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贺克斌院士团队:中国太阳能(光伏、光热)和风能发展迈向碳中和之路

题目:A systems-oriented review of China’s wind and solar power development toward carbon neutrality

期刊:碳中和技术评论-Technology Review for Carbon Neutrality

发表时间:2025年6月

作者:Ziwen Ruan, Yuhan Wang, Xi Lu, Kebin He等

01 摘要

风电和太阳能发电在中国的碳中和战略和能源系统转型中具有核心地位。本综述从系统视角出发,考察风电、光伏(PV)和光热发电(CSP)的未来发展,并将技术进步置于包含预测方法、电力系统灵活性、储能集成以及跨部门耦合等更广泛的框架中加以讨论。研究总结了在碳中和目标下的空间潜力和装机量增长路径,估计到2060年风电和太阳能总装机容量将达到5,496-7,662 GW,占中国电力总装机容量83%以上。

尽管在技术成熟度和度电成本下降方面已取得显著进展,并受益于完善的国内供应链体系,但在发电效率提升、支撑性储能技术成本偏高、电网灵活性不足以及政策协调性有限等技术与系统层面仍面临挑战。本文进一步提出可持续发展的战略路径,强调将风能和太阳能作为主导电源进行一体化部署的重要性。中国风能与太阳能资源极为丰富,风电和太阳能的理论可开发量分别约为29.3~45.1万亿千瓦时和66.5~92.9万亿千瓦时,远超碳中和情景下的电力需求,为可再生能源大规模发展奠定了资源基础。现有研究预测,到2030年,中国风光装机容量将达到1,582~2,130GW,并在2060年进一步扩大至5,496~7,662GW。风电、光伏与光热的持续规模化部署将显著降低度电成本(LCOE),并在叠加储能系统成本后,到2030年有望实现与燃煤电力的成本接近,至2060年进一步取得明显成本优势,这将强化可再生能源在未来电力系统中的经济可行性。

然而,中国风光资源在空间分布上存在显著地域差异:陆上风资源主要集中在“三北”地区,近海风资源优势分布于东部与南部沿海;光伏资源集中于西北、北方地区,分布式光伏更多布局于中东部;光热土地与辐照条件限制,主要分布在西北地区。为应对资源不均与风光输出的波动性,需要加强跨区输电通道建设、发展储能系统(如电化学储能、抽水蓄能等)、推进智能电网和预测系统优化,并采用需求侧响应与负荷管理等策略,以增强电网灵活性、提升系统稳定性并支持高比例可再生能源接入。

全文阅读:

A systems-oriented review of China’s wind and solar power development toward carbon neutrality