低碳經(jīng)濟(jì)下我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及展望

王曉丁，李太斌，孫磊，劉玉姍，孫強(qiáng)，許鵬先

（1.東方電氣股份有限公司，四川 成都 611731；2.四川華能氫能科技有限公司，四川 成都 610041；3.國(guó)能大渡河大數(shù)據(jù)服務(wù)有限公司，四川 成都 610041；4.四川省水利規(guī)劃研究院，四川 成都 610000）

0 引言

二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著全球人口數(shù)量和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷增加，能源的過(guò)度使用帶來(lái)的一系列環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了人類的生存和發(fā)展。在此背景下，“低碳社會(huì)”、“低碳經(jīng)濟(jì)”、“低碳技術(shù)”等概念悄然興起。低碳經(jīng)濟(jì)作為由傳統(tǒng)高污染能源向新能源利用轉(zhuǎn)變的一個(gè)綠色經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，其關(guān)鍵在于通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、政策引導(dǎo)等方法來(lái)減少高碳能源（煤炭、石油等）的消耗，降低碳的排放，保證能源產(chǎn)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而打造經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)共贏的局面。在日常能源需求與能耗危機(jī)的雙重壓力下，推行更加低碳化、可持續(xù)化的能源戰(zhàn)略，是維持經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長(zhǎng)和解決環(huán)境污染問(wèn)題的新選擇。新能源在代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源，彌補(bǔ)能源短缺問(wèn)題的同時(shí)，可以減少傳統(tǒng)能源使用所帶來(lái)的二氧化碳排放和環(huán)境污染問(wèn)題，對(duì)于改善大氣環(huán)境有很大的幫助。新能源產(chǎn)業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)之一，是我國(guó)未來(lái)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向。在能源需求總量不斷增長(zhǎng)的過(guò)程中，必須不斷擴(kuò)大新能源的比例，使經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐漸向綠色低碳發(fā)展轉(zhuǎn)變[1]。

本文以低碳經(jīng)濟(jì)為切入點(diǎn)，對(duì)近年來(lái)我國(guó)新能源行業(yè)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并結(jié)合我國(guó)能源發(fā)展的中、長(zhǎng)期規(guī)劃對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)（風(fēng)電、水電、核能等）的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望，提出了相應(yīng)的建議。

1 風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)力發(fā)電是一種極具利用潛能的新能源發(fā)電技術(shù)，其工作方式是通過(guò)一定的裝置，將風(fēng)能產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界范圍內(nèi)可利用的風(fēng)能資源儲(chǔ)量比水力資源高出約10倍。我國(guó)的風(fēng)力資源極為豐富，全國(guó)平均風(fēng)功率密度為100W/m2，風(fēng)能資源總儲(chǔ)量約為32億千瓦，可開(kāi)發(fā)利用的風(fēng)能儲(chǔ)量超過(guò)10億千瓦，其中陸地上儲(chǔ)量占比約1/4（2.53億千瓦），近海儲(chǔ)量約占3/4（7.5億千瓦），開(kāi)發(fā)潛力巨大，是我國(guó)未來(lái)能源結(jié)構(gòu)中重要的組成部分。近年來(lái)，風(fēng)能作為一種清潔的、可再生能源，在世界范圍內(nèi)受到各個(gè)國(guó)家的重視，我國(guó)對(duì)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)也給予了高度的關(guān)注，通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼等方式大力支持各地開(kāi)展風(fēng)電建設(shè)，尤其在一些水資源匱乏的地區(qū)（草原牧區(qū)、山地高原等）或者沿海地區(qū)，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展并帶動(dòng)我國(guó)的風(fēng)電技術(shù)取得了一系列重大突破。截止2020年底，我國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量已達(dá)2.81億千瓦，規(guī)模居世界首位。尤其在“十三五”期間，我國(guó)風(fēng)電行業(yè)堅(jiān)持創(chuàng)新、持續(xù)突破，于2019年提前完成了“十三五”裝機(jī)任務(wù)，并且酒泉、哈密、百里等大型風(fēng)電基地建設(shè)也基本成形。此外，“十二五”末期我國(guó)一度十分嚴(yán)峻風(fēng)電消納形勢(shì)也隨著“十三五”期間一系列政策法規(guī)的落實(shí)見(jiàn)效有了明顯改善，棄風(fēng)電量和棄風(fēng)率持續(xù)多年“雙降”。到2020年，我國(guó)平均棄風(fēng)率3%，棄風(fēng)電量約166億千瓦時(shí)，平均利用率97%，新疆、甘肅等地的棄風(fēng)率從“十二五”末期超30%顯著下降到了10.3%和6.4%。

由于海上風(fēng)速大，風(fēng)能穩(wěn)定，海上風(fēng)機(jī)的年平均利用小時(shí)數(shù)超過(guò)3000h（高出陸上風(fēng)機(jī)50%左右）并擁有更大的單機(jī)容量，因此海上風(fēng)電與陸上風(fēng)電相比優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。然而海上風(fēng)機(jī)受海風(fēng)、波浪、洋流等多重載荷的沖擊，對(duì)設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)和葉片的設(shè)計(jì)有很高要求，加之海上氣候惡劣，復(fù)雜多變，海上風(fēng)機(jī)的安裝和維護(hù)檢修難度很大，導(dǎo)致風(fēng)電成本較高。我國(guó)海上風(fēng)力資源十分豐富，潛力巨大，并且靠近東部負(fù)荷中心，就地消納方便，因此大力發(fā)展海上風(fēng)電將成為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略支撐。盡管我國(guó)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)起步較晚，但自“十三五”以來(lái)，受政策引導(dǎo)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，我國(guó)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。2019年9月底，實(shí)現(xiàn)累計(jì)并網(wǎng)容量503.54萬(wàn)千瓦，提前15個(gè)月完成“十三五”裝機(jī)目標(biāo)。到2020年底，累計(jì)裝機(jī)容量約900萬(wàn)千瓦，躍居世界第二。在關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)方面，國(guó)內(nèi)首臺(tái)10MW海上風(fēng)電機(jī)組在福清興化灣二期海上風(fēng)電場(chǎng)成功并網(wǎng)發(fā)電，刷新了我國(guó)海上風(fēng)電單機(jī)容量新記錄（亞太最大，全球第二）。東方電氣、雙瑞風(fēng)電連續(xù)刷新我國(guó)最長(zhǎng)葉片記錄，完成了百米級(jí)海上風(fēng)電葉片領(lǐng)域的技術(shù)突破。此外，隨著12MW海上半直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子絕緣處理在福建三峽海上風(fēng)電場(chǎng)完成，標(biāo)志著我國(guó)大功率等級(jí)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)核心技術(shù)取得重大突破。綜上可知，我國(guó)海上風(fēng)電在經(jīng)歷了10多年的發(fā)展后，技術(shù)研發(fā)能力不斷提升，工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)不斷積累，伴隨著風(fēng)電機(jī)組大型化、產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化，疊加產(chǎn)業(yè)成熟度和規(guī)模效應(yīng)，有望在“十四五”期間迎來(lái)黃金發(fā)展期[2]。

2 水力發(fā)電

水電作為發(fā)展時(shí)間最長(zhǎng)、規(guī)模最大、技術(shù)成熟度最高的可再生清潔能源，在我國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略中具有不可或缺的重要作用。我國(guó)有世界上最豐富的水能資源，其理論蘊(yùn)藏量約為6.76億千瓦，經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)裝機(jī)容量近4億千瓦，開(kāi)發(fā)潛力巨大[3]。

在我國(guó)電力需求增長(zhǎng)的拉動(dòng)下，我國(guó)水電行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，發(fā)電量逐年增長(zhǎng)，從2014年的10729億千瓦時(shí)，增長(zhǎng)到13044億千瓦時(shí)。隨著2020年大中型水電站陸續(xù)投產(chǎn)，常規(guī)水電“十三五”建設(shè)目標(biāo)基本完成，六大水電基地基本成形。出于減少碳排放的迫切需要，黨中央關(guān)于制定“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議中明確提出實(shí)施雅魯藏布江下游水電開(kāi)發(fā)，這將對(duì)我國(guó)二氧化碳排放于2030年前達(dá)到峰值，在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和發(fā)揮巨大的作用。數(shù)據(jù)顯示，西藏的水能資源居全國(guó)各省市之首，其理論蘊(yùn)藏量約為2億千瓦，占全國(guó)總量的30%。而西藏的水能資源又以雅魯藏布江流域最為豐富，其理論蘊(yùn)藏量近8000萬(wàn)千瓦，尤其是在“世界水能富集之最”的大拐彎地區(qū)，50公里直線距離內(nèi)形成的2000米落差，匯集了近7000萬(wàn)千瓦的技術(shù)可開(kāi)發(fā)資源，規(guī)模超過(guò)3個(gè)三峽電站。但作為我國(guó)“西電東送”的能源接續(xù)基地，西藏目前水電資源的技術(shù)可開(kāi)發(fā)量?jī)H為1%左右。因此，雅魯藏布江下游的水電開(kāi)發(fā)對(duì)西藏自治區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和我國(guó)能源電力行業(yè)發(fā)展具有重大歷史意義和現(xiàn)實(shí)意義。

3 核能應(yīng)用

核能作為低碳能源，具有能量密度大、基荷電力穩(wěn)定、單機(jī)容量大、長(zhǎng)期運(yùn)行成本低、可有效提高能源自給率等優(yōu)勢(shì)，在全球能源轉(zhuǎn)型中將發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，已成為未來(lái)清潔能源系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分。

目前我國(guó)對(duì)核能的應(yīng)用主要集中在發(fā)電領(lǐng)域，“十三五”期間取得了一系列重大成就和技術(shù)突破。三代核電機(jī)組AP1000和EPR先后在中國(guó)建成投運(yùn)，并各自成為該型號(hào)具備商運(yùn)條件的全球首堆；自主研發(fā)設(shè)計(jì)的三代核電“華龍一號(hào)”全球首堆福清5號(hào)機(jī)組于2021年1月正式投入商運(yùn)；具有第四代核電特征的華能石島灣高溫氣冷堆示范工程全面進(jìn)入調(diào)試階段，預(yù)計(jì)在2021年實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆首次裝料、臨界和機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電；擁有第四代先進(jìn)核能技術(shù)的鈉冷示范快堆1號(hào)機(jī)組于2020年1月進(jìn)入安裝階段，2號(hào)機(jī)組于同年12月正式開(kāi)工建設(shè)，開(kāi)創(chuàng)了示范快堆工程機(jī)組同步建設(shè)新局面；聚變堆方面，新一代“人造太陽(yáng)”裝置-中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M裝置（HL-2M）建成并實(shí)現(xiàn)首次放電，標(biāo)志著我國(guó)自主掌握了大型先進(jìn)托卡馬克裝置的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行技術(shù)，為我國(guó)核聚變堆的自主設(shè)計(jì)與建造打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[4]。

另一方面，以化石能源為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，是導(dǎo)致我國(guó)北方地區(qū)大氣污染嚴(yán)重的主要誘因，尤其是近年來(lái)冬季燃煤供熱帶來(lái)的嚴(yán)重霧霾天氣，給人們的生活和健康帶來(lái)了極大的影響。核能供熱憑借其幾乎不排放溫室氣體和污染物的優(yōu)勢(shì)，成為了落實(shí)清潔能源戰(zhàn)略、解決北方地區(qū)大氣污染的有效策略。核能供熱技術(shù)一般包括核電機(jī)組抽汽供熱技術(shù)和專用低溫供熱堆技術(shù)。作為核電機(jī)組抽汽供熱技術(shù)的典型，2019年底，我國(guó)首個(gè)商業(yè)供熱項(xiàng)目山東海陽(yáng)核能供熱項(xiàng)目一期工程正式投入使用，為核電行業(yè)開(kāi)拓核能綜合利用領(lǐng)域做出了有益的嘗試和探索。此外，中核集團(tuán)的“燕龍”池式低溫供熱堆、清華大學(xué)的殼式低溫供熱堆以及國(guó)家電投的微壓閉式回路供熱堆在“十三五”期間也取得了重大技術(shù)突破，并將在“十四五”期間進(jìn)入實(shí)質(zhì)性開(kāi)發(fā)階段[5]。

在全球能源向清潔低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的大背景下，先進(jìn)核能技術(shù)擁有了更為廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。為構(gòu)建安全高效、清潔低碳的核能體系，我國(guó)應(yīng)全面優(yōu)化三代壓水堆核電技術(shù)，保證其始終處于國(guó)際領(lǐng)先水平，同時(shí)引領(lǐng)四代核電技術(shù)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，為2030年之后的核電發(fā)展做好技術(shù)儲(chǔ)備。其次，應(yīng)加大小型核電模塊化技術(shù)的研發(fā)力度和創(chuàng)新工作，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)核能技術(shù)的靈活運(yùn)用，在海洋浮動(dòng)電站、海水淡化、城市供熱、工業(yè)制氫等方面發(fā)揮重要作用，開(kāi)創(chuàng)核能多用途的新時(shí)代。

4 結(jié)語(yǔ)

“十四五”規(guī)劃明確提出加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型，協(xié)同推進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)環(huán)境高水平保護(hù)，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗和二氧化碳排放分別降低13.5%、18%。這兩大指標(biāo)的提出，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和設(shè)置了重要的階段性目標(biāo)?！疤歼_(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略必將推動(dòng)以風(fēng)電、水電、核能等為代表的清潔能源迎來(lái)跨越式發(fā)展，促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式增長(zhǎng)并確?；痣娪呻娏啃碗娫聪螂娏π碗娫吹挠行蜣D(zhuǎn)變[6-8]。

“十四五”是中國(guó)為實(shí)現(xiàn)第二個(gè)百年目標(biāo)的第一個(gè)五年，是2060年碳中和目標(biāo)提出之后的第一個(gè)五年規(guī)劃，也是中國(guó)能源電力產(chǎn)業(yè)完成低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著“十四五”開(kāi)局之年的到來(lái)，我國(guó)必將以更大的決心和舉措推進(jìn)能源革命，加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。