2020年10月14日-16日，2020北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)（CWP 2020）在北京新國(guó)展隆重召開(kāi)。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會(huì)之一，這場(chǎng)由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國(guó)內(nèi)外參會(huì)代表共同參與的風(fēng)能盛會(huì)，再次登陸北京，本屆大會(huì)以“引領(lǐng)綠色復(fù)蘇，構(gòu)筑更好未來(lái)”為主題，聚焦中國(guó)能源革命的未來(lái)。能見(jiàn)App全程直播本次大會(huì)。
國(guó)家氣候中心高級(jí)工程師王陽(yáng)出席大會(huì)并發(fā)表題為《中國(guó)高比例風(fēng)光電力系統(tǒng)與碳中和》的主旨演講。他表示，到2050年如果風(fēng)電裝機(jī)25億，光伏26.7億，按照全國(guó)小時(shí)級(jí)別的電量互動(dòng)平衡來(lái)說(shuō)，不需要儲(chǔ)能和需求側(cè)響應(yīng)，僅靠風(fēng)光可以提供67%的電力電量需求，同時(shí)使棄風(fēng)棄光率低于8%，如果高比例風(fēng)光電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，可以證明中國(guó)有能力實(shí)現(xiàn)1.5度溫控目標(biāo)和碳中和目標(biāo)。
以下為發(fā)言實(shí)錄：
王陽(yáng)：各位領(lǐng)導(dǎo)，各位嘉賓，大家好，我是來(lái)自國(guó)家氣候中心的王陽(yáng)，今天給大家分享的題目是中國(guó)高比例風(fēng)光電力系統(tǒng)與碳中和，前面一些專(zhuān)家和領(lǐng)導(dǎo)都提到了習(xí)主席在75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上的鄭重宣告，中國(guó)的2030年前，二氧化碳達(dá)峰，努力爭(zhēng)取2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)這個(gè)碳中和，實(shí)際上就意味著我們能源體系要進(jìn)行快速的轉(zhuǎn)型，剛才王所也提到了相關(guān)的一些研究成果，能源體系的快速轉(zhuǎn)型實(shí)際上就是咱們綠色電力，就是風(fēng)電和光伏在其中要起到重大的作用，根據(jù)2019年可再生能源的報(bào)告，過(guò)去十年光伏發(fā)電、陸上風(fēng)電度電成本接連下降，為能源轉(zhuǎn)型奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
我是氣象局研究風(fēng)電和光伏預(yù)報(bào)的一個(gè)科研工作者，我們知道新能源具有一個(gè)經(jīng)濟(jì)性和波動(dòng)性的特征，對(duì)我們的電網(wǎng)安全帶來(lái)很大的影響，但是從資源本身來(lái)說(shuō)，風(fēng)能和太陽(yáng)能具有時(shí)空的互補(bǔ)特征，因?yàn)樵谝惶?4小時(shí)以?xún)?nèi)，太陽(yáng)能只有白天的時(shí)候可以用于光伏發(fā)電，凌晨和晚上的風(fēng)通常比白天的風(fēng)大一些，所以在一天24小時(shí)以?xún)?nèi)，風(fēng)能和太陽(yáng)能有一個(gè)日內(nèi)的互補(bǔ)，在季節(jié)上太陽(yáng)能是夏季和秋季比較豐富的，對(duì)風(fēng)能來(lái)說(shuō)它是冬季和春季比較豐富，所以在季節(jié)尺度上也有一個(gè)互補(bǔ)關(guān)系。對(duì)于不同的空間上來(lái)說(shuō)，對(duì)于風(fēng)能來(lái)說(shuō)，比如說(shuō)內(nèi)蒙的風(fēng)比較大，華北或者是平原風(fēng)比較小，空間上也有一個(gè)互補(bǔ)的關(guān)系。我們能不能利用風(fēng)能和太陽(yáng)能的互補(bǔ)性的特征，來(lái)解決它的間歇性和波動(dòng)性的特征，這是我們搞資源的人一直在研究的一個(gè)課題，當(dāng)然也有很多氣象學(xué)的一些專(zhuān)家對(duì)這個(gè)問(wèn)題給出了一個(gè)答案，比如說(shuō)連接更大區(qū)域的風(fēng)電廠和光伏，優(yōu)化風(fēng)電和光伏的組合方式，可以提高耦合發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性，這些已經(jīng)有大量的成果發(fā)表證實(shí)了這樣的觀點(diǎn)。
今天我的報(bào)告的科學(xué)問(wèn)題，第一點(diǎn)說(shuō)明風(fēng)能太陽(yáng)能資源稟賦能否支持中國(guó)電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題很多專(zhuān)家對(duì)我們有質(zhì)疑，在高比例可再生能源情景下，我們做了一個(gè)模擬系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，假設(shè)全國(guó)范圍內(nèi)僅考慮瘋癲和光伏的電力供給，為什么做這樣一個(gè)假設(shè)呢？我們基于以下兩個(gè)方面理由，一個(gè)是國(guó)家可再生能源法要求風(fēng)電、光伏優(yōu)先入網(wǎng)，第二點(diǎn)是風(fēng)電光伏邊際成本幾乎為零，模型約束條件就是風(fēng)電光伏技術(shù)開(kāi)發(fā)大于等于零，小于等于最大可裝機(jī)容量，目標(biāo)求解函數(shù)是風(fēng)光耦合以后發(fā)電量與電力負(fù)荷之間的偏差最小，這可能太學(xué)術(shù)了，換成大白話(huà)來(lái)說(shuō)，能夠最大程度滿(mǎn)足電力負(fù)荷，同時(shí)要求它的棄風(fēng)棄光量最小。我們研究了一個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐是氣象局國(guó)家氣候中心研制的高時(shí)空分辨率數(shù)據(jù)庫(kù)，基于這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)算出風(fēng)電發(fā)電的圖譜和光伏發(fā)電的圖譜。
第二點(diǎn)我們?cè)谶M(jìn)行風(fēng)電和光伏技術(shù)開(kāi)發(fā)的時(shí)候，要進(jìn)行限制因子的剔除，比如拿到這些圖譜以后，有很多技術(shù)性、政策性、經(jīng)濟(jì)性的限制因子，在這些區(qū)域進(jìn)行開(kāi)發(fā)，第一點(diǎn)通過(guò)數(shù)值的模擬和GIS的空間分析，給出得到了中國(guó)陸地不同高度程的中國(guó)風(fēng)電的技術(shù)開(kāi)發(fā)量，還有中國(guó)近海離岸不同距離、不同水深的技術(shù)開(kāi)發(fā)量以及中國(guó)陸地光伏的技術(shù)開(kāi)發(fā)量，但這個(gè)技術(shù)開(kāi)發(fā)量是在目前這種技術(shù)水平下得到的。一個(gè)關(guān)鍵結(jié)論回答了很多行業(yè)外的一些質(zhì)疑，我們中國(guó)的風(fēng)電和光伏技術(shù)開(kāi)發(fā)量是沒(méi)有天花板，就是目前風(fēng)電和光伏的裝機(jī)分別是2億多一點(diǎn)，風(fēng)電技術(shù)可發(fā)量目前是從140米以上的高度來(lái)說(shuō)是大于50億，就是僅僅開(kāi)發(fā)了不到5%，對(duì)于光伏來(lái)說(shuō)是456億，這個(gè)數(shù)字比剛才王所說(shuō)的1200多億那個(gè)數(shù)字保守一點(diǎn)，但無(wú)論怎么比，光伏的開(kāi)發(fā)只達(dá)到了千分之五以下。
在電力負(fù)荷方面，我們想看2050年風(fēng)光在電力系統(tǒng)中的占比，所以我們根據(jù)國(guó)家可再生能源中心2016年有一個(gè)電力負(fù)荷的增長(zhǎng)系數(shù)，拿到了是2017年全國(guó)各省逐小時(shí)電力負(fù)荷，得到2050年全國(guó)逐小時(shí)電力負(fù)荷的曲線。先在每一個(gè)省上進(jìn)行空間求解，這張圖給出全國(guó)各省風(fēng)電光伏發(fā)電量，占總發(fā)電量的滲透率，全國(guó)平均看是51.5%，對(duì)于新疆、西藏、青海、甘肅、內(nèi)蒙都是在80%以上，但是對(duì)于上海、江蘇、浙江是低于50%，為什么有這樣一個(gè)結(jié)果？就是這些省份的電力負(fù)荷是比較大的，但是新能源可裝機(jī)量相對(duì)西北是比較小的，風(fēng)光資源越好，其風(fēng)光滲透率越高，另外從風(fēng)電和光伏的發(fā)電量的比值來(lái)看，這張圖顯示了風(fēng)力發(fā)電量占這個(gè)結(jié)構(gòu)中的比例越高，風(fēng)光的滲透率越高，這也意味著與光伏發(fā)電量相比，對(duì)于提高風(fēng)光滲透率的作用是更為顯著的。
為什么這么說(shuō)？因?yàn)槲覀冐?fù)荷是24小時(shí)，但是光伏只有6到8個(gè)小時(shí)時(shí)間的供給，所以其他時(shí)間的供給都必須靠風(fēng)電進(jìn)行支撐。另外一個(gè)點(diǎn)我們得到靈活的區(qū)域電力市場(chǎng)交換，可以提高風(fēng)光的滲透率，第一個(gè)結(jié)果我們是在每個(gè)省上進(jìn)行一個(gè)空間求解，第二個(gè)是在區(qū)域電網(wǎng)尺度，比如華北電網(wǎng)、東北電網(wǎng)的尺度，允許不同省份之間進(jìn)行電力交換，這樣全國(guó)平均的風(fēng)光滲透率就提高到了67%，在67%情景下，2050年全國(guó)風(fēng)電裝機(jī)需要25億千瓦，光伏需要裝26.7億千瓦，新能源棄電率7.22%。
第四個(gè)區(qū)域電力能夠促使新能源開(kāi)發(fā)向資源稟賦好的區(qū)域集中，比如我們想滿(mǎn)足北京市的電力供給如果全靠風(fēng)電，需要裝很多的風(fēng)機(jī)和光伏，但是如果進(jìn)行區(qū)域的電力市場(chǎng)交換，新能源開(kāi)發(fā)可以往內(nèi)蒙進(jìn)行集中，內(nèi)蒙風(fēng)資源和光資源的稟賦是非常好的，這一點(diǎn)提示我們?cè)谥贫óa(chǎn)業(yè)規(guī)劃的時(shí)候，一定要從區(qū)域全國(guó)一盤(pán)棋的角度來(lái)進(jìn)行考慮，而不能說(shuō)各省去制定各省新能源的發(fā)展規(guī)劃或者發(fā)展路徑。
第五點(diǎn)如果我們建成67%的高比例風(fēng)光電力系統(tǒng)，意味著中國(guó)有能力實(shí)現(xiàn)1.5度的溫控目標(biāo)和碳中和目標(biāo)，這個(gè)研究結(jié)果與國(guó)內(nèi)一些頂級(jí)的研究機(jī)構(gòu)，比如說(shuō)國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化特別代表解主任領(lǐng)銜清華氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院的結(jié)果，以及能源所中國(guó)煤控項(xiàng)目1.5度課題，發(fā)表在自然通訊雜志上一些結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)，我們的結(jié)果跟他們是非常接近，而且風(fēng)光的發(fā)電量也是大于2050年清潔能源的發(fā)電量的。最后結(jié)果顯示，2050年風(fēng)光發(fā)電是11.1萬(wàn)億度，其中風(fēng)電是7.6萬(wàn)億度，光伏3.5萬(wàn)億度，從綠色電力發(fā)展量上來(lái)說(shuō)，風(fēng)電發(fā)電量是光伏2.17倍，就意味著風(fēng)電對(duì)于實(shí)現(xiàn)碳中和的作用比光伏更大一點(diǎn)的。
最后得出我們的關(guān)鍵結(jié)論，第一點(diǎn)是中國(guó)風(fēng)電和光伏技術(shù)開(kāi)發(fā)量沒(méi)有天花板，這是對(duì)行業(yè)公開(kāi)宣布的一個(gè)亮點(diǎn)。第二點(diǎn)到2050年，如果風(fēng)電裝機(jī)25億，光伏26.7億，按照全國(guó)小時(shí)級(jí)別的電量互動(dòng)平衡來(lái)說(shuō)，我們不需要儲(chǔ)能和需求側(cè)響應(yīng)，僅靠風(fēng)光可以提供67%的電力電量需求，同時(shí)使棄風(fēng)棄光率比率不到8%，如果高比例風(fēng)光電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，可以證明中國(guó)有能力實(shí)現(xiàn)1.5度溫控目標(biāo)和碳中和目標(biāo)，謝謝大家。
（根據(jù)速記整理，未經(jīng)本人審核）
