周大地:新能源发展需要风光储与电力系统相互适应

来源 | 财经智库   

2025年05月14日 14:54  

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5月10日,“2024新经济研修班”结业仪式暨“新增长模式与产业创新主题论坛”在浙江大学海宁国际校区举办。中国碳中和五十人论坛成员、国家发改委能源所原所长、国家气候变化专家委员会委员周大地在发言中指出,新能源技术可以成为发展新动力和经济的新增长点,而不是制约其他行业发展的因素。现在新能源的发展,要让风光储可以适应现代电力系统的需求,而电力系统也要进一步调整改革,适应风光储作为主力电源大规模发展的趋势。此外他还强调,中国新能源制造企业要从提供先进的设备组件提高到提供先进的成套新能源发电系统,迈出这一步非常重要。

以下为发言全文:

我就当前新能源发展面临的挑战及未来发展趋势,向大家做一份汇报。

当前中国的新能源转型,已经在规模和速度上远远超过了原来走在前列的欧盟以及美国加州等地。然而,国内外在新能源发展方面正在遭遇一些新的挑战,有所放缓甚至停滞不前。例如美国总统特朗普退出《巴黎协定》,全面打压新能源发展,要重新增加化石能源生产等。

中国在推动能源绿色低碳转型时,也遇到许多阻力。能源转型不能单纯以低碳作为唯一目标,还必须兼顾其他社会目标的实现。以欧洲为例,虽然新能源比例提高,但许多国家电价暴涨,导致许多家庭在冬季不敢多采暖,夏季不能用空调。显然,这样的情况我们无法接受。我们首先需要确保能源安全,要充分保障供应,中国目前的一次能源包括电力的需求还是增长很快的。

所以中国提出要“先立后破”,通过技术创新提供有效的低碳替代方案,而且还不能贵。大规模的新技术应用必须具备更好的性价比与经济性。小规模示范项目,一开始可以依赖政府补贴,但一旦进入大规模应用阶段,成本不能高于现有的系统。想要加速推进,就要比现有的系统更好、更便宜。

目前,能源价格的调整已成为我们面临的一个重要挑战。很多商品价格的变动是随市场调节的,像蔬菜、水果,季节性的波动是没有办法的。但是中国也在致力于大宗商品的调控,不能出现短缺,一些重要食品或者产品的价格大幅度上涨也不行。在能源、电价方面,一点点的涨价都会牵扯很多,所以新能源技术发展和应用,包括结构性调整,都要在总体价格不能出现重大变化的前提下进行。因此,我们必须确保新能源技术成为发展新动力和经济的新增长点,而不能成为制约能源消费和其他行业发展的因素。

我们之前已经建设了十几个能源基地,这些基地主要依赖化石能源,已经建设和运营了多年,规模庞大,包括输运、铁路、输电线路,包括管线等。这些设施也需要逐步转型,不能一下子停掉。在新能源发展中确实要考虑到这么多外部因素。

距离2030年的碳达峰目标仅剩下五年。碳达峰意味着所有新增能源和化石能源的碳排放要尽快趋向零。这虽然不等于能源停止增长,但碳排放增量要趋近于零。2060年前实现碳中和的目标则更加严格,这要求整个能源系统完全实现温室气体的零排放。其中的主要途径,是尽可能依靠发展非化石能源,用风光水核储来替代化石能源。

目前的共识是,非化石能源要占80%以上。然而,也有很多人认为,某些化石能源用途仍然不能替代,或者是对于非化石能源的稳定性要有保底,所以还是要保留部分石油、天然气甚至是煤炭。究竟最后化石能源还能保留多少,现在还很难统一看法,不过先要努力把化石能源从现在的80%变成20%以下。化石能源的比重应该会逐步减少,很可能最终会达到非化石能源占据100%的局面。

实现碳中和,电力系统必须至少在2050年前实现零碳化,不能等到2060年,我们仅剩下二十几年的时间了。有人认为可以用化石能源+CCS(碳捕集与封存),但我觉得成本高,所谓的不可替代部分,目前也都存在着替代的可能性。

依赖增加碳汇和生物质固碳来解决化石能源的碳排放并不现实。目前多数预测我国的碳汇届时总量不足10亿吨,而且还要解决吃牛羊肉、种水稻这些碳排放问题,不可能用到能源中和碳排放。能源目前的碳排放是100多亿吨,即使是分个一两亿吨,也解决不了能源问题。

此外,消费方式的转变,消费要变得绿色、低碳、节约与合理,也是一个重要内容。这方面如何做的认识暂时还不统一,设定节能或碳排放强度目标并不容易。每个行业都有其特殊性,许多人对各自的专业有着深刻的理解,谁都不好说自己什么都懂。尽管我们进行能源系统研究要综合各方面的情况,能够提出一些跨行业领域的观点,但否定各能源领域专业人士的看法也很困难,每个能源行业领域也都会偏向其自身的发展需求。能源低碳化的优化不但研究起来有难度,而且统一认识更不容易。所以,很可能只能在实践中逐步明确优劣,只有经得起市场考验的低碳技术,才会最终脱颖而出,新能源发展也要经过这样的考验。

实现碳中和的技术路线,目前存在两个大的选择方向:一种是发展非化石能源的同时保留较多的化石能源,甚至要将化石能源作为新能源的必要保底和支撑,因此还要继续增加化石能源,以后依靠CCS来实现碳中和。另一种则主张集中力量大力发展新能源,尽量用非化石能源替代化石能源,以期最终实现全面的非化石能源化。这种路线要求终端用能高度电气化。实际上,终端能源用户如果还在分散的使用煤炭石油天然气,更不可能用CCS作为碳中和方案。

化石能源的生产过程,从采掘到加工,再到转换成热能和电力,是复杂且低效率的。系统能效大约只有20%。汽车内燃机现在最高的效率50%,但只能在最佳运行状态。但汽车的实际运行状态变化很大,平均效率只有不到30%。加上机械传动等损失,真正的系统能源效率不到20%。这还没有算油品生产过程以及石油开采过程的能源消耗。但汽车电动化以后,能源效率可以达到80%至90%。如果电力都是可再生一次电力,就没有化石能源和发电生产过程,系统能源效率比用汽柴油进一步提高。我们目前能源消费统计中仍然把可再生能源发电按火电发电煤耗去折算,其实是把这些年新能源降低总能源消耗的效果给抹杀了。

如果最终一次能源真正变成非化石能源,中国的能源整体系统效率要提高50%到70%。如果继续沿着化石能源路线,根据我们的计算,2060年时每吨需要七八十亿吨标煤甚至更多。而如果实现一次能源转变为非化石能源一次电力,按实际得到的电力热值计算,2060年我国能源消费总量还不到30亿吨标煤。整体能源成本将大幅下降,效率也将大幅提升。

先立后破,当前的主要任务是加快非化石能源的发展。根据各方面的测算,到碳中和实现时,中国的电力需求将接近20万亿千瓦时。为此,我们需要开发大量的非化石能源资源,包括5亿千瓦的水电、30亿千瓦以上的风电、50亿千瓦以上的光伏,此外,核电、储能以及必要的冗余保障措施也是不可或缺的。风光发电总装机要达到90~100亿千瓦,目前,中国的风光发电装机才有15亿千瓦,距离全面实现这一目标仍有很长的路要走。

这两年的可再生能源发展速度确实加快,去年风光新增装机量达到3.6亿千瓦,今年可能还会超过这个数。光伏一年几乎能做到3亿,风电去年有8000多万千瓦,但目前可再生能源发展面临的制约压力也在加大。

能源主管部门,曾经提出的风光发电发展低目标一年1亿千瓦。不过,市场的实际情况已经远超了原先的预期。我个人觉得这个速度还不够快,真正要实现完全替代,80到100亿千瓦的装机目标,每年大概需要4亿左右。尤其是光伏,未来每年新增的装机量得达到三亿千瓦,现在的速度其实还是刚刚进入合理区间,甚至应该加快。

为什么这两年发展这么快呢?主要是新能源的装机和发电成本已经大幅下降,尤其是光伏和水电,平均电价已经明显低于传统火电,竞争上网电价就更低了,是一半左右。风电竞争上网电价的是火电价格的3/4。因此,近几年用户电价没有涨,并不是因为火电便宜,火电现在是更贵了,而是可再生能源变得更加经济实惠了。

电动车的普及也推动了石油消费的达峰。过去,石油消费是否还要增长难以预料,但由于电动车近两年来迅速占据市场,石油消费在过去两年已经开始下降。现在,电动车的总量已经达到3000万辆,占到现有汽车的1/10,而营运车如出租车一旦使用电动车就不再使用燃油车,因为电动的成本更低。所以,这一转变的速度可能很快。

电力系统面临低碳转型的巨大挑战,因为电网的消纳能力有限,很多地方开始限制新能源的发展和增量。现在光伏已经到了9亿千瓦,而电力负荷平均是12亿千瓦左右,高峰的时候可能要到14亿。但是光伏每年增加两三亿,今年年底就超过11亿了。白天有晚上没有,这个电力系统等于白天晚上是完全不同的两个结构。光伏以后要达到几十亿千瓦,最高负荷可能只有20亿千瓦左右。这种不对称性对于电网来说是一个极大的挑战。

电网最近这几年也做了大量储能,化学储能,今年估计有上亿千瓦。本来想做一两亿的抽水蓄能,但抽水蓄能建设周期长,成本高,化学储能增长速度大大超过抽水蓄能。传统火电作为备用电源,也面临高成本的问题——必须不断启停,甚至在白天降到接近零的运行,或者空转。如果让火电从现在4000小时左右降到两千多小时,火电每度电的成本要成倍上升。因此,我们不得不尝试新的解决方案,比如新能源是不是也要做储备,也要鼓励去参与竞争。

近期,一些地方已经要求所有可再生能源全面上网竞争。中午光伏上网可能竞争价格会很低,比如中午卖到五分钱、一毛钱,甚至是零电价,负电价。尽管现在的竞价上网方案还保留了保护性电价部分,但推行全部竞价上网,肯定是在寻求竞争下电价的低端边界。随着光伏发电装机的进一步增加,必然会进一步压低光伏上网电价。

我想,这有可能给风光储全面和煤电竞争开辟新途径。当前大型的风光,特别是光电,自己还没想去储能。比如中午储存起来,晚上再放出去,行不行?谁也没想做这个事。如果继续下去,很多地方,比如青海,可能全年的光伏平均价格不到每度电两毛钱,而且做得越多越便宜。光伏加储能,可以避免中午电网接受不了,竞争电价过低,而晚上用电高峰光伏不能出力,电源不足,上网电价太高。光伏储能参加晚高峰竞争上网,也可以抑制电价过高。光伏发电也可以避免弃电,获得合理上网电价回报。

未来的电力系统应该以高比例的可再生能源为核心,而不是继续坚持目前的结构。这就需要一些调整,光伏发电就不能再依赖电网单方面的全额上网优惠政策,要让它真正进入市场竞争,自己也得配储能。其实火电也是一样,火电厂必须自己储煤,煤多了不行,少了也不行,一个月得保证至少20天的储量。煤电现在也开始搞储能。

那为什么光伏不能也通过储能来避开低电价?所以,最关键的一点是:所有电源都得自己搞定,确保自己在电力市场上获得最大的收益,但也要保证电网的稳定运行,不能把包袱推给别人。电价不能变,你就降价,让别人给你做备用电源。这条路子,我认为光伏现在已经走到头了。而且如果你要继续做光伏,那我就得继续建新的煤电厂,这样下去永远是“瘸腿”。

那现在中国的可再生能源发展到什么程度了呢?以前虽然贵,我们还是得上,可再生能源全额上网,给优惠电价。大家涨电价,来补贴这些可再生能源。可是,当规模上来了,补贴的钱就不够用了,再往下走,靠补贴就行不通了,毕竟你已经不再是“新兵”了,不能再靠别人扶着你走了。

如果我们能跨过这个坎,真正实现电力系统的平衡、稳定供应,先不说季节性问题,能不能把每天的平衡做好?如果能做好,我觉得新能源就不再有所谓的限制问题。不仅能跟煤电竞争,还能把增量拿过来,甚至把一些老旧的煤电站淘汰掉,像那些建了20年、30年以上的,逐步退役,退下来的部分可以由新能源补上。

如果我们能做到这些,中国在单元上的先进性就变成系统的先进性。很多发展中国家什么都没有,你让他们单纯做新能源,做煤电,他们根本没法做。要想真正去推进工业化,就得提供完整的系统解决方案。这个解决方案别人搞不出来,只有中国能做到。毕竟我们现在是全球最大的电力系统,比美国电力系统还要大近一半,我们一个省的电力供应都比整个欧洲的某个国家还多。

当然,最近西班牙停电事件,西班牙政府说不能推给新能源。事后发现,在停电前,他们就已经经历了两次次大的频率波动,第三次波动太严重,大家都退,就导致整个电网的崩溃。所以,问题不在于新能源多,而是要找到电力崩溃的具体原因。

所以,我觉得只要我们能跨过这个坎,下一步就会像电动汽车一样,可以做到比别人更好、更便宜。只要走出这一步,我相信新能源就能做得非常好,全球市场也能争得一席之地。未来新能源的发展,必须要让风光储可以适应现代电力系统的需求,而电力系统也要积极改革调整运行模式,利用电力电子新技术,更好的适应风光储为基础的主力电源大规模发展的趋势。