近年来，我国可再生能源进入大规模跃升发展阶段，推动电力领域逐步向清洁化、低碳化转变。特别是2023年，可再生能源总装机达到14.5亿千瓦，占全国发电总装机超过50%，历史性超过火电装机，成为保障电力供应的新力量。全国风电、光伏发电总装机突破10亿千瓦，在新增装机的主体地位更加巩固。光伏装机超越水电，成为仅次于火电的第二大电源形式，也是第一的非化石能源发电来源；光伏风电发电量占全社会用电量比重突破15%。
在交上亮眼成绩单的同时，业界也清楚地认识到，在“双碳”目标之下，风光发电迎来了新的机遇和挑战。近日，清华大学碳中和研究院召开《中国碳中和目标下的风光技术展望》报告发布会。在会上，10多位业内专家围绕风光产业发展开展研讨，探寻“双碳”目标下风光产业发展之路——
风光技术中国很“风光”
“中国风电技术已经进入‘无人区’，引领着全球技术发展。”中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长、世界风能协会副主席秦海岩提起20多年来中国风电的发展成就时颇为自豪。
秦海岩回忆说，2000年左右，业界最担心的是，中国未来风电场中装的风电机组（以下简称风机）会不会都来自于国外品牌。但经过最初从国外引进，到与国外公司联合开发，再到独立研发，20年间，中国已自主掌握了全部的核心技术，关键部件实现了全部国产化，特别是近年来，技术上已经全球领先。
从单机容量来看，2000年左右，我国研制1MW（兆瓦）的风机都很困难；到如今，中国陆上风机已进入10MW时代，海上风机已经进入18MW时代，成为全球最大的风电机组。
18MW风机是什么概念？秦海岩描述说，它的叶片长度可达125米；最高的塔筒可达185米，即将近60层楼的高度。搭配更大风轮直径及更高塔筒的风机，在提升风电项目开发经济性的同时，也极大拓展了可开发风电的地区。
作为风电产业龙头企业之一、明阳集团创始人，明阳新能源投资控股集团董事局主席张传卫提起中国风光产业的发展成绩如数家珍。
“过去10年间，中国的风电和太阳能可以说是从高位能源实现了普惠平价，从间歇式替代能源成为主力能源。中国新能源已经成为中国与世界绿色经济实现同频共振，引领全球的重要引擎和标杆。”
以海上风电为例，张传卫解释说，因台风的影响，过去很多人认为在广东建设海上风电是不可能。但经过不断攻关，广东南海的风机已从无到有，从近岸10公里、30公里推向了现在的60公里；再通过漂浮式技术和超大型风机，将风电向深远海推进，实现了超过100公里和100米海水的深度。
在这背后，是许多重大创新和关键技术的突破。“可以说，海上风电集当今技术之大成，材料创新之大成，形成了从海上风电到海洋能源，到海洋经济的新的产业体系。”张传卫说。
根据《中国碳中和目标下的风光技术展望》（下称《报告》）：自2005年以来，我国风电光伏发电装机容量进入快速发展阶段。根据2023年前三季度数据预测，到2023年底，中国风电太阳能发电总装机容量将突破970吉瓦（GW），预计占电力系统总装机容量的33.6%。从全球范围来看，我国风电太阳能已成为全球装机规模最大的国家，风电装机从2005年只有1.06GW，到2022年底达到365GW，全球占比从1.8%升到了40.7%；光伏从2005年装机仅有0.14GW，到2022年底达到393GW，全球占比从2.9%上升到37.3%。
未来机遇和挑战并存
近日，第二十八届联合国气候变化大会最终达成协议，提出各国以公正、有序、公平的方式减少能源系统对化石燃料的依赖，其中规定了到2030年将全球可再生能源发电装机容量增加两倍的目标。可以预计，全球可再生能源发展将迎来一次全新的、高歌猛进的浪潮。
在这份汇聚28家单位、100多位专家、学者共识的《报告》中指出，对于我国而言，面向“双碳”目标，预计2060年我国的风电与光伏装机量将达到2020年风光总装机量的10倍以上，且随着风光发电技术的不断发展与发电效率的提升，2060年的风光发电量将达到2020年风光发电量的13倍以上。预计到2030年我国风光总装机容量有望达到2200-2400GW，2060年达到5496-7662GW。
不过，在为光明的未来欣喜的同时，业内专家们也清楚地指出，中国风光产业依旧面临着许多挑战。
清华大学碳中和研究院院长助理、环境学院教授鲁玺提到，目前产业链中仍有部分环节依赖于进口，某些关键技术依存度较高。
国家气候战略中心首任主任、中国能源研究会常务理事李俊峰指出，风电光伏发展面临着国际上“脱钩断链”以及产能过剩等重大挑战，未来如何形成新的良好健康的产业生态是需要思考解决的问题。
能源基金会首席执行官兼中国区总裁邹骥表示，现有电力系统安全稳定运行尚不能承载碳中和所要求的间歇高比例可再生能源的比例，短期内全供应链和需求侧尚不能做到动态均衡。
面对未来电力系统优化的需求，中国能源研究会能源与环境专业委员会秘书长王卫权认为，转型的方向已经确定：“一要安全可靠、二要经济可行，三要环境友好。”他举例说：要进一步提升风电、光伏发电的稳定性、可靠性，提升对电网的友好性；推动成本下降，让更多的行业用上清洁的电力；从施工、建设、运营以及退役、回收各个方面减少对环境的影响。此外，还要扩大可再生能源在非电领域的应用。
提高应对极端天气时的韧性
应对可再生能源间歇性与不稳定性是对电力系统的核心挑战。随着气候变化带来的极端天气事件愈发频繁，高比例风光发电的电力系统如何应对其影响，以及大规模风光发展如何减少对当地生态系统的破坏成为发展中面临的新问题，也是亟待破解的难点。
中国气象局国家气候中心二级研究员朱蓉介绍说，根据最新的研究成果，虽然全球气候变化对风光资源本身不造成实质性影响，但其带来的极端天气事件对高比例风光电力系统影响很大。以2015年11月和12月为例，河北承德地区受静稳天气影响，风电利用小时数较近十年平均值分别低了50%和30%。
再比如，《报告》中提到，对于风力发电来说，极端高温主要会影响设备散热、加速电气设备老化。同时，由于风力发电具有“极热无风”的特点（即高温时段风速较小），导致风机会处于无风待机状态。温度对于光伏发电的影响也较大，极端高温会使光伏板的输出功率下降，光伏电池的工作温度每提高1℃，功率输出减少0.4%-0.5%。
为此，《报告》提出，要重视对极端天气的监测、预报与预警。建议电力部门加强和气象部门合作，在新能源电站集中地区安装气象测量设备，并做好极端天气下电网事故预案和应急处置。在规划设计和电网运行中，从源、网、荷、储等环节协同发力，逐渐构建气电、抽水蓄能以及储能等多元化、灵活的资源发展形式，建设多能互补的新型综合能源系统。
清华大学碳中和研究院减污降碳协同增效研究中心主任、环境学院教授王灿也呼吁，要进行跨学科合作，结合人工智能领域等新技术，研发更加可靠高效的绿色技术。
此外，随着风光发电的大规模发展，无论是其运维阶段产生噪声、气象扰动，对局地气象条件、动植物和水资源造成的影响，还是退役阶段设备废弃物处理和土地修复等，都可能因发展规模而变化，需要逐步增强科学认识，支撑风光发电的可持续发展。
《报告》提出要采取低生态环境影响的管理技术，建议由国家及地方行业主管部门结合国土三调数据，借助国土空间规划“一张图”带来的数据基础，在开展生态环境评估的基础上，绘制国家新能源环境友好地图；并结合区域资源承载力评估以及建设和运营风光电站防护工程经济性评估，合理选择风光电站建设地点，制订与此相匹配的土地供给政策，规划新能源发电和生态环境耦合修复政策等。
