《中国碳中和目标下的风光技术展望》发布: 迎接系统性挑战加速能源转型

20 01月 2024

2024-01-20 22:17

【环球网报道记者齐琛冏】2024年1月8日，《中国碳中和目标下的风光技术展望》（下称“报告”）在京发布，展望风光技术发展路径、研讨其发展过程中的关键问题。

报告强调了中国在可再生能源技术创新和制造领域的关键地位，详细梳理了风电技术、光伏技术和光热技术的发展概况、关键技术与产业链发展现状和趋势，介绍“风光+”技术的发展模式及示范案例，并提出政策建议。

需构建完善风光发电技术体系，引领行业可持续发展

报告指出，“风光+”技术的出现将推动风光能源的高质量发展，催生出更加强大和可持续的能源体系。风力发电、光伏发电和光热发电的相互协同作用，将不仅使可再生能源发展更为多样化，而且有助于提高其整体稳定性与可靠性。

中国工程院院士、清华大学碳中和研究院院长、环境学院教授贺克斌在报告发布会上表示，在“双碳”目标下，发展风、光等可再生能源是实现低碳发展承诺、推动能源结构转型的重要举措，也是构建新型电力系统的关键、实现“零碳”电力系统的主力军。然而，我们也必须看到，随着风光可再生能源电力的大规模开发，风光发电全产业链的技术成本、安全工艺、生态效益等都面临前所未有的机遇和挑战。因此需要构建技术先进、成本低廉、安全稳定、生态友好的风光发电技术体系，来引领我国可再生能源行业的可持续发展。

报告分析认为，未来碳中和目标下中国风能、太阳能、光热发展可能会经历三个阶段，2024-2030年是风光高速多元发展阶段；2031-2050年是风光高效协同发展阶段；2051-2060年是风光成熟稳定发展阶段。“当下我国可再生能源产业正面临的一个挑战，是供应链和需求链未实现动态均衡，主要表现为一方面有巨大的可再生能源的需要，但在一个时期内能够变为现实的市场需求又是有限的。”贺克斌提醒，当我们在庆祝我们的可再生能源产业高歌猛进的时候，我们要清醒上述挑战，奋起直追，开拓下游需求侧的市场，加速打通需求侧的堵点，让风光等可再生能源行业可持续良性发展。

风电技术：已经进入“无人区”

“经过三十多年发展，目前我国陆上风电技术完全成熟，引领全球风电技术发展。当前，我国的风电技术已经进入‘无人区’，达到了现有技术边界，进一步大型化发展需要力学特性和电气特性的理论突破。”中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长、世界风能协会副主席、北京鉴衡认证中心主任秦海岩在发布会上介绍。

报告显示，从全球产业链来看，我国已经成为全球最大的风电装备制造基地，除了主轴承之外，我国风电零部件国产化率超过95%，风电机组产量占到全球的三分之二以上，产品销往近50个国家和地区。

明阳集团创始人、明阳新能源投资控股集团党委书记、董事局主席张传卫在报告发布会上发表主旨演讲提出，海上风电集当今社会技术之大成，材料创新之大成，海洋能源融合开发技术和解决方案之大成，形成了从海上风电到海洋能源、海洋经济的新产业体系，其关键点就是重大专业创新和关键技术突破，包括新材料、碳纤维、高标号水泥、复合高分子材料的大规模应用，并通过数字化手段、人工智能技术的综合运用来解决抗台风问题。

不容忽视的是，在通往“更大、更高、更智慧”的路上，风电产业链仍有一些技术瓶颈有待解决。“风能产业链部分环节对国外依赖度比较高，主要包括风资源分析、风电机组整机设计仿真等工程仿真软件，关键轴承、变流器、控制器中的关键电子器件，碳纤维、巴沙木、润滑剂等关键材料等。”清华大学碳中和研究院院长助理、环境学院教授，报告总召集人鲁玺在介绍报告内容时说道。

为了进一步提高产业发展质量，报告建议，提升基础制造业工艺水平和材料制造水平，加强国产品牌替代应用。重点将集中在大型化轻量化的叶片、模块化智能化的齿轮箱、集成化和子系统模块化的变流器控制系统。同时，进一步调动开发企业应用国产主轴轴承的积极性，尤其针对大兆瓦机组，鼓励风电场风机招标文件中增加使用配套国产品牌的条款。风电轴承研发投入巨大，涉及基础理论、材料、设计制造和试验应用等专有技术，建议国家持续支持技术研发。支持国产化润滑油的各类长效试验验证，建立基础应用数据库，指导新产品的研发以及规模化应用。

太阳能技术：如何以更低成本挖掘效率提升空间是挑战

目前我国光伏技术基本成熟，并具备一定市场规模。在最核心的光伏电池环节，国家知识产权局最新发布的数据显示，目前我国光伏电池全球专利申请量为12.64万件，全球排名第一，具备较强的创新实力。

鲁玺表示，我国光伏电池的效率也不断刷新实验室纪录，新型的电池技术百花齐放，其中TopCon和异质结电池技术有较高的性价比，预计2030年，TopCon和异质结电池技术占比有望从2022年11.8%提升到74%，成为主流的技术产品。此外，钙钛矿与硅电池结合形成的叠层电池也是未来钙钛矿电池技术发展的方向，其效率有望达到35%。

报告分析，我国光伏产业的技术发展仍然存在瓶颈主要体现在两个方面。

一方面，作为光伏电站的核心，光伏组件及其上下游技术，面临着如何进一步突破电池效率瓶颈以及如何进一步实现产业化降本的挑战。对于目前产业内应用普遍的各类高效电池技术，近年来其电池效率纪录正在被高速刷新，逐步接近其效率天花板，如何以更低的成本进一步挖掘效率提升空间将成为行业共同面临的问题。而高效电池的产业化应用、规模化降本，则需要协同行业内上下游配套产业，共同促进技术进步，如先进制造设备的进一步精细化、集成化和智能化，部分辅材辅料性能的进一步提升及国产化替代，多晶硅、光伏玻璃等上游原材料、辅料的稳定供应与降本增效。

另一方面，先进储能技术则是制约光伏应用的另一块“短板”。随着光伏装机规模的迅速增加和光伏渗透率的快速提高，光伏电源不稳定、难以调节的特性对电网的负面影响也日益凸显。新型电力系统需要低成本、具备可靠调度能力的储能系统作为可再生能源的配套，这需要行业进一步加强对电化学储能、抽水蓄能等传统储能方式的降本增效路径的研究，并探索更多的储能形式。

除了光伏，太阳能的另一利用形式之一光热发电技术已经进入大规模示范阶段。报告指出，相比于光伏和风电，光热发电技术发展主要存在的瓶颈与挑战为：系统更加复杂，部分设备尚依赖进口，发电成本高，产业发展严重依赖国家补贴。

对此，报告建议，给予光热发电稳定的价格政策，推动光热发电装机量进一步发展。稳定的电价政策对可再生能源发展至关重要，建议借鉴2019-2020年支持光伏发电和2020-2022年支持生物质发电的做法，在“十四五”期间每年安排一定数量的资金支持新增光热发电项目建设。通过加大电价支持、鼓励参与市场等支持政策推动降低建设成本、提高项目收益。

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