我國新能源發電技術發展面臨的瓶頸及對策

摘要：在“雙碳”目標驅動下，我國電力行業低碳轉型進程進一步提速，未來將逐步形成清潔低碳、安全高效的能源體系。新能源發電技術是綠色低碳技術的典型代表。本文重點分析我國新能源發電技術發展面臨的瓶頸，然后提出對策。當前，應充分認識綠色低碳技術在新能源產業發展中的重要性，系統謀劃構建綠色低碳技術發展體系和創新路徑，為碳達峰碳中和提供有力保障。

關鍵詞：綠色低碳；新能源；發電技術

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）03-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.03.047

Abstract： Driven by the \"dual carbon\" goal， the low-carbon transformation process of China's power industry has further accelerated， and a clean， low-carbon， safe and efficient energy system will gradually be formed in the future. New energy power generation technology is a typical representative of green and low-carbon technology. This paper focuses on analyzing the bottlenecks faced by the development of new energy power generation technology in China， and then proposes countermeasures. At present， it is necessary to fully understand the importance of green and low-carbon technologies in the development of new energy industries， and systematically plan to build a green and low-carbon technology development system and innovation path， thus providing a strong guarantee for carbon peak and carbon neutrality.

Keywords： green and low-carbon; new energy; power generation technology

近年來，我國能源需求持續攀升，加快能源轉型、發展新能源成為我國能源發展的必然選擇。當前，我國加快發展方式綠色轉型，積極穩妥推進碳達峰碳中和，立足自身能源資源稟賦，深入推進能源革命，加快規劃建設新型能源體系。綠色低碳技術是指能耗低、污染少和碳排放低、生態友好的新技術。它可分為三大類型。一是減碳技術，是指高能耗、高排放領域的節能減排技術。二是零碳技術，如太陽能、風能、生物質能等清潔能源技術。三是去碳技術，典型的是二氧化碳捕集與封存。新能源是指常規能源之外的可再生的清潔能源，如風電、光伏、潮汐能、地熱、生物質能、氫能等，新能源發電就是開發新能源，提供綠電的過程[1]。新能源的大規模利用既可以為社會提供綠色電力，又可以減少對化石能源的依賴，符合綠色低碳發展理念。

1 我國新能源發電技術發展現狀

目前，主流的新能源發電技術包括風力發電、光伏發電，而儲能技術（包括電化學儲能、抽水蓄能等）則是構建新型電力系統的重要路徑。近年來，我國新能源發展成效顯著，風電、光伏裝機雙雙超過3億kW，其中海上風電規模世界第一。儲能系統方面，我國儲能市場裝機規模超4 300萬kW，位居世界第一。

2 新能源發電技術發展面臨的瓶頸

與新能源快速發展相伴的則是消納難題和電網波動性問題。如何有效解決消納難題，加快建設以新能源為主的新型電力系統勢在必行，但目前新能源發電技術體系化發展仍面臨挑戰。

2.1 主要發電技術層面

2.1.1 產業鏈存在薄弱環節

產業鏈的構建可以推動新能源產業發展，調整和完善產業結構。近年來，在產業政策的有效推動下，我國新能源發展成效顯著，取得令人矚目的成績。經過多年的研發與經驗積累，風電、光伏產業鏈基本可以實現全面國產化，但部分關鍵零部件依然受制于國外。

2.1.2 消納能力存在不足

“雙碳”目標對高比例綠色電力提出更高訴求，新型電力系統、平價發展是新能源電力消納需要應對、化解的新挑戰[2]。隨著風電、光伏等新能源裝機規模的不斷擴大，受電力系統調峰有限、棄風棄光限電持續、用電需求放緩等因素影響，新能源市場消納不足，平均綜合利用率不高。

2.2 主流儲能技術層面

新能源存在隨機波動、間歇不穩等問題，隨著大規模接入電網，電力系統的電力平衡出現困難，對電網的調峰能力提出更高要求，穩定安全運行的風險陡增。同時，我國各地新能源資源稟賦存在差異，資源空間分布不均，這加大了電力外送的迫切性，要發展配套儲能電站，增強新型電力系統靈活調節能力。儲能系統可以有效擴大新能源消納空間，強化電網穩定安全，提升利用效率。

2.2.1 電化學儲能

得益于新能源產業政策，電化學儲能技術應用在“十四五”時期呈現爆發式發展，但整體技術成熟度相比機械儲能還有一定差距。

（1）安全穩定性有待提升。電化學儲能電池正朝著大容量、高能量密度、更寬的使用溫度范圍方向發展，但電池的熱安全性和穩定性所引發的安全問題正日益凸顯，電池儲能的循環壽命短，安全問題突出是制約其推廣應用的重要原因。受發展技術制約，發生事故的電化學儲能電池構造和材料無法阻止電池發生熱失控及其在電池模組內的傳播，且電池性能隨著使用時間的增加而老化，導致產熱增加等火災風險升高，安全性退化，消防隱患大。

（2）技術標準亟待完善。電儲能相關的國家和行業標準已超40項，已發布的相關標準包括儲能系統的常規技術、設計規范、接網要求、電池標準等內容，但在遠程監控、智慧管理等方面存在規范、標準不夠健全的問題。目前，電化學儲能發展迅速，電池種類繁多、型號多樣、規格各異，與新能源深度融合，常規電站的管理不能適應新形勢要求，急需新標準、新規范指導實際發展。

（3）配置要求簡單粗放。當前，新能源側儲能建設規模以政府出臺的新能源開發政策為依據，推行“一刀切”。我國多地已發布新能源配套儲能政策，強制要求配套開發，新建電站儲能規模配置未能按照儲能應用場景、應用目標和所處電網節點進行科學論證，導致儲能配置冗余、資源利用率低。

（4）缺乏健全商業模式。因新能源發電側的儲能項目為政策要求的強制配備，現有開發模式單一，盈利能力不強。當前，儲能電站還未在政策引導和行業市場中找到發展穩定、收益符合預期的開發模式。輔助服務和容量市場收益理應作為儲能的主要收益來源，但受制于不健全的政策和不穩定的市場環境，未能形成獨立、成熟的商業模式。

2.2.2 新能源制氫

根據制備方式的差異，氫主要有灰氫、藍氫和綠氫。目前，我國氫氣制取以灰氫為主，約占95%。伴隨新能源發電成本不斷下降，綠氫占比將逐年上升。根據技術工藝成熟度，可分為化石能源制氫和電解水制氫。我國現有氫氣供應主要是化石能源制氫，制氫過程中二氧化碳排放量大幅增加，且化石能源儲量有限[3]。從能源轉型和“雙碳”要求看，電解水制氫是未來發展的最佳選擇。目前，需求側調節的成本遠低于配置電儲能，且能夠減少調峰機組投資，因此電解水制氫是未來最為理想的氫能源獲取方式，是增加風電、光伏發電消納的重要手段，也是未來電力系統的重要組成部分[4]。制約新能源制氫的瓶頸在于新能源制造、儲存、運輸尚未形成完整、高效的產業鏈，沒有形成規模化市場，制氫成本較高。此外，制氫相關標準與發展形勢不相符，要進一步完善標準體系。

2.2.3 抽水蓄能

抽水蓄能具有調峰填谷、調頻調相、事故備用等功能，同時可以提升遠距離輸電線路利用率，助力新能源發展，保障電能質量。2030年我國風電、光伏等新能源裝機至少達到12億kW，新能源大規模的接入需要匹配靈活、穩定的調節電源，以保證電力系統的安全運行。目前，抽水蓄能面臨部分突出難題。

（1）電站投資大，建設周期長。一座100萬kW的抽蓄電站建設周期需要7～8年，無形中推高了抽水蓄能項目的投資成本和批建成功的不確定性。前期論證不充分，開發目標不明，可能導致系統風險和投資浪費。前期需求論證不充分，布局不盡合理，可能造成電站建成后不需要或無法使用。

（2）電價機制有待進一步理順。當前，國家要求進一步完善抽水蓄能價格形成機制，堅持并優化抽水蓄能兩部制電價政策。電量電價部分，按用電量收取電費，發多少電收多少電費，不發電不收電費；容量電價部分，按用電容量計算電費，按照資本金內部收益率6.5%的收益核價，即使不發電，也可獲得為系統做備用、調頻等的費用。和新能源項目全電量并網收購相比，抽水蓄能沒有相應保障。

3 應對策略

3.1 持續優化電力資源配置

加快推進新能源大基地建設，依托特高壓送出通道，配置多個百萬、千萬千瓦級新能源外送基地項目，落實國家西電東送、北電南送能源戰略。在基地規劃建設運營中，深入開展新能源與火電實質性聯營，推動煤炭和新能源優化組合，提高新能源電力供應的穩定性和消納能力，著力解決煤電設備安全運行、污染物超低排放、機組經濟運行以及智能化控制等問題[5]。

3.2 不斷加大科技創新力度

針對相對成熟、已進入產業化的技術，著力降低成本，提升效率；積極增加技術儲備，探索新興技術。同時，國家出臺相關產業政策，重點扶持可再生能源產業鏈中的“卡脖子”技術，降低對國外產品、技術的依賴，持續提升產業鏈的整體競爭力。

3.3 建立和健全技術標準

不斷提升儲能電池電芯安全控制技術，消除電池內熱失控風險。參考電動汽車動力蓄電池安全規范和技術要求，針對電化學儲能與風光電站的融合、運維建設、檢修調試、消防安全等方面，出臺更加嚴格的國家標準。針對可再生能源制氫的制、儲、運全過程，健全相關標準，適時建立有效監管機制，推動強制標準落地見效。

3.4 制定和完善產業政策

出臺相關政策，建立有力機制，推動儲能以獨立身份參與各類電力市場服務，明確與新能源的分攤方式，依靠市場機制保障儲能盈利。明確儲能設施利用小時數，降低投資風險，激發第三方儲能投資商積極性，促進儲能產業健康發展。同時，新能源儲能配置規模避免一刀切，進行科學的論證計算，由電網企業提出不同電網節點下合理的儲能配置規模。

3.5 進一步完善抽水蓄能電價政策

當前，要統籌規劃抽水蓄能+新能源基地類項目。一是以抽水蓄能選址規劃為依據，在站址周邊摸排風光資源，由同一投資主體統籌規劃建設新能源和抽水蓄能，爭取新能源電站與抽水蓄能由同一并網點接入電網，由投資主體統一運營，實現新能源和抽蓄的聯合優化運行。二是積極開展大規模外送新能源基地和配套抽水蓄能的規劃和研究，在送端或受端配套建設抽水蓄能，為優化外送新能源基地出力特性服務。

4 結論

當今世界正處于百年未有之大變局，全球經濟發展與環境治理形勢空前嚴峻。實現“雙碳”目標，是我國應對氣候變化和環境危機的良策，也是電力行業低碳轉型、綠色可持續發展的良方。當前，要充分認識綠色低碳技術在新能源產業發展中的重要性，以新能源發電技術為核心，系統謀劃構建綠色低碳技術發展體系和創新路徑，為碳達峰碳中和貢獻力量。

參考文獻

1 朱永強.新能源與分布式發電技術[M].北京：北京大學出版社，2016：9.

2 鄒徐歡，張陽玉，王琪媛，等.“雙碳”目標下市場主體促進綠色電力消納機制研究[J].低碳世界，2022（2）：122-124.

3 費鵬飛，張 超.電解水制氫主題國際態勢分析[J].高科技與產業化，2022（1）：46-57.

4 程文姬，趙 磊，郗 航，等.“十四五”規劃下氫能政策與電解水制氫研究[J].熱力發電，2022（11）：181-188.

5 柴 梅，羅永浩，周一工，等.靈活智慧火電支撐上海城市能源轉型發展[J].上海節能，2021（4）：326-330.