碳中和产业报告之新能源发展现状及未来趋势

    上篇文章里讲述了什么是“碳中和”、“碳中和”对于中国发展的意义以及实现“碳中和”的发展路径，感兴趣的朋友可以从我的文章中了解，而今天主要讲述的是新能源发展的现状以及未来发展趋势，而解决发展过程中存在的问题就会成为了我们抓住碳中和这盘大旗最大的机会。

      我们知道受我国资源的现状制约，火力发电占比整个电力行业将近70%多，因此寻找替代火电的新能源成为了减排的关键。目前清洁能源当中主要有光伏、风电、核能、储能等技术，可是从2021年的发展趋势来看，各自都存在着明显的短板，而火电依然在稳定电网运行尤其是调峰发挥着无可替代的作用。

      下面我将逐步讲述风能、光伏、核能、储能四个目前新能源的重点发力方向的现状以及未来发展趋势。

                            01.风电

      风能主要是利用硕大的风机从机械能转换成电能发电。我国虽然国土面积广大，但是面临着风能分布及其不均匀的现状，风能主要集中在三北地区，分别为华北、东北和西北地区，主要在内蒙古、山西、甘肃、宁夏、新疆、吉林、黑龙江等地。

      从风能资源分布我们可以看出风能丰富的地方主要是经济较弱的省份，而东部沿海发达城市却面临路上风能不够用的现状。因此要想解决此问题有两种途径：一个是利用特高压输配线路实现西电东送，第二种是发展海上风电。

      特高压输电技术只有世界极少数国家掌握，而我国特高压输电技术处在世界领先地位。在前期经历了特高压电网的大发展之后目前特高压输电网的发展建设增速相对开始放缓，主要是受制于电网的改造难度，因为华北、西北、东北地区电网本身容量小，基础设施相对落后，想要利用特高压技术把电输出去必须进行整体性的改造。

      海上风电相较与陆上存在三个优势：储量大、效率高、便利。我国有大面积的海洋，因此风能储量比陆地更占优势，因此海上风电是业界普遍认为大有作为的途径。

      目前风电的发电成本依然处在高位，大概在0.53元/度。因此目前的机会就是如何能够降低发电成本，提高发电效率。目前的发展路径有：研发更高、叶片更大的风机。我国国内目前的风机叶片直径在100米左右，而业内预测在2030年风机叶片直径可以达到275米。第二个是通过数字化降低运维成本，通过数字化做到故障的提前预警，减少日程维护的频率；寻找风机的最优配置方案以及准确预测风能等。另外一个方向是发展大型漂浮型电站。

                          02.光伏

      光伏技术，主要是利用光电效应作用在半导体上，比如硅上发生的效应，光能转化成电能。所以就存在靠天吃饭的情况，白天天气晴朗，光伏大发，因此光伏发电目前主要存在的问题就是不稳定。

      那解决的方案有哪些？第一种是发展光热电站。同样是利用光能，把光伏板铺设在大地上，这些光伏板排成一个个同心圆，在中间竖着几百米高的吸热塔。但是这同样对土地的要求较高。第二种就是加储能，给光伏电站加一个大型充电宝。第三个方向是继续进行改进针对光伏发电的发电机技术，解决电网的稳定性。通过融入数字技术，实现同步火力发电机的功能，就是把光伏发的电转换成一个稳定的电压源，而不是传统的电流源，然后针对电网用电量需求进行同步的调整。   

      2021年是光伏大爆发的一年，也正是因为光伏产业的大发展带动了整个行业的成本的降低，相信在不就的将来光伏产业会迎来质变的发展。

                        03.核能

      目前核电面临三大问题：第一是核废料的问题难以解决，目前最安全的处置方式是进行深海填埋。第二个是核泄漏的风险，我们至今还对切尔诺贝利核电站以及东京福岛核电站泄露心有余悸。第三个是选址问题，目前核电站的位置主要在沿海等地。这三个问题成为了制约核电成为主力能源的问题。

      2021年核电有两件大事值得人们关注：一个是5月份，我国在甘肃武威建成了世界第一座钍基熔岩反应堆；一个是12月份，位于山东荣成的华能石岛湾高温气冷堆核电站并网发电。

      面对核电的主要反应堆原料铀，我们找到了可行的替代方案就是用钍。钍基熔岩冷却不需要大量海水，因此解决了选址问题。因此随着技术的突破，核电将带来更大的发展机遇。

                        04.储能

      储能是被人们寄语厚望的一项技术，一旦被突破他可以完美地解决光伏发电不稳定导致对电网的冲击以及目前电网调峰的问题。但是目前储能面临的最大问题也是在此，就是现有技术不能解决问题，而新技术距离成熟应用还太远。

      现有的技术主要是电化学储能，比如铅酸电池，锂电池等。但是它存在固有的问题就是储能时间短，同时遇到极寒天气电量会快速释放。同时原材料资源有限导致产能明显不足。

      因此目前最热的技术还在储氢上面，同时电磁储能、飞轮储能、压缩空气储能、超级电容技术等也在紧锣密鼓的研发当中。当然一个技术能够从研发到成熟需要经历实验室阶段、实际测试阶段、商业化阶段到最后的量产阶段推向市场。

      虽然如此，但是目前仍有两个方案需要大家额外关注：一个是钠电池的发展。前面所说的电池基本上都是锂电池，但是钠电池相较于锂电池，虽然能量密度低，但是对于温度的适应范围更广，同时储量是锂的上千倍且分布广泛。第二个值得关注的方向是提升现有电池系统的储能效率。通过数字化的管理以及电池的“梯次利用”，将是一个非常大的赛道。

      通过讲述新能源的发展现状以及未来发展趋势让我们明白了新的机会在哪里，下次我将讲述一下碳中和产业对于企业以及个人的影响以及发展方向，欢迎朋友们的持续关注。