閱讀提示 中國正引領(lǐng)全球風電發(fā)展。2009年~2022年,中國風電新增裝機連續(xù)14年位居全球第一;2010年~2022年,中國風電累計裝機連續(xù)13年位居全球第一。目前,中國陸上風電單機容量達8兆瓦,海上風電在18兆瓦級以上,風電機組引領(lǐng)全球大型化潮流。技術(shù)進步推動成本持續(xù)下降,自2006年以來,中國陸上風電項目的平均平準化度電成本由0.61元降至2021年的0.185元,15年內(nèi)下降了70%。展望未來,中國風電作為碳中和的主力軍,發(fā)展仍將長風破浪。清潔風電與Power-to-X技術(shù)融合,將助力綠色經(jīng)濟全面發(fā)展。在近日召開的2023中國石油化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展大會上,中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會產(chǎn)業(yè)研究部主任于貴勇深入解讀了中國風電發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢。
“風光”--碳中和主力軍
據(jù)相關(guān)研究報告,中國零碳轉(zhuǎn)型將帶來巨大的市場規(guī)模和效益,預計能帶動70萬億元的基礎(chǔ)設(shè)施投資。
預計到2025年,光伏、風電、水電、核電及其他清潔能源合計裝機占比達57.5%,超過煤電和氣電合計42.5%的占比;清潔能源發(fā)電量占比達44.7%,成為主導電源。其中,風電裝機占比從2020年的12.8%增至2025年的18.2%,風電發(fā)電量占比從2020年的6.1%增至2025年的11%。
預計到2030年、2050年、2060年,清潔能源裝機占比分別達67.5%、92%、96%,其中,風電裝機成為電源裝機增量主體。2050年、2060年,風電裝機占比將超過75%、80%,發(fā)電量占比超過60%、70%。
中國風電新增裝機連續(xù)14年全球第一
近十幾年,全球風電累計裝機量快速增長,由2008年的130吉瓦增至2022年的906吉瓦。2022年全球新增風電并網(wǎng)裝機77.6吉瓦,較上年下降17.1%,其中,陸上風電新增裝機68.8吉瓦、海上風電新增裝機8.8吉瓦。
2009年~2022年,中國風電新增裝機連續(xù)14年位居全球第一。2010年~2022年,中國風電累計裝機連續(xù)13年位居全球第一。
2022年,中國風電新增吊裝容量4983萬千瓦,累計裝機容量超過3.96億千瓦。
從2012年起,風電發(fā)電量首次超過核電,成為我國第三大電源;2022年中國風電發(fā)電量7624億千瓦時,是10年前的10倍;2022年風電發(fā)電量占比提升至8.8%,比2021年增長了1個百分點,10年增長了6.7個百分點。
中國引領(lǐng)全球海上風電發(fā)展
2022年,全球除中國外,其他國家海上風電新增裝機容量約4.4吉瓦,占全球市場份額46%;中國新增裝機占全球市場份額54%,持續(xù)引領(lǐng)全球海上風電發(fā)展。
2022年,中國海上風電新增裝機容量約510萬千瓦,累計裝機容量超過3000萬千瓦,比上一年增長20.1%。
目前,全球深海漂浮式風機基礎(chǔ)型仍處于試驗示范階段,而中國漂浮式風機機組已進入樣機示范階段。
2021年7月,三峽“引領(lǐng)號”漂浮式試驗樣機在廣東陽江沙扒海上風電場完成安裝,機組容量5.5兆瓦,風輪直徑158米,輪轂中心距海平面約107米。
2022年6月,國內(nèi)首臺深遠海浮式風電裝備--“扶搖號”完成安裝,機組容量6.2兆瓦,風輪直徑152米,輪轂中心距海平面約96米,平均水深65米。
2023年5月,單機容量7.25兆瓦、葉輪直徑158米、水深120米、離岸136千米的“海油觀瀾號”成功并入文昌油田群電網(wǎng),標志著中國深遠?!半p百”漂浮式風電裝備投產(chǎn)運行。
截至2022年底,中國風電機組累計出口49個國家,共計4224臺,累計容量約12吉瓦。
技術(shù)進步推動成本持續(xù)下降
目前,中國陸上8兆瓦+首臺機組已經(jīng)吊裝,海上16兆瓦和18兆瓦風電機組已經(jīng)下線,風電機組引領(lǐng)全球大型化潮流。
截至目前,陸上風輪直徑已經(jīng)達到216米,海上風輪直徑已經(jīng)達到260米。風電葉片長度從99米、102米、103米、107米、110米、115.5米、118米、123米到現(xiàn)在的126米,不斷突破紀錄。
2022年,在全國新增風電機組中,平均輪轂高度達到110米,輪轂高度最大值達到170米,分別比上一年增長了4米。
風電技術(shù)進步也使得海上風電場水深及離岸距離不斷增加,逐步向深遠海發(fā)展。漂浮式基礎(chǔ)將成為全球海上風電技術(shù)發(fā)展趨勢。單樁和導管架適用于20~60米水深環(huán)境,超過60米的近海風電場則需要漂浮式基礎(chǔ),預計到2050年,70%的海上風電項目將應(yīng)用漂浮式基礎(chǔ)。
不斷增大、更加先進的施工船,將平價安裝與運維大型機組成為可能。
技術(shù)進步推動成本持續(xù)下降,自2006年以來,中國陸上風電項目的平均平準化度電成本(LCOE)由0.61元降至2021年的0.185元,15年內(nèi)下降了70%。
據(jù)國際可再生能源署(IRENA)數(shù)據(jù),中國海上風電項目LCOE由2010年的0.178美元降至2021年的0.079美元,下降了55.6%。
未來風電發(fā)展趨勢
“十四五”期間,中國各省風電規(guī)劃新增裝機合計突破2.8億千瓦,其中,沿海地區(qū)海上風電規(guī)劃容量約5500萬千瓦。
中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會(CWEA)預測,預計到2025年,風電LCOE下降到“123”,即“三北”一類、二類資源區(qū)做到0.12~0.15元/千瓦時,比2022年下降20%~25%;中東南部三類、四類資源區(qū)做到0.2元/千瓦時,比2022年下降13%~18%;近海做到0.27~0.3元/千瓦時,造價水平在10500~12500元/千瓦,到2030年降為0.23~0.27元/千瓦時,比2022年下降20%~25%。
“三北”地區(qū)風能資源儲量巨大,可引入大規(guī)模用電產(chǎn)業(yè),加大消納力度,將可再生能源電力的“價格優(yōu)勢”轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌a(chǎn)業(yè)發(fā)展的“價值高地”。
如在“三北”地區(qū)引入數(shù)據(jù)中心,將進一步降低高載能企業(yè)發(fā)展成本,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)綠色升級。據(jù)估算,一個超大型數(shù)據(jù)中心年用電需求超4億千瓦時,需風電裝機超20萬千瓦。
“中東南部”地區(qū)18個省份可協(xié)調(diào)土地和開發(fā)的關(guān)系,出臺分散式風電并網(wǎng)政策,推動“千鄉(xiāng)萬村馭風行動”。
風電看似占地面積大,但其實是最節(jié)約土地的發(fā)電技術(shù)。100臺機組的風電場,整場面積約46平方千米,而機組完成地表恢復后,占地僅2萬平方米,長期占地占整個風電場的面積僅為0.043%,比乒乓球桌上的乒乓球占的面積還小。據(jù)估算,風電采用桁架式塔架基礎(chǔ),開發(fā)1億千瓦風電裝機實際占地面積僅12萬平方米,與兩個百萬千瓦火電廠相當,是接近“零用地”的發(fā)電技術(shù)。
《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出“千鄉(xiāng)萬村馭風行動”,規(guī)劃在“十四五”期間,通過試點示范,在全國100個縣中優(yōu)選5000個村,安裝1萬臺風機,總裝機規(guī)模達5000萬千瓦,全面鋪開后市場潛力更加巨大。全國69萬個行政村,若有10萬個村,每個村在田間地頭、房前屋后、鄉(xiāng)間道路等零散土地上找出200平方米用于安裝兩臺5兆瓦風電機組,就可實現(xiàn)10億千瓦的風電裝機。
“海上風電”方面,中國近海和深遠海風能資源技術(shù)開發(fā)量超過22億千瓦,其中深遠海海上風電資源儲量大,是未來海上風電高質(zhì)量發(fā)展的重要領(lǐng)域。2030年后,絕大部分海上風電項目均位于專屬經(jīng)濟區(qū)。海上風電可以用來制氫,可以與海洋牧場融合發(fā)展,還可以通過Power-to-X(P2X)的方式利用。
P2X是提升可再生能源消費的新形式
在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中,需要新能源的電力和電量大于實際需求,會形成部分的電力“冗余”。Power-to-X(P2X)是將可再生能源發(fā)電轉(zhuǎn)化為氫,然后與后續(xù)化工流程相結(jié)合,生成綠色大宗化工產(chǎn)品,如綠氨、綠色甲烷、綠色甲醇、綠色合成燃料等,幫助鋼鐵、化工、航空、海運等行業(yè)脫碳,同時也可以平衡可再生能源電力供應(yīng)的波動。
國際能源署評估,到 2070 年,全球每年氫的需求量約為5億噸,而可再生能源電解制氫將占60%,即3億噸。
可再生能源電轉(zhuǎn)氨可生產(chǎn)綠氨。氨是生產(chǎn)尿素和硝酸銨等重要化學品的基礎(chǔ)原料,全球氨產(chǎn)量的90%用于生產(chǎn)肥料。傳統(tǒng)的氨生產(chǎn)工藝,采用的氫來自化石燃料,每噸氨排放二氧化碳2~3噸,采用綠氫可實現(xiàn)零排放。
可再生能源電轉(zhuǎn)甲醇可生產(chǎn)綠色甲醇。甲醇是世界上交易量最大的五種化學品之一。據(jù)評估,全球甲醇市場規(guī)模到2027年將翻一番。丹麥正建設(shè)一個項目,通過一座300~400兆瓦的電解廠生產(chǎn)氫氣,與從廢物焚燒中捕集的二氧化碳進行結(jié)合,每年能夠生產(chǎn)13萬噸甲醇。
可再生能源電還可以轉(zhuǎn)合成燃料。氫氣與一氧化碳等氣體在催化劑的作用下,可以合成以直鏈烴為主的烴類化合物,作為傳統(tǒng)燃料油的替代品。
從能效看,電轉(zhuǎn)甲烷、電轉(zhuǎn)合成燃料的能效相對較高(50%),電轉(zhuǎn)甲醇能效最低(39%)。
從經(jīng)濟性看,可再生能源電價為0.2元/千瓦時,電轉(zhuǎn)氨具有經(jīng)濟性;電轉(zhuǎn)甲烷和甲醇,電價在0.15元/千瓦時以下具有經(jīng)濟性;電轉(zhuǎn)合成燃料盡管經(jīng)濟性較好,但存在技術(shù)風險。
目前,“三北”地區(qū)風電項目度電成本在0.15~0.2元,預計到2025年可降為0.12~0.15元,Power-to-X的成本問題有望得到解決。
P2X正在快速成為連接可再生能源與高碳排放行業(yè)的關(guān)鍵紐帶,助力綠色經(jīng)濟全面發(fā)展。(程強 雷蕾)
轉(zhuǎn)自:中國石化報
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