12亿千瓦风光装机承诺实现后，根据“三倍可再生能源”目标的指引，未来六年我国还需要新增11.4亿千瓦的风电光伏装机，而风电、光伏装机比例跨越式提高之后，新能源消纳正在面临新的挑战。
2020年，我国提出“力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”的发展目标。同年12月，国家主席习近平在全球气候雄心峰会上宣布，到2030年，中国风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。
在12亿千瓦目标的引领下，风电和太阳能行业在过去几年里取得了飞速发展，跨越了一个又一个里程碑。
2020年以来，我国风电光伏连续3年新增装机超过1亿千瓦，其中2023年新增2.9亿千瓦，约占全球风电光伏新增装机的63%。2023年可再生能源发电装机占比突破50%，历史性超过化石能源发电装机容量。
近日，风电光伏的发展又迎来了一个新的历史性突破。8月23日，国家能源局发布1-7月份全国电力工业统计数据。数据显示，截至7月底，全国累计发电装机容量约31.0亿千瓦；其中，太阳能发电装机容量约7.4亿千瓦，风电装机容量约4.7亿千瓦。
也就是说，风电和光伏的总装机容量已达到12.1亿千瓦，我国在不到四年的时间，提前六年完成了12亿千瓦风光装机目标的承诺。要知道2020年年底，我国风电光伏装机规模还仅有5.34亿千瓦，仅仅用了大约三年半时间，中国就完成了承诺的十年装机增长目标。
图说：2020年-2024年7月中国风电、太阳能装机增长图
来源：国家能源局、财经杂志
在中国作出双碳承诺之后，在多重因素激励下，风电、光伏装机容量超预期增长。2021年新能源装机容量同比增长37.6%，2022年这一数字增长到39.4%，而2023年则攀升到了76.2%，装机增长速度远超其他电源类型。
2020年底至今，中国新增了约6.8亿千瓦的风电、太阳能装机。其中，太阳能装机新增4.9亿千瓦，增长将近两倍。风电装机则从2020年底的2.8亿千瓦增长至2024年7月的4.7亿千瓦，增长约1.9亿千瓦。
12亿千瓦的风电、太阳能装机目标已经提前完成，接下来风电光伏将如何发展，走向何方？实际上中国政府也早就有了规划。
虽然中国未在COP28上签署全球三倍可再生能源的倡议，但是它在中美发表的《阳光之乡声明》中明确表示支持这一倡议。《阳光之乡声明》明确指出：在21世纪20年代这关键十年，两国支持二十国集团领导人宣言所述努力争取到2030年全球可再生能源装机增至三倍，并计划从现在到2030年在2020年水平上充分加快两国可再生能源部署。
图说：美国首席气候谈判代表克里与中国气候变化事务特使解振华在COP28期间沟通
来源：路透社
事实上，这个声明的目标就是2030年全球可再生能源装机目标在2020年数据基础上增加2倍，到2030年，全球可再生能源装机容量至少达到1.1万吉瓦。
截至2020年底，中国可再生能源发电装机规模达到9.34亿千瓦（934吉瓦）。其中包含了水电、风电、光伏发电和生物质发电等多个方面的装机容量。根据“三倍可再生能源”的目标，到2030年，中国可再生能源装机规模至少达到28.02亿千瓦。
结合本次国家能源局发布的数据来看，这也就意味着，在未来六年的时间，剔除2030年水电规划的4.5亿千瓦和目前风光已有的12亿千瓦装机，还需要新增11.4亿千瓦的风电光伏装机，即平均每年新增约2亿千瓦风电和太阳能装机。这一数字恰好与国家能源局设定的2024年全国风电光伏新增装机水平相当。
这也就是说，如果中国从现在起每年新增2亿千瓦风光装机，即使十年间不新增任何水电装机容量（目前中国水电总装机规模为4.285亿千瓦），到2030年，它也完全可以将自身的可再生能源装机容量增加到三倍。这无疑将给中国的可再生能源产业带来了新的希望。
国际可再生能源署倡议将三倍增计划的基准年设为2022年。若按此计算，中国从现在起每年新增的可再生能源装机容量只要略高于2023年官方宣布的年度增长速度，这个目标也可以实现。
图说：中国2030年可再生能源三倍装机目标预测
来源：国家能源局，Global Energy Monitor
据全球能源监测 (Global Energy Monitor)最新数据显示，中国在建大型公用事业规模的太阳能和风电项目合计装机容量为339吉瓦（其中太阳能占180吉瓦，风电占159吉瓦），这是全球所有其他国家该数值总和的两倍，足以满足整个韩国目前的用电需求。
这意味着中国三分之一的拟建太阳能和风电项目装机容量已进入施工阶段，这大大超过了全球7%的平均水平。庞大的在建可再生能源装机规模给业界带来了中国将提前实现碳达峰的乐观预期。
能源与清洁空气研究中心（Centre for Research on Energy and Clean Air）首席分析师柳力（Lauri Myllyvirta）在2024年5月的一项研究中提出，中国的整体碳排放量可能已经在2023年实现了达峰。他指出2024年3月中国的风电与太阳能发电量已经可以满足其90%的新增电力需求，同时房产建筑业的衰退也将进一步降低二氧化碳的排放。
能源与清洁空气研究中心在其最新报告中也进一步指出，中国2024年第二季度排放量同比下降1%，这是自新冠疫情爆发以来的首次季度下降，佐证了中国可能已在2023年碳达峰。
图说：2024年3月中国的风电与太阳能发电量已经可以满足其90%的新增电力需求
来源：Carbon Brief
不过风电、光伏装机比例跨越式提高之后，新能源消纳正在面临新的挑战，尤其在装机比例较高、主要外送为主的西北省份，保障95%的消纳红线越来越困难。而未来年均新增2亿千瓦的风电、光伏装机将对系统消纳和安全可靠运行提出严峻挑战。
2023年全国多地在分布式光伏接入电网承载力评估中已被划为红区，光伏消纳空间接近枯竭，新能源装机规模的持续增长，对电力系统的冲击将更加明显，系统调节难度持续提高。围绕煤电设计的电网如何消纳规模空前的可再生能源发电量，并将新增电量安全经济地传输到有需要的地区，成为了中国电力行业无法避开的难题。
目前，大规模配建储能难以达到保障系统可靠性要求的水平。在新型储能中占比最高的电化学储能由于其充放电限制，无法为系统提供长期有效的可靠性，实际运行过程中更多发挥的是平抑系统短时波动的作用。
截至2023年底，全国已投运新型储能项目累计装机规模达3139万千瓦/6688万千瓦时，平均储能时长仅为2.1小时。2024上半年，国内新增新型储能投运装机规模13.67吉瓦/33.41吉瓦时，同比均增长71%，但项目时长仍以2-4小时的短时储能为主，占比达到78%。
由于储能时长较短，虽然新型储能装机快速攀升，但利用率却处于非常低的水平。而当煤电等可靠性调节电源的体量无法满足高峰负荷需求时，随着光伏、风电装机占比持续提升，其发电实时出力与终端电力需求的平衡问题将愈发严重。
电力传输则是另一大挑战，将拥有大型风光基地的北部与西北省区的可再生能源发电量输送到位于中部与东南部的用电大省，正严重依赖特高压输电线。目前，中国正在建造或准备开建的特高压传输线路共有十条，但它们远不能满足日益增长的可再生能源发电量，成为了新的制约。
与此同时，在风光的持续高渗透率下，整个电力系统或将进入“电量过剩，电力短缺”的状态。如何利用持续增多的过剩电量将是产业进化的方向，未来将其转化为绿氢并进一步转换为绿色液体燃料可能是提高新能源消纳率的有效方向。
据香橙会氢能数据库 H2 Plus Data统计，截至2024年8月，我国涉绿氢项目数量已经超过500个，不同推进阶段绿氢产能累计已经超过1020万吨（数据统计涵盖了部分项目的远期产能）。
进一步来看，化工、交通、储能是现阶段绿氢进一步消纳规划的主要路径。其中，绿醇领衔绿氢消纳，规划绿醇消纳绿氢产能约为489.3万吨，在化工应用中的消纳占比约为49.14%。规划绿氨消纳绿氢产能约为310.9万吨，消纳占比约为31.22%。规划绿色航煤消纳绿氢产能约为90.8万吨，消纳占比约为9.12%。
图说：国内绿氢项目消纳路径对应产能占比分布(%/万吨)
来源：香橙会氢能数据库 H2 Data Plus
提前五年半完成12亿千瓦风光装机目标后，如何兼顾新能源的清洁低碳效益、推进电力系统低碳转型，同时兼顾电力系统的安全性和经济运行，正在成为中国电力行业面临的新难题。将庞大的可再生能源装机转化为发电量，以此替代化石能源，还需要进一步努力。
