中国碳中和目标下的风光技术展望

Technology Outlook on Wind and Solar Power toward China’s Carbon Neutrality Goal中国碳中和目标下的风光技术展望 清华大学碳中和研究院2024年1月中国碳中和目标下的风光技术展望Technology Outlook on Wind and Solar Power toward China’s Carbon Neutrality Goal 二氧化碳等温室气体大量排放导致的气候变化，是全人类面临的严峻挑战。在全球气候治理进程的关键时刻，中国作出碳达峰碳中和重大承诺，推动高质量发展，加快绿色低碳转型，体现出勇担重任的大国担当。“双碳”目标下，风、光等可再生能源发展成为构建新型电力系统、推动能源结构转型的关键举措。“双碳”目标提出三年来，我国积极稳妥推进碳达峰碳中和，完成了构建碳达峰碳中和“1+N”政策体系，稳步推进能源绿色低碳转型，把促进新能源和清洁能源发展放在了更加突出的位置。如今，中国已成为全球最大的光伏和风电市场，在推动技术进步和成本下降的过程中起到了重要作用，为应对全球气候变化树立了行动典范。然而，目前风光技术在发展过程中仍面临着许多系统性挑战，如发电效率低、储能技术不成熟、成本较高等。为应对这些挑战，相关学界和产业界正不断加大风光技术研发投入，力求突破技术瓶颈，推动风光技术的快速发展，为实现能源转型和绿色低碳发展提供有力支撑。在能源基金会支持下，清华大学碳中和研究院、环境学院联合相关研究机构、行业协会、头部企业，针对风能、光伏和光热发电的关键问题与发展路径开展系统研究，并牵头撰写了《中国碳中和目标下的风光技术展望》报告，以期为未来电力系统的绿色与低碳发展提供数据支持与相关建议，为实现“双碳”目标提供支撑。本报告强调了中国在可再生能源技术创新和制造领域的关键地位。详细梳理了风电技术、光伏技术和光热技术的发展概况、关键技术与产业链发展现状和趋势，介绍“风光+”技术的发展模式及示范案例，并提出政策发展建议。报告指出，“风光+”技术的出现将推动风光能源的高质量发展，催生出更加强大和可持续的能源体系。风力发电、光伏发电和光热发电的相序 言 互协同作用，将不仅使可再生能源发展更为多样化，而且有助于提高其整体稳定性与可靠性。报告站在全球气候变化与中国生态文明建设的关键节点，提出了风光可持续发展的战略措施。随着气候变化带来的极端天气事件愈发频繁，高比例风光发电的电力系统如何应对其影响以保证电力系统的可靠性，大规模风光发展如何保证不对当地生态系统造成破坏，都是当今亟需研究的焦点问题。报告指出，应对这些挑战需要跨学科合作，发展更智能、更适应未来气候变化的风光能源系统，包括更可靠的预测技术，以应对气候变化带来的不确定性；同时，应开展风光电站建设前的全面环境评估，以最大限度地减少对当地生态的影响，确保生态系统的平衡和可持续性。本报告不仅提出问题，还提供了较为详尽的风光发展方案，为政策制定者、行业领袖和社会各界提供参考。报告显示，自2005年以来，随着我国风电、光伏技术装备水平的不断加强，风电、太阳能发电的装机规模不断扩大，在电力结构中的装机与发电比重逐步提高，发展成效显著。未来我国风、光发电预计将持续大规模发展，在应对全球气候变化的过程中发挥重要作用。本报告编写得到了相关学界和产业界专家的大力支持。在报告编写过程中，研究团队组织了以“面向碳中和的风光技术”为主题的系列碳中和技术论坛与学术沙龙活动，建立了交流合作平台与机制，上百位专家参与了学术研讨和报告评审工作。未来，团队将继续深入研究、促进交流，推动风光技术可持续发展，为实现“双碳”目标、应对全球气候变化作出更大贡献。李俊峰国家气候战略中心首任主任中国能源研究会常务理事能源基金会首席执行官兼中国区总裁贺克斌邹骥中国工程院院士清华大学碳中和研究院院长清华大学环境学院教授 8中国碳中和目标下的风光䪮助㾝劅报告总召集人：鲁 玺 清华大学碳中和研究院院长助理、环境学院教授报告作者：于 洋 中国能源研究会可再生能源专业委员会张云霞 中国可再生能源学会风能专业委员会王 青 中国光伏行业协会王海霞 中国电力工程顾问集团 西北电力设计院有限公司廖舟怡 清华大学郭红艳 清华大学阮梓纹 清华大学陈 诗 清华大学李朝君 清华大学王家兴 清华大学王雨涵 清华大学夏 馨 清华大学张憧宇 清华大学郑隽卿 清华大学陈 丹 北京大学靳双龙 中国电力科学研究院有限公司沙 恒 中国光伏行业协会李嘉彤 中国光伏行业协会张天宇 中国光伏行业协会白桦林 中国光伏行业协会廖 杰 中国科学院马丽芳 中国能源研究会可再生能源专业委员会杨文斌 中国治沙暨沙业学会邹荣松 中国林业科学研究院顾问专家组：贺克斌 中国工程院院士、清华大学碳中和研究院院长、清华大学环境学院教授李俊峰 国家气候战略中心首任主任、中国能源研究会常务理事邹 骥 能源基金会首席执行官兼中国区总裁张 强 清华大学地球系统科学系副主任、教授傅 莎 能源基金会战略规划主任李美成 华北电力大学新能源学院院长、教授严 刚 生态环境部环境规划院副院长张传卫 明阳智慧能源集团股份公司董事长、首席执行官刘汉元 通威集团董事局主席申彦波 中国气象局风能太阳能中心科学主任、正高级工程师杜广平 中国可再生能源学会风能专业委员会研究员、北京鉴衡认证中心有限公司总工程师蒋莉萍 国网能源研究院国网三级顾问（原副院长）、正高级工程师谢小平 国家电投集团公司专家委员会专家、正高级工程师汪子阜 隆基绿能科技股份有限公司可持续发展与ESG高级经理王志峰 中国科学院电工研究所研究员王卫权 中国能源研究会能源与环境专委会秘书长、高级工程师王 阳 中国气象局国家气候中心正高级工程师关于作者章节召集人：李 丹 中国能源研究会可再生能源专业委员会秦海岩 中国可再生能源学会风能专业委员会于贵勇 中国可再生能源学会风能专业委员会江 华 中国光伏行业协会赵晓辉 中国电力工程顾问集团 西北电力设计院有限公司罗 勇 清华大学何继江 清华大学 免责声明若无特别声明，报告中陈述的观点仅代表作者个人意见，不代表清华大学碳中和研究院、清华大学环境学院和能源基金会的观点。清华大学碳中和研究院、清华大学环境学院和能源基金会不保证本报告中信息及数据的准确性，不对任何人使用本报告引起的后果承担责任。 凡提及某些公司、产品及服务时，并不意味着它们已为清华大学碳中和研究院、清华大学环境学院和能源基金会所认可或推荐，或优于未提及的其他类似公司、产品及服务。 CONTENTS目录引言第 1 章 碳中和目标下的风光电力1.1 风光资源时空分布特征 ______________________________________________________________________41.1.1 风光资源空间分布特征 _________________________________________________________________41.1.2 风光资源时间分布特征 _________________________________________________________________71.2 风光发电发展历史与现状 ___________________________________________________________________101.2.1 风光在我国装机和发电结构中的变化 ____________________________________________________101.2.2 我国风光在全球装机和发电量的发展特征 ________________________________________________111.2.3 现今风光发展的空间分布现状 __________________________________________________________131.3 碳中和目标下高比例风光发展路径 __________________________________________________________17风光技术发展展望篇第 2 章 风电技术发展展望2.1 风电技术发展概况 __________________________________________________________________________242.1.1 风电技术发展现状 ____________________________________________________________________242.1.2 风电技术发展瓶颈与挑战 ______________________________________________________________272.2 风电关键技术及产业链发展概况 _____________________________________________________________302.2.1 产业链发展现状 ______________________________________________________________________302.2.2 关键零部件发展现状 __________________________________________________________________312.2.3 国内外产业政策对产业链的影响 ________________________________________________________332.3 风电关键技术发展趋势及成本演变 __________________________________________________________352.3.1 关键技术发展趋势 ____________________________________________________________________352.3.2 关键技术成本演变 ____________________________________________________________________372.4 政策发展建议 ______________________________________________________________________________41 2.5 风电＋发展模式及示范案例 _________________________________________________________________432.5.1 风电+海洋牧场 ______________________________________________________________________432.5.2 风电制氢的模式 ______________________________________________________________________442.5.3 风电Power to X _____________________________________________________________________45第 3 章 光伏技术发展展望3.1 光伏技术发展概况 __________________________________________________________________________483.1.1 光伏技术发展现状 ____________________________________________________________________483.1.2 光伏技术发展瓶颈与挑战 ______________________________________________________________513