中国巨大的风光新能源基地对其气候目标意味着什么？

中国巨大的风光新能源基地对其气候目标意味着什么？本文是能源与清洁空气研究中心（CREA）专家撰写的对中国的大型风光基地建设分析报告的中文简化版。原文发表于《碳简报》（Carbon Brief）。图为中国的清洁能源基地计划。红色为位于内蒙古和甘肃的沙漠基地，蓝色为海上风电基地，黄色为各省宣布的清洁能源基地。圆圈越大表明规模越大。中国计划在“十四五”期间新增至少570吉瓦（GW）的风电和太阳能发电。如果这个由中央和省级政府制定的目标得以实现，意味着中国的风光装机容量将在短短五年内增加一倍以上。我们对各级政府宣布的目标及项目的汇总和分析显示，到到2025年，风电和光伏发电装机容量将超过年，风电和光伏发电装机容量将超过1100吉瓦，达到吉瓦，达到2015年装机年装机总量总量360吉瓦的三倍，比吉瓦的三倍，比2020年底的年底的536吉瓦也翻了一番。吉瓦也翻了一番。 相比北京在应对气候变化上的承诺，中国近期制定的风电和光伏计划明显更进一步。作为实现“3060”碳达峰、碳中和目标的一部分，中国领导人宣布，该国风光发电总装机容量在2030年前将达到1200吉瓦以上。要实现这一目标，需要保持“十三五”期间已实现的每年装机容量新增70吉瓦的速度。我们的分析显示，如果能完成我们识别的570吉瓦的新增装机容量，中国将有望比原计划提前四年，在2026年实现1200亿吉瓦的目标。风光装机容量跃升的推动力很大程度上来源于“清洁能源基地”的建设，即在多地同时建设大规模的风光发电矩阵，并大多配有长距离特高压外送输电通道和配套的燃煤电厂以提供支持。开发大规模的可再生能源需要大量的土地。中国有260万平方公里的沙漠化土地，在这里建设这些基地，可以降低项目的土地、在这里建设这些基地，可以降低项目的土地、建设、运营和维护成本，并为这些不毛之地带来新的生态效益。建设、运营和维护成本，并为这些不毛之地带来新的生态效益。如页首图所示，大型清洁能源基地充分利用了内蒙古和甘肃地区广袤的沙漠。到2025年，这两省计划在目前74吉瓦风光发电装机容量的基础上，新增约190吉瓦装机。中国发改委已在去年中国发改委已在去年11月和今年月和今年3月分别发布了两批大型风电和光伏清洁能源基地项目名单。月分别发布了两批大型风电和光伏清洁能源基地项目名单。第一批项目总装机容量为97吉瓦，分布在19个省份，其中43吉瓦位于华北和西北的戈壁和沙漠地区。所有项目计划在2022年和2023年之间完成。第二批项目主要位于库布齐、乌兰布和、腾格里和巴丹吉林沙漠周围，总容量为284吉瓦。其他沙漠和戈壁地区规划装机134吉瓦，采煤沉陷区规划装机37吉瓦。到2025年，在基地总装机容量中，有150吉瓦将专门用于东部沿海省份的长距离供电。基地的外送电量将在2030年前上升到315吉瓦。至2020年底，中国的风光总装机容量以536吉瓦名列世界第一，中国以后的前六个国家的装机容量总和为537吉瓦。如果这两批大型清洁能源基地项目如期在2030年完工，中国的风能和光伏总装机容量将再新增550吉瓦以上。仅西北沙漠地区在仅西北沙漠地区在“十四五十四五”期间新增风电和光伏发电装机，就相当于美国期间新增风电和光伏发电装机，就相当于美国2020年风光发电总装机容量。年风光发电总装机容量。清洁能源基地01010101010101010101010101010101规模有多大？02020202020202020202020202020202 图为2020年底各国的风电和太阳能发电总装机容量与中国在2020-2025年的计划除了国家级项目，省一级的建设规划也将推动清洁能源的发展。继内蒙古和甘肃之后，风能和太阳能的发展目标排在第三位的是西部另一个产煤大省陕西，接下来是东部主要重工业中心河北和山东。这三个省份计划在2021至2025年间共增加190吉瓦的风光装机。一些沿海省份也正在规划大规模的海上风电开发。到2025年底，广东的海上风电总装机将达到18吉瓦，福建、浙江和江苏的海上风电项目目标分别为13.3吉瓦、6吉瓦和9吉瓦。山东省的目标是到2030年海上风电总装机规模达35吉瓦。上述计划将使风光发电在中国发电量中的份额从2021年的12%上升到2025年的接近20%，而其装机容量在同年将增加到发电总装机容量的45%。为了消纳这些可再生能源增长的发电量，中国电网和燃煤电厂的运行需发生重大改变。为了消纳这些可再生能源增长的发电量，中国电网和燃煤电厂的运行需发生重大改变。如下图所示，中国的发电仍然以煤炭为主，2021年中国的煤电以46.7%的装机容量提供了60%的电力。风电和光伏发电的占比上升迅速，在2021年达到装机容量的27%和发电量的12%。水电占发电量的16%，核电提供5%，天然气占6%。重新思考煤电角色03030303030303030303030303030303 图为2021年底中国装机容量份额（上）、发电量份额（下）。资料来源：中国电力企业联合会。“十四五十四五”能源规划重点强调了能源系统的功能。对于煤电来说，主要变化是从能源规划重点强调了能源系统的功能。对于煤电来说，主要变化是从目前的主体能源目前的主体能源转变为稳定转变为稳定电网电网以及以及调节支调节支撑撑风光发电的能源。风光发电的能源。这意味着电厂必须更加灵活地运行，产出需根据风光发电以及电力需求的变化而上下波动。进行灵活性技术改造，使电厂能够更快地增加或减少产量。另一个更具挑战性的方面是为煤电的灵活运营创造激励机制。在许多清洁能源基地的计划中，除了对现有的一些电厂进行改造外，通常每6吉瓦的风光发电就要建1吉瓦的新煤电。西部基地的“十四五”计划目标是将新增发电量的50%实现零碳排放，其余部分来自煤炭。这意味着各省有权以配套电源为由，增建新燃煤电厂。这暗示着，中国西部的燃煤发电量仍将增加，但这一增长将取代东部的燃煤发电量。实施这一转变极具挑战性，因为各省往往奉行最大化地方产量的重商主义政策。作为调节支撑能源，只有在需要满足稳定电网或风光发电配套时，才建设新的燃煤电厂作为调节支撑能源，只有在需要满足稳定电网或风光发电配套时，才建设新的燃煤电厂。。然而，近几个月来，新燃煤电厂的审批数量激增，许多项目很难证明其合理性。要实现清洁电力的大占比，需要对长距离输电线路的运行方式进行重大改革。要实现清洁电力的大占比，需要对长距离输电线路的运行方式进行重大改革。电力输出端希望减少高峰用电时段的电力外送，以避免新能源出力不足时当地电力短缺。接收省份的电网运营商则倾向于将电网视为按需索取的资源。消纳风电和光伏发电的输出，意味着接收省份必须调整当地燃煤电厂的运行，以适应通常是数千公里以外其它地方的风光发电的波 动。这将导致当地电厂的利用率和收入下降， 因此，成功的关键在于克服来自地方政府和发电公司的阻力。要在2060年前实现碳中和，可再生能源的年装机容量需要达到150至200吉瓦左右。因此，2025年后还需要进一步扩大建设规模。随着能源需求增长预计将放缓，清洁能源的增加将加快，本五年规划期间清洁能源规模的扩大肯定会使中国在2030年之前实现碳达峰，以满足其对世界的承诺。然而，如然而，如果要实现《巴黎协定》的目标，需要更早实现碳达峰果要实现《巴黎协定》的目标，需要更早实现碳达峰。“十四五”期间的清洁能源扩增目标将提供约1500太瓦时（TWh）的发电量。这足以在不增加化石发电量的情况下，满足4%的平均电力需求增长。约70%的增长将来自风光电力，剩下的将由核电、水电和生物质能填补。中国的电力需求在2020年末和2021年初激增，2021上半年增长了16.5%，而2021下半年，电力需求同比持平。电力需求的多变，使其到2025年的增长难以预测。在激增之前，不同机构预测2020年至2025年的平均增长率为3-5%。如果能源消费总量恢复到需求激增之前预测的增长轨迹，即2021年的快速增长被同年低于预期的增长所抵消，下图右侧显示的零碳能源的增加很可能满足总需求的增长（左侧深红色条）。这将使化石能源消费和二氧化碳排放在这将使化石能源消费和二氧化碳排放在2025年之前达到峰值。年之前达到峰值。图为2021年至2025年零碳（非化石）能源供应的预计增长，与能源消费总量增长的两种不同预测的比较。资料来源：能源需求预测来自清华能否实现碳达峰？04040404040404040404040404040404 大学气候变化与可持续发展研究院的低碳路线图；供应预测基于作者汇编的产能目标。然而，如果从2021年的水平继续以需求激增前预测的年增长率增长，零碳能源有可能无法满足需求增长，这意味着排放量将继续增加。交通、工业和居民取暖的电动化会加快电力需求的增长。但如果总能源需求恢复到激增前的变化趋势，清洁能源将满足2020到2025年间的能源需求的增长。此间电力部门的排放量会有所增加，但这一增加可被煤炭、油、气使用的减少而取代。如果本文分析的各种清洁能源规划能在如果本文分析的各种清洁能源规划能在“十四五十四五”期间充分实现，碳达峰在期间充分实现，碳达峰在2025年之前可以实现，但这将取决于能源需求的年之前可以实现，但这将取决于能源需求的增长和未来几年的经济政策。增长和未来几年的经济政策。文章发布日期文章发布日期2022年5月3日作者作者首席分析师 Lauri Myllyvirta中国政策分析师 张荇长按二维码，阅读英语原文参考资料（可向下滑动）