义乌水电工程~从丁仲礼“双碳”文章看风光水核发展趋势
2022年1月9日，《丁仲礼：碳中和对中国的挑战和机遇》一文，作者为中国科学院院士丁仲礼。文章发布后引发行业热议。多位能源行业专家认为，此文深入浅出地道出了中国的碳中和路径。文章是中国科学院学部组织百余位院士专家所做系统研究的简介，在简述碳中和路线图框架性认识的同时，也提供了不少增量信息。
笔者根据文章提供的数据，结合现有装机情况，对风、光、水、核发展趋势做进一步解读。
文章系统介绍了中国二氧化碳排放历史和现状，科普了碳中和的基本逻辑和技术支撑。发电（供热）在中国目前二氧化碳排放占比最高，达到45%，在“发电端”用风、光、水、核等非碳能源替代煤、油、气是重要的途径，与“能源消费端”、“固碳端”形成“三端共同发力”的碳中和体系。文章指出，40年内，大致以每十年为一期，顺次走控碳电力、降碳电力、低碳电力，最后到近无碳电力之路，并完成超大规模的输变电基础设施建设。
风光
50亿千瓦装机空间
文章指出，中国目前的发电装机容量约为22亿千瓦，估计我国实现碳中和之时，总的电力装机容量会在60亿-80亿千瓦之间，风力发电、光伏发电共占比70%。
按照该目标计算，则我国实现碳中和时，风电光伏的装机容量约在42亿-56亿千瓦之间。根据中电联数据，截至2021年11月，我国可再生能源装机情况为：风电3.0亿千瓦（其中，陆上风电和海上风电分别为28625和1861万千瓦），同比增长29.0%。太阳能发电2.9亿千瓦（其中，光伏发电和光热发电分别为28695和52万千瓦），同比增长24.1%。
这意味着，在未来39年里，风光装机将从现有的5.9亿千瓦增加到42亿-56亿千瓦。
风光新增装机的潜力何在？从用地类型上看，风光项目可分为戈壁荒漠大基、农村城市分布式、海上风电和煤矿油气田改造再利用。2021年10月8日，国务院常务会议曾提出保障能源安全、保障产业链供应链稳定的六大具体措施，其中之一是加快推进沙漠戈壁荒漠地区大型风电、光伏基地建设，加快应急备用和调峰电源建设。事实上，eo梳理发现，自2020年开始，国内主要油气田均启动了新能源发展计划。除此之外，海上风电、农村和城市分布式光伏项目，也是新增装机的主力。
值得注意的是，部分已有的风电、光伏电站随着有效寿命到期，将陆续进入报废阶段，而采用更新技术、效率更高的组件可以应用到这些旧有厂址中，亦将提高装机容量。
水电
定位稳定电源
文章指出，“稳定电源”从目前火电为主逐步转化为以核电、水电和综合互补的清洁能源为主。而“稳定电源”的目标占比为30%。
以总装机60亿-80亿千瓦为目标，则“稳定电源”装机容量约为18亿-24亿千瓦。火电在其中仍占一小部分。“在此阶段，智能化、低碳化的电力供应系统得以建立，火电装机只占目前总量的30%左右，并且一部分火电用天然气替代煤炭。”据此，届时火电装机约为6.6亿千瓦。留给核电、水电和综合互补的清洁能源装机空间则为11.4亿-17.4亿千瓦。
截至2021年11月底，我国水电装机为3.9亿千瓦。不过，水电厂址资源有限，除西藏外，江浙粤及西南地区省份水电厂址已开发殆尽，水电总体新增装机空间有限。
2020年，水电水利规划设计总院副院长易跃春曾指出，常规水电可以在能源转型中发挥基石作用，配套促进新能源消纳，但随着开发程度进一步加深，开发难度也进一步增加。“近年来，水电向西部河流上游地区布局，受地理位置、资源条件等多方面因素影响，项目推进难度加大，成本整体呈现上升趋势，市场竞争力总体下降。”
核电
内陆示范，技术升级
截至2021年11月，我国核电装机为5326万千瓦。沿海核电厂址多已开发，但大部分核电基地仍留有机组建设空间。而如陆丰核电、廉江核电、白龙核电等沿海厂址还未开工。另外，目前国内内陆省份尚未有核电项目开工。
此前，核能行业协会发布的《中国核能发展报告（2021）》曾预计中国核电将保持较快的发展态势，自主三代核电会按照每年6-8台的核准节奏，实现规模化批量化发展。“预计到2025年，我国核电在运装机7000万千瓦左右，在建约5000万千瓦；到2030年，核电在运装机容量达到1.2亿千瓦。”
丁仲礼文章指出，2030年前，内陆核电完成应用示范，而在第三个十年（2050年前），我国对核废料的再生资源化利用技术在这个阶段将基本成熟，核电上网电价将有所下降，故用核电代替火电作为“稳定电源”的条件将基本具备。
可见，核电未来可持续发展需要建立在乏燃料后端技术发展成熟之上，这包括乏燃料后处理、快堆、核聚变等技术发展。其中，快堆发展实行“三步走”战略，即实验快堆——示范快堆——商业快堆。中国实验快堆于2010年首次实现临界，2014年实现满功率运行72小时的设计目标，2019年进行了1320小时的低功率运行试验研究，2020年7月完成首循环试运行。示范快堆方面，中核集团示范快堆2台机组已于2020年先后开工建设。
