中國新能源技術(shù)創(chuàng)新面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢

• 劉明月 2023年9月27日 來源：中研研究院 790 48
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新能源技術(shù)創(chuàng)新提高新能源利用率，確保新能源發(fā)電接得上、送得出、用得穩(wěn)。新一代新能源功率預測系統(tǒng)可以接收近千個新能源場站上報的預測數(shù)據(jù)，并據(jù)此預測新疆電網(wǎng)的新能源功率，調(diào)度部門可根據(jù)預測結(jié)果安排第二天的發(fā)電計劃，并開展日內(nèi)電力調(diào)度控制。

數(shù)據(jù)顯示，“新能源+”系列成果已納入新疆維吾爾自治區(qū)在獨立儲能、新能源產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展等方面的6項政策文件。該公司全面實施大電網(wǎng)穩(wěn)定控制等5項國家級重點項目，聯(lián)合高校及科研單位申報全電力電子電力系統(tǒng)構(gòu)建與穩(wěn)定運行等9項國家級重點項目;聯(lián)合中國電科院、南瑞集團等單位，開展新能源友好支撐等21項省部級課題攻關(guān);新一代新能源功率預測系統(tǒng)等12項成果獲省部級科技獎。

新一代新能源功率預測系統(tǒng)可以接收近千個新能源場站上報的預測數(shù)據(jù)，并據(jù)此預測新疆電網(wǎng)的新能源功率，調(diào)度部門可根據(jù)預測結(jié)果安排第二天的發(fā)電計劃，并開展日內(nèi)電力調(diào)度控制。

新能源發(fā)電的波動性為電網(wǎng)調(diào)節(jié)、調(diào)度帶來較大挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)需要提高感知能力，做到新能源技術(shù)創(chuàng)新全面可觀可測可控。為此，國網(wǎng)新疆電力搭建了能源大數(shù)據(jù)中心。該中心融合了風光發(fā)電實時出力、新能源發(fā)電功率、新能源內(nèi)供外銷電量等數(shù)據(jù)，并自主開展數(shù)據(jù)分析。

能源大數(shù)據(jù)中心還可以預測風帶路徑，輔助調(diào)度等部門提前安排火電機組停機、申報日前現(xiàn)貨交易、調(diào)整疆電外送計劃，根據(jù)當日實際情況，通過火電深度調(diào)峰、儲能站充電、啟動自備電廠替代交易等方式消納新能源電量，新能源技術(shù)創(chuàng)新提高新能源利用率，確保新能源發(fā)電接得上、送得出、用得穩(wěn)。

中研研究院出版的《2023-2028年中國新能源行業(yè)發(fā)展前景及投資風險預測分析報告》顯示

中國新能源技術(shù)創(chuàng)新面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢

目前我過發(fā)展新能源技術(shù)和項目。新能源技術(shù)創(chuàng)新的迅速發(fā)展及政府對國產(chǎn)設備的支持，推動風電設備制造業(yè)迅速崛起。風電設備每年增長率均在30%以上，風電設備的技術(shù)水平大幅提升，目前我國1.5兆瓦以下風機從整機到零配件全部能實現(xiàn)國產(chǎn)化，3兆瓦風機已經(jīng)實現(xiàn)系列化并已投入運行，5-6MW風電機組樣機已下線，而且我國風機廠商已經(jīng)開發(fā)出自己的7兆瓦風機。行業(yè)技術(shù)進步迅速。

根據(jù)能源局、發(fā)改委印發(fā)的《以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點的大型風電光伏基地規(guī)劃布局方案》，第二批風光大基地在“十四五”時期規(guī)劃建設裝機量為200GW，“十五五”時期規(guī)劃建設裝機量為255GW，合計455GW。再加上千鄉(xiāng)萬村馭風行動帶來的分布式風電裝機，將有力的支撐風電裝機量長期內(nèi)較快速的增長，新能源技術(shù)創(chuàng)新進而帶動整個行業(yè)的上行。

經(jīng)過近十年的飛速發(fā)展，我國新能源裝機量和裝備制造能力位居世界第一。但新能源發(fā)電設備利用小時數(shù)偏低和新能源效率較低的問題逐步凸顯，具體表現(xiàn)在消納矛盾日益突出。隨著國家可再生能源補貼政策支持力度持續(xù)減弱，新能源發(fā)電陸續(xù)邁入平價甚至低價時代。

1.光伏和風力發(fā)電及制氫

當前我國工業(yè)建設電力主要來自于煤炭燃燒，環(huán)境污染嚴重，同時也對能源行業(yè)帶來危機，面對生態(tài)環(huán)保要求及“碳達峰，碳中和”對CO2排放的巨大壓力，全球正在考慮采取新的方式進行電力供應。光伏和風力發(fā)電與煤炭發(fā)電相比，原料利用可再生資源太陽能和風能，具有清潔無污染、投資和維護費用低的特點，越來越顯示巨大的潛力。

煤炭價格的大幅上漲導致火力發(fā)電成本大幅上漲，我國光伏市場相關(guān)報道顯示，國內(nèi)的火力發(fā)電廠每度電的成本已接近3.5元，甚至有的發(fā)電廠還要更高一些，相比之下國內(nèi)風力發(fā)電和光伏發(fā)電的成本約為1.8元，已開始明顯優(yōu)于火力發(fā)電。通過以上量化的數(shù)據(jù)，結(jié)合光伏和風力發(fā)電的成本優(yōu)勢以及對CO2減排的優(yōu)勢，傳統(tǒng)的石化能源未來將逐漸失去優(yōu)勢，取而代之的光伏和風力發(fā)電必將有巨大發(fā)展空間。

2.開發(fā)CO2利用新技術(shù)，制備甲醇和乙醇

在當前“碳達峰、碳中和”背景下，實現(xiàn)高效轉(zhuǎn)化制高值化學品具有重要的戰(zhàn)略意義。將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇和乙醇等綠色清潔能源，形成低碳運輸燃料，醇類燃燒后又變成CO2，又可以重復利用，實現(xiàn)了資源的再生循環(huán)利用。

由中國科學院上海高等研究院Li等研究了氮摻雜的介孔碳(N-carbon)材料用于電催化CO2轉(zhuǎn)化過程，通過調(diào)控優(yōu)化N-carbon的孔道結(jié)構(gòu)和表面活性位構(gòu)型，發(fā)現(xiàn)在-0.56V(vs.RHE)電壓下電催化CO2轉(zhuǎn)化生成乙醇的電流效率達到77。此項研究工作為設計創(chuàng)制高活性和高選擇性生成多碳產(chǎn)物的電催化體系提供了新思路，隨后中國科學院上海高等研究院與中國海洋石油青島公司、中國成達工程有限公司合作開發(fā)了CO2加氫制甲醇關(guān)鍵技術(shù)。并進行了中試放大研究，于2020年7月建成5000t/a規(guī)模工業(yè)試驗裝置，通過了中國石化聯(lián)合會組織的現(xiàn)場72h考核。評估專家組認為該項目率先建成了全球最大規(guī)模CO2加氫制甲醇工業(yè)試驗裝置，與國內(nèi)外同類技術(shù)相比，主要技術(shù)指標先進，對于我國CO2資源化利用、減少溫室氣體排放具有重要意義。

當前利用CO2加氫制已醇和乙醇工業(yè)化核心問題是開發(fā)高選擇性和轉(zhuǎn)化率的催化劑及配套的工藝技術(shù)。國際上許多技術(shù)專利商如托普索(Topse)和魯奇公司(Lurgi)等均在攻關(guān)高效催化劑并進行相應的工藝技術(shù)開發(fā)工作。

3.城市生活垃圾制氫

目前我國城市垃圾處理方式主要是填埋或者焚燒，垃圾焚燒的主要設備循環(huán)流化床具有投資大和運行成本高的特點，同時焚燒過程中產(chǎn)生飛灰，對環(huán)境污染嚴重，因此開發(fā)新型的生活垃圾處理技術(shù)勢在必行。熱解氣化技術(shù)作為一種新型的生活垃圾處理技術(shù)，可以有效降低化合物生成量并減少飛灰排放量，有機物分解為簡單的氣體分子形成CO和H2，通過用PSA或膜分離后作燃料或化工原料使用，實現(xiàn)生活垃圾處理的無害化和資源化處理，在碳達峰碳中和背景下，伴隨著我國低碳清潔能源大規(guī)模應用需求，生活垃圾處理制氫經(jīng)濟環(huán)保效益顯著。

在全球“碳達峰碳中和”目標的影響下，實現(xiàn)低碳能源轉(zhuǎn)型和現(xiàn)代能源體系重構(gòu)是實現(xiàn)此目標的重要保證，新能源技術(shù)是應對全球氣候變化、推動后疫情時代全球經(jīng)濟“綠色復蘇”的必然選擇。面對全球越來越嚴格的碳減排和環(huán)保要求，光伏風力發(fā)電及制氫、CO2加氫制備甲醇和乙醇、城市生活垃圾制氫技術(shù)，其經(jīng)濟和環(huán)保效益顯著，在碳中和方面必將得到大力發(fā)展和應用。

到2030年，向低碳電力過渡將有助于各國減少資本支出達2萬億美元，這是因為發(fā)展新能源可以減少對煤炭、天然氣萃取和運輸?shù)某杀?、減少化石燃料企業(yè)運營成本，而這一程度完全抵消了發(fā)展新能源的經(jīng)營成本，尤其是對石油進口量大于產(chǎn)品的國家和地區(qū)而言，例如中國、美國、歐洲和印度等。

未來，在國家不斷解決新能源消納難題背景下，我國新能源技術(shù)裝備有望迎來新一輪增長。同時，新能源技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展是未來主要方向和重點工程，能源結(jié)構(gòu)也將持續(xù)進行調(diào)整，所以新能源技術(shù)裝備有望占據(jù)主流，利于行業(yè)進一步升級發(fā)展。因此，新能源產(chǎn)業(yè)維持中高速增長，將帶動新能源技術(shù)裝備壯大變強，前景向好。

為實現(xiàn)“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要，我國風電、光伏等新能源需要保持合計年均1億千瓦以上的大規(guī)模發(fā)展，以持續(xù)快速地推動能源供給側(cè)清潔化、低碳化發(fā)展。

為推動新能源技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)升級，中國要推進新能源產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)智能化、綠色化發(fā)展，并實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破和升級;加大對新能源產(chǎn)業(yè)智能制造和數(shù)字化升級支持力度，實現(xiàn)新能源產(chǎn)業(yè)與信息技術(shù)深度融合;推動退役風電機組、光伏組件回收處理技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，實現(xiàn)新能源技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈全生命周期閉環(huán)式綠色發(fā)展;推進關(guān)鍵技術(shù)突破，加快推動關(guān)鍵基礎材料、設備、零部件等技術(shù)升級;瞄準新型電力系統(tǒng)、安全高效儲能、氫能、新一代核能體系、二氧化碳捕集利用與封存、天然氣水合物等前沿領域，實施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國家重大科技示范項目。

中國新能源技術(shù)創(chuàng)新行業(yè)市場的發(fā)展現(xiàn)狀，通過公司資深研究團隊對市場各類資訊進行整理分析，行業(yè)研究報告可以幫助投資者合理分析新能源技術(shù)創(chuàng)新行業(yè)的市場現(xiàn)狀，為投資者進行投資作出行業(yè)前景預判，挖掘投資價值，同時提出行業(yè)投資策略和營銷策略等方面的建議。

中國新能源技術(shù)創(chuàng)新行業(yè)的內(nèi)外部環(huán)境、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展狀況、市場供需、競爭格局、標桿企業(yè)、發(fā)展趨勢、機會風險、發(fā)展策略與新能源技術(shù)創(chuàng)新投資建議等進行了分析。

據(jù)了解，該行業(yè)發(fā)展空間極大，未來新能源技術(shù)創(chuàng)新市場現(xiàn)狀如何呢?請查看，中研研究院出版的《2023-2028年中國新能源行業(yè)發(fā)展前景及投資風險預測分析報告》。

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