新能源发电设备组助力“碳达峰·碳中和”途径和实施措施主要观点和意见举措

／机械工业北京电工技术经济研究所 果岩／

构建清洁主导、电为中心的现代能源体系，是立足我国实际国情，遵循能源发展规律，以能源生产清洁化、能源消费电气化为方向，满足“碳达峰·碳中和”的战略目标的有效途径，同时也是促进产业降本降耗降碳，支撑产业高质量发展的有力支撑。本文从风电、光伏发电、新型储能三个产业的技术装备角度出发，分析当前产业发展现状，提出了需要补强的技术短板，确定了下阶段需要努力的方向等内容。

一、新能源发电设备产业发展现状

建设以新能源为主体的新型电力系统，是满足“碳达峰·碳中和”战略目标的有效途径，其中，新能源未来将成为电力供应的主体，与此同时，新型储能技术规模化应用，同样起到了至关重要的作用。我国新能源及储能技术及产业发展主要呈现大规模、高比例、市场化、高质量、绿色低碳、场景多样的发展趋势，通过引进、消化、吸收、再创新的技术路线，目前，已基本实现了与世界同步。既保证了我国新能源产业的持续快速发展，同时也为我国新能源产业实现从大到强的跨越式发展奠定了基础。

一是装机容量呈现大规模发展趋势。“十二五”末，我国风电、光伏累计装机容量先后超过美国、德国，跃居并多年保持世界第一。截至2020年底，我国风电装机2.81亿千瓦、光伏发电装机2.53亿千瓦，合计达5.34亿千瓦，占全国发电装机容量的24.3%，此外，储能项目累计装机已达35.6GW。按照发展趋势判断，可基本满足2030年新能源装机达12亿千瓦的最低要求。

二是新能源呈现高比例发展趋势。新能源发电量稳步提升，新能源渗透率逐年增加。2020年，风电发电量达4665亿千瓦时，同比增长约15%；光伏发电量达2605亿千瓦时，同比增长16.1%，新能源风电和光伏发电量占全国全口径发电量的9.5%。随着国家进一步鼓励能源生产清洁化相关机制及举措的出台，新能源渗透率将快速增长。

三是新能源及储能产业呈现市场化发展趋势。我国陆上风电价格降至0.29～0.47元/度，光伏上网电价降至0.35元/度，电化学储能系统成本约为1.3～1.5元/Wh。目前，已基本实现去补贴平价上网的条件，随着新能源及储能技术创新及产业升级，其成本优势将进一步显现。

四是新能源及储能产业呈现高质量发展趋势。中国新能源风电及光伏发电产业体系日臻完善，我国已成为全球最大的风电装备、光伏发电装备制造基地，将进一步提升产业链由“大”向“强”的转变，更加有力地保障电力可靠稳定供应。目前新能源发电设备及电化学储能装备产能，可基本支撑“双碳”目标的实施。

五是新型储能技术呈现多场景发展趋势。国内9 0 余个储能项目覆盖电源侧、电网侧、储能侧等方面，其中电化学储能截至2020年底累计装机同比增长59.4%，在各类电化学储能技术中，锂离子电池累计装机规模超过2902.4MW。目前，急需解决储能安全的责权划分问题，届时电化学为主的新型储能系统将迎来“井喷”发展。

六是新能源产业助力生态文明建设发展。2020年，我国可再生能源利用规模达到6.8亿吨标准煤，相当于替代煤炭近10亿吨，减少二氧化碳排放量分别约达17.9亿吨。其“零碳”发电的优势日趋显现，后续全行业将向上游延展，关注产品全生命周期碳排放及绿色供应链、绿色工厂制度建设，为生态文明建设夯实基础根基。

二、新能源发电设备产业发展趋势

2025年，初步搭建中国新能源装备低碳制造产业体系。风电、光伏年均新增装机将达5000万千瓦以上，风电、光伏发电累计装机容量至少达到10亿千瓦以上；新增新型储能实现装机规模3000万千瓦，新型储能累计装机容量达6000万千瓦以上。

2030年，完善中国新能源装备低碳制造产业体系。风电、光伏发电累计装机容量至少达到16亿千瓦以上，占全国装机规模的50%以上，风电、光伏发电与火电成为电力系统的主力电源；新型储能累计装机容量达1.5亿千瓦以上，电化学储能安全可靠运行，形成覆盖电源侧、电网侧、负荷侧的可推广的商业模式。

2060年，形成输出引领型新能源技术产业体系。新能源累计装机容量将达到50亿千瓦（其中风电20亿千瓦、太阳能发电30亿千瓦），风电，光伏发电代替火电成为电力系统的主力电源；新型储能累计装机容量5～10亿千瓦；届时，电能消费比重达将到70%，非化石能源消费比重将达80%，清洁能源发电量占比将超过90%。

三、需要补强的技术及装备

我国新能源产业在不同程度方面，尚存在着大而不强、泛而不精的现象。如基础材料和工艺技术研究基础薄弱、产品可靠性与一致性方面不强、多数零部件厂商在考虑设计开发和工程应用时多着眼于自身，在系统性认识和产业链深度合作方面仍需要进一步加强。

（一）解决新能源在电力系统中“双高”特性的问题，提高可靠性供电、安全稳定和经济运行

一是攻克高精度功率预测技术短板；二是攻克智能感知技术短板；三是开展新能源发电及储能入网优化控制升级；四是完善新能源发电及储能入网试验检测能力。

（二）引入精细化智能运维理念，实现大数据分析技术与新能源发电及新型储能技术的有效融合

一是攻克新能源发电及储能系统的能量管理与科学控制问题；二是解决新能源发电及储能系统精细化智能运维管理的问题；三是完善新能源及储能可靠性运行状态评价体系。

（三）全面提升新能源发电设计、制造、试验能力，加快零部件供应短板攻克，打造全生命周期低碳制造产业

一是开展新能源及储能基础材料研究、可靠性设计、设计及仿真软件研发；二是攻克零部件供应短板，如叶片材料、主轴承、IGBT、芯片等国产化替代技术，以及高能量密度、长寿命的储能电池本体研究；三是解决风电叶片、光伏组件及动力电池大规模梯次利用回收问题。

（四）提高新能源发电及储能技术在新型电力系统中应用场景的多样性、适应性

一是提升新能源发电融合技术，包括不同应用场景下的规模化应用，新能源+等跨领域的融合；二是提高电网柔性运营灵活度、完善电力市场化调度机制、完善电力双边或多边交易模式；三是确定新型储能技术配合“源网荷储”及“多能互补”建设的发展模式。

四、努力方向

（一）以功率预测精准、大数据预测广泛应用、主动支撑电网、实现高比例新能源高渗透率为努力方向

重点开展典型风光资源特性评估技术、风资源精确评估技术、大数据分析及人工智能技术在功率预测领域的广泛应用；开展主动支撑风电场、光伏电站的示范项目应用（如电压源型风电机组研制、主动支撑型逆变器研制）、新能源一次调频和虚拟惯量响应技术研究、大规模新能源基地与千万千瓦级多类型储能协调运行控制系统研究。

（二）以构建精细化智能运维平台、建立数字化智能化运行评价体系、实现新能源及储能效率效益最大化为努力方向

风电方面，重点开展构建完善风电生产运维一体化平台、建立完善的风电设备运行质量评价指标体系及运行评价方法；光伏方面，研究智能故障检测、快速定位技术，基于大数据发展的运维决策系统；开发光伏备件管理系统；储能方面，研究储能电池及系统的在线检测、状态预测和预警以及热失控行为等内容；发展储能电站消防安全的多级保障技术。

（三）集中攻克新能源发电及储能装备制造短板、实现全产业链国产化、建立“双碳”标准、检测、认证一体化创新平台，输出原创技术

风电方面，重点开展10～20MW陆上机组、20～35MW海上机组批量化；超大型海上机组新型固定式支撑结构；15MW级传动链运行试验台；主轴承及变流器关键功率模块国产化应用；风电全产业链绿色制造评价方法、叶片回收等循环经济试点示范；光伏方面，重点研究低成本、低能耗、高质量的硅料生产技术；设计基于多种技术路线的高效电池片（如HJT, 叠层电池、钙钛矿等）；开发高能量密度、轻质化、智能化的光伏组件；研究高电压、高功率、高效散热的逆变产品；研究光伏组件退役分类处置及回收技术；储能方面，重点开展锂离子电池的新型关键材料（如三元正极材料、硅-碳复合负极材料、固态电解质等）、锂电池电芯及系统设计规范型谱、电池系统实时数字仿真平台、标准化的锂电池检测平台、梯次利用电池的筛选、重组、预测和监控技术的研究。

（四）按照源网荷储示范、推广，实现新能源支撑“两个一体化”为努力方向

重点开展源网荷储互动机制、市场机制研究；探索海上多能互补发电技术、分散式风电、风电制氢、风电海水淡化、光伏电解水制氢、光伏建筑一体化研究；储能在电源侧、电网侧、负荷侧等不同应用场景应用研究。

五、配套政策

一是加大科研创新和示范项目支持力度，促进新能源及储能产业技术多元化发展。利用国家重点实验室、国家研发创新平台等公共科技服务资源，大力开展海上风电、新型太阳能发电、新型储能技术等领域科研攻关，加快推动电力装备科技进步。特别是储能方面，目前除了占市场主流的锂离子电池储能之外，还需加强液流电池储能、钠基电池储能、压缩空气储能、飞轮储能、超级电容储能等新型储能技术科研项目和示范项目投入，降低储能成本，解决储能经济性问题。

二是开展标准、检测、认证体系改革，引导新能源及储能产业助力成为主力电源的规范化发展，为构建以新能源为主体的新型电力系统奠定基础。标准方面，构建新型标准体系，明确国标、行标、团标的属性和定位，向检测认证业务支撑化标准项目过渡；检测方面，构建国内完备的风电、光伏、新型储能检测公共服务平台，强化全生命周期的检验检测能力；认证方面，夯实现有产品、项目认证业务，开拓“双碳”制造业认证服务项目。

三是完善政策体系和市场价格机制，从顶层设计上为引导电力资源优化配置，促进产业结构、能源优化升级确定市场定位。完善差别化电价政策，促进相关行业加大技术改造力度，提高能效水平，淘汰落后产能；完善峰谷电价形成机制，合理确定并动态调整峰谷时段，扩大高峰、低谷电价价差和浮动幅度，引导用户错峰用电；完善行业碳排放权交易，可再生能源强制配额和绿证交易制度等绿色价格政策。通过市场价格机制激活储能市场，激励储能技术创新和商业模式创新，形成良性竞争的市场氛围。电 器