新能源VS舊能源 風(fēng)能發(fā)電、光伏發(fā)電為什么干不過火力發(fā)電

新能源、風(fēng)能發(fā)電、和光伏發(fā)電是最近一兩年內(nèi)，是街頭巷尾比較熱議的一個(gè)詞語。我國(guó)新能源目前的發(fā)展水平是什么樣呢？它相對(duì)舊能源他有什么優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景呢？ 新能源又有什么先天性的缺點(diǎn)呢？感興趣的朋友們可以帶著這些問題大家跟著我一探究竟。

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光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電的前景

碳中和背景下，光伏發(fā)電進(jìn)入增長(zhǎng)快車道。2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。據(jù)此測(cè)算，2030年，風(fēng)電、光伏裝機(jī)發(fā)電量預(yù)計(jì)分別為1.5、1.2萬億千瓦時(shí)，2021-2030年光伏發(fā)電年均復(fù)合增速16.2%，同期GDP年均復(fù)合增速預(yù)計(jì)為5.3%左右，光伏發(fā)電增速是GDP增速的3倍；2060年，風(fēng)電、光伏裝機(jī)發(fā)電量分別為4.1、5.0萬億千瓦時(shí)，2021-2060年光伏發(fā)電年均復(fù)合增速7.6%，同期GDP年均復(fù)合增速預(yù)計(jì)為3.3%左右，光伏發(fā)電增速是GDP增速的2.3倍。

近日，國(guó)家能源局綜合司下發(fā)關(guān)于報(bào)送整縣屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)方案的通知。根據(jù)文件要求，項(xiàng)目申報(bào)試點(diǎn)縣要具備豐富的屋頂資源、有較好的消納能力，黨政機(jī)關(guān)建筑屋頂總面積光伏可安裝比例不低于50%，學(xué)校、醫(yī)院等不低于40%，工商業(yè)分布式地不低于30%，農(nóng)村居民屋頂不低于20%。

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我國(guó)2021年度能源電力的現(xiàn)狀

國(guó)家能源部最近發(fā)布了一組數(shù)據(jù)，是關(guān)于我國(guó)2021年度1-5月份發(fā)電、用電、發(fā)電利用率及投資占比的信息。從數(shù)據(jù)來看，我國(guó)目前我國(guó)的電力結(jié)構(gòu)仍舊是依靠煤炭火力發(fā)電。

我國(guó)煤炭資源保有儲(chǔ)量的76%分布在山西、內(nèi)蒙古、陜西、新疆等北部和西部地區(qū)。而電力的消費(fèi)需求主要集中在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的中東部地區(qū)。但也可以看出新能源中的光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、無論是發(fā)電量還是總裝機(jī)量和投資比例的比例都大幅的提升了，未來發(fā)電的趨勢(shì)只能是火電越來越少。

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全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)容量

下面大家看看具體的數(shù)據(jù)，為了方便年齡大眼花的讀者，我補(bǔ)充了文字說明。

從表一來看，發(fā)電總裝機(jī)量今年比去年同比增長(zhǎng)9.5%。其中火電占總裝機(jī)容量的56.4%，新能源占總裝機(jī)容量的27%。

增速方面火電增長(zhǎng)4.2%，低于平均水平；風(fēng)電增長(zhǎng)最快達(dá)34.6%將近平均水平的4倍，其次是光伏發(fā)電增長(zhǎng)24.3%。這說明國(guó)家現(xiàn)在加大新能源的投資比例，未來新能源帶電量的占比會(huì)越來越大，火力發(fā)電還是領(lǐng)軍人物，調(diào)控全局。

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全國(guó)用電量的對(duì)比

第一產(chǎn)業(yè)中包括農(nóng)林漁牧，用電量為362億千瓦時(shí)僅占總用電量的1.1%；第二產(chǎn)業(yè)用電量為21779億千瓦時(shí)，占總用電量的67.4%，說明工業(yè)用電量是大戶；第三產(chǎn)業(yè)用電量為5483億千瓦時(shí)，占總用電量的17%，但增速是最高的達(dá)到27.8%，說明隨著疫情控制住以后，服務(wù)行業(yè)正在大幅度的回暖。城鄉(xiāng)居民生活用電量變化不大。

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各類發(fā)電平均利用小時(shí)的對(duì)比

在這里我解釋一下“平均利用小時(shí)”。

平均發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)是發(fā)電廠發(fā)電設(shè)備利用程度的指標(biāo)。它是一定時(shí)期內(nèi)平均發(fā)電設(shè)備容量在滿負(fù)荷運(yùn)行條件下的運(yùn)行小時(shí)數(shù)。發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)等于報(bào)告期發(fā)電量與報(bào)告期的平均發(fā)電設(shè)備容量之比。

公式為：

發(fā)電機(jī)組年平均設(shè)備利用小時(shí)=8760h（或8784h）×設(shè)備可用率%×發(fā)電機(jī)組年負(fù)荷率%×（1-負(fù)載、事故備用率%）。

我一句話簡(jiǎn)單概括：“就是標(biāo)志發(fā)電效率的高低，越大越好”

從表中我們可以看出：核電的平均利用率最高達(dá)到68.1%，是平均值的2倍，說明核電的發(fā)電效率最高，只是核電技術(shù)難以掌握，而且有其他副作用，所以目前裝機(jī)容量占比不大；太陽能的平均利用率最低僅為11.4%，其次是風(fēng)電和水電為22.9%和23.4%。

由于新能源機(jī)組對(duì)系統(tǒng)高頻和過電壓的耐受能力較差,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng),頻率、電壓發(fā)生變化時(shí),新能源機(jī)組容易大規(guī)模脫網(wǎng),引發(fā)嚴(yán)重的連鎖性故障。所以新能源發(fā)電水平還是不穩(wěn)定,導(dǎo)致平均利用小時(shí)太低。

/結(jié)論/

就目前的數(shù)據(jù)分析和技術(shù)現(xiàn)狀來看，風(fēng)能發(fā)電、光伏發(fā)電還是難擔(dān)大任。主要原因還是解決不了“平均利用小時(shí)”和“蓄能儲(chǔ)能”的問題。

光電有日夜問題，風(fēng)電有天氣問題，水電有枯水季問題，波浪受海情的影響很大，潮汐的落差太小，新能源發(fā)展如火如荼，但問題還是不小，最大的問題是間隙性。全國(guó)互聯(lián)的大功率智能電網(wǎng)能解決一部分問題，但不能本質(zhì)解決，而中國(guó)峰值用電問題在增加。

用化石燃料作為峰值電力來源是最近便的解決方法，但碳排是無法回避的問題。核電不僅有乏燃料的處理問題，還不宜迅速增減負(fù)荷，不適合用作調(diào)峰電力。抽水儲(chǔ)能需要在山頂建水庫，安全隱患難以回避，尤其是在最需要調(diào)峰電站的人員密集地區(qū)。鉛酸蓄電池效率低，固體污染大，作為大規(guī)模的調(diào)峰電站不可行。鋰電池的大功率集中使用的安全性是個(gè)大問題，也有固體污染處理問題。還是需要專業(yè)、高效、安全、容易遍地鋪開的新技術(shù)調(diào)峰電力技術(shù)。

不過在全球氣候變暖及化石能源日益枯竭的大背景下，未來 30 年內(nèi)以光伏發(fā)電為代表的清潔能源將成為增量能源主要解決方案，全球能源結(jié)構(gòu)改變壓力和需求將為光伏發(fā)展帶來巨大發(fā)展空間，光伏行業(yè)在未來市場(chǎng)前景依舊廣闊。

/后記/

朋友們，你們覺得火電廠還有未來嗎？如果我們?nèi)祟惛淖兞恕袄眯r(shí)”和“蓄能”就能完全超過舊能源，我們?nèi)祟惥涂赡芗铀僮呦蛭磥?，或許很多年以后，新出生的孩子根本就不知道煤炭還能發(fā)電、石油還能用來驅(qū)動(dòng)汽車。

我后期還會(huì)出一期關(guān)于世界各國(guó)電力蓄能、儲(chǔ)能方法的文章。大家也可以腦洞大開，說說你都知道有哪些方式可以把電能儲(chǔ)存下來。我在小的時(shí)候?qū)﹄姷南敕ㄓ泻芏啵合脒^做個(gè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)大小的核反應(yīng)堆，放在汽車?yán)?，就永遠(yuǎn)不用加油了；還想過把天空中的雷電用風(fēng)箏引下來，然后存到大地中的一個(gè)超級(jí)大電池里。