追新逐绿,拓展产业发展格局
文/康俊杰 周国鹏 高亚静 赵良 贾淯方
实现“双碳”目标,需要构建“清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能”的新型电力系统。新能源产业的发展为该系统的建设提供了基础,并推动了其绿色转型。高质量发展新能源产业成为构建新型电力系统的迫切需求。
建立在化石能源基础上的技术体系、产业体系将发生深刻变革。制造业正全面推进数字化、智能化、绿色化,提升创新能力和技术产业支撑能力,实现安全可靠、经济高效、智能环保、系统友好,形成自主可控的产业链供应链。根据国际能源署(IEA)评估,2050年全球实现净零排放的技术中约50%尚未成熟。新型电力系统发展进入关键阶段,需要加快培育一批新的具有国际竞争力的产业集群,这将为制造业带来百万亿级的市场需求。
新能源产业在太阳能电池、风力发电、储能等领域的技术创新,为新型电力系统提供了更加环保、高效的能源供应方式,为能源转型提供了有力支撑,新能源产业发展空间广阔。
为新型电力系统提供能源供给和技术支撑
新能源产业链条分为上游、中游和下游三个部分,主要包括储能产业、风电产业、光伏产业等领域,覆盖能源数字化、综合能源服务、电力系统、储能等各个环节。在新能源产业的上游构成中,原材料供应商、核心部件制造和设备生产等相互依存、相互促进。高质量原材料、先进核心部件和设备,以及持续的技术创新都是推动新能源产业发展的关键因素。新能源产业与新型电力系统紧密相关,新能源产业持续迭代升级也为新型电力系统的建设提供了丰富的能源供给和技术支撑。
聚焦碳达峰碳中和目标,我国电源结构将持续清洁化,以新能源为代表的非化石能源比重将持续提升。数据显示,2030年和2060年,我国新能源发电装机容量将分别达19亿千瓦和42亿千瓦,表现出“先快后稳”的增长趋势。在碳达峰阶段,年均新增容量将达到约1.4亿千瓦;在碳达峰到碳中和时期,年均新增容量大约为7500万千瓦。
新能源资源潜力巨大。陆上风电方面,我国90米高度范围内具有63亿千瓦的风能技术可开发潜力,其中“三北”地区占75%以上;海上风电方面,我国东中部海上风电资源也比较丰富,在水深25~50米范围的海上,风电技术可开发潜力约3.2亿千瓦;光伏发电方面,我国光伏电站技术可开发量超过50亿千瓦,其中西部六省区(新蒙藏甘青宁)占75%以上;光热发电方面,西部地区可集中开发潜力达到3.1亿千瓦。
新能源产业发展面临诸多挑战
与传统能源相比,新能源对矿产资源的依赖性更强,而一些关键矿产资源可能面临潜在断供风险。部分重要矿产资源分布较集中,影响供应链韧性;部分矿产开发供应被少数国家和组织控制;全球地缘政治格局变化正在影响矿产资源供应链安全,地区性政治动荡和单边主义可能破坏全球治理体系,影响全球资源市场的稳定性,对我国海外矿产资源供应形成制约。
在新能源跃迁式发展之中,“量率协同”挑战显著增加。新能源发展初期,系统调节能力相对较强,消纳相对容易,但随着新能源装机规模增大、比例提升,高效消纳难度提高。与其他新能源发展大国相比,我国在新能源资源禀赋和灵活调节资源方面并不突出。随着新能源发展呈现出“光伏大、风电小”的结构化特征,新能源弃电量由冬季供暖期向负荷较低的春秋季聚集,由夜间负荷低谷时段向午间光伏大发时段聚集。当前以日调节方式为主的抽水蓄能和新型储能,在促进消纳方面存在边际成效递减效应。
新能源大规模接入给电力系统稳定带来挑战。新能源出力与负荷特性匹配度不高,在负荷高峰时段电力支撑能力不足;长时段电力平衡问题凸显,出现连续多天少光无风气象条件时,新能源长时间低出力将造成电力供应可靠性大幅下降甚至缺电;极端天气频发会引发新能源出力受限、设施破坏,以及一次能源供应链中断等情况,进而导致电力供应中断风险加大。
由于新能源发电具有波动性和不确定性,其并网利用必须依靠火电、抽水蓄能等调节性、支撑性电源以及电网的支持。据国际能源署(IEA)等机构研究,新能源发电量渗透率超过10%以后,消纳成本将明显上升,渗透率每提高1个百分点,系统成本将提高4%~7%,边际递增趋势明显。根据国网能源研究院的测算,随着新能源电量渗透率逐年提升,系统成本将显著增加。2025、2030年新能源系统成本占终端用户成本的比重将分别为7.2%、13.9%。
新能源产业存在产能过剩的周期性波动风险。大宗竞争性市场“扩产投资─产能过剩洗牌─行业整合”的周期性明显。据中国光伏行业协会统计,光伏行业产能利用率普遍为50%~60%,我国光伏产业年内预计达到近1000兆瓦的产能巅峰。此外,国际形势变化给企业的采购、生产、交付都带来较大挑战,中国企业在海外光伏市场竞争激烈。新能源产业产能过剩和企业间的恶性竞争不利于产业链自身高质量发展和良性发展。
新能源产业如何实现规模化发展
新能源产业的发展规划与顶层设计既要遵循电力系统发展规律,又要遵循产业培育规律,需要分阶段实现促进产业发展和保障能源基础设施安全发展的多目标动态统筹平衡。
在新能源产业发展初期,加强能源电力规划与产业政策之间统筹协调的治理能力提升,主动引导能源电力规划与产业规划的对接,推动建立能源规划与产业规划的协调滚动修编机制,推进能源电力配置与产业发展优化布局、协同发展。
在新能源产业发展成熟期,则应实施完善的监管措施,由市场主导产业发展方向和模式,减少行政手段直接干预,实现产业属性与基础设施属性的动态平衡发展。
推进新发展格局下“三新”一体化(新型能源体系—新型电力系统—新型电网)的规划建设,要立足行业实际和客观规律,从构建新发展格局的功能要求出发,找到系统要素和结构与系统功能的不适应性,协同推进结构变迁。同时,要将新能源供给消纳体系构建放入区域协同发展战略、“三新”一体化规划布局中。
坚持“量率协同”,以保障新能源产业高质量发展。
“量率协同”的一个关键在于提升系统灵活调节能力,新能源高效消纳取决于系统灵活调节资源是否充裕。应深度挖掘存量资源发展潜力,优化增量资源规模结构布局,并逐步引入跨能源品种调节资源。
“量率协同”的另一个关键是树立合理利用率理念。新能源的合理利用率受系统条件和运行成本影响,其管控目标将影响可接纳的新能源发展规模、系统灵活资源需求和电力供应成本,设定过高利用率的消纳目标既不经济,也会限制新能源发展规模。
以创新驱动培育高水平新能源产业集群。推动新能源产业从市场规模导向向技术创新导向转变,注重下沉细分产业市场,避免低端无序竞争,重点突破高技术密度和高价值密度业务;紧扣新型电力系统关键技术需求等新机遇,通过设计产业政策着力培育价值密度高的技术创新、研发设计、数字经济和平台经济等环节,培育专精特新企业集群。
提高产业链治理能力,发挥产业链枢纽作用,引领电力产业发展良性生态。需发挥新能源产业链头部企业、链长/链主企业创新供给、组织带动和市场培育作用,增强电力产业链全环节赋能能力,推动上下游协同发展,打造良好产业链生态圈。同时,针对国际先进水平设定各类技术创新突破阶段性关键指标,加强基础研究创新,抢占国际制高点。
总体看来,实现“双碳”目标,新能源产业发展前景广阔。科技和产业的深度融合将开创新的价值创造模式和增量市场空间,从而有效助力构建新的发展格局。