“双碳”目标下太阳能和风能优质资源区的能源转型选择

刘澜争

一、引言

气候变化是全人类的共同挑战。人类活动对气候系统的影响，已从大气圈扩展到海洋、冰冻圈和陆地生物圈，全球正经历着以气候变暖为突出标志的气候变化。其中，温室气体的排放对气候变暖的影响尤甚。根据国际能源署(IEA)统计的2021年全球各地区二氧化碳排放量，中国、美国、印度和欧洲是全球二氧化碳排放量最高的四个区域，四个区域的二氧化碳排放量之和约占全球二氧化碳排放总量的60%。其中，中国占全球二氧化碳排放总量的33%；其次是美国，占13%；印度和欧洲分别占7%。中国能源结构主要依赖煤炭和石油，经济的快速发展带来了大量的能源需求。中国作为《联合国气候变化框架公约》《保护臭氧层维也纳公约》等国际性公约的签署方之一，一直本着负责任的态度积极应对气候变化，将应对气候变化作为实现发展方式转变的重大机遇，积极探索符合中国国情的绿色低碳发展道路。

中国是发展中国家中较早注意环境保护问题的国家之一，且此问题一经提出，积极应对气候变化工作迅速展开。一是确立了环境保护的基本国策地位。在1983年召开的第二次全国环境保护会议上，确立环境保护是中国的一项基本国策。二是制定了环境保护的政策制度体系。1989年，在第三次全国环境保护会议上，提出了环境保护三大政策和八项管理制度。三是构筑了环境保护法律法规和标准体系。1979年《中华人民共和国环境保护法(试行)》首次颁布。此外，还陆续制定并颁布了污染防治方面的各单项法律和标准及资源保护方面的法律。四是有关部门法也开始关注环境保护问题。面对严峻的环境形势，民法、刑法、诉讼法等相关部门法也积极投入到同环境污染和生态破坏行为作斗争的行列之中。五是确立了可持续发展国家战略地位。1995年，国家在制定“九五”规划中，明确将科教兴国和可持续发展战略作为国家战略，同时还颁布了《中国二十一世纪议程》，制定了中国实施可持续发展战略的国家行动计划和措施。

党的十八大以后，党中央将生态文明建设放在治国理政的重要战略位置，作为统筹推进“五位一体”总体布局和协调推进“四个全面”战略布局的重要举措。一是《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》等一系列重要政策文件，进一步明确了生态文明建设的基本理念、指导思想、原则、政策措施、体制机制和基本制度。二是我国环境立法全面向纵深发展。《中华人民共和国环境保护法》等一系列法律法规得到修订。三是在环境保护工作中越来越广泛地运用环境经济政策，如目前已经形成了包括生态补偿、排污权交易、绿色金融等在内的政策体系，调控范围也从生产环节扩展到整个经济过程，作用方式也从过去的惩罚性为主向惩罚和激励双向调控转变。四是多元的生态环境治理格局逐步形成。随着环境影响评价等政策的实施，逐步形成了以政府治理为主导、社会各方积极参与的治理模式。

2020年，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上作出庄严承诺：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。” 其中，能源转型，特别是清洁可再生能源的应用对我国实现“双碳”目标具有重要意义。目前，中国对能源转型的需求快速提升，可再生能源转型正处于全面加速推进阶段。

国际可再生能源机构(IRENA)发布的《2021年可再生能源发电成本报告》指出，风能和太阳能被评为最具开发潜力的可再生能源，拥有实现快速低成本建设的基础。2021年，全球新增太阳能光伏发电和陆上风电的平均发电成本比化石能源发电成本分别低39%和11%。

我国地大物博，自然资源丰富，具备实现“双碳”目标所需的资源转型条件。但同时我国地理环境差异明显，风能和太阳能在全国具有明显的分布不均问题，呈现出中东部地区和西北部地区两极分化的态势。人口密度高的东部和中部地区的风能和太阳能资源相对较弱，而人口密度低的西部和北部地区拥有更为优质的陆上风能和太阳能资源。尤其是内蒙古、宁夏、新疆、甘肃等优质资源区，当地资源消费能力不足，依赖本地市场需求无法消耗全部可开发能源，存在着较大的弃风弃光问题。

内蒙古是太阳能和风能优质资源区中最为典型区域之一，以风能总储量8.98亿千瓦时，技术可开发量1.5亿千瓦时的优势排全国第一位，2021年内蒙古Ⅰ类风能资源区可利用小时数为2626小时，Ⅱ类风能资源区为2407小时，年产能可达7500亿千瓦时；光伏资源以水平面总辐照量平均值每平方米1571.6千瓦时排全国第六位，其中大部分地区的日照时长大于2700小时，少部分高达3400小时，年产能达到5兆千瓦时以上。这说明，内蒙古可向区域外输送的能源量较多，实现可再生能源市场化正收益的可能性较大。一方面，内蒙古太阳能、风能资源量非常丰富，使得区域内可再生能源价格具有与化石能源相竞争的能力；另一方面，内蒙古的待开发资源量充沛，有能力对太阳能和风能弱质资源区进行电力调配。因此，内蒙古的能源转型路径对其他地区具有示范性作用，有潜力成为促进优质资源区与弱质资源区能源交易的典型案例。

随着国家对于“碳达峰碳中和”与能源转型主题重视度的提高，学术界对于此领域的研究的重视度也逐渐加强。目前，文献大多聚焦于宏观层面的节能减排战略性规划、能源转型的战略意义和功能作用，如余良城(2021)提出电力行业发展对低碳经济意义重大，并从多个角度探讨了节能减排战略实现的保障措施。而可再生能源领域实际开展的研究则更多聚焦于可再生能源开发构成、规模的测度与辨识。例如，张士宁等(2020)提出了可再生能源投资减排成效评估方法，并分析了2010～2018年全球及重点区域可再生能源投资减排成效；韩东梅等(2022)提出了北京市可再生能源的发展方向有充分挖掘太阳能、地热能等本地可再生能源应用潜力及持续扩大绿电应用规模；刘盾盾(2020)结合鲁棒规划与随机规划理论，为高比例可再生能源输电网规划中的安全稳定与可再生能源消纳提出解决方法；杨志超(2020)提出了以实现经济高效运行为核心的可再生能源CCHP系统优化方法；卞艺衡等(2020)提出了分布式可再生能源电源的优化配置模型；李芸(2020)通过可再生能源电力系统输出功率特性模型，利用蒙特卡洛模拟法对接入可再生能源后的电力系统进行了评估。行政区域间能源转型市场化协作的相关文献数量较少，其仅有的文献还主要研究区域经济发展与能源结构转型关系。例如，蒋翔(2017)通过SWOT方法分析了云南省节能减排工作的内外部形势；张涛等(2020)研究了可再生能源发电容量与区域电网内其他能源形式协调化及可再生能源发电设备运行效益。这使得区域间能源协调开发和利益分析的相关文件更为稀缺。例如，李恩平(2022)探讨了太阳能和风能不同资源区跨区开发所面临的三大战略方向；高志华等(2022)构建了一种可再生能源超额消纳量交易的跨区优化机制。

本文在分析能源弱质资源区利益的相关文献基础之上，对能源优质资源区利益进行分析，计算区域间度电收益以明确区域间主动寻求可再生能源跨区合作对于内蒙古能源转型的重要性，为区域间能源开发比较及利益分析提供更多视角。

二、太阳能和风能优质资源区能源替代转型战略方向选择

内蒙古等能源优质资源区虽在能源转型上具有较大优势，但仅依靠本地实现可再生能源市场化运作还有一定难度。李恩平(2022)认为可再生能源替代转型战略方式大体可分为三类：依靠本地市场开发、被动等待可再生能源跨区分配、主动寻求可再生能源跨区合作。笔者依此分类分析内蒙古能源替代转型的战略选择。不同的转型方式会引发不同结果，各省份可因地制宜，实现生态科学布局与经济收益最大化。

(一)依靠本地市场开发

内蒙古作为太阳能、风能优质资源区，得到地方政府的大力支持，但其价格还未能达到与煤电相竞争的程度。根据内蒙古自治区人民政府发布的能源价格，采用全区动力煤月度平均坑口标准煤价格为406.08元/吨。采用以下公式计算可得1万千瓦时约等于1.23吨标准煤，约为500元，按照当前可再生能源代理购电价格0.29元/千瓦时计算，供应1万千瓦时的价格为2900元，较等热量的1.23吨标准煤的价格高出了2400元，可再生能源电价格比煤电价格高出近4倍。

其中，Q为能源总量，J为能源发热量。

《内蒙古自治区发展和改革委员会关于完善蒙东地区清洁供暖电价政策的通知》和《内蒙古自治区发展和改革委员会关于进一步完善蒙西地区“煤改电”电价政策的通知》提出，“峰时段用电价格在居民阶梯电价第一档电价的基础上每千瓦时加价由0.03元调至0.05元，谷时段用电价格在居民阶梯电价第一档电价的基础上每千瓦时降价由0.13元调至0.25元”，“平时段电价为居民阶梯电价的第一档电价，峰时段用电价格在平时段电价的基础上上浮50%，谷时段用电价格在平时段电价基础上下降50%”。内蒙古通过峰谷期价格调控控制电力需求量，促使峰时段需求向谷时段转移。削峰填谷对于清洁能源来说是有较大需求量的，但从市场自由竞争的角度来说无疑减少了清洁能源的收益。

(二)被动等待可再生能源跨区分配

一般来说，可再生能源产生的电力可通过输电网实现跨区调配。输电网设施建设投资，在考虑长周期收益回报与风险时，往往市场明显偏好于需求量大、度电价格高的省份。

被动等待可再生能源跨区分配方式，是以国家和省级计划为主，计划外能源替代转型率较低。《国家发展改革委 国家能源局关于印发电力体制改革配套文件的通知》提出，电力跨区域调配要优先保障国家计划和地方政府协议下的跨区输发电。但以太阳能和风能为主的清洁能源由于依靠自然资源提供动力，产能的稳定性具有较大的不确定性。这导致太阳能和风能优质资源区在资源充足且跨区域总供给量超出计划供给量时仍存在较大的弃风和弃光率，且容易产生地区性负电价的可能。

被动等待国家电网进行可再生能源跨区分配意味着优质资源区对新能源开发供应产业竞争的放弃或弱化。新能源开发供应是一个极具潜力的产业，包括新能源电站建设、维护的终端产业链，及新能源开发设施装备产业的中上游产业链。“双碳”目标的实现意味着未来该产业可能迎来巨大的产业前景，被动等待国家电网进行可再生能源跨区分配意味着对未来产业的放弃，从而弱化了新能源开发供应产业。因此，是自主选择目标市场，还是被动等待国家电网进行可再生能源跨区分配，这对于内蒙古优质资源区来说，是一项战略抉择。

(三)主动寻求可再生能源跨区合作

基于被动等待可再生能源跨区分配的分析，李恩平(2022)提出加速优质资源区可再生能源转型的第三类方式——主动寻求可再生能源跨区合作。基于生态科学布局与经济收益最大化构想，内蒙古政府主动联动江西等能源弱质资源区进行合作。选取大型、中型太阳能和风能发电厂，分别按不同时长(如季度、月度)签订电力供应协议，提高能源利用率，组建稳定的、可持续发展的合作模式。

相对于本地可再生能源开发和被动等待可再生能源跨区分配，主动寻求可再生能源跨区合作具有多重明显优点。

(1)太阳能和风能发电需求量的提升和度电成本的套利交易，能够有效缩短太阳能和风能开发的回报周期。为了从根本上解决阻碍太阳能、风能开发的高成本、回报周期长问题，主动跨区可再生能源合作模式将能够回应弱质资源区的能源需求，提升太阳能和风能机组产能的使用率；同时内蒙古向江西等弱质资源区通过柔性直流特高压输电技术输送的电力每度电将获得0.2415～0.5017元较高的收益，这将极大提升太阳能和风能发电的投资回报率。

(2)弃风和弃光率的降低能够提升电价稳定性，降低负度电收益概率。通过与太阳能和风能弱质资源区进行短周期的合作，可以增加电力跨区灵活调控性，这样与国家级和省级调配计划互为补充。对弱质资源区能源需求用户多了一种获取渠道，降低当地电力调配紧张度。同时，降低内蒙古的弃风和弃光率，减少电力系统由于清洁能源电力入网所产生的电价浮动。

(3)太阳能和风能电力需求量的增加，将提升内蒙古可再生能源产业的竞争力和劳动需求量，有效促进可再生能源上中下游全产业链的发展。在国家全力支持推进“碳达峰碳中和”的时代，可再生能源产业有着巨大的产业前景，从根源上提升电力可再生能源替代作用，持续增加内蒙古可再生能源产业在全国的竞争力，并成为产业劳动需求新增长点。

三、太阳能和风能优质资源区转型困境

内蒙古是传统化石能源与太阳能、风能等可再生能源都相当丰富的地区，长期支撑着本地区的经济发展，是少有的依靠自身资源实现能源转型的区域。即便如此，可再生能源开发成本较高的问题，使优质资源区在实现能源转型过程中仍存在困境。

(一)丰沛的资源可支撑区域内经济发展，向能源收益转型

(1)内蒙古的社会用电量需求较大。国家统计局提供的各省份年度电力消费量显示(见表1)，2022年，社会总用电量为4200亿千瓦时，其中第一产业用电量为40亿千瓦时，第二产业用电量为3684亿千瓦时，第三产业用电量为297亿千瓦时。内蒙古的社会用电量常年位列全国第六位。

表1 内蒙古社会用电量 单位：亿千瓦时

(2)技术开发太阳能、风能发电量可以满足地区内用电需求。内蒙古能源局在2023年4月底发布的数据显示，2022年风能资源技术可开发量为14.6亿千瓦时，太阳能资源技术可开发量高达94亿千瓦时，可再生能源技术可开发总量约为108.6亿千瓦时。2022年内蒙古规模以上工业企业风力发电量为1019.9亿千瓦时，太阳能发电量为162.6亿千瓦时，太阳能和风能发电量总计1182.5亿千瓦时。根据数据推算，2022年内蒙古太阳能、风能的装机量再增加3.5倍，约3017.5亿千瓦时，就能够基本实现全区社会用电的能源替代转型。

(二)传统能源资源量较大，可再生能源支持力度降低

自然资源部发布的2022年度全国矿产资源储量统计数据显示，内蒙古煤炭、石油、天然气三类传统能源矿产储量分别为411.22亿吨、12290.09亿吨、10115.95亿立方米，三类传统能源矿产储量均进入全国前十位，其中煤炭和天然气储量更是稳居全国前四位。

结合国家统计局统计的各省份2022年煤炭、天然气、原油产出量，内蒙古的产出量分别为12.1亿吨、46.3万吨、278亿立方米。内蒙古传统能源矿产储量较大，预测未来因资源量紧缺出现传统能源价格上涨的可能性较低。

反观可再生能源，为了推进《“十四五”可再生能源发展规划》中所计划的，“十四五”时期我国可再生能源将进入向大规模、高比例、市场化、高质发展的新阶段，我国于2022年取消了针对光伏和陆上风电的发电补贴政策。其中，光伏项目实行“双降低、双取消”模式，于2023年取消国家补贴，地方补贴降低50%，于2024年取消地方补贴。

截至2023年，光伏和陆上风电成本仍高于传统能源，补贴政策的取消进一步加剧了成本价格的差异，使得能源转型实现难度进一步加大，通过市场化方式缩减光伏、陆上风电与传统能源成本价格间的差异迫在眉睫。

(三)可再生能源成本较高，转型资金缺口大

太阳能和风能技术的开发、投产、安装成本较高。IRENA发布的《2021年可再生能源发电成本报告》显示，2021年全球太阳能光伏的安装价格平均为每千瓦时857美元，约合人民币5700元；陆上风电的价格平均为每千瓦时1325美元，约合人民币9000元。中国的光伏安装价格受设备品牌、安装规模、地理位置等因素影响价格区间跨度较大，安装价格在每千瓦时1000～5000元不等；中国陆上风电装机价格则低于全球价格。结合2022年内蒙古社会用电量需求，要实现能源替代转型还需要301.75～1508.75万亿元的投资额，资金缺口巨大，如果仅依赖本地市场运转实现可再生能源替代转型难度较高。

四、太阳能和风能优质与弱质资源区度电收益比较

内蒙古作为优质资源区，与以江西为代表的弱质资源区存在着较大的资源质量和开发条件的差异，这种差异可用最直观的度电收益来表现，不同地区度电收益的差距则促成套利市场交易的根本。

(一)太阳能和风能优质与弱质资源区度电价格比较

以太阳能和风能优质资源区为主视角，考察内蒙古和江西基于同一时间段的优质与弱质资源区的度电价格差异。

根据内蒙古和江西统计局的数据，2022年内蒙古风力发电量达1019.9亿千瓦时，太阳能发电量达162.6亿千瓦时；江西风力发电量则为112.37亿千瓦时，太阳能发电量为58.74亿千瓦时。可用公式估算内蒙古与江西可再生能源发电量差异：

其中，Rquantity为资源量相对差异，C为装机容量。

由此可得内蒙古和江西的太阳能光伏资源量差异率为63.87%，风电的资源量差异率为88.98%，其中风电的差异性尤为突出。

从太阳能、风能资源量的差异率可以看出两区域度电收益差异。2022年，内蒙古代理购电价格约为0.29元/千瓦时；江西居民生活用电价格分三档，一档年用电量0～2160度部分为0.6元/千瓦时，二档年用电2161～4200度部分为0.65元/千瓦时，三档年用电超过4200度部分为0.9元/千瓦时，是内蒙古电价的2～3倍。

(二)太阳能和风能优质与弱质资源区协调开发实现收益

内蒙古和江西两地可再生能源度电成本差异显著，当然省域间引发的长距离电力输送设备成本问题也不容忽视。内蒙古在可再生能源跨区电力建设方面，度电收益在剔除产能与输电建设成本后仍可获得收益。

考虑到两省域间调度距离较远，长距离电力调度一般采用直流特高压输电技术。我国近年来建设了多条直流特高压通道，输电价格(含税、含线损)区间为0.0483～0.0685元/千瓦时，这项技术使得跨区输电价格具有了市场化可行性(余良城，2021)。

内蒙古向弱质资源区输电实现净收益。根据当前特高压最低、最高输电价格每千瓦时0.0483元、0.0685元，通过江西三档度电价格进行计算，在逐一剔除成本后得到内蒙古实现度电的净收益(见表2)。

表2 2022年内蒙古可再生能源度电价格收益 单位：元/千瓦时

2022年，江西风力与太阳能发电总量171.11亿千瓦时，社会用电量1982.98亿千瓦时，若实现可再生能源替代，电力总量缺口巨大。由此可知，内蒙古再生能源度电存在潜在的巨大收益，仅2022年对江西一地度电估值收益为670亿元。

五、研究结论与对策建议

(一)研究结论

本文分析了可再生能源优质资源区的能源转型方式的选择，为本地区带来的经济收益提供不同路径。以内蒙古具有优质资源为例，对其进行能源战略转型思路的探讨，可以归纳为以下几点。

(1)区内能源丰富，化石能源与清洁能源皆充沛，但市场动力不足，成为可再生能源替代转型的掣肘，依赖内蒙古本地市场很难实现可再生能源替代转型目标。

(2)尽管内蒙古拥有丰富的太阳能和风能资源，但开发和建设成本较高。现阶段内蒙古可再生能源所能提供的电力仅占全区社会电力需求量的约1/3，煤电价格仍具有优势。因此，内蒙古仅依靠本地市场距离实现能源替代转型的目标有较大差距。

(3)内蒙古同江西等弱质资源区存在着较大的度电成本差，跨区域进行可再生能源调送可以获得丰厚的净收益。以内蒙古和江西的太阳能和风能上网标准电价为参照，优质资源区和弱质资源区的度电收益差在0.2415～0.5415元之间，此度电收益差已剔除由特高压输电产生的最低和最高调送价格0.0483元和0.0685元，由此可以看出由优质资源区向弱质资源区调度清洁能源产生的电度收益相当丰厚。

(4)不同的转型路径能够引导产业不同的发展方向。优质资源区在实现可再生能源替代转型时，存在三个战略方式：依靠本地市场开发、被动等待可再生能源跨区分配和主动寻求可再生能源跨区合作。其中，依靠本地市场开发建设可再生能源设施，较高的成本和较低的度电价格导致计划很难持续；被动等待可再生能源跨区分配，因为投资利益主体所考量的能源分配、投资风险等侧重点不同，且提供方只有国家和省级计划，导致渠道单一化、调度被动性和滞后性，较难保障各投资主体的收益稳定性。主动寻求弱质资源区可再生能源合作拥有较多的优势：一是能够有效降低太阳能和风能开发的回报周期；二是能够提升电价稳定性；三是能够提升内蒙古可再生能源产业的竞争力和劳动需求。

(二)对策建议

根据对内蒙古太阳能和风能资源禀赋与政策环境进行整体分析可知，区域内太阳能和风能资源充足，具备能源转型技术可行性；但经济可行性较差，补贴政策的取消叠加区域内传统能源资源充足多方面原因，导致太阳能和风能在市场化程度较高的情况下不具备竞争优势，需要配合有利的商业盈利模式才能具备市场竞争力。

结合李恩平(2022)提出的可再生能源替代转型三类战略方式：依靠本地市场开发、被动等待可再生能源跨区分配、自主寻求可再生能源跨区合作，可分析出内蒙古更适合主动寻求可再生能源跨区合作。

内蒙古依靠本地市场的电力峰谷值调配产生的收益率小于跨区电力峰谷值调配产生的收益率，且峰谷值价格差越大收益率越高。从市场自由竞争的角度来说，这种战略方式减少了太阳能和风能的整体收益。

内蒙古依靠被动等待可再生能源跨区分配的方式与主动寻求跨区分配相比，收益回报稳定性较低，且投资风险性较高。大规模多区域和小规模多区域电力调配算法的差异，对于单一区域的投资风险程度影响较大，这种战略方式不仅加大了内蒙古区域投资风险，还大幅降低了收益回报的稳定性。

内蒙古自主寻求可再生能源跨区合作使得内蒙古对于区域内能源调配拥有实际控制权，实现整体收益最优化、收益回报稳定、投资风险可控，是内蒙古可选择的最优商业盈利模式。

基于上述比较优势分析，笔者为内蒙古优质资源区的能源转型提出以下三点对策建议。

(1)优质资源区主动寻求与弱质资源区的可再生能源跨区开发合作。由省级政府牵头带领规模以上企业主动对接和探索与弱质资源区的跨区合作模式，促成大型或中型太阳能电厂和风力发电厂的中短期电力调度合作与双方共同投资的可再生能源发电基地建设，从而解决太阳能和风能优质资源区弃风弃光问题和弱质资源区长期能源不足问题。具体合作方式可以考虑电厂接受外部参股、推出长期租赁、电力期货交易等多重交易方式。

(2)积极推进跨区可再生能源开发合作。充分利用可再生能源优质资源区的资源优势和弱质资源区的资本、技术优势，集中推进优质资源区的可再生能源开发，实现优质资源区与弱质资源区电力市场的发展，优质资源区带动弱质资源区新能源的建设发展。

(3)“双碳”目标下太阳能和风能优质资源区的能源转型同样需要获得国家和地方政府的统筹支持。主动寻求可再生能源跨区合作意味着与国家统一调度计划互为补充，缓解供需关系。国家和地方政府应组织协调达成共识，实现市场份额与计划调配的合理性，促进市场稳定和区域经济发展。

综上所述，本文探索可再生能源优质资源区的能源转型路径与战略选择，深入分析能源替代转型的优势。本文以内蒙古为例，研究内蒙古可再生能源转型路径所带来的收益前景，择优提出最适合内蒙古的可再生能源转型方式，为其他可再生能源优质资源区建立转型示范模板。