百瑞•研究 新能源篇：光伏与风电简单比较

　　清洁能源是实现我国碳中和和碳达峰的重要抓手，而光伏和风电则是新能源中引领发展的两大重要能源品类，本文通过发电原理、部署方式两个方面的比较，让读者快速理解光伏和风电的区别，以便更好地理解新能源行业的发展趋势和把握新能源行业的投资机会。

　　光伏：光伏发电技术是利用半导体电池片的“光生伏特效应”将光能直接转化为电能。光生伏特效应是1839年由法国科学家贝克雷尔发现的，即：光照能够使得半导体的不同部位之间产生电位差。通过对半导体掺入不同的杂质，形成多空穴的P型半导体和多电子的N型半导体。阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

　　风电：风力发电技术是将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能。前一过程主要利用伯努利原理，而后一过程主要利用“电磁感应现象”。

　　伯努利原理是1726年由瑞士数学家丹尼尔·伯努利提出，这是在流体力学的连续介质理论方程建立之前，水力学所采用的基本原理，其最为著名的推论为：等高流动时，流速大，压力就小。风机的叶片类似于飞机的机翼，叶片两侧的弯曲程度不对称，这种三角形的结构能够利用气压差产生推力。

　　而电磁感应现象(Electromagnetic induction)又称磁电感应现象，在1831年由英国物理学家法拉第发现，如果闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动，导体中就会产生电流的现象。这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。在风机中，机轮带动发电机转子旋转，切割发电机的磁场，就产生了感应电流。

　　风是大气运动造成的,大气运动是受热产生对流而发生的，太阳是给大气提供能量的主要热源，没有太阳提供热量大气就无法产生对流，也就不能产生风，所以说风能最终也是来自太阳能。既然源头能源都是太阳能，那么光伏发电过程更直接，为光能—太阳能，而风能相对间接，经历了光能—风能—机械能—电能的过程。

　　依据部署的方式和地理条件的不同，光伏和风电都能产生相应的不同分类。光伏电站我们粗略地可以划分为集中式和分布式，而风电电站我们也粗略地可以划分为陆上风电和海上风电。

　　光伏的集中式和分布式的划分主要是根据集散程度和项目规模来确定的。集中式一般是指装机容量较大的光伏电站形式，一般部署在地势平坦、地块连续的场地，典型的集中式光伏电站可以部署在远离城市和人口的戈壁和荒漠。

　　分布式则是地形多变、地块分散、装机容量有限的光伏电站形式。而分布式光伏可以部署在山地、鱼塘、农田、工商业屋顶和居民屋顶等各种地形，与复杂多变的地理条件有效的结合起来。不难看出，分布式光伏部署更加灵活，可以更靠近用户侧，同时由于装机规模较小，对逆变设备和并网升压设备的要求也更低。

　　我国光伏发电行业分布式和集中式交替领先发展，刚过去的2022年就是典型的光伏分布式大年，根据国家能源局统计，2022年全国光伏发电新增并网容量87.4GW，其中集中式光伏电站36.29GW、分布式光伏51.11GW(户用分布式25.26GW)。截至2022年底，全国光伏发电累计并网容量392.04GW，其中集中式光伏电站234.42GW、分布式光伏157.62GW。

　　风力发电一般可以分为陆上风电和海上风电两种，陆上风电部署在陆地上，一般建设在山区或者平原地区。

　　海上风电一般部署在海洋，海洋的气候环境要比陆上的恶劣很多，含有盐分的海水和海雾对风电机组的塔筒、轴承和铸件等都有腐蚀危害。海洋环境多风浪，台风和巨浪都会对风机造成物理伤害。海上风电项目在可行性分析阶段，除了要进行风能资源的监测外，还考虑项目对海洋水文、海洋生态、海洋养殖和航运等的影响。而陆上风电项目则更多的要考虑土地规划、环境保护、交通、电网等因素。此外因为海域环境复杂且海上风电机组比陆上机组更大更重，所以海上风电机组的运输、安装、建设和运维的成本会比陆上项目更高。

　　风资源上：海上的风力条件一般优于陆上，海上风力较大且很少有无风期，这样海上风机的利用小时高、发电量大、连续出力时间长；

　　运输上：海上风电设备的时候，海路运输不需要考虑陆地地势起伏和道路通过性的影响，利用轮船直接运送设备到风场；

　　地理上：海上风电不占用土地，对城市规划、居民生活的影响很小，可以集中大规模开发，海风机组可以选择大尺寸容量机型提高发电量；

　　消纳上：海上风电更靠近消费市场，电力资源可以就地消纳，不需要像陆上风电通过特高压线路进行远距离输送，并受着内陆省份弃风率的影响。

　　2022我国风电新增装机容量37.63GW，同比下降21%。累计装机容量365GW，同比增长11.2%。2022年底陆风累计装机容量为335GW，同比增长19.2%。而海上风电2022年底装机容量30.46GW，同比增长15.61%。这样可以看到相比光伏分布式累计装机容量占比的40.21%，我国海上风电累计装机容量占比只有8.35%，考虑到海上风电就近安排在我国沿海的山东、江苏、浙江、福建和广东等用电大省部署，解决消纳和缩短了配送的问题，海上风电还有着很大成长空间。

　　综合来看，风电和光伏因部署方式的不同各有优缺点，光伏电站更多的是二维利用土地，是利用面积换能源的方式，而风电电站则是更加立体的利用空间，相当于三维的方式获取能源，风电占用平面空间面积实际更小，获能效率更高。但风电土建工程更加复杂，门槛更高，光伏相比之下更加灵活，能够因地制宜的部署。