當前世界范圍內能源轉型加速，國家電網公司也提出建設具有中國特色國際領先的能源互聯(lián)網企業(yè)的戰(zhàn)略目標。建設能源互聯(lián)網是承接國家能源安全新戰(zhàn)略，推動電網和發(fā)展高質量發(fā)展的關鍵。在新時代和新戰(zhàn)略下，對能源互聯(lián)網的認識也需要不斷深化。國網能源研究院能源互聯(lián)網研究所聚焦于能源互聯(lián)網基礎理論、綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃優(yōu)化與市場機制、能源電力轉型發(fā)展、能源互聯(lián)網新技術新元素、城市智慧能源系統(tǒng)等領域開展了深入研究。本專欄圍繞能源互聯(lián)網關鍵問題，從理論研究、模型方法和經驗實踐等方面展開，結合相關成果和研究思考與讀者進行交流分享。
文章導讀：隨著風電和光伏發(fā)電的成本逐步下降，疊加能源清潔化轉型深入推進，新能源將在我國電源結構中發(fā)揮愈加重要的作用。但考慮到新能源發(fā)電存在較強的波動性和不確定性，利用小時數(shù)較低，且在電力支撐和轉動慣量方面貢獻非常有限，為解決新能源大規(guī)模發(fā)展帶來的電力、電量平衡與系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行問題，仍需各類電源協(xié)調發(fā)展。煤電裝機容量雖將呈現(xiàn)先升后降趨勢，但將長期在我國電力系統(tǒng)中持續(xù)發(fā)揮重要作用。氣電、核電、水電的裝機容量同樣不會因新能源逐漸呈現(xiàn)出的經濟競爭力而停止增長，但發(fā)展空間分別受到燃料成本、站址選擇和資源條件等因素限制。
我國各類電源發(fā)展展望
執(zhí)筆人：張寧、代紅才、湯芳
（國網能源研究院 能源互聯(lián)網研究所）
陸上風電、光伏發(fā)電快速增長，將逐步由我國電源結構的增量主體演進為存量主體。補貼退坡雖將在短期內放緩風電、光伏發(fā)電的增速，但中長期來看二者的經濟競爭力將逐步顯現(xiàn)。在整個規(guī)劃期內，二者都將保持強勁的增長勢頭。特別是光伏發(fā)電，隨著組件成本持續(xù)下降，將成為規(guī)劃期內增長幅度最大的電源。2018年我國陸上風電和光伏發(fā)電的裝機容量分別為1.8億、1.7億千瓦。常規(guī)轉型情景下，2025年陸上風電、光伏發(fā)電裝機容量分別為4.1億、3.7億千瓦，2035年分別增至7.3億、8.5億千瓦，2050年分別增至10.0億、14.0億千瓦。電氣化加速情景下，2025年陸上風電、光伏發(fā)電裝機容量分別為4.7億、4.0億千瓦，2035年分別增至9.1億、10.5億千瓦，2050年分別增至13.3億、16.6億千瓦。2050年，陸上風電與光伏發(fā)電的裝機容量在電源結構中的占比超過一半，發(fā)電量占比超過三分之一。
海上風電、光熱發(fā)電技術逐步成熟，中遠期有望迎來裝機容量規(guī)?；鲩L階段，但總體發(fā)展空間有限。二者相較于陸上風電、光伏發(fā)電更具系統(tǒng)友好性：海上風電比陸上風電資源條件好、出力波動小、距離負荷中心近，光熱發(fā)電作為一種可控電源能夠為系統(tǒng)電力平衡與調峰做出貢獻。當前在補貼政策等因素影響下，海上風電項目明顯增加，發(fā)展態(tài)勢良好，“搶裝潮”將持續(xù)至2021年底。光熱發(fā)電受限于成本，目前發(fā)展仍較為緩慢。隨著技術進步，二者的裝機成本也將迎來持續(xù)下降，將先后進入快速發(fā)展階段，但發(fā)展規(guī)模仍受限于站址資源、接入條件和補貼退坡后的經濟競爭力。在兩個情景下，2025年、2035年、2050年海上風電裝機容量將分別達到約0.3億、0.5億~0.6億、0.8億~1.2億千瓦。2025年、2035年、2050年光熱發(fā)電裝機容量將分別達到約0.1億、0.3億~0.5億、1.2億~1.5億千瓦。
煤電仍有小幅增長空間，將長期在電力系統(tǒng)中仍將發(fā)揮電力平衡和調節(jié)作用，作為我國保障電力供應安全的“壓艙石”。為有效應對新能源發(fā)電的波動性與隨機性，未來需要煤電機組更好地發(fā)揮電力支撐、調峰、備用等作用。同時，從保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行角度，新能源發(fā)電機組轉動慣量低，大規(guī)?？焖侔l(fā)展增加電網安全穩(wěn)定運行風險，近期英國、澳大利亞等幾次大停電事故多與新能源高比例接入有關。煤電轉動慣量大且調節(jié)能力強，保持一定規(guī)模有利于電網安全運行。2018年我國煤電裝機容量約為10.1億千瓦。在兩個情景下，2025年煤電裝機容量將分別達到11.7億、13.4億千瓦，2035年分別為11.5億、13.3億千瓦，2050年分別為7.4億、8.0億千瓦。我國煤電容量峰值將在2030年前后出現(xiàn)，峰值分別為12億、14億千瓦左右。
氣電受成本因素制約，增長空間有限。我國天然氣資源稀缺，用氣成本較高，一定程度上制約了氣電的發(fā)展。從發(fā)電角度，燃氣發(fā)電近期不具備經濟性，隨著新能源成本持續(xù)下降，未來氣電的經濟競爭力更加有限。從調峰角度，在我國當前電源結構下，通過建立合理市場機制和開展靈活性改造能夠激發(fā)出煤電可觀的調峰潛力，今后隨著儲能成本不斷降低、需求響應商業(yè)模式逐漸豐富、互聯(lián)電網靈活優(yōu)化運行能力日益提升，氣電在調峰方面的角色并非不可替代。氣電裝機的增長動力主要來源于東部地區(qū)限制燃煤發(fā)電和供熱，氣電是相對清潔的可靠電源，燃氣熱電聯(lián)產或冷熱電三聯(lián)供同時也是園區(qū)供熱的重要選擇，目前在廣東、江蘇等部分省份已呈現(xiàn)較好發(fā)展態(tài)勢。根據(jù)系統(tǒng)整體優(yōu)化規(guī)劃結果，2025年、2035年、2050年氣電裝機容量將從當前的0.8億千瓦分別增長至約1.1億~1.2億、1.8億~2.6億、1.9億~3.9億千瓦。其中電氣化加速情景下由于新能源裝機規(guī)模更大，所需的系統(tǒng)調節(jié)能力更強，因此氣電容量較高。
核電容量穩(wěn)步增長，發(fā)展受限于站址空間和政策選擇。核電是清潔、可靠的電源，且其利用小時數(shù)較高，在風電、光伏發(fā)電大規(guī)模發(fā)展的情況下能夠對系統(tǒng)電力電量平衡做出較大貢獻，是推進生態(tài)文明建設的重要力量，應當在確保安全的基礎上高效發(fā)展核電，2018年我國核電裝機容量為4500萬千瓦。我國核電發(fā)展受到電站選址空間及規(guī)劃建設周期等因素影響，在不發(fā)展內陸核電的情況下，預計2025年、2035年、2050年裝機容量將分別達到約0.9億、1.7億、2.1億千瓦。如果政策允許內陸核電發(fā)展，2050年核電裝機容量有望達到2.7億千瓦。考慮到核電發(fā)展的多方面社會影響，本報告暫不計及內陸核電。
水電發(fā)展受到資源條件限制，增長潛力相對有限。水電是我國重要的能源戰(zhàn)略資源，是國家實現(xiàn)能源清潔化發(fā)展轉型、完成非化石能源發(fā)展目標的重要保障，2018年我國水電裝機容量已達到3.5億千瓦。但我國水電可開發(fā)潛力有限，主要集中在西南地區(qū)，且綜合開發(fā)成本呈上升趨勢。2035年之前水電仍具備一定發(fā)展?jié)摿?，預計到2035年大渡河、雅礱江、瀾滄江上游、金沙江上游川藏段川滇段電站基本開發(fā)完畢。綜合考慮成本、生態(tài)、民生等因素，藏東南水電可開發(fā)潛力相對有限。預計2025年、2035年、2050年水電裝機容量將分別達到約3.9億、4.5億、4.7億千瓦。
作者介紹
張寧，國網能源研究院能源互聯(lián)網研究所研究員，電力系統(tǒng)自動化專業(yè)博士，高級工程師。主要從事能源電力規(guī)劃、能源轉型、能源互聯(lián)網、綜合能源等領域研究。發(fā)表SCI、EI檢索論文30余篇，其中一作一區(qū)SCI4篇，一作論文他引200余次，擔任《Energy》等20余個SCI期刊審稿人。主筆《中國能源電力發(fā)展展望》等著作，參編國網標準3項。曾獲行業(yè)級一等獎、二等獎，國家電網公司特等獎、一等獎、二等獎等獎項。
代紅才，國網能源研究院能源互聯(lián)網研究所所長，IEEE PES能源互聯(lián)網專委會政策與規(guī)劃分委會副主任,高級工程師。長期從事能源互聯(lián)網、綜合能源服務、企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃、電力市場改革等領域的研究，具有豐富的研究經驗。曾作為課題負責人或主要工作人員參與多項國家發(fā)改委、能源局、國家電網公司等單位委托的多項重大科研項目，受到委托單位和專家的好評。近年來作為項目負責人承擔了《能源互聯(lián)網功能形態(tài)架構設計及關鍵支撐技術研究》、《綜合能源服務戰(zhàn)略研究》等重大課題。曾獲得國家電網公司科技進步獎特等獎、二等獎、三等獎等獎項，多次獲得國網能源研究院科技進步特等獎、一等獎等。
湯芳，國網能源研究院能源互聯(lián)網研究所綜合能源研究室研究員，博士，高級工程師，長期從事綜合能源服務、能源發(fā)展規(guī)劃、企業(yè)運營戰(zhàn)略、能源互聯(lián)網等方面的研究工作。近年來先后主持或參與國家能源局、國家電網公司等委托的數(shù)十項科研課題，曾獲得行業(yè)協(xié)會、國家電網公司獎勵十余項，出版專著4部，第一作者發(fā)表學術論文核心期刊或三大檢索論文十余篇。
團隊簡介：國網能源研究院能源互聯(lián)網研究所（簡稱互聯(lián)網所）于2015年7月份成立，主要負責能源互聯(lián)網市場分析及技術經濟研究、能源互聯(lián)網發(fā)展政策與戰(zhàn)略規(guī)劃研究、綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃運行、城市智慧能源系統(tǒng)研究、綜合能源服務業(yè)務發(fā)展及市場分析、國際能源政策及戰(zhàn)略研究等?；ヂ?lián)網所內設國際能源政策研究室、物聯(lián)網經濟研究室、綜合能源研究室，共有19名員工，平均年齡34歲，其中博士12人，具有高級職稱14人，專業(yè)覆蓋電氣工程及其自動化、經濟學、環(huán)境科學與工程、法學、計算機科學等。曾多次獲得“國家電網公司先進集體”、“國家電網公司先進班組”、“國網能源研究院先進集體”、“先進黨支部”以及“課題攻關黨員創(chuàng)新團隊”等稱號。
