能源革命是我國當(dāng)前的重大國策之一，其核心是能源的清潔化。我國能源稟賦特征是，富煤貧油少氣，風(fēng)能和太陽能不但資源豐富，也是業(yè)內(nèi)公認的清潔程度高的能源，因此，近年來，風(fēng)光在政策支持下得到迅猛發(fā)展，成為新能源發(fā)展的主力。
在全球以綠色低碳發(fā)展成為共識的背景下，我國肩負更大的減排任務(wù)，清潔能源在深度和廣度上都將出現(xiàn)新的發(fā)展局面。IEA預(yù)測，到2024年，全球可再生能源將增長50%，太陽能光伏和風(fēng)能將在未來五年占全球發(fā)電能力擴張的70%，分布式光伏發(fā)電的增長將達到和陸上風(fēng)電一樣的增長速度，而中國的分布式光伏發(fā)電能力將成為世界最大的增長點。
但是，我國近年風(fēng)光發(fā)展雖然迅猛，發(fā)電占比卻不高，且整體呈現(xiàn)增速下降趨勢。
國發(fā)能研院、綠能智庫認為，我國風(fēng)光電價長期高于煤價是導(dǎo)致其占比低的重要因素之一，近期的補貼退坡使得行業(yè)發(fā)展更為疲軟，但是不久的將來隨著成本快速下降將扭轉(zhuǎn)目前電價不利局面，綠證的推廣也使得補貼對行業(yè)影響逐漸削弱。實際上，在大多數(shù)國家，分布式太陽能發(fā)電成本已經(jīng)低于零售電價。
高輸電成本是造成我國風(fēng)光電價高的一個重要因素之一。和許多風(fēng)光大國可以實現(xiàn)就地消納不同，我國風(fēng)光資源豐富地遠離高消費地的逆向分布特有國情才是影響我國風(fēng)光發(fā)展的關(guān)鍵，遠距離運輸增加了輸電成本。雖然我國從2010年后大規(guī)模發(fā)展特高壓實現(xiàn)了集中式發(fā)電的遠距離運輸，但是，電網(wǎng)輸送能力有限，加上光伏上網(wǎng)電價下調(diào)、補貼資金拖欠等因素，致使近期光伏裝機大幅減少。另外，隨著技術(shù)的進步，就地消納的發(fā)電效率逐漸提高，發(fā)展分布式發(fā)電優(yōu)勢凸顯，因此，中東部和南部地區(qū)裝機明顯增長。但這些地區(qū)土地資源稀缺，農(nóng)用地占比高，用地成了分布式面臨的新難題。未來，我國風(fēng)光發(fā)展必然是集中式和分布式兼顧，那么，并網(wǎng)和用地成了制約風(fēng)光發(fā)展的關(guān)鍵。
風(fēng)光發(fā)電占比低且增速呈下降趨勢
IEA分析顯示，丹麥的風(fēng)光占比超過50%，西班牙風(fēng)光占比約20%，德國后來居上成為風(fēng)光占比第2位的國家，超過20%，英國也將接近20%。此外，意大利、瑞典、澳大利亞風(fēng)光占比達到10%以上，而中國的風(fēng)光占比僅超過5%。
從2012-2018年，我國太陽能發(fā)電量從36億千瓦時增長至1775億千瓦時，平均每年增長高達8.3倍。太陽能發(fā)電量占比從0.1%到2.5%，占比逐漸加大。而發(fā)電量增幅（比上年增長）從414%降低到50%，總體呈現(xiàn)減弱態(tài)勢。2019年上半年，全口徑并網(wǎng)太陽能發(fā)電量為1063億千瓦時，同比增長29%，增幅減弱趨勢明顯。
從2010年至2018年，我國風(fēng)能發(fā)電量從497億千瓦時增至3660億千瓦時，平均年增幅為0.83倍。風(fēng)能發(fā)電占比從1.2%增至5.2%，發(fā)電量增幅（比上年增長）則從78%降到了20%，盡管2016年出現(xiàn)了反彈，但整體發(fā)電量增幅呈下降趨勢。2019年上半年，全口徑并網(wǎng)風(fēng)能發(fā)電量為2145億千瓦時，同比增長11.5%，增幅減弱趨勢明顯。
我國風(fēng)光資源豐富，但發(fā)電占比不高的一個主要原因是，我國風(fēng)光資源豐富地在西部和西北部地區(qū)，遠離高耗能的南部和中東部地區(qū)，因此，需要將資源豐富地區(qū)風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能運輸至高消費地區(qū)。而風(fēng)能發(fā)電占比高的歐洲國家，更多是就地消納，不需要遠距離運輸。
遠距離輸電受成本技術(shù)制約
我國的風(fēng)光遠距離集中式電站輸電通過特高壓電網(wǎng)實現(xiàn)，面臨兩個問題。
一是特高壓投資成本高。公開資料顯示，酒泉—湖南±800千伏特高壓直流輸電工程，線路長度2386千米，工程投資253.37億元，平均約10公里需投資額1億元。扎魯特—青州±800千伏特高壓直流輸電工程，線路長度1228千米，工程投資208億元，平均約6公里需投資一億元，受建設(shè)條件等因素影響，單位投資成本更高。
二是風(fēng)光的不穩(wěn)定性造成并網(wǎng)困難。光伏、風(fēng)能等作為不穩(wěn)定電源在并網(wǎng)的同時會對電網(wǎng)造成沖擊，受技術(shù)制約，并網(wǎng)容量受限。
因此，特高壓作為風(fēng)光遠距離運輸?shù)慕鉀Q方案，不僅成本高，而且存在技術(shù)瓶頸使風(fēng)光并網(wǎng)容量受限，成為棄風(fēng)棄光的一個主要原因。
高耗能地區(qū)用地受政策約束
高耗能地區(qū)主要分布在南部和中東部，人多地少，土地資源稀缺。雖然資源豐富程度不及西部，影響發(fā)電效率，但是卻可避免特高壓電網(wǎng)的缺陷。沒有大面積荒地沙地建光伏和風(fēng)能電站，卻可見縫插針，利用各種空間發(fā)展分布式發(fā)電，例如：漁光互補，工商業(yè)屋頂光伏，分散式風(fēng)能。也有利于民間資本介入解決融資難問題，實現(xiàn)就地消納。且無人機技術(shù)和信息化通訊技術(shù)將對分布式發(fā)電的維護難問題帶來新的解決方案。
近期，我國風(fēng)光新增裝機容量逐步開始向中東部和南部高耗能地區(qū)轉(zhuǎn)移，這些地區(qū)風(fēng)光發(fā)電項目與煤電相比，成本差距較小，市場需求高。但同時卻遭遇了另一個難題：用地難。中東部和南部地區(qū)一般是人口密集區(qū)，農(nóng)用地占比高，而農(nóng)用地是禁止同時另作他用的，成為發(fā)展風(fēng)光的另一個障礙，且用地成本也明顯比西部高得多。
并網(wǎng)用地問題的展望
國發(fā)能研院、綠能智庫對該問題的展望如下：
海上風(fēng)光發(fā)電迅速發(fā)展有望緩解用電緊張。到2030年，我國中東部地區(qū)最大用電負荷將達到約9.7億千瓦，需采取集中遠距離輸送與分布式就地消納并舉來滿足用電需求，其中，受入電力流超過3.6億千瓦，陸上分布式電源開發(fā)潛力僅有1.7億千瓦，還剩余4.4億千瓦缺口。我國東南部多地區(qū)臨海，海上風(fēng)電資源豐富，就地消納方便。2018年，我國海上風(fēng)電總裝機445萬千瓦，在建647萬千瓦，成為世界第三大海上風(fēng)電國家，海上風(fēng)電將持續(xù)呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢。我國海上風(fēng)電預(yù)計可以在未來5年內(nèi)實現(xiàn)平價上網(wǎng)，有望緩解高耗能地區(qū)用地難帶來的用電緊張。
風(fēng)光用地需因地制宜。禁止農(nóng)用地進行風(fēng)光建設(shè)，主要顧慮是：一是保障農(nóng)用地面積不減少，二是不能對周圍生態(tài)環(huán)境造成影響。事實上，相對電網(wǎng)建設(shè)用地和交通用地，風(fēng)光建設(shè)相對占地要小的多，分布式發(fā)電更是要利用小面積的閑散土地或農(nóng)用價值低的土地。光伏可實現(xiàn)互補發(fā)展，增強土地利用效率，而風(fēng)能可通過建設(shè)大功率風(fēng)電設(shè)施減少建設(shè)密度，從而節(jié)約土地。
從另一個角度看，高耗能地區(qū)發(fā)展風(fēng)光可以實現(xiàn)更多社會價值。
一是改良土壤。一個世紀(jì)以來，全球沙漠化土地面積增長了一倍多，主要受化石能源影響。我國是煤炭大國，也是世界上荒漠化、沙化面積高占比國家，發(fā)展清潔能源有利于緩解氣候變暖，改良土壤。也就是說，風(fēng)光占用閑置和劣質(zhì)農(nóng)用地，卻可以保護優(yōu)質(zhì)農(nóng)用地退化，并可能改良已經(jīng)退化的土地變?yōu)檗r(nóng)用地。
二是節(jié)省電網(wǎng)建設(shè)用地。風(fēng)光小范圍用地的同時，也減少了更多的電網(wǎng)建設(shè)用地。
因此，因地制宜在高耗能地區(qū)推進分布式發(fā)電，在保障農(nóng)用地不受影響的條件下，既可以實現(xiàn)清潔能源發(fā)展，也可以改良土壤，若合理規(guī)劃，甚至增加農(nóng)用地面積。
國家已出臺政策推進分布式發(fā)電發(fā)展，例如：《關(guān)于進一步落實分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知》，將農(nóng)業(yè)大棚、魚塘等列入分布式項目。對占地少卻能提高地方清潔能源占比、同時也減少電網(wǎng)建設(shè)的風(fēng)光項目，值得未來政策積極探索。
推進并網(wǎng)技術(shù)研究。新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)產(chǎn)生消極影響，直接限制了新能源的發(fā)展，影響了新能源的并網(wǎng)容量。我國未來的并網(wǎng)技術(shù)在直流輸電技術(shù)、并網(wǎng)方式、智能化控制技術(shù)以及調(diào)度技術(shù)這四個方面的研究與開發(fā)需要進行強化。2019年8月31日，國網(wǎng)冀北電力公司在國家風(fēng)光儲輸示范電站完成了國內(nèi)外首次區(qū)域電網(wǎng)中的故障過程的真實重現(xiàn)，并且完成了真實電網(wǎng)故障下的虛擬同步機功能測試，為我國風(fēng)光新能源設(shè)備的并網(wǎng)功能測試提供了最有力的技術(shù)支撐。我國應(yīng)繼續(xù)加強并網(wǎng)技術(shù)研究，助力我國清潔能源占比快速提高。
利用氫能實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化。隨著氫能的發(fā)展，風(fēng)光資源豐富地難以并網(wǎng)的風(fēng)光電能，可以在低谷時段轉(zhuǎn)化為氫能，在用電高峰期用氫能發(fā)電，不僅充分利用了風(fēng)光資源，也將間歇性和波動性大的風(fēng)光電能轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的氫能發(fā)電，減少并網(wǎng)時對電網(wǎng)的沖擊，緩解了技術(shù)處理難度。
