／機(jī)械工業(yè)北京電工技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所 果巖／

構(gòu)建清潔主導(dǎo)、電為中心的現(xiàn)代能源體系，是立足我國(guó)實(shí)際國(guó)情，遵循能源發(fā)展規(guī)律，以能源生產(chǎn)清潔化、能源消費(fèi)電氣化為方向，滿足“碳達(dá)峰·碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)的有效途徑，同時(shí)也是促進(jìn)產(chǎn)業(yè)降本降耗降碳，支撐產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的有力支撐。本文從風(fēng)電、光伏發(fā)電、新型儲(chǔ)能三個(gè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)裝備角度出發(fā)，分析當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，提出了需要補(bǔ)強(qiáng)的技術(shù)短板，確定了下階段需要努力的方向等內(nèi)容。

一、新能源發(fā)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是滿足“碳達(dá)峰·碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的有效途徑，其中，新能源未來將成為電力供應(yīng)的主體，與此同時(shí)，新型儲(chǔ)能技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用，同樣起到了至關(guān)重要的作用。我國(guó)新能源及儲(chǔ)能技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要呈現(xiàn)大規(guī)模、高比例、市場(chǎng)化、高質(zhì)量、綠色低碳、場(chǎng)景多樣的發(fā)展趨勢(shì)，通過引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新的技術(shù)路線，目前，已基本實(shí)現(xiàn)了與世界同步。既保證了我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，同時(shí)也為我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)從大到強(qiáng)的跨越式發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

一是裝機(jī)容量呈現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展趨勢(shì)。“十二五”末，我國(guó)風(fēng)電、光伏累計(jì)裝機(jī)容量先后超過美國(guó)、德國(guó)，躍居并多年保持世界第一。截至2020年底，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)2.81億千瓦、光伏發(fā)電裝機(jī)2.53億千瓦，合計(jì)達(dá)5.34億千瓦，占全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量的24.3%，此外，儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)已達(dá)35.6GW。按照發(fā)展趨勢(shì)判斷，可基本滿足2030年新能源裝機(jī)達(dá)12億千瓦的最低要求。

二是新能源呈現(xiàn)高比例發(fā)展趨勢(shì)。新能源發(fā)電量穩(wěn)步提升，新能源滲透率逐年增加。2020年，風(fēng)電發(fā)電量達(dá)4665億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)約15%；光伏發(fā)電量達(dá)2605億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)16.1%，新能源風(fēng)電和光伏發(fā)電量占全國(guó)全口徑發(fā)電量的9.5%。隨著國(guó)家進(jìn)一步鼓勵(lì)能源生產(chǎn)清潔化相關(guān)機(jī)制及舉措的出臺(tái)，新能源滲透率將快速增長(zhǎng)。

三是新能源及儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)市場(chǎng)化發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)陸上風(fēng)電價(jià)格降至0.29～0.47元/度，光伏上網(wǎng)電價(jià)降至0.35元/度，電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)成本約為1.3～1.5元/Wh。目前，已基本實(shí)現(xiàn)去補(bǔ)貼平價(jià)上網(wǎng)的條件，隨著新能源及儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)升級(jí)，其成本優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步顯現(xiàn)。

四是新能源及儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展趨勢(shì)。中國(guó)新能源風(fēng)電及光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)體系日臻完善，我國(guó)已成為全球最大的風(fēng)電裝備、光伏發(fā)電裝備制造基地，將進(jìn)一步提升產(chǎn)業(yè)鏈由“大”向“強(qiáng)”的轉(zhuǎn)變，更加有力地保障電力可靠穩(wěn)定供應(yīng)。目前新能源發(fā)電設(shè)備及電化學(xué)儲(chǔ)能裝備產(chǎn)能，可基本支撐“雙碳”目標(biāo)的實(shí)施。

五是新型儲(chǔ)能技術(shù)呈現(xiàn)多場(chǎng)景發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)9 0 余個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目覆蓋電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、儲(chǔ)能側(cè)等方面，其中電化學(xué)儲(chǔ)能截至2020年底累計(jì)裝機(jī)同比增長(zhǎng)59.4%，在各類電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中，鋰離子電池累計(jì)裝機(jī)規(guī)模超過2902.4MW。目前，急需解決儲(chǔ)能安全的責(zé)權(quán)劃分問題，屆時(shí)電化學(xué)為主的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)將迎來“井噴”發(fā)展。

六是新能源產(chǎn)業(yè)助力生態(tài)文明建設(shè)發(fā)展。2020年，我國(guó)可再生能源利用規(guī)模達(dá)到6.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于替代煤炭近10億噸，減少二氧化碳排放量分別約達(dá)17.9億噸。其“零碳”發(fā)電的優(yōu)勢(shì)日趨顯現(xiàn)，后續(xù)全行業(yè)將向上游延展，關(guān)注產(chǎn)品全生命周期碳排放及綠色供應(yīng)鏈、綠色工廠制度建設(shè)，為生態(tài)文明建設(shè)夯實(shí)基礎(chǔ)根基。

二、新能源發(fā)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

2025年，初步搭建中國(guó)新能源裝備低碳制造產(chǎn)業(yè)體系。風(fēng)電、光伏年均新增裝機(jī)將達(dá)5000萬千瓦以上，風(fēng)電、光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量至少達(dá)到10億千瓦以上；新增新型儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)裝機(jī)規(guī)模3000萬千瓦，新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)6000萬千瓦以上。

2030年，完善中國(guó)新能源裝備低碳制造產(chǎn)業(yè)體系。風(fēng)電、光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量至少達(dá)到16億千瓦以上，占全國(guó)裝機(jī)規(guī)模的50%以上，風(fēng)電、光伏發(fā)電與火電成為電力系統(tǒng)的主力電源；新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)1.5億千瓦以上，電化學(xué)儲(chǔ)能安全可靠運(yùn)行，形成覆蓋電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)的可推廣的商業(yè)模式。

2060年，形成輸出引領(lǐng)型新能源技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系。新能源累計(jì)裝機(jī)容量將達(dá)到50億千瓦（其中風(fēng)電20億千瓦、太陽能發(fā)電30億千瓦），風(fēng)電，光伏發(fā)電代替火電成為電力系統(tǒng)的主力電源；新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)容量5～10億千瓦；屆時(shí)，電能消費(fèi)比重達(dá)將到70%，非化石能源消費(fèi)比重將達(dá)80%，清潔能源發(fā)電量占比將超過90%。

三、需要補(bǔ)強(qiáng)的技術(shù)及裝備

我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)在不同程度方面，尚存在著大而不強(qiáng)、泛而不精的現(xiàn)象。如基礎(chǔ)材料和工藝技術(shù)研究基礎(chǔ)薄弱、產(chǎn)品可靠性與一致性方面不強(qiáng)、多數(shù)零部件廠商在考慮設(shè)計(jì)開發(fā)和工程應(yīng)用時(shí)多著眼于自身，在系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)和產(chǎn)業(yè)鏈深度合作方面仍需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

（一）解決新能源在電力系統(tǒng)中“雙高”特性的問題，提高可靠性供電、安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

一是攻克高精度功率預(yù)測(cè)技術(shù)短板；二是攻克智能感知技術(shù)短板；三是開展新能源發(fā)電及儲(chǔ)能入網(wǎng)優(yōu)化控制升級(jí)；四是完善新能源發(fā)電及儲(chǔ)能入網(wǎng)試驗(yàn)檢測(cè)能力。

（二）引入精細(xì)化智能運(yùn)維理念，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)與新能源發(fā)電及新型儲(chǔ)能技術(shù)的有效融合

一是攻克新能源發(fā)電及儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量管理與科學(xué)控制問題；二是解決新能源發(fā)電及儲(chǔ)能系統(tǒng)精細(xì)化智能運(yùn)維管理的問題；三是完善新能源及儲(chǔ)能可靠性運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)體系。

（三）全面提升新能源發(fā)電設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)?zāi)芰?，加快零部件供?yīng)短板攻克，打造全生命周期低碳制造產(chǎn)業(yè)

一是開展新能源及儲(chǔ)能基礎(chǔ)材料研究、可靠性設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)及仿真軟件研發(fā)；二是攻克零部件供應(yīng)短板，如葉片材料、主軸承、IGBT、芯片等國(guó)產(chǎn)化替代技術(shù)，以及高能量密度、長(zhǎng)壽命的儲(chǔ)能電池本體研究；三是解決風(fēng)電葉片、光伏組件及動(dòng)力電池大規(guī)模梯次利用回收問題。

（四）提高新能源發(fā)電及儲(chǔ)能技術(shù)在新型電力系統(tǒng)中應(yīng)用場(chǎng)景的多樣性、適應(yīng)性

一是提升新能源發(fā)電融合技術(shù)，包括不同應(yīng)用場(chǎng)景下的規(guī)?；瘧?yīng)用，新能源+等跨領(lǐng)域的融合；二是提高電網(wǎng)柔性運(yùn)營(yíng)靈活度、完善電力市場(chǎng)化調(diào)度機(jī)制、完善電力雙邊或多邊交易模式；三是確定新型儲(chǔ)能技術(shù)配合“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”及“多能互補(bǔ)”建設(shè)的發(fā)展模式。

四、努力方向

（一）以功率預(yù)測(cè)精準(zhǔn)、大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)廣泛應(yīng)用、主動(dòng)支撐電網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)高比例新能源高滲透率為努力方向

重點(diǎn)開展典型風(fēng)光資源特性評(píng)估技術(shù)、風(fēng)資源精確評(píng)估技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析及人工智能技術(shù)在功率預(yù)測(cè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用；開展主動(dòng)支撐風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的示范項(xiàng)目應(yīng)用（如電壓源型風(fēng)電機(jī)組研制、主動(dòng)支撐型逆變器研制）、新能源一次調(diào)頻和虛擬慣量響應(yīng)技術(shù)研究、大規(guī)模新能源基地與千萬千瓦級(jí)多類型儲(chǔ)能協(xié)調(diào)運(yùn)行控制系統(tǒng)研究。

（二）以構(gòu)建精細(xì)化智能運(yùn)維平臺(tái)、建立數(shù)字化智能化運(yùn)行評(píng)價(jià)體系、實(shí)現(xiàn)新能源及儲(chǔ)能效率效益最大化為努力方向

風(fēng)電方面，重點(diǎn)開展構(gòu)建完善風(fēng)電生產(chǎn)運(yùn)維一體化平臺(tái)、建立完善的風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及運(yùn)行評(píng)價(jià)方法；光伏方面，研究智能故障檢測(cè)、快速定位技術(shù)，基于大數(shù)據(jù)發(fā)展的運(yùn)維決策系統(tǒng)；開發(fā)光伏備件管理系統(tǒng)；儲(chǔ)能方面，研究?jī)?chǔ)能電池及系統(tǒng)的在線檢測(cè)、狀態(tài)預(yù)測(cè)和預(yù)警以及熱失控行為等內(nèi)容；發(fā)展儲(chǔ)能電站消防安全的多級(jí)保障技術(shù)。

（三）集中攻克新能源發(fā)電及儲(chǔ)能裝備制造短板、實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化、建立“雙碳”標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)、認(rèn)證一體化創(chuàng)新平臺(tái)，輸出原創(chuàng)技術(shù)

風(fēng)電方面，重點(diǎn)開展10～20MW陸上機(jī)組、20～35MW海上機(jī)組批量化；超大型海上機(jī)組新型固定式支撐結(jié)構(gòu)；15MW級(jí)傳動(dòng)鏈運(yùn)行試驗(yàn)臺(tái)；主軸承及變流器關(guān)鍵功率模塊國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用；風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈綠色制造評(píng)價(jià)方法、葉片回收等循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)示范；光伏方面，重點(diǎn)研究低成本、低能耗、高質(zhì)量的硅料生產(chǎn)技術(shù)；設(shè)計(jì)基于多種技術(shù)路線的高效電池片（如HJT, 疊層電池、鈣鈦礦等）；開發(fā)高能量密度、輕質(zhì)化、智能化的光伏組件；研究高電壓、高功率、高效散熱的逆變產(chǎn)品；研究光伏組件退役分類處置及回收技術(shù)；儲(chǔ)能方面，重點(diǎn)開展鋰離子電池的新型關(guān)鍵材料（如三元正極材料、硅-碳復(fù)合負(fù)極材料、固態(tài)電解質(zhì)等）、鋰電池電芯及系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范型譜、電池系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)化的鋰電池檢測(cè)平臺(tái)、梯次利用電池的篩選、重組、預(yù)測(cè)和監(jiān)控技術(shù)的研究。

（四）按照源網(wǎng)荷儲(chǔ)示范、推廣，實(shí)現(xiàn)新能源支撐“兩個(gè)一體化”為努力方向

重點(diǎn)開展源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)機(jī)制、市場(chǎng)機(jī)制研究；探索海上多能互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)、分散式風(fēng)電、風(fēng)電制氫、風(fēng)電海水淡化、光伏電解水制氫、光伏建筑一體化研究；儲(chǔ)能在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)等不同應(yīng)用場(chǎng)景應(yīng)用研究。

五、配套政策

一是加大科研創(chuàng)新和示范項(xiàng)目支持力度，促進(jìn)新能源及儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)多元化發(fā)展。利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家研發(fā)創(chuàng)新平臺(tái)等公共科技服務(wù)資源，大力開展海上風(fēng)電、新型太陽能發(fā)電、新型儲(chǔ)能技術(shù)等領(lǐng)域科研攻關(guān)，加快推動(dòng)電力裝備科技進(jìn)步。特別是儲(chǔ)能方面，目前除了占市場(chǎng)主流的鋰離子電池儲(chǔ)能之外，還需加強(qiáng)液流電池儲(chǔ)能、鈉基電池儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能技術(shù)科研項(xiàng)目和示范項(xiàng)目投入，降低儲(chǔ)能成本，解決儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性問題。

二是開展標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)、認(rèn)證體系改革，引導(dǎo)新能源及儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)助力成為主力電源的規(guī)范化發(fā)展，為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)方面，構(gòu)建新型標(biāo)準(zhǔn)體系，明確國(guó)標(biāo)、行標(biāo)、團(tuán)標(biāo)的屬性和定位，向檢測(cè)認(rèn)證業(yè)務(wù)支撐化標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目過渡；檢測(cè)方面，構(gòu)建國(guó)內(nèi)完備的風(fēng)電、光伏、新型儲(chǔ)能檢測(cè)公共服務(wù)平臺(tái)，強(qiáng)化全生命周期的檢驗(yàn)檢測(cè)能力；認(rèn)證方面，夯實(shí)現(xiàn)有產(chǎn)品、項(xiàng)目認(rèn)證業(yè)務(wù)，開拓“雙碳”制造業(yè)認(rèn)證服務(wù)項(xiàng)目。

三是完善政策體系和市場(chǎng)價(jià)格機(jī)制，從頂層設(shè)計(jì)上為引導(dǎo)電力資源優(yōu)化配置，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源優(yōu)化升級(jí)確定市場(chǎng)定位。完善差別化電價(jià)政策，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)加大技術(shù)改造力度，提高能效水平，淘汰落后產(chǎn)能；完善峰谷電價(jià)形成機(jī)制，合理確定并動(dòng)態(tài)調(diào)整峰谷時(shí)段，擴(kuò)大高峰、低谷電價(jià)價(jià)差和浮動(dòng)幅度，引導(dǎo)用戶錯(cuò)峰用電；完善行業(yè)碳排放權(quán)交易，可再生能源強(qiáng)制配額和綠證交易制度等綠色價(jià)格政策。通過市場(chǎng)價(jià)格機(jī)制激活儲(chǔ)能市場(chǎng)，激勵(lì)儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新，形成良性競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)氛圍。電 器