控制全球气温升高、减少温室气体排放已经成为世界各国共同的目标,尤其是中国从2009年开始不断提高国家自主减排贡献,从原来的积极参与者逐步转变为有责任有担当的领跑者。提高清洁的可再生能源占总能源消耗的比例是有效可靠的减排方式,因此探索一条高质量的清洁能源发展道路,对于我国实现减排目标,优化能源结构,达到能源、经济、环境的协调和可持续发展,具有重要的现实意义。
在过去的半个多世纪里,由于世界经济的发展和人口的增长,人类消耗了大量的化石能源。根据英国石油公司发布的《2021年世界能源统计回顾》显示,1970年全球消费化石能源191.368艾焦,到1990年消费量达到298.974艾焦,增加了56%,而到了2010年全球化石能源消费量高达437.512艾焦,相比1990年又增加了46%。2019年全球化石能源消费量创历史新高,达490.071艾焦,去年2020年全球化石能源消费量略有下降,但也高达462.778艾焦,化石能源的消耗的确提高了人类的活动水平和生活标准,但与此同时也给地球环境带来了严重的破坏,尤其是二氧化碳等温室气体的过度排放。
1970-2020年全球化石能源消费量变化温室气体本来的作用是保持地球的平均气温达到适合人类和其他物种的生存,但温室气体的过度排放却使得全球气候变得越来越暖,从而带来了对地球上所有生物的灾难性影响。因此人类急迫需要采取减少气候变暖的措施来克服气候变化的不利影响。
风能企业计划在2030年完成至少8亿千瓦和2060年完成至少30亿千瓦的累计装机容量也能顺利完成,且能在2054年达到30亿千瓦的累计装机容量。在三种不同综合情景下,2030年的新增装机容量分别为70吉瓦、99.9吉瓦和155.3吉瓦,2060年的新增装机容量分别为219.8吉瓦、482.1吉瓦和890吉瓦。这表明在减排目标的驱动下中国风能比《风能北京宣言》中的计划更有较大的发展潜力。
利用风力发电来减少二氧化碳的排放是显著的,三种不同情景下的2030年的减排量分别达到1557.9百万吨、1871.5百万吨和2284.9百万吨,分别占中国2020年二氧化碳排放量的15.6%、18.8%和22.9%。根据模型结果预计到2060年利用风能发电可以减少二氧化碳排放量分别为8597.8百万吨、17728.6百万吨和28671.6百万吨,这表明大力发展风能将有效地减缓气候变化所带来的压力,为中国实现“双碳”目标做出自身的贡献度。
中国风能发展主要因素,包括GDP增速、国家投资比例、学习率、电网消纳能力和碳价。随着这些因素取值的增加,风能的装机容量和利用风能发电而减少的二氧化碳排放量也随之增加。这表明这些因素将促进风能产业的发展、减缓气候变化。这些因素在我国实现碳达峰、碳中和的过程中对风能发展和气候变化的影响有些差别。GDP增速和政府的投资比例在实现碳达峰、碳中和的过程中初期对风电行业的影响并不明显,但随着时间的变化影响加大。也就是说,这两个因素在实现碳达峰、碳中和的早期阶段不是风能产业发展的决定性因素,但当累计装机容量达到一定的水平之后,它们将成为限制风能发展和减排的关键因素。而学习率是这几个因素中影响力最小的,这与风力发电技术水平的成熟度有关。
由于电网的消纳能力和碳价的波动会造成风能新增装机容量和减排潜力产生巨大差异,因此这两个因素是影响风能产业和减排潜力的重要因素。目前风能的弃风限电现象是已得到了明显地降低,但风力发电占全国发电量的比例仍然较低,根据国家统计局的数据,2020年全国发电总量为77790.6亿千“双碳”目标驱动下的中国清洁能源发展优化路径研究126瓦时,而风力发电4665亿千瓦时,占比仅为6%,因此要切实加强风电优先调度,最大限度消纳风电。
加快配套电网建设,扩大风电消纳范围。同时全面部署应用分布式能源技术和微网等技术,来改善东中部地区分散式风电的并网和消纳条件,为风电大规模利用做好基础准备。
原标题:清洁能源发展,中国风能首当其冲,中国自主减排有担当