“风光储电力”有望超过“煤油气发电”?

什么是碳中和：

碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。

我国确定碳中和目标：

2030年左右二氧化碳排放达到峰值

2060年前实现碳中和

对此，实现碳中和需新增投资约138万亿元、碳中和撬动70万亿绿色基础设施投资等声音不绝于耳。可以预见的是，碳中和将开启百万亿左右的市场。

“碳中和”与电力行业的关系

分行业来看，电力行业碳排放量最多，占比达41%；其次是建筑和工业，占比31%；交通行业占比28%。

降碳的首要措施是提能效、降能耗，把上述领域的总能源消耗降下来，特别是要抑制不合理需求。

”中国工程院原副院长杜祥琬强调，数字化技术、储能技术和调峰技术可以把非化石能源变成稳定输出的优质电源，将在实现能源替代、降低化石能源比例的过程中发挥重要作用。

煤电何去何从？

煤炭是碳排放强度最大的化石能源。全球能源互联网发展合作组织发布的数据显示，煤电产生的二氧化碳排放占全国总排放量的43%，是未来减碳的最大主体。

在碳中和目标下，煤电未来的定位应该是，总量逐步减少，功能向调节性电源转变。煤电装机2025年达峰11亿千瓦后，逐步减少至2035年9.1亿千瓦、2050年4亿千瓦左右。煤电将主要发挥辅助服务、保障灵活性和可靠性等作用。

承担替代“煤油气发电”第一重任的是“风光储电力”?

在水能、核能、光伏、风电、生物质等电力能源供给中，我们认为“风光储电力”是替代“煤油气发电”的核心力量。而水能、核能、生物质等能源在未来40年内较难成为替代化石能源的主力。

之所以下此定论，主要是从能源的九大特征来看。所谓能源的九大特征是指：充足性、清洁性、独立性、和平性、安全性、经济性、时间可移动性、空间可移动性、能量密集性。一种能源形式要想成为未来100年人类的第一大主力能源，必须要解决的问题是：

(1)在以上九大属性中没有不可解决的致命缺陷项。

(2)在九大属性上，综合而言超过石油、煤炭、天然气等化石能源发电。

(3)有一个强大的国家支持、主导该能源的发展。

1.为什么不是水电与核电?

其中，从充足性的角度而言，陆地水资源的利用在全球看来已经发展得较为充分。可以大规模开发的水资源已经越来越少，而面临人类未来40年从27万亿度用电量增长至90万亿度用电量(假设年均3%，对应100亿人口人均9000度电)，水能在供给量上担当不起“第一主力能源”的重任。

从安全性的角度看，核电生产在严格按照规章流程操作、在不出现大级别地震海啸的情况下是较为安全的。但是，谁又能100%的保证小概率事件一定不发生呢?因此，从2011年日本福岛核事故以后，出于对人民生命的尊重与保护，核电行业在各国的发展都出现了减缓甚至是倒退。在疫情面前，中国带头践行“人民至上、生命至上理念”;在能源利用这一重要问题上，更应如此。因此，若要大规模发展核电并将核电作为替代石油、煤炭、天然气的人类第一主力能源，从安全的角度看，似乎与当今世界的潮流与趋势并不符合。

基于上述两方面，水电和核电分别在其充足性、安全性上的缺陷导致其“一票否决”，不能成为来为100年的人类第一大主力能源。

2.风光电力是否有致命性的缺陷?

相比水电、核电，风光电力的主要缺陷是：经济性、时间可移动性、能量密集性。(注：所有的电力能源都在空间可移动性上较弱，在电力供给结构讨论中，不讨论此问题。)

从经济性的角度看，经过过去二十年来的快速技术进步与降本，当前风光电力已经在全球范围内实现了“不考虑电力约束补偿”前提下的平价上网。光伏、风电的度电成本在全球不同辐照度、不同化石能源价格的地区，陆续低于火电。

时间可移动性是在未来5-10年内，风光电力需要着重去解决的方向。解决的方法就是发展储能。当“风光储”电力的经济性低于0.37元/kWh的度电售价，我们认为，风光电力就已经具备了“满足时间可移动条件下的经济性”。SOLARZOOM新能源智库认为，风光电力要“100%增量替代”化石能源发电，要做到“发电装机保有量：储能装机保有量≈1W：1-2Wh”的比例;风光电力要“100%存量替代”化石能源发电，要做到“发电装机保有量：储能装机保有量≥5Wh”的比例。换言之，“一个1W光伏+5Wh储能的发电系统，若能做到6元/单位以下，每W发电量能在单面PERC组件的基础上提升20%，同时电站投资的要求IRR低于4.5%”，这三大条件同时成立的情况下，全球将实现光储电力“经电力约束补偿”后的具备时间可移动特征的平价上网。当前的水平，距离这个要求还有大约5-10年左右的差距。

从能量密集性的角度看，风电光伏的能量密度虽然远远低于化石能源，但毕竟占地还是比较有限的。在当前的技术水平下，1平方公里实施100MW光伏项目是完全没有问题的，而风电的能量密度至少是光伏的3倍以上。未来，随着叠层电池的发展，每平方公里的光伏装机量一定是不断提升。若以平均的200MW/平方公里来测算，为了满足2060年风光储电力100%替代石油、煤炭、天然气发电，要实现大约57000GW的全球装机保有量，其占地面积将近30万平方公里，占到地球陆地面积1.5亿平方公里的比例约为0.2%。我们知道，光伏和风电对于土地地质的要求是极低的，在一个城市周边200-300公里内的任何戈壁、荒漠、闲置土地都可以实施光伏，而在高压条件下200-300公里输电的成本不足电力生产成本的10%。因此，能量密集性这一缺陷完全不能构成阻碍光伏产业长期发展的致命性缺陷。

有了储能的配合且达到风光储电力平价后，风光电力相比其他电力能源，将没有致命性的缺陷(第一个条件满足)。而相比石油、煤炭、天然气在其他非电力场景下(比如，移动用能设施场景)的应用，还存在“空间可移动性不足”的缺陷。这就需要电池技术+充电网络的构建来加以弥补，从而实现电能替代。在这里，由于我们讨论的是发电侧，故而不做展开。

3.风光储电力的优势?

风光储电力的优势在于：充足性、清洁性、独立性、和平性。

充足性的角度上文已经计算，30万平方公里的陆地可以满足人类未来40年的用能量增长(对应风电+光伏合计57000GW保有量)。清洁性的方面也无需过多论证。下面重点讨论独立性与和平性两大优势。

独立性：我们知道，光伏和风电的燃料是取之不尽、用之不竭的自然资源，燃料成本为0。从全世界各国的范围内，只要有土地、辐照资源不低于800小时的国家，就能利用太阳能实现能源独立。而当今世界，能够在石油、天然气上实现能源独立的国家，则只有少数。因此，风光储电力的大规模推广，能够在全世界范围内，提升各国的能源独立性——“弱式独立性”。而对于中国而言，发展风光储电力，还能实现“强势独立性”——发电独立+装备生产的独立甚至是出口。因此，风光储电力在当下我们强调“国内大循环、国内国外双循环”的形势下，显得格外的“切题”。

和平性：人类范围内的战争，常源自于资源的掠夺、民族和宗教的冲突、价值形态和发展模式的分歧、世界领导力的争夺，等等。其中，资源的掠夺是排在首位的。当全人类普遍采用风光储电力而实现各国的能源弱式独立性，那么全世界各国将不再会因为对石油和天然气的争夺再发生战争。这对于世界各国而言，将大幅提升和平性。

因此，SOLARZOOM新能源智库坚定的认为：风光储电力，在政治层面上，高度吻合并积极响应了国家“一带一路”建设、人类命运共同体构筑、“国内大循环、国内国外双循环”建设的大政方针。

4.生物质发电呢?

目前看来，生物质发电的大规模发展受制于以下因素：

(1)生物质发电的燃料来源是农林废弃物、生活垃圾等，在人口数量一定的情况下，人均用电量增长是指数性的(虽然每年只有2%不到)，而人均农林废弃物、生活垃圾等的增速较难跟上人均用能量的长期增长速度。由此，生物质发电在长期充足性上存在问题。

(2)生物质发电的成本受制于农林废弃物的收购成本和生活垃圾的回收、运输成本，大幅降本的难度较大。在当前，生物质发电成本高于燃煤发电成本，故而其经济性较难提升。

5.为什么“风光储电力”的综合特性有望超过“煤油气发电”?

当前时间点上，风光电力在充足性、清洁性、独立性、和平性上全面胜出石油、煤炭、天然气发电。

在安全性、经济性(不考虑补偿时间可移动性)、空间可移动性上，风光电力与煤油气发电相当。

在没有储能配套的情况下，风光电力的时间可移动性劣于煤油气发电;在有储能充足配套的情况下，风光电力的时间可移动性与煤油气发电相当甚至更优(煤炭发电存在最小出力问题，但风光储可以降至0甚至是负数)，但经济性则暂且(指2020年)不足。

在能量密集性的角度，风光电力显著劣于煤油气发电，但这并不构成致命性缺陷。

综上所述，如果风光储电力的综合降本进一步推进，导致风光储电力在经济性、时间可移动性上全面胜出石油、煤炭、天然气发电，则风光储电力将在能源的九大属性上综合胜出化石能源发电。

而可以计算的是，1W：5Wh的风光储电力的综合度电售价有望在5-10年后全面胜出化石能源发电。届时，我们认为风光储电力全面替代煤油气发电的历史进程的第二个条件得到满足。

6.“风光储电力”发展背后的强大国家是谁?

显然，中国便是“风光储电力”发展背后最强大的支持者。

我们知道，中国光伏制造业在全球享有80%以上的市场份额，而磷酸铁锂储能则是中国所特有的技术路线。因此，发展“风光储电力”的最大受益国自然是中国。这论证了中国发展风光储电力可以大幅提升国家综合实力的“充分性”。

中国当前在石油、天然气等关键性能源项下的进口依赖度较高，近期国家又提出“国内大循环、国内国际双循环”的要求，基于这两点，中国必须发展低成本的“风光储电力”。这论证了中国发展风光储电力的必要性。

当今中国，不仅是全球第二大经济体，而且以“一带一路”建设与人类命运共同体构筑的倡议为全世界提供了一个切实可行的发展思路，在世界范围内也已经越来越多的承担起了全球领导者的责任与义务。可以说，中国的强大与担当，全世界有目共睹。特别是，自2020年新冠疫情爆发以来，中国在没有任何参照系的情况下，以最高的效率抗击疫情、保全人民生命，并为全球共同抗击疫情做出了卓著的贡献。中国的治理能力和发展理念，已经得到越来越多国家的认同。本次领导人提出“2060碳中和”的背景，也正是中国在联合国大会上倡议践行和平、发展、公平、正义、民主、自由的全人类共同价值。

新能源智库认为：风光储电力在全世界范围内大规模发展的最大受益者是中国，中国要实现能源独立性和“国内大循环、国内国外双循环”必须要依靠风光储电力，中国在全世界范围内不仅有强大的国力还正逐步获得国际社会的认同。基于上述三点，成就了风光储电力要成为未来的人类第一大主力能源的第三个重要条件——有一个强大的国家支持、主导该能源的发展。