和设置了重要的阶段性目标。“碳达峰、碳中和”战略必将推动以风电、水电、核能等为代表的清洁能源迎来跨越式发展，促进储能产业的爆发式增长并确保火电由电量型电源向电力型电源的有序转变[6-8]。

“十四五”是中国为实现第二个百年目标的第一个五年，是2060年碳中和目标提出之后的第一个五年规划，也是中国能源电力产业完成低碳转型的关键时期。可以预见，随着“十四五”开局之年的到来，我国必将以更大的决心和举措推进能源革命，加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系。