中國儲能網(wǎng)訊：“雙碳”目標(biāo)提出愈四載，碳中和進(jìn)程呈現(xiàn)出更加復(fù)雜的局面。單位GDP能耗不降反升，碳中和目標(biāo)更依賴能源轉(zhuǎn)型的加速。一方面新能源、儲能裝機(jī)大幅超出預(yù)期，但另一方面，新能源發(fā)展矛盾空前嚴(yán)峻。逆水行舟、不進(jìn)則退，新能源發(fā)展形態(tài)不得不向氫氨儲等新興方式轉(zhuǎn)變。
一、不進(jìn)則退的能源轉(zhuǎn)型大勢
（一）從無法完成的能耗強(qiáng)度目標(biāo)說起
我國正處于能耗雙控向碳排放雙控過渡的關(guān)鍵時期，而碳排放強(qiáng)度（單位GDP二氧化碳排放）是衡量企業(yè)控排效果的關(guān)鍵指標(biāo)。分解來看，碳排放強(qiáng)度=單位GDP能耗*單位能耗碳排放強(qiáng)度。我國碳排放強(qiáng)度動輒是發(fā)達(dá)國家的3-4倍，一方面因為中國高耗能行業(yè)占比高，單位GDP能耗高；另一方面以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)使單位能耗碳排放強(qiáng)度較高。兩個乘數(shù)效應(yīng)作用下，我國碳排放強(qiáng)度居高不下，所以控排需要產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和能源轉(zhuǎn)型雙管齊下。
但實(shí)際結(jié)果并不理想，《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出：“十四五”期間，單位 GDP能耗累計下降13.5%，單位GDP二氧化碳排放累計下降 18%。而“新冠”疫情以來，宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展遭遇非常復(fù)雜的內(nèi)外部環(huán)境，對大基建、高耗能和制造業(yè)依賴仍很嚴(yán)重，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化步伐放緩，能耗強(qiáng)度降低速度放緩甚至有逆轉(zhuǎn)趨勢，詳見圖1。
圖1 我國歷年GDP增速與能耗增速
圖1顯示，2015年以來，全國能耗強(qiáng)度降低速度下降，2020年、2022年經(jīng)濟(jì)增長的能源彈性系數(shù)接近1，2023年甚至大于1，能耗強(qiáng)度不降反升。經(jīng)濟(jì)下行壓力下，保增長是第一位的，能耗強(qiáng)度發(fā)展趨勢逆向而行。僅從能耗增量看，“十四五”將成為首個無法完成能耗強(qiáng)度控制目標(biāo)的五年計劃。而考慮能源構(gòu)成，數(shù)據(jù)顯示，“十四五”前三年，扣除原料用能和非化石能源消費(fèi)量，全國能耗強(qiáng)度累計降低約7.3%，主要效果來自于能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。
圖2 2014—2023年能源消費(fèi)彈性系數(shù)
（二）新能源的巨大成績與增長需要
能耗強(qiáng)度下降失速，通過能源轉(zhuǎn)型降低單位能耗排放強(qiáng)度下則更加重要。近幾年，我國風(fēng)光裝機(jī)實(shí)現(xiàn)了巨量的增長，2024年上半年新能源裝機(jī)合計達(dá)11.8億千瓦，占總裝機(jī)容量的38.4%，新能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模首次超過煤電，即將提前6年多完成12億千瓦的目標(biāo)。
而當(dāng)下經(jīng)濟(jì)發(fā)展承壓之際，新能源產(chǎn)業(yè)也成為國民經(jīng)濟(jì)增長與出口的主力。數(shù)據(jù)顯示，2022年我國能源轉(zhuǎn)型投資達(dá)5460億美元，占全球比重49.6%。新能源成為我國最具競爭力的產(chǎn)業(yè)，全球排名前10的企業(yè)中，光伏中國占9席，風(fēng)電占6席，動力電池也占6席，中國為全球提供了70%的光伏組件和60%的風(fēng)電裝備，光伏、鋰電池、新能源車已成為中國出口“新三樣”。
盡管如此，由于我國可再生能源占比仍較低，新能源在能源供給占比更僅為10%，在扭轉(zhuǎn)碳排放趨勢中仍無法起到主導(dǎo)作用，而能耗的快速增長仍帶來二氧化碳排放的顯著增加。根據(jù)Virtual Capitalist網(wǎng)站發(fā)表的信息：2023年，中國占世界能源生產(chǎn)二氧化碳排放總量的31%，超過了整個西半球和歐洲的總排放量，從2022年開始與能源相關(guān)的碳排放量增加了6%。
圖3 2023年全球二氧化碳排放量
為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，能源轉(zhuǎn)型日益迫切，國家能源局黨組在《人民日報》署名文章中提出：2030年前，實(shí)現(xiàn)新增能源消費(fèi)量的70%由非化石能源供應(yīng)，力爭非化石能源消費(fèi)比重每年提升1個百分點(diǎn)，而其中新能源將越來越扮演至關(guān)重要的角色。
二、新能源發(fā)展矛盾激增
盡管實(shí)現(xiàn)碳中和寄厚望于新能源更大規(guī)模發(fā)展，但由于長期積累的困難和矛盾，使新能源發(fā)展舉步維艱。
（一）新能源與電網(wǎng)消納矛盾
新能源消納問題確是老生常談，但隨著近兩年裝機(jī)的急劇增長（2023年新增裝機(jī)接近300GW），新能源發(fā)電量已接近總發(fā)電量的20%，西部地區(qū)各省新能源裝機(jī)比例逐步逼近甚至超過50%，新能源消納問題更加嚴(yán)峻。新能源電站接網(wǎng)長期是老大難問題；受特高壓規(guī)劃、審批和建設(shè)滯后影響，大基地外送困境也越發(fā)凸顯；而突飛猛進(jìn)的分布式光伏也碰上了配電網(wǎng)可用容量不足的鐵板。
新能源利用率指標(biāo)是確保消納的重要手段，但也限制了各地新上新能源的意愿。隨著新能源成本的快速下降，國家逐步放開棄風(fēng)棄光指標(biāo)考核，國務(wù)院印發(fā)的《2024—2025年節(jié)能降碳行動方案》的通知中提出：在保證經(jīng)濟(jì)性前提下，資源條件較好地區(qū)的新能源利用率可降低至90%，而在更多新能源進(jìn)入電力市場的大趨勢下，新能源利用率指標(biāo)逐步名存實(shí)亡。
參與電力市場交易，以價換量成為運(yùn)營商的唯一選擇。據(jù)統(tǒng)計，2023年新能源參與交易比例達(dá)到47%，但新能源發(fā)電的不可調(diào)節(jié)特性使其平均交易價格大幅低于煤電基準(zhǔn)價，且隨著裝機(jī)的增長逐步陷入價格踩踏的死亡螺旋，而光伏的這一特性更加明顯。光伏資產(chǎn)（包括分布式）價值降低已成為行業(yè)共識，越來越多的發(fā)電企業(yè)逐漸看空光伏投資，全球最大的光伏資產(chǎn)持有者——國家電投也開始出售光伏電站。
（二）產(chǎn)能過剩與行業(yè)前景
新能源的產(chǎn)能過剩也成為行業(yè)發(fā)展的痼疾，我國光伏、鋰電池產(chǎn)能均達(dá)到全球需求的2倍，因開工不足導(dǎo)致的價格下降和企業(yè)虧損已不可避免。2024年上半年，中國光伏企業(yè)出現(xiàn)罕見的全產(chǎn)業(yè)鏈虧損，硅料、硅片、電池片及組件價格較年初分別下跌40%、48%、36%、15%，光伏組件價格降到0.7元/W左右。儲能電芯平均價格已降至年中的0.3元—0.4元/Wh，儲能系統(tǒng)平均價格亦降至0.5元—0.6元 /瓦時，相比年初已是“腰斬”。
產(chǎn)能無序上馬是一方面，而另一方面更深層次的原因是價格機(jī)制不健全帶來的不利影響?，F(xiàn)貨市場建設(shè)滯后，電價浮動受到嚴(yán)格限制，綠色溢價兌現(xiàn)渠道受阻等問題，使投資成本無法順利疏導(dǎo)影響了下游需求，也壓低了項目可承擔(dān)的投資水平，從而限制了行業(yè)前景和價格空間的天花板。
在中國，能源轉(zhuǎn)型是以不增加下游產(chǎn)業(yè)用能成本負(fù)擔(dān)為前提，低成本的能源轉(zhuǎn)型是否能實(shí)現(xiàn)，當(dāng)下難下結(jié)論，但在價格機(jī)制各方面受限的情況下至少是步履艱難的。
（三）新型電力系統(tǒng)的技術(shù)形態(tài)及實(shí)現(xiàn)路徑未知
新型電力系統(tǒng)概念提出以來，對其具體內(nèi)涵和形態(tài)的研究受到各界重視，實(shí)現(xiàn)新能源與電力系統(tǒng)協(xié)同是其具體要求，一方面主配網(wǎng)建設(shè)要適應(yīng)新能源高比例并網(wǎng)需要，另一方面對于建設(shè)電網(wǎng)友好型的新能源更加明確，但具體實(shí)現(xiàn)路徑和技術(shù)形態(tài)仍處于探索過程中。
今年7月，國家發(fā)改委、能源局發(fā)布《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動方案（2024—2027年）》，針對新能源容量支撐不足、頻率電壓耐受能力和電網(wǎng)主動安全支撐能力弱等問題，提出了以下具體要求：
一是建設(shè)一批提升電力供應(yīng)保障能力的系統(tǒng)友好型新能源電站，提高可靠出力水平，新能源置信出力提升至10%以上。
二是提升新型主體涉網(wǎng)性能。針對新能源、電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施、新型儲能等快速發(fā)展的實(shí)際，制修訂并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理要求，合理提高新型主體對頻率、電壓擾動的耐受能力和主動支撐調(diào)節(jié)能力，加強(qiáng)并網(wǎng)檢測，確保涉網(wǎng)性能達(dá)標(biāo)，源網(wǎng)荷儲協(xié)同提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平。
三是推進(jìn)構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)應(yīng)用。根據(jù)高比例新能源電力系統(tǒng)運(yùn)行需要，選擇典型場景應(yīng)用構(gòu)網(wǎng)型控制技術(shù)，具備主動支撐電網(wǎng)電壓、頻率、功角穩(wěn)定能力，提升系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。
在高比例可再生能源、高比例電力電子設(shè)備并網(wǎng)的情況下，保障新型電力系統(tǒng)的安全底線，單方面依靠電網(wǎng)的安全支撐已不可持續(xù)，而需要提升新能源側(cè)的安全穩(wěn)定特性，這對于新能源裝備制造企業(yè)理念轉(zhuǎn)變和技術(shù)創(chuàng)新是一個重要的課題。
三、不進(jìn)則退的發(fā)展前景
（一）儲能的使命
消納問題凸顯，傳統(tǒng)新能源的發(fā)展模式已舉步維艱，發(fā)電價值的快速降低推動電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力的價值提升，發(fā)展儲能以提升電力系統(tǒng)的靈活性已是當(dāng)務(wù)之急。新型儲能發(fā)展長期受限于商業(yè)模式不健全等問題，但隨著鋰電池儲能等技術(shù)路線成本快速下降，以及電力市場建設(shè)的推進(jìn)，源網(wǎng)側(cè)儲能和用戶側(cè)儲能的經(jīng)濟(jì)應(yīng)用場景逐步出現(xiàn)。
但隨之而來大規(guī)模鋰電池儲能安全問題，以及大比例電力電子器件并網(wǎng)后，對電網(wǎng)慣量支撐和動態(tài)無功支撐能力缺乏的擔(dān)憂，對于機(jī)械儲能的需求也越來越迫切。盡管多地已提出建設(shè)構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)的要求，但與交流同步電網(wǎng)存在一定程度上的原理性匹配問題，且在大電網(wǎng)運(yùn)行的效果需要長時間去觀察。為改善電網(wǎng)轉(zhuǎn)動慣量特性、提升電網(wǎng)調(diào)相能力，建設(shè)更大比例的壓縮空氣等機(jī)械儲能，也成為新型儲能行業(yè)發(fā)展的新動能。
（二）綠氫綠氨發(fā)展前景
新能源最經(jīng)濟(jì)便捷的轉(zhuǎn)化形式是電能，但電能在終端能源應(yīng)用方面的滲透率有限。經(jīng)過多年的電氣化努力，全社會終端用能電氣化率達(dá)到28%，但未來電能替代的潛力將收窄，經(jīng)濟(jì)性也變差。原因在于重工業(yè)、航運(yùn)等重要用能領(lǐng)域需要高品質(zhì)的熱能或高密度的能源，當(dāng)前尚不存在經(jīng)濟(jì)的電能替代途徑。
盡管大部分研究機(jī)構(gòu)預(yù)測2050年電能在終端能源占比應(yīng)達(dá)到60%以上，但由于終端對多種能源形式的普遍需要，通過電能來轉(zhuǎn)化并不是最優(yōu)的能源轉(zhuǎn)化路徑；而隨著可再生能源比例增加，終端用能形式更加復(fù)雜，未來電網(wǎng)也難以支撐如此大規(guī)模的電能轉(zhuǎn)化、運(yùn)輸、利用的負(fù)擔(dān)。
電能替代遇到瓶頸，誰又能接過能源生產(chǎn)與消費(fèi)轉(zhuǎn)型的接力棒呢？人民日報署名文章提出：推動終端能源消費(fèi)轉(zhuǎn)型由電能替代為主向電、氫、氨等多元清潔替代轉(zhuǎn)變。
在新能源富集區(qū)就地制取綠氫、綠氨及其衍生產(chǎn)品，既能緩解電網(wǎng)消納壓力，也充分發(fā)揮了新能源的低成本優(yōu)勢，通過輸氨或輸氫降低波動的新能源電力的接入、調(diào)節(jié)、運(yùn)輸?shù)瘸杀?，?shí)現(xiàn)成本最優(yōu)。綠氫、綠氨及其衍生產(chǎn)品有潛力對重工業(yè)、航運(yùn)用能及原料用能進(jìn)行替代，并帶來產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的快速降碳，將在終端能源消費(fèi)體系中扮演更加重要的角色，其潛力不可限量。
盡管內(nèi)蒙古等地批復(fù)的制氫、制氨等新能源市場化項目，由于盈利模式、需求匹配等問題，實(shí)施效果不及預(yù)期，但人民日報文章已釋放出新能源發(fā)展趨勢的重要信號：新能源發(fā)電制氫及其衍生產(chǎn)品，將成為推動新能源更大規(guī)模發(fā)展的接力棒。
