有关新能源现状及西部能源的分析

＊杨子恒 吴闯

（扬州大学机械工程学院 江苏 225127）

随着社会科技的发展，传统能源已经无法满足现代工业的需求，常年使用传统能源，导致环境问题频发。我国西部地区作为国家近几年大力开发的资源产地，其光能、风能等清洁能源十分充足，推进着国内新能源建设与发展。此外，我国各省各地区的基建投资对新能源的发展及西部能源开发也有着积极的促进作用。

新能源自20世纪70年代开始投入现代工业生产使用，并在20世纪90年代开始新能源被大规模使用，虽然现代工业已掌握相关技术，但就市场发展来看，新能源还无法做到真正主导市场。由于技术和材料限制，现代发电主要依靠煤炭，燃烧带来的大量有毒物质对环境危害极大且利用率低，仅15%左右，不仅如此，由于矿产资源储量有限，加上煤炭资源需求增加，新能源开采增量变得困难。

近些年，各国实施风力发电，风电设备行业逐渐克服了“能量不稳定”“转换效率低”等问题，风电技术已较为成熟。电力资源来源正被逐渐开拓，能源转换效率也不断提高，新能源技术取得重大进步。我国风能资源丰富，但是由于技术和设备限制，导致风能产电比例较低。

以国家新能源发电优先上网的导向为基础，未来国家将重点开发风能、太阳能、核能等领域。中国新能源发展任重而道远，低碳生活的号召需要新能源的发展，尤其是国家提出的2030实现“碳达峰”，2060年实现“碳中和”的目标。未来，新能源将面临多次改革，经历多个发展阶段，最终实现新能源商业化，大规模替代化石能源，成为主导资源体。

1.光伏的发展

（1）光伏发电。工业时代以来，传统化石能源消耗每年成指数型增长，而燃烧产生的大量有毒气体，如氟利昂、二氧化硫等使各国雾霾加重，将会对人类生活与发展造成十分不利影响。同时，由于工业的快速发展，传统化石能源储量急剧减少，这样一来，传统能源将严重阻碍社会可持续发展和进步。为了有效缓解气候的恶化、能源短缺等问题，世界各国开始着眼于新能源的开发和利用，而太阳能是现在人类所发现的最理想的新能源之一，其污染物质量分数低，能量储备大。相关数据统计表明太阳随时发生着聚变反应，其每秒钟投射到地球的能量相当于600万吨煤充分燃烧。

（2）光伏发电量。2020年，全国光伏发电量约2004亿千瓦时，同比增长约17.0%；全国光伏平均时长916h，同去年相比增长约6个百分点；平均利用时长较高的地区为东北地及华北地区，其中蒙西最多约1264h，黑龙江最少约1170h。

（3）光伏电站。新能源光伏电站建设，相较于传统的化石能源电站，新能源光伏电站的建设是以太阳能高效转化技术为依托，基于并网逆变器将清洁的光电输送到电网中。光伏发电系统中包括太阳能电池和并网逆变器等部分，以收集太阳能资源合理配置利用，并使用并网逆变器集中管控，可以在特定环境下对太阳能资源有效开发和利用，满足发电需要。

（4）光伏发电导向。随着光伏发电的占比逐年递增（如图1），国家主管部门就光伏行业相继出台了多部文件，旨在短期及中长期内推动我国光伏行业的高效发展。2020年3月，出台的《关于2020年光伏发电上网电价政策相关事项》，对集中式光伏发电电价进行定价指导“分别确定了I～II类资源区新增集中式光伏电站的指导价格”。

图1 2014—2020年中国太阳能发电量占电力行业总发电量的比例走势图

（5）发电趋势。光伏是清洁可再生能源，到2025年，光伏预估发电量将达到14000亿千瓦时。另外，从累计装机量来看，预计2021年到2025年光伏累计装机量的年平均增长率约为19.0%，预计到2025年光伏发电机累计装机量将达到约580GW。2021年到2025年光伏年平均新增装机为27GW，到2025年累计装机将至378GW。

数据表明光伏发电将在21世纪中期占据世界能源消费的主要地位之一，替代部分常规能源的同时，还将变成世界能源消费供应的主体能源。预计到2030年，新能源在总体能源消费结构中占比30%以上，而光伏发电总量在世界总电力供给中的占比也将达到10%以上；到2040年，新能源将占总能耗的50%以上，光伏发电量将占总能源发电量的20%以上；到21世纪末，新能源在总体能源结构中将占到80%以上。

2.风力发电

（1）风力发电。风能是一种清洁无污染的高效可再生能源，风能很早就被人们熟知并利用，随着新能源的开发，风能也得到了更普遍的利用，风力发电成为重要的能源来源之一。风力发电是风轮在风力作用下旋转，然后通过发电机将风轮的机械能转换为电能，最后由蓄能池将电量储备从而实现风力发电。由于风力发电转化效率高、污染程度小、获取来源广，风力发电的地位逐年提升。

（2）风力发电量。中国风电产业发展迅速，2019年风力发电量约为4050亿千瓦时，随着投资规模增大，各季度电量持续增长，2020年风力发电量达到约4660亿千瓦时，同比增长约15%，其中，西北地区占比约为24%。

（3）风电装机量的建设。随着国家对清洁能源的重视，对新能源开发利用程度的加深，风电产业得到大力地推动，风电装电容量得到显著提升（如图2），2020年风电新增装电容量达到新高，较2019年同比增长约178%。

图2 2014—2020年中国风力发电新增装电容量统计

（4）风电产业导向。风电产业发展迅速，为了进一步推动风电新能源发展，促进风电产业健康可持续发展转型，国家发展改革委、国家能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》（以下简称《规划》）。《规划》中指出，要着重解决西部风力弃电问题，加大风电产业投资，确保装电容量及风电产能稳步提升。同时报告中指出，要依据国家性政策的指向性引导，提升发电品质，扩大风电市场。

（5）风电的前景。经过二十余年风电产业的发展，我国已积累了相当丰富的发展和建造经验，但仍然面临着许多问题，弃风弃电率高、开发模式粗放、发电设备可靠性差、风电核心技术水平低、风电场运维管理水平落后等问题对风电产业仍是不小的挑战。

十四五时期是新能源转型升级的关键时期，也是风电产业发展的上升期。风电产业要紧跟“十四五”规划领导，结合新能源产业发展要求，着眼解决弃风弃电问题，努力提高电量品质，提升发电设备和相关管理水平，真正做到稳中有升。预计到2025年，风电将占社会总电量约17%，到2035年，风电产业将实现“碳中和”基础大方向。

3.中国西部能源

(1)西北地区能源的概况

中国西北地区以大漠戈壁为主，地广人稀，储物丰富，所储天然气和煤炭资源更是位居全国前列。由于地势较高，晴天较多，太阳能发电量十分可观。自西部大开发后，西部地区电力装机数量逐年提升，装机总容量于2020年达到5549万千瓦。同新基建的发展，风力、光伏发电量与日俱增。其次，“疆电外送”“西气东输”的实施，逐渐确立了西北地区在全国能源布局中的战略地位。

(2)西部电力建设存在的问题

①电网薄弱，电力不符合外送标准。随着西部电力工业的迅速发展，电网和电源建设都有了巨大的飞跃。目前，西部750kV网架建设已经初具规模，220kV网架也越来越完善，但与其他区域电力主网结构相比还显薄弱。

②基础设施分布不均与加剧供电紧张。由于西部煤炭资源分布不均匀，加之水电开发相对滞后，与当地快速增长的用电需求无法达到平衡，城镇化率与高速公路建设等还有待进一步的发展。

③基础设施导致电价矛盾。虽然我国西部具有丰富的煤炭储备资源，但销售电价却处于西部省区的较高水平。数据表明，西部电网煤电上网标价维持在0.25元/kW·h左右。2020年西部电网综合输配电价维持在0.207元/kW·h左右，但该标准仅比同年最高的海南略低，其主要原因是我国西部基础设施建设的投资增量不足引起的。

(3)发展西部能源的主要优势

首先，西部能源具有明显的成本优势，受煤炭资源供需影响，西部电煤具有较强的价格优势，使其消费量逐年增加（如图3），无论是单位燃烧成本还是标杆上网电价都处于全国最低水平。其次，煤炭资源丰富，由于铁路外运能力受限，西部丰富的煤炭资源多以区内使用为主。此外，西部对煤炭市场有很强的价格控制能力。在这种情况下，国内其他省份与国际煤价的快速上涨未能影响到西部煤电价格。最后，在市场供需要求下，西部电力基础建设出现前所未有的良好局面，并以此增加了西电东送的步伐。

图3 中国西部电力消费增量

(4)西部光伏及风能建设

目前，应西部大开发和扶贫攻坚政策要求，光伏发电、风能利用是西部扶贫和新能源发展的重要途径。两者发展迅速，市场需求量不断提高，市场范围不断扩大，发展前景广阔。然而，放眼世界市场，我国光伏及风力发电站装机容量较低，利用效率也未达到理想水平，较德国等拥有先进技术国家更是相差甚远。

为了更快达到国家发展目标，西部地区尤其西北光伏、风能基地应加速相关电站建设，吸取国际经验，加强电站的维护与管理。这样一来，光伏和风能发电将再创新高。

(5)西部开展“西电外送”的分析

2020年上半年，天中直流输电工程完成向外输送电量约120千瓦时，促使西电外送电量同比增长125%，其中新能源电力占比超过10%。“十四五”规划中提出，煤炭仍将在未来一段时间内保持西部发电的主要原料的地位，同时，为保证科学可持续发展，实现“碳达峰”“碳中和”等阶段性目标，风电与太阳能等清洁能源将是西北地区着重开发的项目。随着“特高压”“西点外送”的建设实施，“三基地一通道”地建设将是西部能源长期的奋斗目标，如与中亚五国电网相连完成，优势互补下亦可推动丝绸之路的发展。

4.总结

在全球能源转型的时代背景下，新能源开发关乎国家核心利益。较传统能源而言，新能源的清洁性、利用率高、战略前景广等特点极为突出，既可以满足人们日常生活对能源的需求，又符合了新时代中国特色社会主义发展要求。

当今世界，石油资源短缺，油气需求疲软，国际油价持续低迷，开发新能源正是解决能源问题的有效途径。新时代下，中国合理布局三大棋——特高压、光伏、新能源。国家电网于中国各地建立特高压电网电站，中国的输电效率已达世界一流；中国基建、新基建建设逐步落实，各项基础设施基本完善，光伏电站、风力电站数量日益增多，光伏发电和风力发电有望再破新高；中国交通网也已基本构成，铁路、公路网四通八达，能源运输已不在话下。

作为世界上最大的能源消费国，如何经济、便捷、稳定地开发利用新能源是未来一个重要课题，以“碳达峰”“碳中和”为背景，促进新能源开发利用，加强中国能源外交，推动中国能源行业发展，为中国能源发展提供更好的平台。

未来，新能源将会衍生更多产品及技术，带来的好处将遍及全国。伴随着国家“新基建”“碳达峰”“碳中和”等导向的实施，西部能源也将被更深层次的开发利用，使其在市场中占据重要地位。