绿色转型重大科技创新专题政策研究

中国环境与发展国际合作委员会专题政策研究报告 绿色转型重大科技创新 中国环境与发展国际合作委员会 2025 年年会2025 年 10 月 专题政策研究项目组成员 （中外组长、成员、支持专家及协调员姓名、单位、职务/职称） 中外组长 *: 何豪外方组长，国合会委员、能源创新中心创始人高翔中方组长，中国工程院院士、浙江工业大学校长、浙江大学教授张红军外方副组长，国合会委员、霍兰德奈特律师事务所合伙人、能源基金会董事会主席李琼慧中方副组长，中国能源研究会首席专家，国网能源研究院新能源与统计研究所原所长 中外成员 *: 张力中国电力工程顾问集团有限公司副总经理张贤中国21世纪议程管理中心处长关大博清华大学地球系统科学系教授沈又幸全国勘探设计大师、中能建浙江省电力设计院原董事长鲁玺清华大学碳中和研究院教授郑成航浙江大学能源工程学院副院长张士汉浙江工业大学能源与碳中和科教融合学院副院长张涌新浙江大学嘉兴研究院高级研究员王彩霞国网能源研究院新能源研究所副所长惠东中国电力科学研究员裴哲义国家电网电力调度控制中心原副总工程师吴思国网能源研究院新能源研究所研究员叶小宁国网能源研究院新能源研究所副室主任孟菲国合会特邀顾问、能源创新中心中国项目高级主任欧明凯能源创新中心政策研究执行主任马蒂亚斯·弗里普能源创新中心国际项目主任邹乐乐能源创新中心高级政策分析师陈耀浙江工业大学研究员陈浩浙江大学能源工程学院研究员 范海东白马湖实验室副主任孟靖伦敦大学学院教授杨爱东牛津大学教授聂彬剑牛津大学助理教授彭宾中国环境科学学会原副秘书长陈棋运达能源科技集团股份有限公司董事长宋登元一道新能源科技股份有限公司首席技术官张俊春中国电力规划设计总院副处长丁一浙江大学电气工程学院副院长宋春燕国网浙江省电力公司发展部原处长王函韵浙江湖州碳中和研究院院长王乾坤全球能源互联网合作组织部门主任田雨阳中国能源研究会外事工作委员会委员 支持专家*: 贺克斌中国工程院院士、清华大学碳中和研究院院长饶宏中国工程院院士、中国南方电网有限责任公司首席技术专家、科学研究院董事长孙正运中国能源研究会常务副秘书长迈克尔·戴维森加州大学圣地亚哥分校助理教授 协调员 *: 张秀丽能源创新中心中国项目经理陈源琛浙江工业大学副教授 * 本专题政策研究项目组联合组长、成员以其个人身份参加研究工作，不代表其所在单位，亦不代表国合会观点。 执行摘要 2024年地球温升首次突破1.5℃阈值，极端高温、暴雨洪涝、台风飓风、森林野火等极端气候事件频发，全球气候风险持续攀升。积极应对气候变化，加快推进绿色转型已成为全球普遍共识。2025年9月中国在新一轮国家自主贡献目标中明确提出，到2035年，中国全经济范围温室气体净排放量比峰值下降7%-10%，非化石能源消费占能源消费总量的比重达到30%以上，风电和太阳能发电总装机容量达到2020年的6倍以上、力争达到36亿千瓦。这一目标为中国新能源产业发展指明了方向，彰显了中国加快绿色转型、应对气候变化的坚定决心。 伴随风光等新能源的快速增长，风光发电的波动性与地域分布不均衡，带来了风光高水平消纳受限、电网韧性不足、系统稳定运行风险等一系列挑战，制约了更大规模、更高比例可再生能源的稳定接入与安全利用。本专题聚焦风光新能源、新型电网和储能等重点领域，识别其关键技术问题，提出科技创新方向和政策建议，推动构建以风光新能源为主体、多能互补融合的新型能源体系，助力经济社会发展全面绿色转型。 （一）风光新能源技术创新路径 全球风光新能源快速发展，中国能源结构调整成效显著。中国已建成全球最大清洁电力体系，新能源装机和发电量连续多年居世界首位。截至2024年底，风电累计装机容量约5.2亿千瓦、光伏约8.9亿千瓦，占全球约40%；风光发电量在全社会用电量占比从2020年的9.7%提高至2024年的18.6%，已超过全国第三产业用电量；“十四五”期间，通过出口风电光伏产品，帮助其他国家减排41亿吨二氧化碳。 风光新能源发展面临国际政策、生态环境、上下游产业链等多重约束。首先，国际政策和贸易环境不确定性加剧，例如美国特朗普政府签署的“大而美”法案，2025年10月美国能源部发布公告，宣布终止223个能源项目的财政资助，这些项目主要集中在清洁能源和可再生能源领域，将对全球新能源发展及应对气候变化的国际努力产生重大影响。其次，项目落地面临土地资源紧缺、生态保护红线等多重空间约束。同时，退役设 备回收利用体系尚不完善，资源循环利用水平有待提升，环境影响管控面临新的挑战。 风光新能源发电成本虽持续下降，面向激增的风光需求，风光技术仍需进一步革新。2010-2024年间，光伏度电成本下降约90%，陆上与海上风电下降超过60%，目前光伏和风电平准化度电成本已降至约0.25元/kWh和0.18元/kWh，比火电低30%以上。近十年，商用晶硅电池效率提升8.6%，已接近理论极限值，亟需发展新型太阳能发电技术。风电装备正向大型化、深远海方向发展，陆上风电单机容量突破16 MW，海上风电已达26 MW。当前，全球商用风电机组发电效率均值约为40%，距离理论极限发电效率仍有提升空间。 面向未来，风光新能源技术创新将呈现以下四大趋势：一是提升效率与降低成本：持续突破光伏电池转换效率，风电机组大型化提升风电机组单机容量，推动发电成本进一步下降；二是深化人工智能与数字化应用：重点突破人工智能赋能风光精准预测预报、智能运维等关键技术；三是拓展应用场景与资源开发：向深远海、高空风场、超高海拔、“沙戈荒”等环境拓展，挖掘未开发风光资源潜力；四是完善全产业链创新：加强退役风光设备回收利用、关键部件国产化，构建从制造到回收的绿色循环体系。 （二）支撑新能源发展的新型电网 新能源发展进入新阶段，装机占比约45%，电量渗透率超过20%，成为主体电源，也带来三大挑战：一是实现双碳目标需形成对传统能源的安全可靠替代；二是电力系统调节能力不足，消纳和盈利问题突出；三是新能源涉网性能和系统支撑能力亟待提升。 国际经验表明，高比例新能源发展需分阶段推进。国际能源署提出的“六阶段框架”显示，大多数国家仍处1–3阶段，西班牙、德国、丹麦进入第4–5阶段，新能源渗透率超40%，部分时段新能源出力接近100%。无论集中式还是分布式开发，加强电网建设是共同经验，其中德国通过“平衡组”模式实现新能源高比例分布式就地消纳。 但是仅靠扩容电网难以满足绿色转型需求。未来30年中国电力需求仍将快速增长，新能源装机有望超过60亿千瓦，占比超80%，电量渗透率突破50%。新业态“产消者”兴起、电力市场化加深，将深刻改变电力系统运行逻辑。 未来电网将呈现“大电源、大电网”与“分布式平衡单元+微电网”兼容互补格局：一方面支撑沙戈荒、西南、海上风电等大型基地外送；另一方面依托分布式平衡单元和微电网促进就地消纳。到2030年，风光装机占比超60%，发电量超35%；到2060年，分别超过80%和50%。灵活调节能力显著增强，2030年灵活调节电源占比达30%、需求 侧响应占最大负荷的5%以上；2060年需求侧响应超过30%。配电网升级将支撑2030年分布式新能源装机超过10亿千瓦、2400万台充电桩接入；2060年分布式与集中式新能源规模大体相当。跨省跨区输电能力将由2030年的5亿千瓦提升至2060年的10亿千瓦，其中绝大部分为新能源。 （三）支撑新能源发展的储能技术和应用 储能在高比例新能源电力系统中承担三大功能：一是保障电网运行安全，应对系统电力电子化和抗扰动能力下降，需要具备毫秒级响应的储能；二是促进新能源消纳，应对光伏等日内调节需求，需配置日内储能；三是保障电力供应安全，应对极端天气及7天以上预测偏差，需要具备跨日及以上的长时储能。 新型储能是提升电力系统灵活性的核心资源，能够覆盖从秒级到跨季的多尺度平衡需求。新能源渗透率提升后，系统对储能需求快速增长。IEA测算显示，变动性可再生能源（VRE）占比15%时，储能在调节资源中占比不到1/10，而当占比升至40%时，储能比重提升至约1/3。同时，长时储能需求愈发突出。通常认为10–100小时的储能属于长时储能，主要包括抽水蓄能、压缩空气、热力电池和金属空气电池等新兴技术。氢能在全球范围内受到广泛关注，但大多数长时电池技术仍处于试验或早期商业阶段。目前，中国跨省跨区输电能力较强，火电灵活性改造也提供了部分调节，但更高比例新能源发展仍需突破长时储能技术。 国际实践展现了新型储能的多场景价值。美国加州2018-2024年电化学储能装机从500 MW增至13200 MW，有效支撑光伏快速增长并减少弃电。苏格兰通过独立储能电站促进海上风电外送和系统稳定。澳大利亚社区共享电池不仅降低用户峰段电费，还减少午间光伏弃电并提升供电可靠性。 中国已开展新型储能商业模式探索，包括“电量电价+容量电价”“现货市场+辅助服务市场”等，但尚未形成国家层面的市场化价格机制，储能发展能力与绿色转型需求不匹配。 未来应分阶段构建新型储能体系。近期，聚焦日内调节，依托锂电、压缩空气等技术，在新能源电站、基地配建、电网关键节点和配电网开展应用。中期，实现长时储能技术突破，满足跨日调节，以机械储能、热储能和氢能为重点，攻克10小时以上储能瓶颈。远期，形成储电、储热、储气、储氢等多类型协同体系，支持电力系统跨季节平衡，显著提升灵活性和效率，为高比例新能源发展提供坚实支撑。 政策建议 为加速实现经济能源绿色转型，本研究提出以下主要政策建议： 聚力推进能源科技创新，推动新能源更大规模、更高质量发展。一是加快布局新能源重大科研设施，重点攻关新一代光伏电池、轻量化叶片、漂浮式海上风电、高空风机、高精度人工智能能源大模型等关键材料与技术装备，持续提升风光能源的转换效率与系统可靠性；二是因地制宜推进综合能源重大示范工程，强化“沙戈荒”地区多能融合与生态协同，加快推进海上能源中心建设，形成可复制可推广的绿色能源安全稳定供应系统；三是深化产学研协同与国际合作，推动女性科研人员参与和高层次人才队伍建设，支持技术在全球范围内的转化应用与互利共赢。 为支撑绿色转型，电网需全面提升调节能力、建设水平和发展模式。一方面，要加强煤电灵活性改造、水电、抽蓄、新型储能等多元调节资源的规划建设，健全调用与市场机制，提升系统平衡与容量保障能力。另一方面，要加快大电网与新型配电网建设，优化网架结构，提升外送通道清洁能源占比，推动配电网向“源网荷储”协同平台转型，到2030年具备接纳10亿千瓦分布式新能源和2400万个充电桩的能力。同时，要推动园区分布式智能电网、微电网和“源网荷储一体化”项目发展，实现新能源就地消纳与大规模高效利用。 在此基础上，要构建多技术、多场景的储能体系，推动储能与电力系统协同运行。到2030年，新型储能规模力争超过2.5亿千瓦，占系统调节资源的20%。需统筹推进电源侧、电网侧和用户侧储能布局，验证储能在虚拟惯量、电压支撑等方面的系统价值，发挥电力与电量双重调节作用，并积极推动热力电池、压缩空气等长时储能示范，提升系统平衡能力。面向未来，应充分发挥电、热、气、冷、氢等多类储能的优势，实现多元储能优化运行，破解新能源出力与负荷季节性不匹配问题，全面增强电力系统对高比例新能源的消纳和保障能力。 关键词：风电光伏新能源新型电网储能国际经验政策建议 术语表 目录 （一)能源转型技术路线图概述......................................................................................01(二)本报告概述...............................................................................................................02 （一)全球风光新能源发展现状、趋势与挑战.........................