新能源VS旧能源 风能发电、光伏发电为什么干不过火力发电

　　新能源、风能发电、和光伏发电是最近一两年内，是街头巷尾比较热议的一个词语。我国新能源目前的发展水平是什么样呢？它相对旧能源他有什么优势和发展前景呢？ 新能源又有什么先天性的缺点呢？感兴趣的朋友们可以带着这些问题大家跟着我一探究竟。

　　碳中和背景下，光伏发电进入增长快车道。2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。据此测算，2030年，风电、光伏装机发电量预计分别为1.5、1.2万亿千瓦时，2021-2030年光伏发电年均复合增速16.2%，同期GDP年均复合增速预计为5.3%左右，光伏发电增速是GDP增速的3倍；2060年，风电、光伏装机发电量分别为4.1、5.0万亿千瓦时，2021-2060年光伏发电年均复合增速7.6%，同期GDP年均复合增速预计为3.3%左右，光伏发电增速是GDP增速的2.3倍。

　　近日，国家能源局综合司下发关于报送整县屋顶分布式光伏开发试点方案的通知。根据文件要求，项目申报试点县要具备丰富的屋顶资源、有较好的消纳能力，党政机关建筑屋顶总面积光伏可安装比例不低于50%，学校、医院等不低于40%，工商业分布式地不低于30%，农村居民屋顶不低于20%。

　　国家能源部最近发布了一组数据，是关于我国2021年度1-5月份发电、用电、发电利用率及投资占比的信息。从数据来看，我国目前我国的电力结构仍旧是依靠煤炭火力发电。

　　我国煤炭资源保有储量的76%分布在山西、内蒙古、陕西、新疆等北部和西部地区。而电力的消费需求主要集中在经济较为发达的中东部地区。但也可以看出新能源中的光伏发电、风能发电、无论是发电量还是总装机量和投资比例的比例都大幅的提升了，未来发电的趋势只能是火电越来越少。

　　从表一来看，发电总装机量今年比去年同比增长9.5%。其中火电占总装机容量的56.4%，新能源占总装机容量的27%。

　　增速方面火电增长4.2%，低于平均水平；风电增长最快达34.6%将均水平的4倍，其次是光伏发电增长24.3%。这说明国家现在加大新能源的投资比例，未来新能源带电量的占比会越来越大，火力发电还是领军人物，调控全局。

　　第一产业中包括农林渔牧，用电量为362亿千瓦时仅占总用电量的1.1%；第二产业用电量为21779亿千瓦时，占总用电量的67.4%，说明工业用电量是大户；第三产业用电量为5483亿千瓦时，占总用电量的17%，但增速是最高的达到27.8%，说明随着疫情控制住以后，服务行业正在大幅度的回暖。城乡居民生活用电量变化不大。

　　平均发电设备利用小时是发电厂发电设备利用程度的指标。它是一定时期内平均发电设备容量在满负荷运行条件下的运行小时数。发电设备平均利用小时等于报告期发电量与报告期的平均发电设备容量之比。

　　发电机组年平均设备利用小时=8760h（或8784h）×设备可用率%×发电机组年负荷率%×（1-负载、事故备用率%）。

　　从表中我们可以看出：核电的平均利用率最高达到68.1%，是平均值的2倍，说明核电的发电效率最高，只是核电技术难以掌握，而且有其他副作用，所以目前装机容量占比不大；太阳能的平均利用率最低仅为11.4%，其次是风电和水电为22.9%和23.4%。

　　由于新能源机组对系统高频和过电压的耐受能力较差,当系统发生扰动,频率、电压发生变化时,新能源机组容易大规模脱网,引发严重的连锁性故障。所以新能源发电水平还是不稳定,导致平均利用小时太低。

　　就目前的数据分析和技术现状来看，风能发电、光伏发电还是难担大任。主要原因还是解决不了“平均利用小时”和“蓄能储能”的问题。

　　光电有日夜问题，风电有天气问题，水电有枯水季问题，波浪受海情的影响很大，潮汐的落差太小，新能源发展如火如荼，但问题还是不小，最大的问题是间隙性。全国互联的大功率智能电网能解决一部分问题，但不能本质解决，而中国峰值用电问题在增加。

　　用化石燃料作为峰值电力来源是最近便的解决方法，但碳排是无法回避的问题。核电不仅有乏燃料的处理问题，还不宜迅速增减负荷，不适合用作调峰电力。抽水储能需要在山顶建水库，安全隐患难以回避，尤其是在最需要调峰电站的人员密集地区。铅酸蓄电池效率低，固体污染大，作为大规模的调峰电站不可行。锂电池的大功率集中使用的安全性是个大问题，也有固体污染处理问题。还是需要专业、高效、安全、容易遍地铺开的新技术调峰电力技术。

　　不过在全球气候变暖及化石能源日益枯竭的大背景下，未来 30 年内以光伏发电为代表的清洁能源将成为增量能源主要解决方案，全球能源结构改变压力和需求将为光伏发展带来巨大发展空间，光伏行业在未来市场前景依旧广阔。

　　朋友们，你们觉得火电厂还有未来吗？如果我们人类改变了“利用小时”和“蓄能”就能完全超过旧能源，我们人类就可能加速走向未来，或许很多年以后，新出生的孩子根本就不知道煤炭还能发电、石油还能用来驱动汽车。

　　我后期还会出一期关于世界各国电力蓄能、储能方法的文章。大家也可以脑洞大开，说说你都知道有哪些方式可以把电能储存下来。我在小的时候对电的想法有很多：想过做个汽车发动机大小的核反应堆，放在汽车里，就永远不用加油了；还想过把天空中的雷电用风筝引下来，然后存到大地中的一个超级大电池里。