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1、全面认识新能源发展的机遇与挑战目录前言1.六方面考量新能源发展11 .大力推动新能源发展3.新能源发展面临的挑战4前言碳达峰是实现碳中和路径上的转折点。减少二氧化碳排放是实现碳达峰碳 中和目标的主要任务，主要措施是大力发展非化石能源，尤其是大力发展以风 电、光伏发电为代表的新能源发电。2021年9月印发的中共中央、国务院关 于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见提出，到2030 年，非化石能源消费比重达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量达到12 亿千瓦以上；到2060年，非化石能源消费比重达到80%以上。由于我国水电装 机受技术条件及经济性的影响，可开发的容量越来越少，核
2、电发展受厂址条 件、资源等约束也难以大规模持续开发，大力发展新能源发电将是提高我国非 化石能源消费比重的重中之重。国家“十四五”现代能源体系规划把“到2025年，非化石能源消费比 重提高到20%左右，非化石能源发电量比重达到39%左右”作为“能源低碳转 型成效显著”的重要目标之一，同时提出了 2035年“非化石能源消费比重在 2030年达到25%的基础上进一步大幅度提高，可再生能源发电成为主体电 源”，进一步指出在“十四五”时期要“加快发展风电、太阳能发电”。1 .六方面考量新能源发展一种能源替代另一种能源，不是能源品种的简单替代，而是能源系统的整 体转型，并引导经济社会的全面转型。因此，新能
3、源要实现大力发展，必须兼 具独特性和传统性。独特性表现在巨大的生命力，能够成为推动能源系统与经 济社会转型的根本动力；传统性表现在与能源系统、经济社会系统的融合，使 之平稳转型。这也是我国推进“双碳”目标实施必须要坚持先立后破、传统能第1页共6页 源的逐步退出必须建立在新能源安全可靠替代的基础上的要义所在。要实现新 能源的大力发展，应从近零碳、可持续、新技术、规模化、商品属性、可靠性 6个方面来考量。近零碳。近零碳是指新能源成为能源商品的全生命周期过程要达到近零碳 排放。在不考虑碳移除或者碳交易情况下，现实中并不存在“零碳”商品能 源。近零碳的概念并不统一，其涵义应是“零碳” 一次能源在开发、
4、转换、加 工为商品能源全生命周期中尽可能减少碳排放。可持续。一方面是指新能源应具有“可再生性”，取之不尽、用之不竭； 另一方面，新能源在开发利用全生命周期尽量减少对生态环境的“负外部性” 影响，包括控制污染，减少对绿水青山、地表植被等的破坏等。新技术。新技术是条件和动力要素。这里的“条件”是动态的、相对的， 所有能源都不可能永远是新能源，而现在之所以是新能源，关键的表征是新技 术要素对新能源发展的贡献仍然处于显著甚至是指数型阶段。同时，与传统能 源相比，新能源在某些方面仍然存在着不足和短板。因此，要持续不断通过技 术创新，极大发挥新能源的长处，着力克服其不足，保持其“新”的特性。规模化。规模化
5、是新能源“大力发展”的前提也是结果，反之，不成熟的 新能源是不可能规模化和大力发展的。从宏观层面看，规模化应当包括三个方 面，有成熟的商业模式、有产业链基础、在能源总份额中有一定比例。一般而 言，新能源规模化才会更具有经济性；规模化与标准化也是相辅相成的，二者 互为推动。商品属性。商品属性是新能源成熟的重要标志。不具有商品属性的新能 源，是难以通过市场检验的，也不可能成为主体能源或者电源主体。而成为商 品能源的关键，是新能源必须以自身的特点和优势与传统能源进行市场竞争。可靠性。可靠性是指能源供应的安全性、稳定性、便捷性、可备用性。能 源电力的可靠供应可以从两个方面理解：一是新能源自身具有一定的
6、可靠性； 二是在能源系统中有明确的定位，与能源系统一起提供能源电力的可靠供应。 从新能源自身来看，安全性是指不因新能源大力发展而直接引起大规模能源供 应的安全事件（包括不发生供应充足性风险和人身、财产安全风险），稳定性 是指能源供应的连续性和可控性，可备用性是指具有一定的应对自然条件变化第2页共6页的能源供应能力，便捷性是指新能源发展对终端消费用户尽量不产生福利损 失。2 .大力推动新能源发展新能源并不是6个方面全部得到“满分”才能够大规模发展，而是要从6 个方面分析新能源及传统能源各自的特点，以促进新能源不断创新和能源体系 逐渐适应新能源特性，快速、平稳实现“双碳”目标下的能源转型。我国新能
7、源经过近20年的发展有了长足的进步，光伏发电、风电得到了大 力发展。从近零碳方面看，全生命周期的光伏发电组件如晶硅材料生产技术的 进步使碳排放强度不断下降，环境污染不断改善。从可持续性看，太阳能及风 能生来就是可持续的，且在开发过程中不断完善生态环保要求和措施。从新技 术看，通过不断创新使新能源发电效率不断跃上新台阶，运用数字化技术、电 力电子技术、新型储能技术等使新能源与微电网及大电网的融合性不断提高。 从规模化来看，我国光伏和风电的装机容量与自身比，在经历了十多年的超高 速发展阶段后，累积并网均达到2亿千瓦以上，且占我国新增电力装机的主要 部分。从商品属性看，对新增的新能源发电上网电价补贴
8、已经绝大部分取消或 大量削减，新能源在一定程度上参与到电力市场之中。从安全性、稳定性、便 捷性、可备用性几个要素看，新能源发展都有不同程度的进步，特别是随着新 能源发电在终端能源消费比重中的提高，对于减少我国石油对外依存度高带来 的能源安全风险将逐步发挥重要作用。因此，不论从推进“双碳”工作要求 上、从新能源发展积累的经验上，还是从新能源与传统能源协同上、从对新能 源技术发展预测上，我们都对新能源大力发展有充分信心。低碳性、可持续性、新技术潜力以及规模化应用，为新能源发展提供了长 期利好以及实践经验。无论是从“双碳” “1+N”政策体系看，还是从“十四 五”规划纲要看，以及从“十四五”现代能源
9、体系规划看，大力发展新能源有 了目标、规划、政策措施、能源改革等方面的大力支持，具有十分广阔的发展 空间。第3页共6页河北省平山县营里乡光伏电站鸟瞰。摄影/徐广3 .新能源发展面临的挑战从能源系统和经济社会系统看，新能源与传统能源相比还存在不同程度的 差距，尤其是在稳定性和商品能源属性两个方面还存在较大差距。从光伏、风电的发电特性看挑战。光伏、风电特点是能量密度低，随机 性、波动性、不稳定性强，这些特点与新能源的可再生性一样与生俱来，是客 观规律使然。能量密度低，说明了要大量占用土地或者其他地表及源，除了必 要的分散式开发外，仍然需要新能源在大范围优化配置，从而需要电能输送以 及与其他能源电力
10、的匹配。随机性、波动性、不稳定性三者间既有一定的独立 性，又互相影响，共同造成新能源发电在功率上可控性差、与用户对电力电量 需求的匹配性差、与大电网的运行规律协调性差，从而对电力平衡和电力系统 稳定性产生不利影响。如中国煤电、水电、核电的年利用小时数分别可达5500 小时、3500小时、7000小时左右，煤电、核电的利用小时数还可以更高，但是 风力发电年平均利用小时数2200小时左右，光伏发电年平均利用小时数1200 小时左右。更重要的是，即便是同样的利用小时数或者同样的可发电量，并不 等于具有相同的电力支撑。根据已有数据，一些地区的光伏发电在电力平衡时 出力几乎为零。第4页共6页从新能源应用
11、方式看挑战。新能源发电能量密度低、分布广泛、便于分散 使用，千家万户均可自发自用，但难以保证高质量用电，用户仍然需要与电网 连接。分布式电源是新能源发展的重要途径，主要采用“自发自用、余量上 网、电网调节”的运营模式。随着分布式发电更多地接入配电网，由分布式电 源和相关储能、调控、保护设施构成的微电网和主动配电网增多，将更大地改 变原有电力负荷特性，增加了电网调节难度，降低系统效能。新能源与其他传 统能源同处于一个电力系统中，这就形成了新能源与其他能源的耦合关系，但 从认识规律到把握规律还需要采用数字仿真、物理模拟等手段深入研究。当新 能源渗透率较低（比如少于10%）时，传统电力系统安全稳定运
12、行机制仍然可 以应对新能源发电对系统的影响。但随着新能源渗透率增加，影响机制更为复 杂、影响范围进一步扩大。从新能源发展对储能的影响看挑战。当传统电力系统的“源随荷动”运行 机制转变为新能源发展条件下的“源网荷储备”运行机制时，电力系统运行特 点将发生根本性变化。传统电力系统储能主要配置在电网侧。在新型电力系统 中，为了适应不同地区、不同电源电力负荷特点，储能会以多种方式配置在 网、源、荷侧，使传统的单向电能配置模式改变成双向、多向、多能配置模 式；电力系统原有各个环节由区分明显转变为相互融合的部分不断增大。为了 满足构建新型电力系统的要求，在电源侧要有充足、稳定、具有一定灵活性的 电源或用于
13、调节的储能设施（如抽水蓄能），在系统中不仅要设置必要的事故 备用、负荷备用、检修备用机组，也要有应对正常气象条件如连续三四天的阴 天或静风天气（在传统能源电力体系下并不构成风险条件）给电力系统带来新 的能源安全风险的备用机组。这些机组如何既发挥好战略备用作用，乂能尽可 能减少系统成本是一个需要深化研究的新问题。“十四五”期间，尽管可再生能源快速发展，但发电量占比仍然较低，电 力系统安全稳定风险层面的问题主要出现在局部环节，主要是解决局部新能源 发展与电网协调问题，部分地区供需紧张问题，保障煤炭安全供应、防止由于 电煤的量价大幅波动带来的系统风险问题，以及进一步提高煤电机组的灵活性 调节功能问题。为了有效防范以上各种风险，新型电力系统必然是一个以可再生能源为主 体，水电、核电、天然气发电、储能以及煤电等协调运行的多元电力体系。新第5页共6页 能源逐步替代传统化石能源的过程是一个持续数十年的渐进过程，中国碳中和 目标年已经确定，能源替代过程既需要快速，也需要平稳。解决替代过程中新 能源发展的种种问题与解决化石能源被替代中的问题同等重要，二者之间本质 上是一个问题的两个方面，需要同步规划和实施。第6页共6页