【能源互联网洞悉】我国各类电源发展展望
编者按：当前世界范围内能源转型加速，国家电网公司也提出建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业的战略目标。建设能源互联网是承接国家能源安全新战略，推动电网和发展高质量发展的关键。在新时代和新战略下，对能源互联网的认识也需要不断深化。国网能源研究院能源互联网研究所聚焦于能源互联网基础理论、综合能源系统规划优化与市场机制、能源电力转型发展、能源互联网新技术新元素、城市智慧能源系统等领域开展了深入研究。本专栏围绕能源互联网关键问题，从理论研究、模型方法和经验实践等方面展开，结合相关成果和研究思考与读者进行交流分享。
文章导读：随着风电和光伏发电的成本逐步下降，叠加能源清洁化转型深入推进，新能源将在我国电源结构中发挥愈加重要的作用。但考虑到新能源发电存在较强的波动性和不确定性，利用小时数较低，且在电力支撑和转动惯量方面贡献非常有限，为解决新能源大规模发展带来的电力、电量平衡与系统安全稳定运行问题，仍需各类电源协调发展。煤电装机容量虽将呈现先升后降趋势，但将长期在我国电力系统中持续发挥重要作用。气电、核电、水电的装机容量同样不会因新能源逐渐呈现出的经济竞争力而停止增长，但发展空间分别受到燃料成本、站址选择和资源条件等因素限制。
我国各类电源发展展望
执笔人：张宁、代红才、汤芳
（国网能源研究院 能源互联网研究所）
陆上风电、光伏发电快速增长，将逐步由我国电源结构的增量主体演进为存量主体。补贴退坡虽将在短期内放缓风电、光伏发电的增速，但中长期来看二者的经济竞争力将逐步显现。在整个规划期内，二者都将保持强劲的增长势头。特别是光伏发电，随着组件成本持续下降，将成为规划期内增长幅度最大的电源。2018年我国陆上风电和光伏发电的装机容量分别为1.8亿、1.7亿千瓦。常规转型情景下，2025年陆上风电、光伏发电装机容量分别为4.1亿、3.7亿千瓦，2035年分别增至7.3亿、8.5亿千瓦，2050年分别增至10.0亿、14.0亿千瓦。电气化加速情景下，2025年陆上风电、光伏发电装机容量分别为4.7亿、4.0亿千瓦，2035年分别增至9.1亿、10.5亿千瓦，2050年分别增至13.3亿、16.6亿千瓦。2050年，陆上风电与光伏发电的装机容量在电源结构中的占比超过一半，发电量占比超过三分之一。
海上风电、光热发电技术逐步成熟，中远期有望迎来装机容量规模化增长阶段，但总体发展空间有限。二者相较于陆上风电、光伏发电更具系统友好性：海上风电比陆上风电资源条件好、出力波动小、距离负荷中心近，光热发电作为一种可控电源能够为系统电力平衡与调峰做出贡献。当前在补贴政策等因素影响下，海上风电项目明显增加，发展态势良好，“抢装潮”将持续至2021年底。光热发电受限于成本，目前发展仍较为缓慢。随着技术进步，二者的装机成本也将迎来持续下降，将先后进入快速发展阶段，但发展规模仍受限于站址资源、接入条件和补贴退坡后的经济竞争力。在两个情景下，2025年、2035年、2050年海上风电装机容量将分别达到约0.3亿、0.5亿~0.6亿、0.8亿~1.2亿千瓦。2025年、2035年、2050年光热发电装机容量将分别达到约0.1亿、0.3亿~0.5亿、1.2亿~1.5亿千瓦。
煤电仍有小幅增长空间，将长期在电力系统中仍将发挥电力平衡和调节作用，作为我国保障电力供应安全的“压舱石”。为有效应对新能源发电的波动性与随机性，未来需要煤电机组更好地发挥电力支撑、调峰、备用等作用。同时，从保障电力系统安全稳定运行角度，新能源发电机组转动惯量低，大规模快速发展增加电网安全稳定运行风险，近期英国、澳大利亚等几次大停电事故多与新能源高比例接入有关。煤电转动惯量大且调节能力强，保持一定规模有利于电网安全运行。2018年我国煤电装机容量约为10.1亿千瓦。在两个情景下，2025年煤电装机容量将分别达到11.7亿、13.4亿千瓦，2035年分别为11.5亿、13.3亿千瓦，2050年分别为7.4亿、8.0亿千瓦。我国煤电容量峰值将在2030年前后出现，峰值分别为12亿、14亿千瓦左右。
气电受成本因素制约，增长空间有限。我国天然气资源稀缺，用气成本较高，一定程度上制约了气电的发展。从发电角度，燃气发电近期不具备经济性，随着新能源成本持续下降，未来气电的经济竞争力更加有限。从调峰角度，在我国当前电源结构下，通过建立合理市场机制和开展灵活性改造能够激发出煤电可观的调峰潜力，今后随着储能成本不断降低、需求响应商业模式逐渐丰富、互联电网灵活优化运行能力日益提升，气电在调峰方面的角色并非不可替代。气电装机的增长动力主要来源于东部地区限制燃煤发电和供热，气电是相对清洁的可靠电源，燃气热电联产或冷热电三联供同时也是园区供热的重要选择，目前在广东、江苏等部分省份已呈现较好发展态势。根据系统整体优化规划结果，2025年、2035年、2050年气电装机容量将从当前的0.8亿千瓦分别增长至约1.1亿~1.2亿、1.8亿~2.6亿、1.9亿~3.9亿千瓦。其中电气化加速情景下由于新能源装机规模更大，所需的系统调节能力更强，因此气电容量较高。
核电容量稳步增长，发展受限于站址空间和政策选择。核电是清洁、可靠的电源，且其利用小时数较高，在风电、光伏发电大规模发展的情况下能够对系统电力电量平衡做出较大贡献，是推进生态文明建设的重要力量，应当在确保安全的基础上高效发展核电，2018年我国核电装机容量为4500万千瓦。我国核电发展受到电站选址空间及规划建设周期等因素影响，在不发展内陆核电的情况下，预计2025年、2035年、2050年装机容量将分别达到约0.9亿、1.7亿、2.1亿千瓦。如果政策允许内陆核电发展，2050年核电装机容量有望达到2.7亿千瓦。考虑到核电发展的多方面社会影响，本报告暂不计及内陆核电。
水电发展受到资源条件限制，增长潜力相对有限。水电是我国重要的能源战略资源，是国家实现能源清洁化发展转型、完成非化石能源发展目标的重要保障，2018年我国水电装机容量已达到3.5亿千瓦。但我国水电可开发潜力有限，主要集中在西南地区，且综合开发成本呈上升趋势。2035年之前水电仍具备一定发展潜力，预计到2035年大渡河、雅砻江、澜沧江上游、金沙江上游川藏段川滇段电站基本开发完毕。综合考虑成本、生态、民生等因素，藏东南水电可开发潜力相对有限。预计2025年、2035年、2050年水电装机容量将分别达到约3.9亿、4.5亿、4.7亿千瓦。
作者介绍
张宁，国网能源研究院能源互联网研究所研究员，电力系统自动化专业博士，高级工程师。主要从事能源电力规划、能源转型、能源互联网、综合能源等领域研究。发表SCI、EI检索论文30余篇，其中一作一区SCI4篇，一作论文他引200余次，担任《Energy》等20余个SCI期刊审稿人。主笔《中国能源电力发展展望》等著作，参编国网标准3项。曾获行业级一等奖、二等奖，国家电网公司特等奖、一等奖、二等奖等奖项。
代红才，国网能源研究院能源互联网研究所所长，IEEE PES能源互联网专委会政策与规划分委会副主任,高级工程师。长期从事能源互联网、综合能源服务、企业发展战略与规划、电力市场改革等领域的研究，具有丰富的研究经验。曾作为课题负责人或主要工作人员参与多项国家发改委、能源局、国家电网公司等单位委托的多项重大科研项目，受到委托单位和专家的好评。近年来作为项目负责人承担了《能源互联网功能形态架构设计及关键支撑技术研究》、《综合能源服务战略研究》等重大课题。曾获得国家电网公司科技进步奖特等奖、二等奖、三等奖等奖项，多次获得国网能源研究院科技进步特等奖、一等奖等。
汤芳，国网能源研究院能源互联网研究所综合能源研究室研究员，博士，高级工程师，长期从事综合能源服务、能源发展规划、企业运营战略、能源互联网等方面的研究工作。近年来先后主持或参与国家能源局、国家电网公司等委托的数十项科研课题，曾获得行业协会、国家电网公司奖励十余项，出版专著4部，第一作者发表学术论文核心期刊或三大检索论文十余篇。
团队简介：国网能源研究院能源互联网研究所（简称互联网所）于2015年7月份成立，主要负责能源互联网市场分析及技术经济研究、能源互联网发展政策与战略规划研究、综合能源系统规划运行、城市智慧能源系统研究、综合能源服务业务发展及市场分析、国际能源政策及战略研究等。互联网所内设国际能源政策研究室、物联网经济研究室、综合能源研究室，共有19名员工，平均年龄34岁，其中博士12人，具有高级职称14人，专业覆盖电气工程及其自动化、经济学、环境科学与工程、法学、计算机科学等。曾多次获得“国家电网公司先进集体”、“国家电网公司先进班组”、“国网能源研究院先进集体”、“先进党支部”以及“课题攻关党员创新团队”等称号。
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编辑：杨彪
审核：蒋东方
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