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从丁仲礼“双碳”文章看风光水核发展趋势

admin

2022年1月9日,“中国新闻发布”微信公众号发布《丁仲礼:碳中和对中国的挑战和机遇》一文,作者为中国科学院院士丁仲礼。文章发布后引发行业热议。多位能源行业专家认为,此文深入浅出地道出了中国的碳中和路径。文章是中国科学院学部组织百余位院士专家所做系统研究的简介,在简述碳中和路线图框架性认识的同时,也提供了不少增量信息。

笔者根据文章提供的数据,结合现有装机情况,对风、光、水、核发展趋势做进一步解读。

文章系统介绍了中国二氧化碳排放历史和现状,科普了碳中和的基本逻辑和技术支撑。发电(供热)在中国目前二氧化碳排放占比最高,达到45%,在“发电端”用风、光、水、核等非碳能源替代煤、油、气是重要的途径,与“能源消费端”、“固碳端”形成“三端共同发力”的碳中和体系。文章指出

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,40年内,大致以每十年为一期,顺次走控碳电力、降碳电力、低碳电力,最后到近无碳电力之路,并完成超大规模的输变电基础设施建设。

风光

50亿千瓦装机空间

文章指出,中国目前的发电装机容量约为22亿千瓦,估计我国实现碳中和之时,总的电力装机容量会在60亿-80亿千瓦之间,风力发电、光伏发电共占比70%。

按照该目标计算,则我国实现碳中和时,风电光伏的装机容量约在42亿-56亿千瓦之间。根据中电联数据,截至2021年11月,我国可再生能源装机情况为:风电3.0亿千瓦(其中,陆上风电和海上风电分别为28625和1861万千瓦),同比增长29.0%。太阳能发电2.9亿千瓦(其中,光伏发电和光热发电分别为28695和52万千瓦),同比增长24.1%。

这意味着,在未来39年里,风光装机将从现有的5.9亿千瓦增加到42亿-56亿千瓦。

风光新增装机的潜力何在?从用地类型上看,风光项目可分为戈壁荒漠大基、农村城市分布式、海上风电和煤矿油气田改造再利用。2021年10月8日,国务院常务会议曾提出保障能源安全、保障产业链供应链稳定的六大具体措施,其中之一是加快推进沙漠戈壁荒漠地区大型风电、光伏基地建设,加快应急备用和调峰电源建设。事实上,eo梳理发现,自2020年开始,国内主要油气田均启动了新能源发展计划。除此之外,海上风电、农村和城市分布式光伏项目,也是新增装机的主力。

值得注意的是,部分已有的风电、光伏电站随着有效寿命到期,将陆续进入报废阶段,而采用更新技术、效率更高的组件可以应用到这些旧有厂址中,亦将提高装机容量。

水电

定位稳定电源

文章指出,“稳定电源”从目前火电为主逐步转化为以核电、水电和综合互补的清洁能源为主。而“稳定电源”的目标占比为30%。

以总装机60亿-80亿千瓦为目标,则“稳定电源”装机容量约为18亿-24亿千瓦。火电在其中仍占一小部分。“在此阶段,智能化、低碳化的电力供应系统得以建立,火电装机只占目前总量的30%左右,并且一部分火电用天然气替代煤炭。”据此,届时火电装机约为6.6亿千瓦。留给核电、水电和综合互补的清洁能源装机空间则为11.4亿-17.4亿千瓦。

截至2021年11月底,我国水电装机为3.9亿千瓦。不过,水电厂址资源有限,除西藏外,江浙粤及西南地区省份水电厂址已开发殆尽,水电总体新增装机空间有限。

2020年,水电水利规划设计总院副院长易跃春曾指出,常规水电可以在能源转型中发挥基石作用,配套促进新能源消纳,但随着开发程度进一步加深,开发难度也进一步增加。“近年来,水电向西部河流上游地区布局,受地理位置、资源条件等多方面因素影响,项目推进难度加大,成本整体呈现上升趋势,市场竞争力总体下降。”

核电

内陆示范,技术升级

截至2021年11月,我国核电装机为5326万千瓦。沿海核电厂址多已开发,但大部分核电基地仍留有机组建设空间。而如陆丰核电、廉江核电、白龙核电等沿海厂址还未开工。另外,目前国内内陆省份尚未有核电项目开工。

此前,核能行业协会发布的《中国核能发展报告(2021)》曾预计中国核电将保持较快的发展态势,自主三代核电会按照每年6-8台的核准节奏,实现规模化批量化发展。“预计到2025年,我国核电在运装机7000万千瓦左右,在建约5000万千瓦;到2030年,核电在运装机容量达到1.2亿千瓦。”

丁仲礼文章指出,2030年前,内陆核电完成应用示范,而在第三个十年(2050年前),我国对核废料的再生资源化利用技术在这个阶段将基本成熟,核电上网电价将有所下降,故用核电代替火电作为“稳定电源”的条件将基本具备。

可见,核电未来可持续发展需要建立在乏燃料后端技术发展成熟之上,这包括乏燃料后处理、快堆、核聚变等技术发展。其中,快堆发展实行“三步走”战略,即实验快堆——示范快堆——商业快堆。中国实验快堆于2010年首次实现临界,2014年实现满功率运行72小时的设计目标,2019年进行了1320小时的低功率运行试验研究,2020年7月完成首循环试运行。示范快堆方面,中核集团示范快堆2台机组已于2020年先后开工建设。