能源革命是我國(guó)當(dāng)前的重大國(guó)策之一，其核心是能源的清潔化。我國(guó)能源稟賦特征是，富煤貧油少氣，風(fēng)能和太陽(yáng)能不但資源豐富，也是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的清潔程度高的能源，因此，近年來(lái)，風(fēng)光在政策支持下得到迅猛發(fā)展，成為新能源發(fā)展的主力。
在全球以綠色低碳發(fā)展成為共識(shí)的背景下，我國(guó)肩負(fù)更大的減排任務(wù)，清潔能源在深度和廣度上都將出現(xiàn)新的發(fā)展局面。IEA預(yù)測(cè)，到2024年，全球可再生能源將增長(zhǎng)50%，太陽(yáng)能光伏和風(fēng)能將在未來(lái)五年占全球發(fā)電能力擴(kuò)張的70%，分布式光伏發(fā)電的增長(zhǎng)將達(dá)到和陸上風(fēng)電一樣的增長(zhǎng)速度，而中國(guó)的分布式光伏發(fā)電能力將成為世界最大的增長(zhǎng)點(diǎn)。
但是，我國(guó)近年風(fēng)光發(fā)展雖然迅猛，發(fā)電占比卻不高，且整體呈現(xiàn)增速下降趨勢(shì)。
國(guó)發(fā)能研院、綠能智庫(kù)認(rèn)為，我國(guó)風(fēng)光電價(jià)長(zhǎng)期高于煤價(jià)是導(dǎo)致其占比低的重要因素之一，近期的補(bǔ)貼退坡使得行業(yè)發(fā)展更為疲軟，但是不久的將來(lái)隨著成本快速下降將扭轉(zhuǎn)目前電價(jià)不利局面，綠證的推廣也使得補(bǔ)貼對(duì)行業(yè)影響逐漸削弱。實(shí)際上，在大多數(shù)國(guó)家，分布式太陽(yáng)能發(fā)電成本已經(jīng)低于零售電價(jià)。
高輸電成本是造成我國(guó)風(fēng)光電價(jià)高的一個(gè)重要因素之一。和許多風(fēng)光大國(guó)可以實(shí)現(xiàn)就地消納不同，我國(guó)風(fēng)光資源豐富地遠(yuǎn)離高消費(fèi)地的逆向分布特有國(guó)情才是影響我國(guó)風(fēng)光發(fā)展的關(guān)鍵，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸增加了輸電成本。雖然我國(guó)從2010年后大規(guī)模發(fā)展特高壓實(shí)現(xiàn)了集中式發(fā)電的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，但是，電網(wǎng)輸送能力有限，加上光伏上網(wǎng)電價(jià)下調(diào)、補(bǔ)貼資金拖欠等因素，致使近期光伏裝機(jī)大幅減少。另外，隨著技術(shù)的進(jìn)步，就地消納的發(fā)電效率逐漸提高，發(fā)展分布式發(fā)電優(yōu)勢(shì)凸顯，因此，中東部和南部地區(qū)裝機(jī)明顯增長(zhǎng)。但這些地區(qū)土地資源稀缺，農(nóng)用地占比高，用地成了分布式面臨的新難題。未來(lái)，我國(guó)風(fēng)光發(fā)展必然是集中式和分布式兼顧，那么，并網(wǎng)和用地成了制約風(fēng)光發(fā)展的關(guān)鍵。
風(fēng)光發(fā)電占比低且增速呈下降趨勢(shì)
IEA分析顯示，丹麥的風(fēng)光占比超過(guò)50%，西班牙風(fēng)光占比約20%，德國(guó)后來(lái)居上成為風(fēng)光占比第2位的國(guó)家，超過(guò)20%，英國(guó)也將接近20%。此外，意大利、瑞典、澳大利亞風(fēng)光占比達(dá)到10%以上，而中國(guó)的風(fēng)光占比僅超過(guò)5%。
從2012-2018年，我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電量從36億千瓦時(shí)增長(zhǎng)至1775億千瓦時(shí)，平均每年增長(zhǎng)高達(dá)8.3倍。太陽(yáng)能發(fā)電量占比從0.1%到2.5%，占比逐漸加大。而發(fā)電量增幅（比上年增長(zhǎng)）從414%降低到50%，總體呈現(xiàn)減弱態(tài)勢(shì)。2019年上半年，全口徑并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電量為1063億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)29%，增幅減弱趨勢(shì)明顯。
從2010年至2018年，我國(guó)風(fēng)能發(fā)電量從497億千瓦時(shí)增至3660億千瓦時(shí)，平均年增幅為0.83倍。風(fēng)能發(fā)電占比從1.2%增至5.2%，發(fā)電量增幅（比上年增長(zhǎng)）則從78%降到了20%，盡管2016年出現(xiàn)了反彈，但整體發(fā)電量增幅呈下降趨勢(shì)。2019年上半年，全口徑并網(wǎng)風(fēng)能發(fā)電量為2145億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)11.5%，增幅減弱趨勢(shì)明顯。
我國(guó)風(fēng)光資源豐富，但發(fā)電占比不高的一個(gè)主要原因是，我國(guó)風(fēng)光資源豐富地在西部和西北部地區(qū)，遠(yuǎn)離高耗能的南部和中東部地區(qū)，因此，需要將資源豐富地區(qū)風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能運(yùn)輸至高消費(fèi)地區(qū)。而風(fēng)能發(fā)電占比高的歐洲國(guó)家，更多是就地消納，不需要遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。
遠(yuǎn)距離輸電受成本技術(shù)制約
我國(guó)的風(fēng)光遠(yuǎn)距離集中式電站輸電通過(guò)特高壓電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，面臨兩個(gè)問(wèn)題。
一是特高壓投資成本高。公開(kāi)資料顯示，酒泉—湖南±800千伏特高壓直流輸電工程，線路長(zhǎng)度2386千米，工程投資253.37億元，平均約10公里需投資額1億元。扎魯特—青州±800千伏特高壓直流輸電工程，線路長(zhǎng)度1228千米，工程投資208億元，平均約6公里需投資一億元，受建設(shè)條件等因素影響，單位投資成本更高。
二是風(fēng)光的不穩(wěn)定性造成并網(wǎng)困難。光伏、風(fēng)能等作為不穩(wěn)定電源在并網(wǎng)的同時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，受技術(shù)制約，并網(wǎng)容量受限。
因此，特高壓作為風(fēng)光遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)慕鉀Q方案，不僅成本高，而且存在技術(shù)瓶頸使風(fēng)光并網(wǎng)容量受限，成為棄風(fēng)棄光的一個(gè)主要原因。
高耗能地區(qū)用地受政策約束
高耗能地區(qū)主要分布在南部和中東部，人多地少，土地資源稀缺。雖然資源豐富程度不及西部，影響發(fā)電效率，但是卻可避免特高壓電網(wǎng)的缺陷。沒(méi)有大面積荒地沙地建光伏和風(fēng)能電站，卻可見(jiàn)縫插針，利用各種空間發(fā)展分布式發(fā)電，例如：漁光互補(bǔ)，工商業(yè)屋頂光伏，分散式風(fēng)能。也有利于民間資本介入解決融資難問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)就地消納。且無(wú)人機(jī)技術(shù)和信息化通訊技術(shù)將對(duì)分布式發(fā)電的維護(hù)難問(wèn)題帶來(lái)新的解決方案。
近期，我國(guó)風(fēng)光新增裝機(jī)容量逐步開(kāi)始向中東部和南部高耗能地區(qū)轉(zhuǎn)移，這些地區(qū)風(fēng)光發(fā)電項(xiàng)目與煤電相比，成本差距較小，市場(chǎng)需求高。但同時(shí)卻遭遇了另一個(gè)難題：用地難。中東部和南部地區(qū)一般是人口密集區(qū)，農(nóng)用地占比高，而農(nóng)用地是禁止同時(shí)另作他用的，成為發(fā)展風(fēng)光的另一個(gè)障礙，且用地成本也明顯比西部高得多。
并網(wǎng)用地問(wèn)題的展望
國(guó)發(fā)能研院、綠能智庫(kù)對(duì)該問(wèn)題的展望如下：
海上風(fēng)光發(fā)電迅速發(fā)展有望緩解用電緊張。到2030年，我國(guó)中東部地區(qū)最大用電負(fù)荷將達(dá)到約9.7億千瓦，需采取集中遠(yuǎn)距離輸送與分布式就地消納并舉來(lái)滿足用電需求，其中，受入電力流超過(guò)3.6億千瓦，陸上分布式電源開(kāi)發(fā)潛力僅有1.7億千瓦，還剩余4.4億千瓦缺口。我國(guó)東南部多地區(qū)臨海，海上風(fēng)電資源豐富，就地消納方便。2018年，我國(guó)海上風(fēng)電總裝機(jī)445萬(wàn)千瓦，在建647萬(wàn)千瓦，成為世界第三大海上風(fēng)電國(guó)家，海上風(fēng)電將持續(xù)呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢(shì)。我國(guó)海上風(fēng)電預(yù)計(jì)可以在未來(lái)5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，有望緩解高耗能地區(qū)用地難帶來(lái)的用電緊張。
風(fēng)光用地需因地制宜。禁止農(nóng)用地進(jìn)行風(fēng)光建設(shè)，主要顧慮是：一是保障農(nóng)用地面積不減少，二是不能對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境造成影響。事實(shí)上，相對(duì)電網(wǎng)建設(shè)用地和交通用地，風(fēng)光建設(shè)相對(duì)占地要小的多，分布式發(fā)電更是要利用小面積的閑散土地或農(nóng)用價(jià)值低的土地。光伏可實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)發(fā)展，增強(qiáng)土地利用效率，而風(fēng)能可通過(guò)建設(shè)大功率風(fēng)電設(shè)施減少建設(shè)密度，從而節(jié)約土地。
從另一個(gè)角度看，高耗能地區(qū)發(fā)展風(fēng)光可以實(shí)現(xiàn)更多社會(huì)價(jià)值。
一是改良土壤。一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，全球沙漠化土地面積增長(zhǎng)了一倍多，主要受化石能源影響。我國(guó)是煤炭大國(guó)，也是世界上荒漠化、沙化面積高占比國(guó)家，發(fā)展清潔能源有利于緩解氣候變暖，改良土壤。也就是說(shuō)，風(fēng)光占用閑置和劣質(zhì)農(nóng)用地，卻可以保護(hù)優(yōu)質(zhì)農(nóng)用地退化，并可能改良已經(jīng)退化的土地變?yōu)檗r(nóng)用地。
二是節(jié)省電網(wǎng)建設(shè)用地。風(fēng)光小范圍用地的同時(shí)，也減少了更多的電網(wǎng)建設(shè)用地。
因此，因地制宜在高耗能地區(qū)推進(jìn)分布式發(fā)電，在保障農(nóng)用地不受影響的條件下，既可以實(shí)現(xiàn)清潔能源發(fā)展，也可以改良土壤，若合理規(guī)劃，甚至增加農(nóng)用地面積。
國(guó)家已出臺(tái)政策推進(jìn)分布式發(fā)電發(fā)展，例如：《關(guān)于進(jìn)一步落實(shí)分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知》，將農(nóng)業(yè)大棚、魚(yú)塘等列入分布式項(xiàng)目。對(duì)占地少卻能提高地方清潔能源占比、同時(shí)也減少電網(wǎng)建設(shè)的風(fēng)光項(xiàng)目，值得未來(lái)政策積極探索。
推進(jìn)并網(wǎng)技術(shù)研究。新能源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生消極影響，直接限制了新能源的發(fā)展，影響了新能源的并網(wǎng)容量。我國(guó)未來(lái)的并網(wǎng)技術(shù)在直流輸電技術(shù)、并網(wǎng)方式、智能化控制技術(shù)以及調(diào)度技術(shù)這四個(gè)方面的研究與開(kāi)發(fā)需要進(jìn)行強(qiáng)化。2019年8月31日，國(guó)網(wǎng)冀北電力公司在國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范電站完成了國(guó)內(nèi)外首次區(qū)域電網(wǎng)中的故障過(guò)程的真實(shí)重現(xiàn)，并且完成了真實(shí)電網(wǎng)故障下的虛擬同步機(jī)功能測(cè)試，為我國(guó)風(fēng)光新能源設(shè)備的并網(wǎng)功能測(cè)試提供了最有力的技術(shù)支撐。我國(guó)應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)并網(wǎng)技術(shù)研究，助力我國(guó)清潔能源占比快速提高。
利用氫能實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化。隨著氫能的發(fā)展，風(fēng)光資源豐富地難以并網(wǎng)的風(fēng)光電能，可以在低谷時(shí)段轉(zhuǎn)化為氫能，在用電高峰期用氫能發(fā)電，不僅充分利用了風(fēng)光資源，也將間歇性和波動(dòng)性大的風(fēng)光電能轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的氫能發(fā)電，減少并網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，緩解了技術(shù)處理難度。
