2021年中國風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀與展望

馮澤深，趙增海，郭雁珩，艾 琳，邱 辰

(水電水利規(guī)劃設(shè)計總院，北京 100120)

0 引 言

加快發(fā)展可再生能源，實施化石能源清潔替代，是推進(jìn)能源革命和構(gòu)建清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系的重大舉措。習(xí)近平總書記明確提出二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值、努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和，到2030年非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重達(dá)到25%左右，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億kW以上等目標(biāo)，為我國能源革命和綠色低碳轉(zhuǎn)型設(shè)立了新的航標(biāo)，為風(fēng)電發(fā)展明確了新的任務(wù)。

“十四五”是加快推動碳達(dá)峰工作成勢見效的關(guān)鍵期，國家積極推動經(jīng)濟(jì)綠色低碳轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。2021年作為“十四五”開局之年，國家在錨定“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)任務(wù)基礎(chǔ)上，加強(qiáng)頂層設(shè)計，完善支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展的體制機(jī)制，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，切實增強(qiáng)市場主體信心，努力推動風(fēng)電實現(xiàn)大規(guī)模、高比例、高質(zhì)量躍升發(fā)展。

1 資源概況

2021年，全國風(fēng)能資源為正常略偏大年景。圖1為31個省(自治區(qū)、直轄市)2021年100 m高度層風(fēng)能資源平均值統(tǒng)計。由圖1可知，100 m高度平均風(fēng)速均值約為5.8 m/s，其中，平均風(fēng)速大于6.0 m/s的地區(qū)主要分布在東北大部、內(nèi)蒙古、華北北部、華東北部、寧夏中南部、陜西北部、甘肅西部、新疆東部和北部的部分地區(qū)、青藏高原、云貴高原和廣西等地的山區(qū)、中東部地區(qū)沿海等地。100 m高度年平均風(fēng)功率密度為234.9 W/m2，其中，平均風(fēng)功率密度大值區(qū)主要在內(nèi)蒙古中東部、黑龍江東部、吉林西部和東部的部分地區(qū)、河北北部、山西北部、新疆北部和東部的部分地區(qū)、青藏高原大部、云貴高原的山脊地區(qū)、福建東部沿海等地，這些地區(qū)年平均風(fēng)功率密度一般超過300 W/m2[1]。

2 發(fā)展情況

2.1 發(fā)展歷程

20世紀(jì)70年代起，我國開始研究并網(wǎng)風(fēng)電場，主要通過引入國外風(fēng)電機(jī)組建設(shè)示范風(fēng)電場。1986年5月，我國首個示范性風(fēng)電場——馬蘭風(fēng)電場在山東省榮成市建成并網(wǎng)發(fā)電，揭開了我國風(fēng)電商業(yè)化運(yùn)行的序幕。1996年開始，原經(jīng)貿(mào)委、計委分別推出“雙加工程”“國債項目”“乘風(fēng)計劃”等專項工程，選擇典型風(fēng)電場進(jìn)行重點改造，進(jìn)口600 kW風(fēng)電機(jī)組133臺，以技貿(mào)結(jié)合的方式，提升自主開發(fā)的能力。2003年，我國開始開展風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)，開啟了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程。

黨的十六大以后，國家加大對風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的扶持力度，風(fēng)電裝備制造水平有了較大提高，政策環(huán)境和服務(wù)體系基本完備，具備了大規(guī)模發(fā)展的條件。2006年正式施行的《中華人民共和國可再生能源法》、以及相繼公布的《可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄》和《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，有效地推進(jìn)了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展進(jìn)程。2007年，我國風(fēng)電首次邁出國門，由華儀風(fēng)能向智利出口了3臺780 kW的風(fēng)電機(jī)組。2010年，我國自主研發(fā)的3.6 MW海上風(fēng)電機(jī)組在東海大橋海上風(fēng)電場成功安裝，首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的5 MW風(fēng)電機(jī)組投產(chǎn)，填補(bǔ)了我國海上風(fēng)電制造的多項空白[2]。

黨的十八大將生態(tài)文明建設(shè)提升至新的高度，發(fā)展新能源成為推動能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系的重要戰(zhàn)略舉措。風(fēng)電行業(yè)新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)不斷涌現(xiàn)，裝機(jī)規(guī)模不斷增加，截至2021年底，我國風(fēng)電累計裝機(jī)容量達(dá)32 848萬kW[3]，連續(xù)12年保持全球第一。

2.2 發(fā)展環(huán)境

長期以來，我國圍繞支持風(fēng)電行業(yè)發(fā)展制定了一系列政策措施，并不斷適時調(diào)整，推動風(fēng)電開發(fā)利用取得了明顯成效。2021年，為支持新形勢下風(fēng)電行業(yè)健康發(fā)展，國家從規(guī)劃引導(dǎo)、年度建設(shè)指導(dǎo)、提升消納水平、電價補(bǔ)貼支持、加強(qiáng)信息監(jiān)測、加大金融支持力度、促進(jìn)電力市場化交易等方面，建立了消納責(zé)任權(quán)重支撐發(fā)展需求、電網(wǎng)企業(yè)實現(xiàn)并網(wǎng)多元保障、競爭配置確定保障并網(wǎng)項目、按月調(diào)度推動實現(xiàn)年度開發(fā)目標(biāo)、發(fā)放補(bǔ)貼確權(quán)貸款紓困企業(yè)資金緊張、完善規(guī)則推動新能源參與電力市場交易等體制機(jī)制，努力推動風(fēng)電行業(yè)實現(xiàn)大規(guī)模、高比例、市場化、高質(zhì)量躍升發(fā)展。

2.3 發(fā)展現(xiàn)狀

2.3.1 核準(zhǔn)建設(shè)情況

2021年，全國風(fēng)電項目核準(zhǔn)工作穩(wěn)步推進(jìn)。據(jù)不完全統(tǒng)計，當(dāng)年全國新增核準(zhǔn)風(fēng)電項目容量4 018萬kW，主要分布在內(nèi)蒙古、云南和河南3省(自治區(qū))。截至2021年底，全國風(fēng)電在建項目容量約6 300 萬kW，其中內(nèi)蒙古、廣東、吉林3省(自治區(qū))居全國前三位。并網(wǎng)容量方面，2021年全年新增并網(wǎng)裝機(jī)4 757萬kW[3]，僅次于2020年歷史最高新增并網(wǎng)裝機(jī)規(guī)模。2011年～2021年風(fēng)電歷年并網(wǎng)裝機(jī)容量變化趨勢詳見圖2。新增裝機(jī)分布中，中東部和南方地區(qū)占比約61%，同比增長21個百分點；“三北”地區(qū)占比約39%，同比下降21個百分點，建設(shè)布局持續(xù)優(yōu)化。

2.3.2 運(yùn)行情況

近年來，全國風(fēng)電年發(fā)電量占全國電源總發(fā)電量的比重穩(wěn)步提升，風(fēng)能利用水平持續(xù)提高。2021年，全國風(fēng)電發(fā)電量達(dá)6 556億kW·h，同比增長40.5%，占全部電源年發(fā)電量總和的7.8%，同比提高1.7個百分點，繼續(xù)保持位于煤電、水電之后的第三位。全國風(fēng)電平均利用小時數(shù)2 246 h，同比增加149 h，增幅7.1%。年平均利用率96.9%，同比提升0.4個百分點，電力消納形勢持續(xù)向好。

3 面臨形勢

2021年，我國風(fēng)電發(fā)展邁上新的臺階，陸上風(fēng)電進(jìn)入全面平價上網(wǎng)時代，海上風(fēng)電實現(xiàn)跨越發(fā)展，裝備制造產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，實現(xiàn)了“十四五”的良好開局。2022年及以后，風(fēng)電作為可再生能源行業(yè)發(fā)展主力軍，將面臨新的形勢和挑戰(zhàn)。

一是國家重大戰(zhàn)略目標(biāo)為風(fēng)電行業(yè)發(fā)展提供廣闊前景?！半p碳”目標(biāo)提出后，國家相繼發(fā)布《中共中央、國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》[4]和《2030年前碳達(dá)峰行動方案》[5]，著力構(gòu)建碳達(dá)峰碳中和“1+N”政策體系，同時提出能源綠色低碳轉(zhuǎn)型行動，要求大力發(fā)展新能源，加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)。此外，中央經(jīng)濟(jì)工作會議也明確，新增可再生能源不納入能源消費(fèi)總量控制。隨著碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的深入推進(jìn)和各項重要任務(wù)及指示落地實施，我國風(fēng)電行業(yè)迎來了大有可為的戰(zhàn)略機(jī)遇期。

二是風(fēng)電規(guī)劃與國土空間、土地生態(tài)功能保護(hù)、電網(wǎng)規(guī)劃協(xié)同機(jī)制亟待建立?！疤歼_(dá)峰、碳中和”目標(biāo)要求大力發(fā)展新能源的同時，也對森林蓄積量等基本生態(tài)建設(shè)目標(biāo)提出更高要求，風(fēng)電項目開發(fā)建設(shè)用地政策標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，需充分考慮生態(tài)紅線、基本農(nóng)田、林地草地布局。此外，2022年及以后，我國風(fēng)電行業(yè)將繼續(xù)保持高速發(fā)展態(tài)勢，大規(guī)模、高比例新能源接入電網(wǎng)將大幅增加系統(tǒng)運(yùn)行和消納壓力，需要在頂層設(shè)計層面統(tǒng)籌銜接風(fēng)電、國土空間、土地生態(tài)功能保護(hù)、電網(wǎng)消納等各項發(fā)展規(guī)劃，實現(xiàn)“多規(guī)合一”，保障風(fēng)電行業(yè)更好更快發(fā)展。

三是風(fēng)電參與電力市場化交易面臨挑戰(zhàn)。當(dāng)前風(fēng)電等新能源通過綠電交易試點、現(xiàn)貨交易等方式逐步參與電力市場化交易。隨著電力體制改革的逐步深化，風(fēng)電等新能源參與市場化交易已是大勢所趨?！蛾P(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系的指導(dǎo)意見》[6]也明確提出，到2030年，全國統(tǒng)一電力市場體系基本建成，新能源全面參與市場交易。風(fēng)電出力具有波動性和間歇性，與傳統(tǒng)電源相比，需要額外自建(購買)系統(tǒng)調(diào)峰資源或直接承擔(dān)較高的系統(tǒng)成本，風(fēng)電行業(yè)市場競爭力將面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

四是風(fēng)電設(shè)備制造能力和關(guān)鍵技術(shù)水平有待進(jìn)一步提升。我國風(fēng)電已形成較為完整的產(chǎn)業(yè)體系，但部分關(guān)鍵部件國產(chǎn)化率還不高，核心技術(shù)和零部件仍存在“卡脖子”現(xiàn)象。例如，載荷計算、發(fā)電量評估等核心技術(shù)軟件仍未實現(xiàn)國產(chǎn)化；高承載主軸承、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等主要依賴進(jìn)口；漂浮式海上風(fēng)電核心關(guān)鍵技術(shù)尚不成熟，與歐洲強(qiáng)國仍有較大差距等。在當(dāng)前國際形勢下，亟需進(jìn)一步提升核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件技術(shù)水平，補(bǔ)強(qiáng)短板，進(jìn)一步增強(qiáng)我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的整體競爭力。

4 前景與展望

(1)我國風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模將呈現(xiàn)穩(wěn)步增長態(tài)勢。隨著大型風(fēng)電基地陸續(xù)投產(chǎn)，預(yù)計2022年“三北”地區(qū)新增裝機(jī)規(guī)模將超過中東、南部地區(qū)。其中，中東部地區(qū)預(yù)計新增裝機(jī)將主要集中在河南、湖南、安徽、江蘇等省，南方地區(qū)預(yù)計新增裝機(jī)主要集中在廣東、廣西等省(自治區(qū))。“十四五”期間，“三北”地區(qū)將優(yōu)化推動風(fēng)電基地化規(guī)模化開發(fā)，西南地區(qū)統(tǒng)籌推進(jìn)水風(fēng)光綜合開發(fā)，中東南部地區(qū)將重點推動風(fēng)電就地就近和分散式開發(fā)，陸上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模將總體實現(xiàn)穩(wěn)步增長。海上風(fēng)電方面，近海海域依然是“十四五”時期開發(fā)建設(shè)額的主戰(zhàn)場，以規(guī)?；?、集約化為導(dǎo)向，整合零散分布場址，布局用海功能和環(huán)境功能友好的百萬千瓦級海上風(fēng)電項目。隨著近海海域其他產(chǎn)業(yè)用海需求較多，可供開發(fā)海上風(fēng)電的海域面積相對有限，加快深遠(yuǎn)海海域開發(fā)，將是未來中長期海上風(fēng)電開發(fā)的主要布局區(qū)域，通過開展深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電示范，逐步實現(xiàn)我國海上風(fēng)電由近及遠(yuǎn)平穩(wěn)過渡和大規(guī)模發(fā)展。

(2)電力消納形勢總體向好，局部地區(qū)消納壓力較大。2022年我國風(fēng)電消納形勢總體向好，但“三北”地區(qū)因新增并網(wǎng)裝機(jī)容量較大，局部地區(qū)電力消納壓力有所增加。一方面，預(yù)計2022年全國用電需求仍將持續(xù)增長，全社會用電量將達(dá)到8.7萬億～8.8萬億kW·h，雖增幅同比有所下滑，但仍為新能源消納創(chuàng)造了有利條件；二是陜北—湖北特高壓等重點輸電工程陸續(xù)投運(yùn)，以及存量輸電通道輸送能力的進(jìn)一步提升，將擴(kuò)大新能源跨省跨區(qū)消納能力；三是電力市場化交易規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大，有助于促進(jìn)“三北”等電力富余地區(qū)的新能源進(jìn)一步消。但另一方面，由于2022年“三北”地區(qū)將投產(chǎn)大規(guī)模風(fēng)光電大基地項目，在部分配套送出工程建設(shè)進(jìn)度相對滯后的情況下，局部地區(qū)電力消納壓力較大。

(3)老舊風(fēng)電場升級改造研究推進(jìn)。目前我國陸上風(fēng)電機(jī)組多以3～5 MW機(jī)型為主，但早期建設(shè)的老舊風(fēng)場多采用1 MW及以下風(fēng)電機(jī)組，風(fēng)電場資源條件好，但轉(zhuǎn)換效率偏低，且部分風(fēng)電場已達(dá)到運(yùn)行年限。目前，寧夏提出老舊風(fēng)電場“以大代小”更新試點[7]，探索葉片等特殊廢棄材料循環(huán)利用方式；內(nèi)蒙古在有條件的地區(qū)開展一批風(fēng)電以大代小工程，鼓勵對單機(jī)容量小于1.5 MW或運(yùn)行15年以上的風(fēng)電場，以新型高效大機(jī)組替代老舊小型機(jī)組，對風(fēng)電場進(jìn)行系統(tǒng)升級優(yōu)化改造[8]。2022年，將結(jié)合部分地區(qū)試點情況，積極研究推動資源優(yōu)質(zhì)地區(qū)老舊風(fēng)電場升級改造管理辦法，全面提升風(fēng)電開展利用效率。

(4)風(fēng)電前沿核心技術(shù)創(chuàng)新不斷加強(qiáng)。一是超大型海上風(fēng)電機(jī)組研制、高海拔大功率風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)研究不斷加強(qiáng)，重點突破風(fēng)電高承載主軸承、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、超長葉片等核心技術(shù)和生產(chǎn)制造。二是風(fēng)電工程技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用、海上新型漂浮式基礎(chǔ)風(fēng)電機(jī)組示范等工作有序推進(jìn)，海上風(fēng)電柔性直流輸電等配套技術(shù)研發(fā)能力不斷提升。通過風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)步，促進(jìn)行業(yè)降本增效，為風(fēng)電行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供保障。

(5)風(fēng)電綠色環(huán)境價值將進(jìn)一步凸顯。綠色電力證書是新能源發(fā)電量的環(huán)境屬性證明和消費(fèi)綠色電力的唯一憑證，風(fēng)電開發(fā)企業(yè)可以通過出售綠證獲得環(huán)境價值收益。隨著我國碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的深入推進(jìn)、以及歐盟碳邊境調(diào)節(jié)稅的提出，社會綠色電力消費(fèi)需求逐步提升，將進(jìn)一步激發(fā)綠證市場活力，推動建立健全新能源環(huán)境權(quán)益交易體系，風(fēng)電等新能源綠色環(huán)境價值將進(jìn)一步凸顯。