北極星碳管家網(wǎng)訊:我國(guó)新能源在“十三五”時(shí)期發(fā)展成效顯著，到“十四五”時(shí)期增長(zhǎng)潛力依舊巨大，將成為我國(guó)新增能源供給的主要力量。本文分析了新能源在國(guó)土空間、并網(wǎng)消納、技術(shù)創(chuàng)新、系統(tǒng)成本等方面的問(wèn)題與挑戰(zhàn)，研究了新能源在開(kāi)發(fā)布局、存儲(chǔ)消納、創(chuàng)新研發(fā)、市場(chǎng)機(jī)制等方面的發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)新能源的大規(guī)模發(fā)展實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。
習(xí)近平總書(shū)記在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上宣布，我國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的“雙碳”目標(biāo)。能源活動(dòng)是我國(guó)二氧化碳的主要排放源，接近總排放量的50%。為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，“十四五”時(shí)期我國(guó)應(yīng)持續(xù)推動(dòng)能源供給革命，準(zhǔn)確把握“雙碳”背景下新能源（本文主要指風(fēng)力發(fā)電及光伏發(fā)電）的發(fā)展瓶頸與趨勢(shì)，理順發(fā)展體制機(jī)制，為新能源大規(guī)模發(fā)展創(chuàng)造空間。
一、研究背景
自2006年《可再生能源法》頒布實(shí)施以來(lái)，新能源開(kāi)發(fā)利用規(guī)模顯著擴(kuò)大。根據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)數(shù)字，2006年我國(guó)新能源裝機(jī)220萬(wàn)千瓦，占全球比例不到3%，2020年我國(guó)新能源裝機(jī)超過(guò)5.3億千瓦，占全球比例為37%，高居世界第一。我國(guó)在新能源領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)規(guī)模全球領(lǐng)先，根據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，光伏產(chǎn)業(yè)鏈中多晶硅、硅片、電池片和組件等主要環(huán)節(jié)在2020年全球市場(chǎng)平均占有率達(dá)到70%以上；風(fēng)電整機(jī)國(guó)產(chǎn)品牌在全球前15名風(fēng)機(jī)整機(jī)制造企業(yè)中占據(jù)10席。
為最終實(shí)現(xiàn)碳中和，我國(guó)將在2030年實(shí)現(xiàn)非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到25%的目標(biāo)，預(yù)計(jì)屆時(shí)新能源裝機(jī)將達(dá)到14~16億千瓦，新能源電力占總發(fā)電量比例達(dá)到約26%，比2020年提升約17個(gè)百分點(diǎn)；在未來(lái)10年，新能源年均新增裝機(jī)需要達(dá)到1億千瓦左右，成為新增能源供應(yīng)的主要形式，并加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。
二、新能源大規(guī)模發(fā)展存在瓶頸
在新能源規(guī)模化發(fā)展的背景下，如何解決國(guó)土空間、并網(wǎng)消納、技術(shù)創(chuàng)新、系統(tǒng)成本等方面的問(wèn)題與挑戰(zhàn)，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵因素。
（一）國(guó)土空間利用現(xiàn)狀和規(guī)劃體系難以支撐新能源大規(guī)模發(fā)展
與其他發(fā)電形式相比，新能源發(fā)電能量密度低，單位裝機(jī)容量用地需求較大。然而，新能源規(guī)劃與國(guó)土空間規(guī)劃未能有效銜接，土地利用現(xiàn)狀和地類(lèi)性質(zhì)不一致，各地方出臺(tái)的土地、林草等法律政策未充分結(jié)合實(shí)際保護(hù)現(xiàn)狀，“一刀切”限制了新能源項(xiàng)目利用土地資源。
西部地區(qū)風(fēng)光資源豐富，人均土地面積較大，通過(guò)合理規(guī)劃，適合開(kāi)發(fā)建設(shè)風(fēng)光大基地。但西部地區(qū)自然環(huán)境較為脆弱，部分地區(qū)承載多種生態(tài)保護(hù)功能，新能源項(xiàng)目無(wú)法在該類(lèi)區(qū)域落地。以?xún)?nèi)蒙古自治區(qū)為例，全區(qū)總面積118萬(wàn)平方公里，草原面積76萬(wàn)平方公里，其中80%為基本草原，也是我國(guó)北方面積最大、種類(lèi)最全的生態(tài)功能區(qū)。因此，西部地區(qū)需要在生態(tài)保護(hù)和新能源開(kāi)發(fā)中尋找平衡點(diǎn)，打破各部門(mén)各自為政的情況。
中東部地區(qū)用電負(fù)荷大，人均土地面積較小，適合開(kāi)發(fā)中小型新能源基地及分散式接入項(xiàng)目。風(fēng)光發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中對(duì)山體、林地?cái)_動(dòng)較大，運(yùn)營(yíng)期會(huì)對(duì)周邊居民產(chǎn)生噪聲、光影閃爍等影響。此外，光伏發(fā)電占地面積較大，單位土地產(chǎn)值較低，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)政府開(kāi)發(fā)意愿不強(qiáng)。浙江、福建等東部省區(qū)從自身發(fā)展階段出發(fā)，積極推進(jìn)人居生態(tài)環(huán)境保護(hù)，修復(fù)環(huán)境質(zhì)量，維護(hù)優(yōu)質(zhì)耕地，出臺(tái)了一系列土地、林地使用政策，客觀(guān)上限制了新能源項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。
沿海地區(qū)風(fēng)能資源較好，適宜規(guī)�；_(kāi)發(fā)海上風(fēng)電，但海上風(fēng)電場(chǎng)區(qū)及電纜走廊與漁業(yè)養(yǎng)殖區(qū)、主航道、動(dòng)物保護(hù)區(qū)、軍事敏感區(qū)等存在較大范圍重疊情況，導(dǎo)致規(guī)劃調(diào)整頻繁，增加了場(chǎng)區(qū)離岸距離，在增加投資成本的同時(shí)縮減了開(kāi)發(fā)規(guī)模。
（二）新能源發(fā)電的固有波動(dòng)性帶來(lái)消納困難和系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題
新能源發(fā)電出力具有波動(dòng)性、間歇性的特點(diǎn)，與用電負(fù)荷變化趨勢(shì)差異顯著，功率預(yù)測(cè)難度較大。由于缺乏相應(yīng)的市場(chǎng)回報(bào)機(jī)制，電力系統(tǒng)中靈活性電源的比例偏低；受煤電產(chǎn)能調(diào)控、電網(wǎng)安全約束等因素影響，部分跨區(qū)輸電通道利用率不高；我國(guó)電力負(fù)荷曲線(xiàn)尖峰化特征明顯，5%峰荷持續(xù)時(shí)間不超過(guò)48小時(shí)[1]。一系列因素造成電力實(shí)時(shí)平衡的難度加大，影響新能源電力的消納。
隨著新能源大規(guī)模發(fā)展，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出高比例可再生能源、高比例電力電子設(shè)備的“雙高”特征。從電氣特性看，電力系統(tǒng)等值轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大幅度降低，系統(tǒng)抗擾動(dòng)能力大幅削弱；從故障特性看，故障從局部向全局形成連鎖反應(yīng)沖擊，新的故障形態(tài)、擾動(dòng)形式已經(jīng)出現(xiàn)；從穩(wěn)定特性看，系統(tǒng)穩(wěn)定形態(tài)愈發(fā)復(fù)雜，易出現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)功不足、電壓失穩(wěn)、頻率越限等問(wèn)題[2]。
（三）新能源發(fā)電設(shè)備及技術(shù)快速更新迭代，國(guó)內(nèi)企業(yè)技術(shù)研發(fā)實(shí)力不足
經(jīng)過(guò)15年左右的發(fā)展，新能源行業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，技術(shù)快速更新迭代，國(guó)內(nèi)企業(yè)技術(shù)積累較為豐富，設(shè)備可靠性和能量轉(zhuǎn)換效率處于世界領(lǐng)先水平。在光伏領(lǐng)域，我國(guó)通過(guò)技術(shù)引進(jìn)、消化吸收、集成創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)技術(shù)和生產(chǎn)線(xiàn)的升級(jí)迭代，多次刷新并保持著商業(yè)化晶硅電池轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄，經(jīng)國(guó)家光伏質(zhì)檢中心測(cè)試，單晶PERC電池（Passivated Emitterand Rear Cell）達(dá)到24%的轉(zhuǎn)換效率。我國(guó)風(fēng)電整機(jī)已形成達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的雙饋、直驅(qū)、半直驅(qū)多條成熟技術(shù)路線(xiàn)，低風(fēng)速風(fēng)機(jī)技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，推出了10兆瓦級(jí)海上風(fēng)電機(jī)組。
在“雙碳”進(jìn)程中，科技創(chuàng)新將成為新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的根本動(dòng)力，而國(guó)內(nèi)對(duì)基礎(chǔ)理論研究不充分，企業(yè)研發(fā)實(shí)力及動(dòng)力不足，新能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展存在隱憂(yōu)，主要表現(xiàn)在以下方面：國(guó)內(nèi)高校在基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域落后于企業(yè)發(fā)展需求，研究路線(xiàn)主要依賴(lài)國(guó)外熱點(diǎn)，原創(chuàng)技術(shù)探索較少，產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化通路不暢；專(zhuān)利數(shù)量較多，但大多數(shù)是產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的專(zhuān)利技術(shù)，而基礎(chǔ)創(chuàng)新的關(guān)鍵專(zhuān)利仍被國(guó)外掌握；國(guó)內(nèi)對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)尚不完善，執(zhí)行體系不健全，技術(shù)與人才流失現(xiàn)象嚴(yán)重，影響了企業(yè)創(chuàng)新研發(fā)的積極性，2020年新能源企業(yè)研發(fā)投入比僅為約3%。在新能源大規(guī)模發(fā)展的背景下，企業(yè)以擴(kuò)大產(chǎn)能及搶占市場(chǎng)份額為優(yōu)先發(fā)展方向，會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，但能量轉(zhuǎn)換效率提升緩慢，設(shè)備可靠性下降的情況。
（四）新能源發(fā)電系統(tǒng)性綜合成本進(jìn)一步增加
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本文標(biāo)題：“雙碳”背景下新能源發(fā)展瓶頸與趨勢(shì)研究
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