风光技术部分环节对国外依赖度仍较高专业的人建议加速研发

  中国已成为全世界最大的光伏和风电市场，然而，目前风光技术在发展过程中仍面临着一些系统性挑战，其中，核心部件、关键原材料等部分环节对国外依赖度仍较高，亟待突破。

  在清华大学碳中和研究院、清华大学环境学院等8日举办的《中国碳中和目标下的风光技术展望》（下称《报告》）发布会上，中国工程院院士、清华大学碳中和研究院院长贺克斌表示，“双碳”目标下，风、光等可再次生产的能源发展成为构建新型电力系统、推动能源结构转型的关键举措。中国在推动技术进步和成本下降的过程中起到了及其重要的作用，为应对全球气候平均状态随时间的变化树立了行动典范。

  “然而，目前风光技术在发展过程中仍面临着许多系统性挑战，如发电效率低、储能技术不成熟、成本比较高等。”贺克斌说，为应对这些挑战，相关学界和产业界应不断加大风光研发技术投入，力求突破技术瓶颈，推动风光技术的加快速度进行发展，为实现能源转型和绿色低碳发展提供有力支撑。

  数据显示，近年来，以风光为主的可再次生产的能源在我国电力装机和发电结构中逐步扩大，我国可再次生产的能源进入大规模跃升发展阶段，推动电力领域逐步向清洁化、低碳化转变。截至2022年底，我国以风电、光伏发电为首的新能源装机容量达758吉瓦，在全部电力装机中的比重为29.6%，较2012年提高约24个百分点。2022年度新能源发电量约1.2亿万千瓦，占全社会用电量的13.8%，较2012年提高约12个百分点。

  《报告》介绍，2022年全国风电投资完成1960亿元，占电源工程建设投资的27.19%，带动了国内风电制造、设计、施工、运行维护等相关产业的加快速度进行发展，成为电力领域新增投资的主力。在技术创新、规模效应的双重促进下，过去近20年，风电机组单位千瓦价格从2000年12000元/千瓦下降至2022年的1800元/千瓦左右，下降幅度达到85%。

  中国电力企业联合会预计到2023年底，我国发电装机容量预计将达到2900吉瓦，其中并网风电装机达430吉瓦、并网太阳能发电560吉瓦，占全国总装机比重超过三分之一。

  我国风电机组关键环节全球市场占有率。资料来源：我国碳中和目标下的风光技术展望

  2012-2023年我国电力装机结构及风电、太阳能合计在全社会用电量中的比重。资料来源：我国碳中和目标下的风光技术展望

  清华大学碳中和研究院减污降碳协同增效研究中心主任王灿介绍，我国在风光技术的研发和应用方面取得了显著的成效，陆上风电和光伏技术已进入成熟应用阶段，海上风电和光热技术进入早期的示范应用阶段。与欧美发达国家相比，我国风光装备生产拥有成本较低、产业链较为完善的优势，为应对全球气候平均状态随时间的变化和实现可持续发展作出了重要贡献。

  王灿介绍，目前我国陆上风电技术完全成熟，并具备一定市场规模。但海上风电技术仍处于早期应用阶段，近海与深远海风电技术发展并不同步，深远海风电技术初步进入市场，却不具备成本优势，仍需要国家政策的支持。风能产业链部分环节对国外依赖度比较高，最重要的包含风资源分析、风电机组整机设计仿真等工程仿真软件，关键轴承、变流器、控制器中的关键电子器件，碳纤维、巴沙木、润滑剂等关键材料等。

  以设计软件等基础技术为例，《报告》称，目前，我国风能领域应用的风电机组整机设计仿真软件、有限元分析软件、CAD软件、数值计算软件以及风电场开发设计等仿线%依赖国外企业，“目前国内已开展相关软件研究，但尚未达到商业软件层面”。

  另一方面，风电机组的单机额定容量提升越发快速，叶片的尺寸也相应逐步的提升，超长叶片产品的轻量化、可靠性、安全性、效率和经济性等问题越发凸显。《报告》称，目前，我国仍主要依赖国外的叶片设计技术，对大型柔性叶片的气弹稳定性机理认识不足，缺乏基于气弹耦合效应的大型叶片高效、低载、轻量化设计技术。

  在关键部件方面，《报告》介绍，我国5兆瓦级以上大兆瓦风电机组主轴轴承60%依赖进口；变流器电子器件模块的对外依存度较高。国内风电机组变流器70%的IGBT模块由国外公司可以提供；控制器的PLC模块100%由国外企业供应，我国大陆地区也有厂家的风电机组控制器在试用，但性能与国际进口产品仍存在比较大差距。

  在关键原材料方面，随着叶片向长尺寸方向发展，碳纤维在叶片中的应用已愈来愈普遍。目前碳纤维供应商大多数来源于美国、德国及日本的企业。国内已有生产商，但产品质量、良品率、产量和成本等暂时不足以满足行业需要。叶片的特种芯材巴沙木主要从中南美洲进口，综合考虑成本、质量等因素，国内短期无法填补。此外，目前风电机组运行过程中应用的润滑油、润滑脂约95%由国外企业提供。

  王灿介绍，风电机组属于高度机电一体化设备，在核心部件的研发、设计、生产制作的完整过程中涉及多个工业基础领域，虽然我国风电机组制造技术发展迅速，但一些关键技术仍制约着风电机组国产化的发展。

  中国已成为全世界最大的光伏和风电市场。图为国家电投内蒙古公司风电项目。摄影/章轲

  “中国碳中和目标下的风光技术展望”项目课题组调查还发现，虽然在风电技术慢慢的提升和规模逐步扩大的背景下，风电机组价格持续下降，推动项目总投资同比有所降低。但土地成本、电网接入、项目前期开发管理费用、限电消纳成本及地方收费、融资成本等非技术成本对风电项目的单位千瓦投资仍有一定的影响。

  “需进一步规范土地相关制度、降低资源配置相关成本、协调落实项目建设和电力送出消纳条件、强化行业各方监督等，从而切实降低非技术成本。”《报告》称。

  国家气候战略中心首任主任、中国能源研究会常务理事李俊峰在发布会上建议，提升基础制造业工艺水平和材料制造水平，加强国产品牌替代应用，重点集中在大型化轻量化的叶片、模块化智能化的齿轮箱、集成化和子系统模块化的变流器控制管理系统。同时，进一步调动开发企业应用国产主轴轴承的积极性。

  上述课题组也建议，在加快速度进行发展陆上风电、集中式光伏发电的同时，均衡发展海上风电与分布式光伏发电，开展远海风电示范项目建设。加速风光研发技术，推进光热商业化，提高效率并快速减少相关成本。全面推动风光制造业及电子芯片研发，实现关键零部件技术上的突破。发展“风光+”储能、制氢、短期预报等配套技术及平台，并展开风电、光伏与光热等多能源协同发展示范。

  课题组建议，制定更具激励性的补贴政策、强化环境标准及建立碳交易制度等，促进风光行业的可持续和健康发展。全面推动风电、海上风电、集中式光伏、分布式光伏和分散式风电的综合发展。实现95%以上的全产业链国产化，并完善行业公共测试验证平台。同步快速地发展风光配套储能和制氢技术，推动光热电站为核心的多能互补一体化基地建设。推进风光与别的行业协同绿色发展，比如风光+农业、风光+交通等行业协同，促使不一样的行业共同致力于减少碳排放和环境影响。

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