王斯成中国可再生能源学会光伏专委会2021年12月7-9日光伏发电助力“碳达峰和碳中和”大力发展光伏发电等清洁能源，实现2030年碳达峰，2060年碳中和。1.习近平主席2020年9月在75届联大一般性辩论上宣布中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和；2.这相比欧盟和日本提出的2050年碳中和晚了10年，但是任务远比发达国家艰巨。发达国家在20-30年前已经碳达峰，实现碳中和的窗口期50-60年，而我国的窗口期仅有30年;3.中国2020年二氧化碳排放大约100亿吨，发电和采暖50亿吨，制造和建筑30亿吨，交通10亿吨，其它10亿吨。人均排放大约7吨，2030年达峰时年排放109亿吨，大约占全世界排放量的三分之一。煤炭、石油和天然气占总排放的95%！2030年碳达峰，2060年碳中和中国将有条件承担2020年后的强制减排义务31、解振华表示：按照《联合国气候变化框架公约》要求，发达国家要承担气候变化的历史责任，承担率先大幅减排的责任，提供资金和技术帮助发展中国家提高应对能力，发展中国家要在可持续发展的框架下采取应对行动。2、外交部对于美国“要求中国承担强制减排义务”时表示：既要看现在的排放，也要看历史排放；既要看排放总量，更要看人均排放。3、中方会努力承担与自身发展阶段、应尽义务和能力相适应的进一步减排目标。注：中国要发展就要留有余地，争取“碳排放权”和“发展权”。中国强调累计排放和人均排放远低于发达国家4根据国际能源署（IEA）的统计，中国从2007年开始成为世界温室气体排放的第一大国。然而，中国的历史累计排放和人均排放远远低于发达国家。联合国环境规划署《2020排放差距报告》UNEP《EmissionsGapReport2020》2019年全球温室气体排放再创新高，达到591亿吨二氧化碳当量！中国排放量140亿吨，人均排放9.7亿吨，超过欧盟（略低于日本）！中国将面临被征收高额“碳关税”的风险。中国2020年温室气体排放是美国、欧盟和日本的总合。累计已经达到世界第一、第二，人均仅仅排在美国和俄罗斯之后。已经不单单是环境问题，而且涉及到贸易。能源转型也是中国自身发展的需要。2020年中国的电力装机和发电量发电类型电力装机（万千瓦）占比（%）年发电量（亿千瓦时）占比（%）火电11471552.15279970.1气电98024.5水电3701616.81214016.1核电49892.336634.9风电2815312.841465.5光伏2534311.526053.5合计220058100.075353100.0各种能源发一度电排放多少二氧化碳？020040060080010001200各类发电方式二氧化碳排放（g/kWh）发电分类二氧化碳排放（g/kWh)燃煤发电960燃油发电778天然气发电443生物质发电45地热发电35核能发电30光伏发电30水力发电26太阳能热发电16风力发电111.碳中和主要路径：1）“节能”，2）“替代”，3）“碳汇”（CarbonSink），4）“捕集+封存+利用”（CCS/CCUS）；2.2020年中国的森林植被碳汇总和大约为12亿吨（潘家华：国家气候变化专家委员会委员、中国社科院学部委员），即便森林植被的面积再扩大50%，也只能解决大约17%左右的碳中和；3.二氧化碳的“捕集+封存+利用”（CCS/CCUS）目前还没有低成本、成熟可操作的实施路径，但火电专家认为火电还要保留作为应急和备用电源，CCS/CCUS将发挥大的作用；规划目标：2060年CCS封存10亿吨二氧化碳，其中火电产生8亿吨；4.因此，70-80%以上的“碳中和”任务要靠节能和大力发展清洁能源来实现。实现“碳中和”的路径《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中共中央、国务院2021年10月24日到2025年，非化石能源消费比重达到20%左右；到2030年，非化石能源消费比重达到25%左右；到2060年，非化石能源消费比重达到80%以上。这个数字惊人！国家发改委能源研究所：资料来源：【中国可再生能源展望2018】基本情景，国家发改委能源所/国家可再生能源中心，2018年7月。[中国可再生能源展望2018]给出高比例可再生能源发展前景：2050年全国电力总装机56.3亿千瓦，光伏装机21.65亿千瓦，风电装机20.62亿千瓦，火电装机6.2亿千瓦。非化石能源在一次能源消费的占比67%，非化石能源在电力消费中占比86%。最近发改委能源所依据2060年“碳中和”，又提出了新的高比例可再生能源发展目标：2060年中国光伏总装机40亿千瓦，风电30亿千瓦，国家碳达峰碳中和工作意见：非化石能源在一次能源消费的占比80%以上！周孝信院士战略规划部：李鹏华能集团董事长：舒印彪风、光、生物质发电装机52亿千瓦；非化石能源发电占比90%；煤电、气电占比10%。1、发电：合计60-85亿千瓦电力装机，其中：水电4-5亿千瓦，核电1-2亿千瓦，光伏30-40亿千瓦，风电20-30亿千瓦，化石燃料发电5-6亿千瓦，其它1-2亿千瓦。风光装机占比要在80%以上！2、燃料替代:很多交通、重工业用能无法用电来解决，如：飞机、轮船、重卡等重运输，以及炼钢、炼油等重工业，只能采用“燃料替代”：生物质燃料：生物柴油，生物乙醇，有成熟的技术；氢燃料：氢气（燃料电池、氢发动机、直接燃烧），甲醇CH3OH，甲烷CH4，与氮气合成氨燃料（氨发动机，直接燃烧）。3、采暖、热水、炊事用能：太阳能热利用，地热能，生物质，电能。4、电能替代（电气化水平）：电在一次能源占比从现在的26.5%提高到平均70%。工业用能提高到70%，建筑用能提高到80%，交通用能提高到50%。难点：高比例风光发电和绿氢（目前绿氢比例仅有4%）的燃料替代。2060年高比例可再生能源架构：非此无法实现碳中和！1、火电的灵活性改造：调节能力：1：4，调节成本？；2、输电通道：电力系统覆盖范围越大，越容易实现区域间的电力平衡；可再生能源的利用小时数低，输电占比仅仅14%？3、储能:抽水蓄能，电化学储能，成本？转动惯量（耐冲击能力差）？4、分布式发电：大约50%的装机在用户侧。是大规模发展光伏最主要的途径。高比例、低“置信度”的风光造成停电事故：南澳大利亚州2016年9月28日停电事故，事故前风光占比48.36%；英国2019年8月9日停电事故，事故前风光占比40%。实现高比例风光在技术上是否可行？很多人质疑！战略规划部：李鹏（原能源局综合司）风光电源的置信度仅有10%，依然需要火电备用，产生大量“无效装机”，造成浪费，在经济上行不通。战略规划部：李鹏《碳中和误区及其现实路径》论点1：太阳能、风能是没办法预测的，电网小于15%可以容纳，多于15%容纳不了。论点2：依赖储能风能和太阳能也不能彻底取代火电。目前全世界电池生产商5年多的电池产能仅能满足东京全市停电3天的电能。况且，这个世界也没有那么多的钴和锂，没法让我们造那么多的电池。技术问题解决依赖于科学和技术的发展，这个发展过程是难以预测的，仍然需要时间。制定战略要以今天已经被大规模证明的技术为基础，没证明技术突破不能先假设这个技术肯定会有突破。11月19日，国家能源局给学会发来两个文件：1）征求“极端情况下能源、电力安全保供制度和机制的意见和建议”。2）征求“提高第一批风电、光伏基地消纳水平的建议”。我理解，能源局也希望知道，大规模发展风电和光伏，如何解决消纳问题？又如何在极端情况下，保证能源和电力的供给安全？我觉得，一定要逐步提高风光电源的“置信容量”。如何在大幅度提高光伏和风电占比，减少火电装机的同时，又能保障安全供电？燃煤机组工作示意图1）光伏+熔盐替代燃煤锅炉；2）光伏动力系统替代汽轮机动力系统21汽轮机熔盐热罐熔盐冷罐G蒸汽发生器凝汽器给水泵熔盐泵熔盐泵发电机太阳能热发电/太阳能驱动的常规卡诺电池1234TS1234盐水蒸发器水相变点利用熔融盐罐来双向调节太阳能上网功率，电量，维持稳定的频率。热启动15分钟满功率。王志峰Source:VattenfallThermalenergystorageEnergyEfficiency能源转换效率(%)Cost成本（欧元/kW)CAES压缩空气55600Battery蓄电池801000PumpingHydro抽水蓄能80600HeatStorage储热95200许洪华周孝信院士氢碳燃料替代油气低碳电力：1.分布式电源：建筑光伏，户用光伏，光伏+，微电网，“虚拟电站”,分布式储能。。2.风光+储能：发电侧，风光水火储多能互补，智能电网。。。3.火电的灵活性改造：20%-80%；4.建立更多的输电通道；5.绿色热电厂：风光+融盐储热，风光电驱动火电机组；燃料替代：1.生物质燃料：生物柴油，生物乙醇。。。2.光伏制造绿氢；3.氢氧燃料电池；4.氢气发动机；3.氢燃料和氢碳燃料：氢气+二氧化碳=甲烷或甲醇，氢气+氮气=氨气；4.CCUS：二氧化碳捕捉、填埋和利用；5.火电厂和燃气轮机不再单纯烧煤和天然气，而是掺烧零碳燃料。通过“低碳电力和燃料替代”的技术创新，完全可以实现高比例光伏和风电的能源架构我相信：加强领导，重金投入，联合攻关，取得突破(10年之内).光伏发电一定能在实现“碳中和”的攻坚战中发挥最重要的作用。清华毛宗强发改能源〔2019〕807号文：各省（自治区,直辖市）非水可再生能源电力消纳责任权重（2016年第一次，2020年非水9%）(中央提出，各地认可)对应2020年非化石能源占一次能源消费的15%的国家目标，非水可再生能源电力应在全国电力消费中占比9%。2020年已经实现非水RE在电力消费占比超过12%，非化石能源在一次能源占比15.9%。售电企业和电力用户协同承担消纳责任。以实际消纳可再生能源电量为主要方式完成消纳量，同时可通过以下补充（替代）方式完成消纳量：（一）向超额完成年度消纳量的市场主体购买其“超额消纳量”，双方确定交易价格。（二）自愿认购可再生能源绿色电力证书。省区市2019201920202020最低激励最低激励北京13.50%14.90%15.00%16.50%河北13.50%14.90%15.00%16.50%内蒙古18.00%19.80%18.00%19.80%辽宁10.00%11.00%10.50%11.60%江苏6.50%7.20%7.50%8.30%浙江6.50%7.20%7.50%8.30%山东10.00%11.00%10.00%11.00%河南9.50%10.50%10.50%11.60%广东3.50%3.90%4.00%4.40%海南5.00%5.50%5.00%5.50%四川3.50%3.90%3.50%3.90%云南11.50%12.70%11.50%12.70%青海23.00%25.30%25.00%27.50%全国10.32%11.38%11.25%12.39%《关于2021年可再生能源电力消纳责任权重及有关事项的通知》（发改能源〔2021〕704号）为贯彻落实碳达峰、碳中和任务，实现2025年非化石能源占一次能源消费比重提高至20%左右的目标。这是目前的政策将来有可能与“碳交易”政策合并实施。省区市202120212022最低激励最低北京17.50%19.30%18.75%河北16.00%17.60%17.25%内蒙古19.50%21.50%20.75%辽宁13.50%14.90%14.75%江苏10.50%11.60%11.75%浙江8.50%9.40%9.75%山东12.50%13.80%13.75%河南18.00%19.80%19.25%广东5.00%5.50%6.25%海南8.00%8.80%9.25%四川6.00%6.60%7.25%云南15.00%16.50%16.25%青海24.50%27.00%25.75%全国13.40%14.74%14.63%各省（自治区/直辖市）非水可再生能源电力消纳责任权重（2021，2022）1、中国没有退路，碳达峰和碳中和的任务艰巨且紧迫；2、没有高比例的风光，就实现不了“碳中和”；3、中国的能源转型的“铁三角”（杜祥琬院士）：“安全稳定+经济可行+绿色低碳”；4、低碳电力和燃料替代的技术创新需要在10年内有所突破，这就要求：“加强领导，重金投入，联合攻关，务求突破”。结论中国光伏大事记1959年，中国首次开发出光伏电池（天津1418所-中科院半导体所）1971年，中国制造的光伏电池首次用于空间（实践一号，天津18所-中科院半导体所）1973年，中国制造的光伏电池首次用于地面（天津港航标灯）；1979年，中国太阳能学会在西安成立；1983年，中国在北京召开第一届光伏大会；1999年，中国第一条MW级光伏生产线在保定英利建成（3MW）；2001年，中国建成第一条10MW级生产线（无锡尚德）；2005年，中国可再生能源法颁布，2006年1月1日生效；2007年，中国光伏电池年产量超过1GW，成为世界第一大光伏生产国；2013年，中国国内光伏年装机超过欧洲，成为世界第一大光伏市场；2015年，中国国内累计装机超过德国和日本，成为世界累计装机第一大国。2021年中国光伏发电成本低于火电，取消补贴，进入“低价时代”。中国光伏制造业是全球的巨人（2019-2020）Source:中国光伏行业协会（CPIA）产业链多晶硅（万吨）硅锭/硅片（GW）光伏电池（GW）光伏组件（GW）2019全球50.8138.3140.1138.2中国大陆34.2134.7108.698.6占比67.3%97.4%77.5%71.3%2020全球52.1167.7163.4163.7中国大陆39.6161.4134.8124.6占比%76.0%96.2%82.5%76.1%2020年世界光伏市场分布2020年全球光伏市场139.4GW，中国光伏安装48.2GW，占全球市场的34.6%。自2013年起连续9年全球第一。Source：IEAPVPSAnnualReport20212008年以来中国光伏的市场价格下降了90%以上！过去12年中：组件价格下降了94.8%;系统价格下降了93.0%；光伏电价下降了90%；年2008200920102011201220132014201520162017201820192020累计装机（GWp）0.140.300.803.507.0617.7428.3843.5378.08131.0175.0205.0253.0组件价格(元/Wp)30.0019.0013.009.004.504.003.803.603.203.002.001.751.55系统价格（元/W）50.0035.0025.0017.5010.009.008.007.507.207.004.504.003.50光伏上网电价（元/kWh）4通过招标定价1.15110.9-1.00.9-1.00.8-0.980.65-0.850.50-0.700.4-0.550.35-0.490.0010.0020.0030.0040.0050.0060.00市场价格（元/W）光伏组件和系统价格下降（2008-2020）组件价格(元/Wp)系统价格（元/W）表中的上网电价是指导电价，投标价要低很多。可以预见（I类资源区）：2021年：0.3元/kWh2025年：0.2元/kWh2030年：0.1元/kWh个人观点，仅供参考。