我国风能发展的经济与政策分析
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摘要
我国风能发展面临着新的问题与挑战。经济潜力评估结果表明,上网电价为0.60元/千瓦时,中国风电的经济可开发量为6.63万亿千瓦时,到2030年可以满足全国2/3以上的总用电需求,完全可以满足未来全国高比例可再生能源中的风电比例目标。我国风能分布特点是资源与负荷呈典型的逆向分布,西北、东北和华北地区风能经济开发潜力最大,东南地区风资源有限但并网条件好,未来要加强并网输送,大力推进"西电东送、北电南送"。要解决目前"三北"地区弃风限电的问题,短期要多种方式增加风电的本地消纳;中长期要加快建设特高压电网,扩大跨区跨省外送容量。从长远来看,建立新的电力市场机制是保障可再生能源发展的根本措施,绿色证书交易市场和全国碳交易市场将是构建新电力市场的基础。风电开发具有经济、就业、环境等多重效益,大规模集中开发风电对局地和区域气候存在一定影响,气候变化趋势下全球及中国的风资源分布都将可能发生重大变化。
China has lead the world wind development in recent years. This paper reviews five critical aspects with regard to the wind development in China,which can shed lights on the development of other renewables,both in China and worldwide. Firstly,the assessment on the economic potential of China's wind electricity reveals that,if the IV level wind resources can be fully exploited,it could reach 6. 63 PWh at feed-in-tariff price 0. 60 yuan/k Wh(～9. 2 cents/k Wh),which can satisfy two thirds or even higher of the national total electricity consumption at 2030. Secondly,most of the abundant onshore wind resources are located in the northeast,north,and northwest( "three-north") regions in China,while the load centers are located in the east and south regions where with relatively smaller wind resources,thus it is necessary to establish the ultra-high voltage( UHV) grids to transmit long-distance and large-volume renewable electricity from west to east,from north to south in the future. Thirdly,due to the severe wind curtailment in several northern provinces in recent years,the solutions are: increase local consumption for wind electricity in the short-term,and speed up the construction of the UHV grids for transmission of wind electricity in the medium-term. Fourthly,in the long-term,the tentative trading scheme of Tradable Green Certificate( TGC) of non-hydro renewables,and the new initiated carbon Emission Trading Scheme( ETS) in China will internalize the positive environment externality of wind electricity,which can provide impetus for wind development and lay the ground for the new electricity market reform in China. Lastly,there are various benefits from the wind development,such as the economic,social,and environmental benefits. The large-scale wind exploitation could impact the local and region climate and environment,while the global warming could significantly change the wind distribution pattern in the future,both in China and worldwide.
China has lead the world wind development in recent years. This paper reviews five critical aspects with regard to the wind development in China,which can shed lights on the development of other renewables,both in China and worldwide. Firstly,the assessment on the economic potential of China's wind electricity reveals that,if the IV level wind resources can be fully exploited,it could reach 6. 63 PWh at feed-in-tariff price 0. 60 yuan/k Wh(～9. 2 cents/k Wh),which can satisfy two thirds or even higher of the national total electricity consumption at 2030. Secondly,most of the abundant onshore wind resources are located in the northeast,north,and northwest( "three-north") regions in China,while the load centers are located in the east and south regions where with relatively smaller wind resources,thus it is necessary to establish the ultra-high voltage( UHV) grids to transmit long-distance and large-volume renewable electricity from west to east,from north to south in the future. Thirdly,due to the severe wind curtailment in several northern provinces in recent years,the solutions are: increase local consumption for wind electricity in the short-term,and speed up the construction of the UHV grids for transmission of wind electricity in the medium-term. Fourthly,in the long-term,the tentative trading scheme of Tradable Green Certificate( TGC) of non-hydro renewables,and the new initiated carbon Emission Trading Scheme( ETS) in China will internalize the positive environment externality of wind electricity,which can provide impetus for wind development and lay the ground for the new electricity market reform in China. Lastly,there are various benefits from the wind development,such as the economic,social,and environmental benefits. The large-scale wind exploitation could impact the local and region climate and environment,while the global warming could significantly change the wind distribution pattern in the future,both in China and worldwide.
引文
(1)新华社:《强化应对气候变化行动——中国国家自主贡献(全文)》,2015年6月30日,http://www.gov.cn/xinwen/2015-06/30/content_2887330.htm,2017年9月10日。
(2)国家能源局:《2016年风电并网运行情况》,2017年1月26日,http://www.nea.gov.cn/2017-01/26/c_136014615.htm,2017年9月10日。
(3)全球风能理事会:《全球风电报告:年度市场发展》,2017年4月26日,http://www.ceeia.com/News_View.aspx?newsid=69382&classid=32,2017年9月10日。
(4)任东明:《论中国可再生能源政策体系形成与完善》,《电器与能效管理技术》,2014年第10期,第1-4页。
(5)李泽椿、朱蓉、何晓凤、张德:《风能资源评估技术方法研究》,《气象学报》,2007年第5期,第708-717页。
(1)朱瑞兆、薛桁:《我国风能资源》,《太阳能学报》,1981年第2期,第117-124页。
(2)薛桁、朱瑞兆、杨振斌、袁春红:《中国风能资源贮量估算》,《太阳能学报》,2001年第22期,第167-170页。
(3)中国气象局:《第三次风能资源普查报告》,北京:气象出版社,2006年。
(4)中国气象局:《全国风能资源详查和评价报告》,北京:气象出版社,2014年。
(5)Liu C,Wang Y,Zhu R,“Assessment of the Economic Potential of China's Onshore Wind Electricity,”Resources Conservation and Recycling,vol.121(2017.06),pp.33-39.
(6)McE lroy M B,Lu X,Nielsen C P,Wang Y,“Potential for Wind-generated Electricity in China,”Science,vol.325(2009),pp.1378-1380.
(7)Davidson M R,Zhang D,Xiong W,Zhang X,Karplus V J,“Modelling the Potential for Wind Energy Modelling the Potential for Wind Energy Integration on China's Coal-heavy Electricity Grid,”Nature Energy,vol.1(2016.07),no.16086.
(8)He G,Kammen D M,“Where,When and How Much Wind is Available?A Provincial-scale Wind Resource Assessment for China,”Energy Policy,vol.74(2014.11),pp.116-122.由于此研究未采用经济模型,故经济开发量结果不纳入比较。
(9)容量因子(capacity factor,CF)是指电厂的实际发电量与额定最大可发电量的比率,这是一个无单位的比率因数。假定一台风机一年的等效满发小时数为2628小时,其额定满发小时数为8760小时,那么其容量因子为0.3(2628/8760=0.3)
(1)国家发展和改革委员会能源研究所:《中国风电发展路线图2050(2014版)》,2014年12月29日,http://www.cnrec.org.cn/cbw/fn/2014-12-29-459.html,2017年4月7日。
(2)Davidson M R,Zhang D,Xiong W,Zhang X,Karplus V J,“Modelling the Potential for Wind Energy Modelling the Potential for Wind Energy Integration on China's Coal-heavy Electricity Grid,”Nature Energy,vol.1(2016.07),no.16086.
(3)国家发展和改革委员会能源研究所:《中国风电发展路线图2050(2014版)》,2014年12月29日,http://www.cnrec.org.cn/cbw/fn/2014-12-29-459.html,2017年4月7日。
(1)国家发展和改革委员会能源研究所:《中国2050高比例可再生能源发展情景暨路径研究》,2015年4月20日,http://www.efchina.org/Reports-zh/china-2050-high-renewable-energy-penetration-scenario-and-roadmap-study-zh,2017年4月7日。
(2)这里的区域参考电网区域的划分。华北区域包括北京、天津、河北、山西、山东,华东区域包括上海、江苏、浙江、安徽、福建,华中区域包括湖北、湖南、江西、河南、四川、重庆,华南区域包括广东、广西、云南、贵州、海南,东北区域包括辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古东部,西北区域包括陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆、西藏、内蒙古西部。
(3)胡兆光、谭显东、许召元等:《2050中国经济发展与电力需求探索:基于电力供需研究实验室(ILE4)模拟实验》,北京:中国电力出版社,2011年,第114-121页。
(1)2016年,我国全社会用电量为5.92万亿千瓦时,作为参考。
(1)全球能源互联网发展合作组织:《全球能源互联网发展与展望2017》,2017年2月23日,http://shupeidian.bjx.com.cn/news/20170223/810017.shtml,2017年4月5日。
(2)国家发展和改革委员会能源研究所:《中国风电发展路线图2050(2014版)》,2014年12月29日,http://www.cnrec.org.cn/cbw/fn/2014-12-29-459.html,2017年4月7日。
(1)中国风能协会:《2013中国风电发展报告》,2014年2月14日,http://www.escn.com.cn/news/show-108912.html,2017年3月4日。
(2)根据中国风能协会发布的《2016年中国风电装机容量简报》,2016年中国风电累计装机量达1.69亿千瓦。这一统计口径与国家能源局统计的“并网装机容量”存在约2000万千瓦的差距。
(3)国家能源局:《2016年风电并网运行情况》,2017年1月26日,http://www.nea.gov.cn/2017-01/26/c_136014615.htm,2017年3月4日。
(4)Lu X,Mcelroy M B,Peng W,Liu S,Nielsen C P,Wang H,“Challenges Faced by China Compared with the US in Developing Wind Power,”Nature Energy,no.16061(2016.05).
(5)刘昌义、朱蓉:《“十三五”期间我国风能太阳能发展关键问题及绿证政策探讨》,王伟光、郑国光主编:《应对气候变化报告(气候变化绿皮书)(2016)》,北京:社会科学文献出版社,2016年,第133-144页。
(1)特高压输电技术是指交流电压等级1000千伏及以上、直流电压等级±800千伏及以上的输电技术。
(2)谢国辉:《2020年5%的弃风弃光率目标如何实现?》,《风能》,2017年第7期,第18-20页。
(3)全球能源互联网发展合作组织:《全球能源互联网发展与展望2017》,2017年2月23日,http://shupeidian.bjx.com.cn/news/20170223/810017.shtml,2017年4月5日。
(1)绿色证书在不同的国家有不同的名称,但内涵基本相同。
(2)谢旭轩、王仲颖、高虎:《先进国家可再生能源发展补贴政策动向及对我国的启示》,《中国能源》,2013年第8期,第15-19页。
(1)数据来源:IEA,CO2Emissions From Fuel Combustion Highlights 2013,p.112.
(2)全球碳项目:《2016年全球碳预算报告》,2016年11月16日,http://www.tanpaifang.com/tanguwen/2016/1116/57612.html,2016年12月24日。
(3)此处采用李爱军预测的2010年燃煤发电及供热行业的二氧化硫和氮氧化物排放系数。李爱军:《我国燃煤发电技术进步的节能减排效果分析》,《能源技术经济》,2010年第11期,第44-48页。
(4)二氧化硫和氮氧化物的数据来源于国家统计局2016年统计年鉴。
(1)国家发展和改革委员会能源研究所:《中国风电发展路线图2050(2014版)》,2014年12月29日,http://www.cnrec.org.cn/cbw/fn/2014-12-29-459.html,2017年4月7日。
(2)国家发展和改革委员会能源研究所:《中国2050高比例可再生能源发展情景暨路径研究》,2015年4月20日,http://www.efchina.org/Reports-zh/china-2050-high-renewable-energy-penetration-scenario-and-roadmap-study-zh,2017年4月7日。
(3)赵宗慈、罗勇、江滢:《风电场对气候变化影响研究进展》,《气候变化研究进展》,2011年第6期,第400-406页。
(4)Karnauskas K,Lundquist J,Zhang L,“Southward Shift of the Global Wind Energy Resource under High Carbon Dioxide Emissions,”Nature Geoscience,vol.11(2017),pp.38-43.
(5)江滢、罗勇、赵宗慈:《中国及世界风资源变化研究进展》,《科技导报》,2009年第13期,第96-104页。
(2)国家能源局:《2016年风电并网运行情况》,2017年1月26日,http://www.nea.gov.cn/2017-01/26/c_136014615.htm,2017年9月10日。
(3)全球风能理事会:《全球风电报告:年度市场发展》,2017年4月26日,http://www.ceeia.com/News_View.aspx?newsid=69382&classid=32,2017年9月10日。
(4)任东明:《论中国可再生能源政策体系形成与完善》,《电器与能效管理技术》,2014年第10期,第1-4页。
(5)李泽椿、朱蓉、何晓凤、张德:《风能资源评估技术方法研究》,《气象学报》,2007年第5期,第708-717页。
(1)朱瑞兆、薛桁:《我国风能资源》,《太阳能学报》,1981年第2期,第117-124页。
(2)薛桁、朱瑞兆、杨振斌、袁春红:《中国风能资源贮量估算》,《太阳能学报》,2001年第22期,第167-170页。
(3)中国气象局:《第三次风能资源普查报告》,北京:气象出版社,2006年。
(4)中国气象局:《全国风能资源详查和评价报告》,北京:气象出版社,2014年。
(5)Liu C,Wang Y,Zhu R,“Assessment of the Economic Potential of China's Onshore Wind Electricity,”Resources Conservation and Recycling,vol.121(2017.06),pp.33-39.
(6)McE lroy M B,Lu X,Nielsen C P,Wang Y,“Potential for Wind-generated Electricity in China,”Science,vol.325(2009),pp.1378-1380.
(7)Davidson M R,Zhang D,Xiong W,Zhang X,Karplus V J,“Modelling the Potential for Wind Energy Modelling the Potential for Wind Energy Integration on China's Coal-heavy Electricity Grid,”Nature Energy,vol.1(2016.07),no.16086.
(8)He G,Kammen D M,“Where,When and How Much Wind is Available?A Provincial-scale Wind Resource Assessment for China,”Energy Policy,vol.74(2014.11),pp.116-122.由于此研究未采用经济模型,故经济开发量结果不纳入比较。
(9)容量因子(capacity factor,CF)是指电厂的实际发电量与额定最大可发电量的比率,这是一个无单位的比率因数。假定一台风机一年的等效满发小时数为2628小时,其额定满发小时数为8760小时,那么其容量因子为0.3(2628/8760=0.3)
(1)国家发展和改革委员会能源研究所:《中国风电发展路线图2050(2014版)》,2014年12月29日,http://www.cnrec.org.cn/cbw/fn/2014-12-29-459.html,2017年4月7日。
(2)Davidson M R,Zhang D,Xiong W,Zhang X,Karplus V J,“Modelling the Potential for Wind Energy Modelling the Potential for Wind Energy Integration on China's Coal-heavy Electricity Grid,”Nature Energy,vol.1(2016.07),no.16086.
(3)国家发展和改革委员会能源研究所:《中国风电发展路线图2050(2014版)》,2014年12月29日,http://www.cnrec.org.cn/cbw/fn/2014-12-29-459.html,2017年4月7日。
(1)国家发展和改革委员会能源研究所:《中国2050高比例可再生能源发展情景暨路径研究》,2015年4月20日,http://www.efchina.org/Reports-zh/china-2050-high-renewable-energy-penetration-scenario-and-roadmap-study-zh,2017年4月7日。
(2)这里的区域参考电网区域的划分。华北区域包括北京、天津、河北、山西、山东,华东区域包括上海、江苏、浙江、安徽、福建,华中区域包括湖北、湖南、江西、河南、四川、重庆,华南区域包括广东、广西、云南、贵州、海南,东北区域包括辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古东部,西北区域包括陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆、西藏、内蒙古西部。
(3)胡兆光、谭显东、许召元等:《2050中国经济发展与电力需求探索:基于电力供需研究实验室(ILE4)模拟实验》,北京:中国电力出版社,2011年,第114-121页。
(1)2016年,我国全社会用电量为5.92万亿千瓦时,作为参考。
(1)全球能源互联网发展合作组织:《全球能源互联网发展与展望2017》,2017年2月23日,http://shupeidian.bjx.com.cn/news/20170223/810017.shtml,2017年4月5日。
(2)国家发展和改革委员会能源研究所:《中国风电发展路线图2050(2014版)》,2014年12月29日,http://www.cnrec.org.cn/cbw/fn/2014-12-29-459.html,2017年4月7日。
(1)中国风能协会:《2013中国风电发展报告》,2014年2月14日,http://www.escn.com.cn/news/show-108912.html,2017年3月4日。
(2)根据中国风能协会发布的《2016年中国风电装机容量简报》,2016年中国风电累计装机量达1.69亿千瓦。这一统计口径与国家能源局统计的“并网装机容量”存在约2000万千瓦的差距。
(3)国家能源局:《2016年风电并网运行情况》,2017年1月26日,http://www.nea.gov.cn/2017-01/26/c_136014615.htm,2017年3月4日。
(4)Lu X,Mcelroy M B,Peng W,Liu S,Nielsen C P,Wang H,“Challenges Faced by China Compared with the US in Developing Wind Power,”Nature Energy,no.16061(2016.05).
(5)刘昌义、朱蓉:《“十三五”期间我国风能太阳能发展关键问题及绿证政策探讨》,王伟光、郑国光主编:《应对气候变化报告(气候变化绿皮书)(2016)》,北京:社会科学文献出版社,2016年,第133-144页。
(1)特高压输电技术是指交流电压等级1000千伏及以上、直流电压等级±800千伏及以上的输电技术。
(2)谢国辉:《2020年5%的弃风弃光率目标如何实现?》,《风能》,2017年第7期,第18-20页。
(3)全球能源互联网发展合作组织:《全球能源互联网发展与展望2017》,2017年2月23日,http://shupeidian.bjx.com.cn/news/20170223/810017.shtml,2017年4月5日。
(1)绿色证书在不同的国家有不同的名称,但内涵基本相同。
(2)谢旭轩、王仲颖、高虎:《先进国家可再生能源发展补贴政策动向及对我国的启示》,《中国能源》,2013年第8期,第15-19页。
(1)数据来源:IEA,CO2Emissions From Fuel Combustion Highlights 2013,p.112.
(2)全球碳项目:《2016年全球碳预算报告》,2016年11月16日,http://www.tanpaifang.com/tanguwen/2016/1116/57612.html,2016年12月24日。
(3)此处采用李爱军预测的2010年燃煤发电及供热行业的二氧化硫和氮氧化物排放系数。李爱军:《我国燃煤发电技术进步的节能减排效果分析》,《能源技术经济》,2010年第11期,第44-48页。
(4)二氧化硫和氮氧化物的数据来源于国家统计局2016年统计年鉴。
(1)国家发展和改革委员会能源研究所:《中国风电发展路线图2050(2014版)》,2014年12月29日,http://www.cnrec.org.cn/cbw/fn/2014-12-29-459.html,2017年4月7日。
(2)国家发展和改革委员会能源研究所:《中国2050高比例可再生能源发展情景暨路径研究》,2015年4月20日,http://www.efchina.org/Reports-zh/china-2050-high-renewable-energy-penetration-scenario-and-roadmap-study-zh,2017年4月7日。
(3)赵宗慈、罗勇、江滢:《风电场对气候变化影响研究进展》,《气候变化研究进展》,2011年第6期,第400-406页。
(4)Karnauskas K,Lundquist J,Zhang L,“Southward Shift of the Global Wind Energy Resource under High Carbon Dioxide Emissions,”Nature Geoscience,vol.11(2017),pp.38-43.
(5)江滢、罗勇、赵宗慈:《中国及世界风资源变化研究进展》,《科技导报》,2009年第13期,第96-104页。