中國已成為全球最大的光伏和風電市場，然而，目前風光技術(shù)在發(fā)展過程中仍面臨著一些系統(tǒng)性挑戰(zhàn)，其中，關(guān)鍵部件、關(guān)鍵原材料等部分環(huán)節(jié)對國外依賴度仍較高，亟待突破。

在清華大學碳中和研究院、清華大學環(huán)境學院等8日舉辦的《中國碳中和目標下的風光技術(shù)展望》（下稱《報告》）發(fā)布會上，中國工程院院士、清華大學碳中和研究院院長賀克斌表示，“雙碳”目標下，風、光等可再生能源發(fā)展成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、推動能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵舉措。中國在推動技術(shù)進步和成本下降的過程中起到了重要作用，為應對全球氣候變化樹立了行動典范。

“然而，目前風光技術(shù)在發(fā)展過程中仍面臨著許多系統(tǒng)性挑戰(zhàn)，如發(fā)電效率低、儲能技術(shù)不成熟、成本較高等?！辟R克斌說，為應對這些挑戰(zhàn)，相關(guān)學界和產(chǎn)業(yè)界應不斷加大風光技術(shù)研發(fā)投入，力求突破技術(shù)瓶頸，推動風光技術(shù)的快速發(fā)展，為實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和綠色低碳發(fā)展提供有力支撐。

數(shù)據(jù)顯示，近年來，以風光為主的可再生能源在我國電力裝機和發(fā)電結(jié)構(gòu)中不斷擴大，我國可再生能源進入大規(guī)模躍升發(fā)展階段，推動電力領(lǐng)域逐步向清潔化、低碳化轉(zhuǎn)變。截至2022年底，我國以風電、光伏發(fā)電為首的新能源裝機容量達758吉瓦，在全部電力裝機中的比重為29.6%，較2012年提高約24個百分點。2022年度新能源發(fā)電量約1.2億萬千瓦，占全社會用電量的13.8%，較2012年提高約12個百分點。

《報告》介紹，2022年全國風電投資完成1960億元，占電源工程建設(shè)投資的27.19%，帶動了國內(nèi)風電制造、設(shè)計、施工、運行維護等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，成為電力領(lǐng)域新增投資的主力。在技術(shù)創(chuàng)新、規(guī)模效應的雙重促進下，過去近20年，風電機組單位千瓦價格從2000年12000元/千瓦下降至2022年的1800元/千瓦左右，下降幅度達到85%。

中國電力企業(yè)聯(lián)合會預計到2023年底，我國發(fā)電裝機容量預計將達到2900吉瓦，其中并網(wǎng)風電裝機達430吉瓦、并網(wǎng)太陽能發(fā)電560吉瓦，占全國總裝機比重超過三分之一。

我國風電機組關(guān)鍵環(huán)節(jié)全球市場占有率。資料來源：我國碳中和目標下的風光技術(shù)展望

2012-2023年我國電力裝機結(jié)構(gòu)及風電、太陽能合計在全社會用電量中的比重。資料來源：我國碳中和目標下的風光技術(shù)展望

清華大學碳中和研究院減污降碳協(xié)同增效研究中心主任王燦介紹，我國在風光技術(shù)的研發(fā)和應用方面取得了顯著的成效，陸上風電和光伏技術(shù)已進入成熟應用階段，海上風電和光熱技術(shù)進入早期的示范應用階段。與歐美發(fā)達國家相比，我國風光裝備生產(chǎn)擁有成本較低、產(chǎn)業(yè)鏈較為完善的優(yōu)勢，為應對全球氣候變化和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展作出了重要貢獻。

王燦介紹，目前我國陸上風電技術(shù)完全成熟，并具備一定市場規(guī)模。但海上風電技術(shù)仍處于早期應用階段，近海與深遠海風電技術(shù)發(fā)展并不同步，深遠海風電技術(shù)初步進入市場，卻不具備成本優(yōu)勢，仍需要國家政策的支持。風能產(chǎn)業(yè)鏈部分環(huán)節(jié)對國外依賴度比較高，主要包括風資源分析、風電機組整機設(shè)計仿真等工程仿真軟件，關(guān)鍵軸承、變流器、控制器中的關(guān)鍵電子器件，碳纖維、巴沙木、潤滑劑等關(guān)鍵材料等。

以設(shè)計軟件等基礎(chǔ)技術(shù)為例，《報告》稱，目前，我國風能領(lǐng)域應用的風電機組整機設(shè)計仿真軟件、有限元分析軟件、CAD軟件、數(shù)值計算軟件以及風電場開發(fā)設(shè)計等仿真軟件，幾乎100%依賴國外企業(yè)，“目前國內(nèi)已開展相關(guān)軟件研究，但尚未達到商業(yè)軟件層面”。

另一方面，風電機組的單機額定容量提升越發(fā)快速，葉片的尺寸也相應不斷提高，超長葉片產(chǎn)品的輕量化、可靠性、安全性、效率和經(jīng)濟性等問題越發(fā)凸顯。《報告》稱，目前，我國仍主要依賴國外的葉片設(shè)計技術(shù)，對大型柔性葉片的氣彈穩(wěn)定性機理認識不足，缺乏基于氣彈耦合效應的大型葉片高效、低載、輕量化設(shè)計技術(shù)。

在關(guān)鍵部件方面，《報告》介紹，我國5兆瓦級以上大兆瓦風電機組主軸軸承60%依賴進口；變流器電子器件模塊的對外依存度較高。國內(nèi)風電機組變流器70%的IGBT模塊由國外企業(yè)提供；控制器的PLC模塊100%由國外企業(yè)供應，我國大陸地區(qū)也有廠家的風電機組控制器在試用，但性能與國際進口產(chǎn)品仍存在較大差距。

在關(guān)鍵原材料方面，隨著葉片向長尺寸方向發(fā)展，碳纖維在葉片中的應用已越來越廣泛。目前碳纖維供應商主要來自美國、德國及日本的企業(yè)。國內(nèi)已有生產(chǎn)商，但產(chǎn)品質(zhì)量、良品率、產(chǎn)量和成本等暫時無法滿足行業(yè)需要。葉片的特種芯材巴沙木主要從中南美洲進口，綜合考慮成本、質(zhì)量等因素，國內(nèi)短期無法填補。此外，目前風電機組運行過程中應用的潤滑油、潤滑脂約95%由國外企業(yè)提供。

王燦介紹，風電機組屬于高度機電一體化設(shè)備，在核心部件的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)制造過程中涉及多個工業(yè)基礎(chǔ)領(lǐng)域，雖然我國風電機組制造技術(shù)發(fā)展迅速，但一些關(guān)鍵技術(shù)仍制約著風電機組國產(chǎn)化的發(fā)展。

中國已成為全球最大的光伏和風電市場。圖為國家電投內(nèi)蒙古公司風電項目。攝影/章軻

“中國碳中和目標下的風光技術(shù)展望”項目課題組調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，雖然在風電技術(shù)不斷進步和規(guī)模不斷擴大的背景下，風電機組價格持續(xù)下降，推動項目總投資同比有所降低。但土地成本、電網(wǎng)接入、項目前期開發(fā)管理費用、限電消納成本及地方收費、融資成本等非技術(shù)成本對風電項目的單位千瓦投資仍有一定的影響。

“需進一步規(guī)范土地相關(guān)制度、降低資源配置相關(guān)成本、協(xié)調(diào)落實項目建設(shè)和電力送出消納條件、強化行業(yè)各方監(jiān)督等，從而切實降低非技術(shù)成本?！薄秷蟾妗贩Q。

國家氣候戰(zhàn)略中心首任主任、中國能源研究會常務理事李俊峰在發(fā)布會上建議，提升基礎(chǔ)制造業(yè)工藝水平和材料制造水平，加強國產(chǎn)品牌替代應用，重點集中在大型化輕量化的葉片、模塊化智能化的齒輪箱、集成化和子系統(tǒng)模塊化的變流器控制系統(tǒng)。同時，進一步調(diào)動開發(fā)企業(yè)應用國產(chǎn)主軸軸承的積極性。

上述課題組也建議，在快速發(fā)展陸上風電、集中式光伏發(fā)電的同時，均衡發(fā)展海上風電與分布式光伏發(fā)電，開展遠海風電示范項目建設(shè)。加速風光技術(shù)研發(fā)，推進光熱商業(yè)化，提高效率并快速降低成本。全面推動風光制造業(yè)及電子芯片研發(fā)，實現(xiàn)關(guān)鍵零部件技術(shù)上的突破。發(fā)展“風光+”儲能、制氫、短期預報等配套技術(shù)及平臺，并展開風電、光伏與光熱等多能源協(xié)同發(fā)展示范。

課題組建議，制定更具激勵性的補貼政策、強化環(huán)境標準以及建立碳交易制度等，促進風光行業(yè)的可持續(xù)和健康發(fā)展。全面推動風電、海上風電、集中式光伏、分布式光伏和分散式風電的綜合發(fā)展。實現(xiàn)95%以上的全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化，并完善行業(yè)公共測試驗證平臺。同步高速發(fā)展風光配套儲能和制氫技術(shù)，推動光熱電站為核心的多能互補一體化基地建設(shè)。推進風光與其他行業(yè)協(xié)同綠色發(fā)展，比如風光+農(nóng)業(yè)、風光+交通等行業(yè)協(xié)同，促使不同行業(yè)共同致力于減少碳排放和環(huán)境影響。