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中國巨大的風(fēng)光新能源基地對其氣候目標(biāo)意味著什么?

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本文是能源與清潔空氣研究中心(CREA)專家撰寫的對中國的大型風(fēng)光基地建設(shè)分析報告的中文簡化版。原文發(fā)表于《碳簡報》(Carbon Brief)。

中國巨大的風(fēng)光新能源基地對其氣候目標(biāo)意味著什么?

Analysis: What do China’s gigantic wind and solar bases mean for its climate goals?

https://www.carbonbrief.org/analysis-what-do-chinas-gigantic-wind-and-solar-bases-mean-for-its-climate-goals

點(diǎn)擊文末閱讀原文訪問英文原文,或CWEA公眾號后臺回復(fù)“2205報告”下載PDF。


圖為中國的清潔能源基地計劃。紅色為位于內(nèi)蒙古和甘肅的沙漠基地,藍(lán)色為海上風(fēng)電基地,黃色為各省宣布的清潔能源基地。圓圈越大表明規(guī)模越大。

中國計劃在“十四五”期間新增至少570吉瓦(GW)的風(fēng)電和太陽能發(fā)電。如果這個由中央和省級政府制定的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn),意味著中國的風(fēng)光裝機(jī)容量將在短短五年內(nèi)增加一倍以上。

我們對各級政府宣布的目標(biāo)及項目的匯總和分析顯示,到2025年,風(fēng)電和光伏發(fā)電裝機(jī)容量將超過1100吉瓦,達(dá)到2015年裝機(jī)總量360吉瓦的三倍,比2020年底的536吉瓦也翻了一番。

相比北京在應(yīng)對氣候變化上的承諾,中國近期制定的風(fēng)電和光伏計劃明顯更進(jìn)一步。作為實(shí)現(xiàn)“3060”碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的一部分,中國領(lǐng)導(dǎo)人宣布,該國風(fēng)光發(fā)電總裝機(jī)容量在2030年前將達(dá)到1200吉瓦以上。

要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),需要保持“十三五”期間已實(shí)現(xiàn)的每年裝機(jī)容量新增70吉瓦的速度。我們的分析顯示,如果能完成我們識別的570吉瓦的新增裝機(jī)容量,中國將有望比原計劃提前四年,在2026年實(shí)現(xiàn)1200億吉瓦的目標(biāo)。

01

清潔能源基地

風(fēng)光裝機(jī)容量躍升的推動力很大程度上來源于“清潔能源基地”的建設(shè),即在多地同時建設(shè)大規(guī)模的風(fēng)光發(fā)電矩陣,并大多配有長距離特高壓外送輸電通道和配套的燃煤電廠以提供支持。

開發(fā)大規(guī)模的可再生能源需要大量的土地。中國有260萬平方公里的沙漠化土地,在這里建設(shè)這些基地,可以降低項目的土地、建設(shè)、運(yùn)營和維護(hù)成本,并為這些不毛之地帶來新的生態(tài)效益。

如頁首圖所示,大型清潔能源基地充分利用了內(nèi)蒙古和甘肅地區(qū)廣袤的沙漠。到2025年,這兩省計劃在目前74吉瓦風(fēng)光發(fā)電裝機(jī)容量的基礎(chǔ)上,新增約190吉瓦裝機(jī)。

中國發(fā)改委已在去年11月和今年3月分別發(fā)布了兩批大型風(fēng)電和光伏清潔能源基地項目名單。第一批項目總裝機(jī)容量為97吉瓦,分布在19個省份,其中43吉瓦位于華北和西北的戈壁和沙漠地區(qū)。所有項目計劃在2022年和2023年之間完成。

第二批項目主要位于庫布齊、烏蘭布和、騰格里和巴丹吉林沙漠周圍,總?cè)萘繛?84吉瓦。其他沙漠和戈壁地區(qū)規(guī)劃裝機(jī)134吉瓦,采煤沉陷區(qū)規(guī)劃裝機(jī)37吉瓦。

到2025年,在基地總裝機(jī)容量中,有150吉瓦將專門用于東部沿海省份的長距離供電?;氐耐馑碗娏繉⒃?030年前上升到315吉瓦。

02

規(guī)模有多大?

至2020年底,中國的風(fēng)光總裝機(jī)容量以536吉瓦名列世界第一,中國以后的前六個國家的裝機(jī)容量總和為537吉瓦。如果這兩批大型清潔能源基地項目如期在2030年完工,中國的風(fēng)能和光伏總裝機(jī)容量將再新增550吉瓦以上。

僅西北沙漠地區(qū)在“十四五”期間新增風(fēng)電和光伏發(fā)電裝機(jī),就相當(dāng)于美國2020年風(fēng)光發(fā)電總裝機(jī)容量。

圖為2020年底各國的風(fēng)電和太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量與中國在2020-2025年的計劃

除了國家級項目,省一級的建設(shè)規(guī)劃也將推動清潔能源的發(fā)展。繼內(nèi)蒙古和甘肅之后,風(fēng)能和太陽能的發(fā)展目標(biāo)排在第三位的是西部另一個產(chǎn)煤大省陜西,接下來是東部主要重工業(yè)中心河北和山東。這三個省份計劃在2021至2025年間共增加190吉瓦的風(fēng)光裝機(jī)。

一些沿海省份也正在規(guī)劃大規(guī)模的海上風(fēng)電開發(fā)。到2025年底,廣東的海上風(fēng)電總裝機(jī)將達(dá)到18吉瓦,福建、浙江和江蘇的海上風(fēng)電項目目標(biāo)分別為13.3吉瓦、6吉瓦和9吉瓦。山東省的目標(biāo)是到2030年海上風(fēng)電總裝機(jī)規(guī)模達(dá)35吉瓦。

03

重新思考煤電角色

上述計劃將使風(fēng)光發(fā)電在中國發(fā)電量中的份額從2021年的12%上升到2025年的接近20%,而其裝機(jī)容量在同年將增加到發(fā)電總裝機(jī)容量的45%。

為了消納這些可再生能源增長的發(fā)電量,中國電網(wǎng)和燃煤電廠的運(yùn)行需發(fā)生重大改變。如下圖所示,中國的發(fā)電仍然以煤炭為主,2021年中國的煤電以46.7%的裝機(jī)容量提供了60%的電力。

風(fēng)電和光伏發(fā)電的占比上升迅速,在2021年達(dá)到裝機(jī)容量的27%和發(fā)電量的12%。水電占發(fā)電量的16%,核電提供5%,天然氣占6%。

圖為2021年底中國裝機(jī)容量份額(上)、發(fā)電量份額(下)。資料來源:中國電力企業(yè)聯(lián)合會。

“十四五”能源規(guī)劃重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了能源系統(tǒng)的功能。對于煤電來說,主要變化是從目前的主體能源轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定電網(wǎng)以及調(diào)節(jié)支撐風(fēng)光發(fā)電的能源。


這意味著電廠必須更加靈活地運(yùn)行,產(chǎn)出需根據(jù)風(fēng)光發(fā)電以及電力需求的變化而上下波動。進(jìn)行靈活性技術(shù)改造,使電廠能夠更快地增加或減少產(chǎn)量。另一個更具挑戰(zhàn)性的方面是為煤電的靈活運(yùn)營創(chuàng)造激勵機(jī)制。

在許多清潔能源基地的計劃中,除了對現(xiàn)有的一些電廠進(jìn)行改造外,通常每6吉瓦的風(fēng)光發(fā)電就要建1吉瓦的新煤電。

西部基地的“十四五”計劃目標(biāo)是將新增發(fā)電量的50%實(shí)現(xiàn)零碳排放,其余部分來自煤炭。這意味著各省有權(quán)以配套電源為由,增建新燃煤電廠。

這暗示著,中國西部的燃煤發(fā)電量仍將增加,但這一增長將取代東部的燃煤發(fā)電量。實(shí)施這一轉(zhuǎn)變極具挑戰(zhàn)性,因為各省往往奉行最大化地方產(chǎn)量的重商主義政策。

作為調(diào)節(jié)支撐能源,只有在需要滿足穩(wěn)定電網(wǎng)或風(fēng)光發(fā)電配套時,才建設(shè)新的燃煤電廠。然而,近幾個月來,新燃煤電廠的審批數(shù)量激增,許多項目很難證明其合理性。

要實(shí)現(xiàn)清潔電力的大占比,需要對長距離輸電線路的運(yùn)行方式進(jìn)行重大改革。電力輸出端希望減少高峰用電時段的電力外送,以避免新能源出力不足時當(dāng)?shù)仉娏Χ倘?。接收省份的電網(wǎng)運(yùn)營商則傾向于將電網(wǎng)視為按需索取的資源。

消納風(fēng)電和光伏發(fā)電的輸出,意味著接收省份必須調(diào)整當(dāng)?shù)厝济弘姀S的運(yùn)行,以適應(yīng)通常是數(shù)千公里以外其它地方的風(fēng)光發(fā)電的波動。這將導(dǎo)致當(dāng)?shù)仉姀S的利用率和收入下降, 因此,成功的關(guān)鍵在于克服來自地方政府和發(fā)電公司的阻力。

04

能否實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰?

要在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和,可再生能源的年裝機(jī)容量需要達(dá)到150至200吉瓦左右。因此,2025年后還需要進(jìn)一步擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模。隨著能源需求增長預(yù)計將放緩,清潔能源的增加將加快,本五年規(guī)劃期間清潔能源規(guī)模的擴(kuò)大肯定會使中國在2030年之前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,以滿足其對世界的承諾。

然而,如果要實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的目標(biāo),需要更早實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。

“十四五”期間的清潔能源擴(kuò)增目標(biāo)將提供約1500太瓦時(TWh)的發(fā)電量。這足以在不增加化石發(fā)電量的情況下,滿足4%的平均電力需求增長。約70%的增長將來自風(fēng)光電力,剩下的將由核電、水電和生物質(zhì)能填補(bǔ)。

中國的電力需求在2020年末和2021年初激增,2021上半年增長了16.5%,而2021下半年,電力需求同比持平。

電力需求的多變,使其到2025年的增長難以預(yù)測。在激增之前,不同機(jī)構(gòu)預(yù)測2020年至2025年的平均增長率為3-5%。

如果能源消費(fèi)總量恢復(fù)到需求激增之前預(yù)測的增長軌跡,即2021年的快速增長被同年低于預(yù)期的增長所抵消,下圖右側(cè)顯示的零碳能源的增加很可能滿足總需求的增長(左側(cè)深紅色條)。這將使化石能源消費(fèi)和二氧化碳排放在2025年之前達(dá)到峰值。

2021年至2025年零碳(非化石)能源供應(yīng)的預(yù)計增長,與能源消費(fèi)總量增長的兩種不同預(yù)測的比較。資料來源:能源需求預(yù)測來自清華大學(xué)氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院的低碳路線圖;供應(yīng)預(yù)測基于作者匯編的產(chǎn)能目標(biāo)。


然而,如果從2021年的水平繼續(xù)以需求激增前預(yù)測的年增長率增長,零碳能源有可能無法滿足需求增長,這意味著排放量將繼續(xù)增加。

交通、工業(yè)和居民取暖的電動化會加快電力需求的增長。但如果總能源需求恢復(fù)到激增前的變化趨勢,清潔能源將滿足2020到2025年間的能源需求的增長。此間電力部門的排放量會有所增加,但這一增加可被煤炭、油、氣使用的減少而取代。

如果本文分析的各種清潔能源規(guī)劃能在“十四五”期間充分實(shí)現(xiàn),碳達(dá)峰在2025年之前可以實(shí)現(xiàn),但這將取決于能源需求的增長和未來幾年的經(jīng)濟(jì)政策。

文章發(fā)布日期

2022年5月3日

作者

首席分析師  Lauri Myllyvirta

中國政策分析師   張荇

長按二維碼,閱讀英語原文

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https://www.carbonbrief.org/analysis-what-do-chinas-gigantic-wind-and-solar-bases-mean-for-its-climate-goals

參考資料(可向下滑動)

http://www.xinhuanet.com/english/2020-12/12/c_139584803.htm

https://www.china5e.com/news/news-1112285-1.html

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https://climateactiontracker.org/countries/china/

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https://www.nytimes.com/2022/01/16/business/economy/china-economy.html

 CWEA
來源:能源與清潔空氣研究CREA
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