風電的開發(fā)利用、投資、技術、并網(wǎng)以及社會經(jīng)濟效益

國際可再生能源署發(fā)布《風電的未來—風電的開發(fā)利用、投資、技術、并網(wǎng)以及社會經(jīng)濟效益》

執(zhí)行摘要

通過實現(xiàn)能源部門的脫碳和減少碳排放來遏制氣候變化，是國際可再生能源署（IRENA）能源轉型路線圖的核心。這些路線圖研究并提供了一條積極的、但在技術上和經(jīng)濟上可行的低碳技術部署途徑，以實現(xiàn)可持續(xù)的清潔能源的未來。

在2019年版全球能源轉型報告中，國際可再生能源署探討了兩套面向2050年的能源開發(fā)方案。第一套方案是按照目前和規(guī)劃的政策制定能源發(fā)展途徑（參考案例），第二種是更清潔且適應氣候變化的途徑，主要基于對更為雄心勃勃但可實現(xiàn)的可再生能源和能源效率措施（可再生能源路線圖（REmap）方案），這種發(fā)展路線與政府間氣候變化專門委員會（IPCC）2018年報告的1．5攝氏度（°C）的碳預算水平保持一致。

本報告概述了基于國際可再生能源署的氣候韌性途徑（REMAP案例）中風電在全球能源系統(tǒng)轉型中所發(fā)揮的作用，尤其是未來30年為實現(xiàn)巴黎氣候目標所需的風電增長規(guī)模。

主要結論

—加快可再生能源開發(fā)利用，結合深度電氣化和提高能效，到2050年可實現(xiàn)巴黎氣候目標所需的與能源相關的二氧化碳（CO2）減排量的90％以上。在所有低碳技術選項中，風電的加速部署加上深度電氣化，將有助于將2050年需要的總排量減少超過四分之一（將近63億噸CO2）。

—要實現(xiàn)巴黎氣候目標，就需要在各個部門和技術領域顯著提速。風能和太陽能將引領全球電力行業(yè)的轉型。陸上和海上風能裝機量將超過總電力需求的三分之一（35％），到2050年成為主要的發(fā)電來源。

—只有在未來30年內(nèi)大幅增加風電裝機容量，才能實現(xiàn)這一轉型。這意味著與2018年的裝機容量（542吉瓦）相比，需要在2030年之前將全球陸上風電裝機容量增加到三倍（達到1787吉瓦），并在2050年之前將此裝機容量增加到十倍（達到5044吉瓦）。對于海上風電，到2030年，累計發(fā)電量將增加近10倍（至228吉瓦），到2050年甚至會有更大幅度增長，2050年海上風電總裝機容量將接近1000吉瓦。

—風電行業(yè)需要為未來三十年風能市場的這種大規(guī)模增長做好準備。在未來20年內(nèi)，陸上風電的容量安裝將增加超過4倍，達到200吉瓦，而2018年僅為45吉瓦。每年增加的海上風電容量安裝將具有更高的增長需求－從2018年的4．5吉瓦增長添加到2050年的45吉瓦，增長約10倍。

—在區(qū)域層面，亞洲將成為推動風電裝機容量發(fā)展的主導力量，成為風電（陸上和海上）的世界領導者。亞洲（主要是中國）將繼續(xù)主導陸上風電行業(yè)，到2050年，亞洲裝機容量將占全球總裝機容量50％以上，其次為北美（23％）和歐洲（10％）。對于海上風電，亞洲將在未來幾十年內(nèi)占據(jù)領先地位，到2050年，亞洲裝機容量60％以上，其次是歐洲（22％）和北美（16％）。

—擴大風能投資是未來幾十年加速全球風電裝機容量增長的關鍵。這意味著與2018年（670億美元／年）相比，從現(xiàn)在到2030年，全球平均每年陸上風電投資將增加一倍以上（1460億美元／年），而在2030～50年的余下時間，這一增長將達到三倍以上（2110億美元／年）。對于海上風電，與2018年的投資（194億美元／年）相比，從現(xiàn)在到2030年，全球平均年投資將需要增加三倍（610億美元／年），到2050年，這一增長將達到五倍以上（1000億美元／年）。

—規(guī)模經(jīng)濟的提高、更具競爭力的供應鏈和技術的進一步革新將繼續(xù)降低風電的成本。在全球范圍內(nèi)，陸上風電項目的總安裝成本在未來30年將繼續(xù)大幅下降，與2018年的平均1497美元／kW相比，到2030年，平均安裝成本將下降至800～1350美元／千瓦（kW）范圍內(nèi)，到2050年降至650～1000美元／kW范圍內(nèi)。對于海上風電項目，全球加權平均總安裝成本將在未來幾十年內(nèi)進一步下降，到2030年將處于1700～3200美元／kW之間，到2050年將處于1400～2800美元／kW之間。

與所有化石燃料發(fā)電源相比，陸上風電的平準化電力成本（LCOE）已經(jīng)具有競爭力，并且隨著安裝成本和性能的不斷改善，將進一步下降。在全球范圍內(nèi)，陸上風的LCOE將繼續(xù)從2018年的平均每千瓦時0．06美元下降到2030年的0．03至0．05美元／千瓦時和2050年的0．02至0．03美元／千瓦時之間。海上風電的LCOE已經(jīng)在某些歐洲市場具有競爭力（例如在德國和荷蘭實行零補貼拍賣，法國實行較低價拍賣），而在其他歐洲市場（尤其是英國）則即將進入競爭市場。到2030年，海上風電將在世界其他市場中具備競爭力，其費用將降至化石燃料（煤和天然氣）的低成本范圍。到2030年，海上風電的LCOE將從2018年的平均0．13美元／千瓦時降至0．05美元至0．09美元／千瓦時之間，到2050年將降至0．03美元至0．07美元／千瓦時之間。

—持續(xù)的革新和技術改進早就了更大容量的風力渦輪機、增加的輪轂高度和轉子直徑，這有助于增加同一地點的裝機容量。陸上應用風力渦輪機尺寸的持續(xù)增長勢頭將繼續(xù)，從2018年的平均2．6兆瓦增至2025年的4～5兆瓦。對于海上應用，目前最大的渦輪機尺寸約為9．5兆瓦，這一尺寸很快會被超越，預計2025年投產(chǎn)的項目將包括額定功率為12兆瓦及以上的渦輪機（盡管部分交貨期較長的老項目可能有較低的額定功率）。研究和開發(fā)將有可能在未來10～20年內(nèi)將這一數(shù)字提高到15～20兆瓦。結合改進的風力渦輪機技術、更高輪轂高度和更大掃掠面積的更長葉片的部署，可以提高給定風資源的裝機容量系數(shù)。就陸上風電場而言，全球加權平均容量系數(shù)將從2018年的34％上升至2030年的30～55％，以及2050年的32～58％。就海上風電場而言，將取得更大的進展，相較于2018年43％的平均值，2030年項目容量系數(shù)在36～58％之間，2050年則在43～60％之間。

—風力渦輪機基臺的技術發(fā)展是加快部署海上風力的關鍵因素，這樣有助于獲得更好的風力資源。懸浮基臺是一種有可能“改寫規(guī)則”的技術，可以有效地利用深水域中豐富的風電資源，從而為海上風電市場的未來快速發(fā)展鋪平道路。業(yè)內(nèi)專家估計，到2030年，全世界可安裝約5至30吉瓦的海上懸浮裝機容量，根據(jù)各個地區(qū)的發(fā)展速度，到2050年，海上懸浮風電場可占據(jù)全球海上風電裝機容量（約1000吉瓦）的5～15％。

—技術解決方案（運用適當?shù)南到y(tǒng)靈活性措施（例如儲能）和電網(wǎng)的擴建和加固），以及改善的市場條件和商業(yè)模式，對為未來電網(wǎng)一體化不斷上升的風電份額做好準備至關重要。為有效管理大規(guī)模可變可再生能源，必須在能源系統(tǒng)的所有部門靈活利用能源，包括從發(fā)電到輸配電系統(tǒng)、儲能（電能和熱能）以及日益增加的靈活需求領域（需求側管理和部門對接）。在全球范圍內(nèi)，要在2050年之前整合60％的可變可再生能源發(fā)電量（其中35％來自風電），相較于2018年在電網(wǎng)和電池存儲方面的投資（2970億美元／年），從現(xiàn)在開始到2050年左右，每年平均對電網(wǎng)、發(fā)電充裕性和一些靈活性措施（即儲能）的投資將需要增加四分之一以上，達到3740億美元／年。

—如果有健全的政策作為支持，這種轉變可以帶來社會經(jīng)濟效益。到2030年，風電產(chǎn)業(yè)可雇用374萬人，到2050年可雇用超過600萬人，與2018年的116萬個工作崗位相比，分別高出近三倍和五倍。然而，為最大限度地獲益于能源轉型的成果，需要全面的政策框架。開發(fā)利用政策需要與并網(wǎng)和扶持政策協(xié)調(diào)一致。在扶持性政策的保護下，需要特別關注工業(yè)、勞工、金融、教育和技能政策，以最大限度地實現(xiàn)轉型獲益。教育和技能培訓政策可以對石油和天然氣部門的現(xiàn)有專業(yè)知識予以保留和重新分配，以便為海上風電基臺結構的安裝提供支持。同樣，建立在國內(nèi)供應鏈基礎上的健全的行業(yè)和勞工政策，可以通過利用現(xiàn)有經(jīng)濟活動來支持風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以促進收入和就業(yè)增長。

—釋放風電的巨大潛力對于實現(xiàn)氣候目標至關重要。只有通過緩解阻礙市場增長的當前障礙（在不同的規(guī)模上－技術，經(jīng)濟，社會政治和環(huán)境），通過制定正確的政策、戰(zhàn)略、商業(yè)模式和金融工具，確保風能在未來三十年快速增長，才能實現(xiàn)向低碳可持續(xù)能源的未來轉型。