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发布日期：2026-02-13 15:15    点击次数：123

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【汉文】邵桂萍,许洪华.可再生能源空洞系统近况与改日发展趋势究诘[J].太阳能,2024,(07):127-132.

纲要：通过分析中国能源结构近况与能源转型濒临的主要挑战，伙同改日能源需求，究诘恰当中国国情的低碳、低本钱的能源转型实验旅途，提议以可再生能源为主体、多能源互补、“冷热电”联供、集“源网荷”于一体的新式能源系统贬责决策——可再生能源空洞系统；然后对可再生能源空洞系统的近况与关节手艺进行了究诘，并分析了其改日发展趋势。究诘拆伙标明：围绕用户侧构建分脉络、分场景的以可再生能源为主体的集“冷热电”“源网荷”于一体的新式能源系统，是中国末端能源转型的系统贬责决策。

关节词：可再生能源空洞系统；碳中庸；新式能源系统；能源转型；能源结构；多能互补

中图分类号：TQ083+.4    文件美艳码：A

当今是中国能源转型的关节时期，能源系统架构、手艺发展、应用场景齐在发生深远变化，中国近90%的二氧化碳排放和化石能源辩论，需要快速缩小化石能源的用量，增多可再生能源在能源系统中的占比。

对于中国末端碳中庸的能源架构、从以化石能源为主转型为以可再生能源为主的转型旅途、各种能源在末端碳中庸及能源转型过程中的变装定位和作用报复、支柱能源经济转型的新手艺和新产业等方面存在多种不雅点，但基本共鸣是在有限的时候窗口既要末端能源低碳转型，又要保险能源安全，还要保持中国的经济社会调解发展。不同的能源转型旅途互异巨大，子虚的能源转型旅途不但会酿成巨大的经济耗损，还会错失发展机遇。因此，需要证实中国的国情和手艺发展的趋势，寻找一条低碳、低本钱的能源转型实验旅途[1]。

本文对中国能源结构近况、能源转型濒临的主要挑战进行先容，伙同供给侧与耗费侧性格、手艺发展趋势，究诘恰当中国国情的低碳、低本钱的能源转型实验旅途，提议以可再生能源为主体、多能源互补、“冷热电”联供、集“源网荷”于一体的贬责决策——可再生能源空洞系统；然后通过究诘可再生能源空洞系统的近况与关节手艺，分析其改日发展趋势。

1中国能源转型实验旅途与可再生能源空洞系统见识

1.1中国能源结构近况

证实国度统计局发布的统计数据，2023年，中国能源耗费总量为57.2万t圭臬煤，其中，煤炭占比为55%，具体的能源耗费结构如图1所示。

2019—2023年自然气、水能、核能、风能、太阳能等清洁能源耗费量在中国能源耗费总量中的占比情况如图2所示。

从图2不错看出：2023年清洁能源在中国能源耗费总量中的占比为26.4%。

2023年，中国年总发电量为94564亿kWh，其中，火电的年发电量为62657亿kWh，占比为66.3%；自然气、水能、核能、风能、太阳能等清洁能源的年发电量为31907亿kWh，占比为33.7%[2]。

证实国度能源局发布的统计数据，末端2023年底，中国累计发电装机容量约为29.20亿kW，其中，火电装机容量为13.90亿kW，占比约为47.6%；水电装机容量约为4.22亿kW，占比约为14.4%；核电装机容量约为5691万kW，占比约为1.9%；风电装机容量约为4.41亿kW，占比约为15.1%；太阳能发电装机容量约为6.09亿kW，占比约为20.9%[3]。

1.2能源转型濒临的主要挑战

1)与泰西发扬国度比拟，中国能源转型的时候短、任务重，手艺挑战更大。欧洲于20世纪90年代末端碳达峰，好意思国于21世纪初末端碳达峰。从碳达峰到碳中庸，寰球平均用时53年，而中国从碳达峰到碳中庸仅有30年的时候。

2)中国的耗费端产业结构偏重工业，节能降耗难度高。中国分娩了寰球近60%的钢铁、铝、水泥和近1/3的汽车，单元国内分娩总值(GDP)能耗约为经济互助与发展组织(OECD)国度平均水平的3倍，是寰球平均水平的1.5倍[4]。

3)中国二氧化碳总排放量大，节能减排的任务重。2023年中国二氧化碳排放量约为126亿t，约占寰球二氧化碳总排放量的33.7%。中国在寰球清洁能源经济中处于压倒性的当先地位，2023年，寰球太阳能、风能新增发电量中50%以上来自中国；太阳能和风能的发电量占中国总发电量的比值从2015年的4%，到2023年达到15%，已接近发扬经济体的水平(约为17%)。尽管如斯，中国的二氧化碳排放量还在继续增长，中国的东说念主均碳排放量比发扬经济体杰出15%[5]。

1.3改日能源结构展望

改日末端碳中庸的能源结构所以风能、太阳能为主导能源、多种能源互补、“绿电+绿热+绿氢”鸠合驱动、“源网荷”一体的新式能源系统[6]。与现有的能源结构比拟，以可再生能源为主体的新式能源系统需要更多的天真性调养身分，何况在可再生能源大幅度波动或顶点景色等紧要情况下需要有兜底保险范例来保险能源供应安全。

改日能源供应系统的主要性格所以低碳化、高比例电气化为美艳，能源独揽效果大幅普及，各式浑浊物和二氧化碳的排放量大幅缩小；同期，非化石能源的发电量在中国总发电量中的占比杰出90%[7]。

1.4中国能源转型的实验旅途

1.4.1充分独揽现有煤炭能源系统与电力系统作念好支柱

中国要从现有的化石能源耗费量占比近80%的能源体系转型为以可再生能源为主的低(零)碳能源体系，需要充分独揽好现有的煤炭能源系统和精深的电力系统，以其当作风能、太阳能等可再生能源快速发展的支柱。

1.4.2构建以可再生能源为主体的新式能源系统

中国风能、太阳能资源丰富，在以风能、太阳能为代表的可再生能源产业限制和手艺方面具有昭着上风，寰球70%以上的光伏组件和60%的风电装备产自中国。风能、太阳能等可再生能源和能源系统手艺的快速发展，以及供能本钱的快速下落，为构建以可再生能源为主体的低碳、低本钱能源体系，末端能源经济转型奠定了基础。

究诘以风能、太阳能等可再生能源为主体的新应用场景，举例：“沙戈荒”能源基地、海上快意牧场、区域可再生能源体系，以及与高载能产业伙同、多能互补及“冷热电”联供的踱步式可再生能源空洞供用能系统等，末端多种能源互补、“冷热电”、“源网荷”一体化的空洞系统的构建。

1.4.3新应用场景与新应用模式的挖潜

当今，中国的能源独揽存在以下问题：1)东部和西部的风能、太阳能等可再生能源资源和用能负荷的时空错配踱步；2)现有以煤炭为主的能源体系需要加速缩小煤炭用量，高碳的工业过程需要进行绿色低碳变革；3)大限制、高比例快意消纳问题；4)高比例可再生能源电网巩固性问题等。因此，需要突破现有应用场景、应用模式、区域的适度，再行注视现有的能源系统、可再生能源资源，以及冷、热、电等主要能源负荷和其他能源负荷需求，通过“源网荷”一体化顶层瞎想，挖掘低(零)碳供用能系统的新应用场景，运筹帷幄新应用模式，以末端全社会合座经济价值最大化、能源系统总体价值最大化为起点，从系统和全局的高度推动能源系统的经济低碳转型。

1.5可再生能源空洞系统见识

空洞前文所述，中国能源转型最终是由以化石能源为主向以可再生能源为主的转型，是由现有的源、网、荷孤苦经营向一体化深度耦合、团员协同、共建共赢的转型，是由现有的冷、热、电等孤苦用能容颜向用户侧一体化互转互融、空洞独揽的转型。最终末端以可再生能源为主体、多能源互补、“冷热电”联供、集“源网荷”于一体的新式能源系统的构建，该系统即为可再生能源空洞系统。

可再生能源空洞系统将电、冷、热、气、氢等能源的分娩、运输、耗费、储存、改造各要领一体经营、空洞独揽，从而末端系统层面的空洞能效最高、用能本钱最低、二氧化碳偏激他浑浊物排放量最低，且系统运行巩固可靠。

2可再生能源空洞系统的近况

可再生能源空洞系统分为3个层级，即：1)跨区源端基地型；2)区域或县域级；3)园区或用户级。下文列举了不同层级的示范式样典型案例，展示中国可再生能源空洞系统的发展近况。

2.1跨区源端基地型示范式样典型案例

内蒙古自治区乌兰察布市“源网荷储”一体化示范式样是中国首个“源网荷储”一体化式样，亦然中国首个储能成就限制达到百万千瓦时的新能源场站。该项有谋划成立限制达200万kW，其中风电装机容量为170万kW，光伏发电装机容量为30万kW；配套成立110万kWh的储能系统，通过快意互补保险电力巩固供应。该式样在大限制电网友好型新能源开辟规模、储能电站多场景应用规模、数字化智能手艺空洞应用规模和“源网荷储”运营模式立异规模均起到了示范作用。

2.2区域级示范式样典型案例

浙江省海宁市尖山新区的绿色低碳工业园式样位于海宁（金麒麟分析师）市东南端、杭州湾钱塘江北岸，是中国建立的首个“源网荷储”一体化示范区，亦然浙江省反应“双碳”政策建立的首个“绿色低碳工业园成立示范区”。该项有谋划土产货电源侧，可再生能源装机容量为32万kW，其中包括踱步式光伏电站97座，年可再生能源发电量约为5亿kWh；负荷侧以工业负荷为主，有347家企业签约了需求侧反应，加入“源网荷”间的高效互动，8家企业末端了兆瓦级多系统协同秒级可中断负荷约束，启动“冷热电”三联供新式供能模式。该式样末端了绿色能源手艺、多元会通“源网荷储”一体化手艺立异，全主张鼓动了区域级新能源系统的经营成立与应用探索。

2.3园区或用户级示范式样典型案例

内蒙古通辽开鲁生物医药开辟区“源网荷储”一体化式样位于内蒙古自治区通辽开鲁生物医药开辟区，该开辟区属于自治区级工业园区，园区在产企业有55家，年产值为58.8亿元，已涵养形成了以玉米生物科技、绿色农畜居品分娩加工、新式清洁能源、当代服务业为主的“4大产业集群”。该式样电源侧成立限制为风电装机容量80万kW，聚集式光伏发电装机容量30万kW。负荷侧需求分为供电和供非电能源两部分，供电部分接受“快意储”鸠合供电时势，以绿电替代园区新增负荷用电；供非电能源部分接受快意配套装机容量为40万kW的熔盐储热系统、装机容量为4万kW的电解水制氢系统、供热管网为14km的园区供热系统，以及“天枢一号”聪惠能源系统等。

通过独揽式样控制的风能、太阳能等资源践诺绿色清洁能源替代贬责园区蒸汽、供热、用电等能源需求，从而打造低碳工业园区。

2.4现有主要问题

1)在系统顶层瞎想方面，需要基于能源需求及演变规定的能源系统形态布局，进行多种能源耦合、供需双侧互动，存在不笃定身分各样、利益主体辩论复杂、践诺难度高档问题。

2)在系统运行层面，存在多能耦合、性格互异大、利益主体调解难堪的问题。当今大批大基地和区域型项有谋划“源荷”协同难堪，清寒对应政策机制与市集灵通机制，业主方由于本钱压力导致其能源不及。

3可再生能源空洞系统的关节手艺

3.1多能源互补、“冷热电”联供的“源网荷”一体化能源经营及发展旅途

1)统筹区域内能源资源，包括可再生能源、化石能源等一次能源和电能、氢能等二次能源，结抓艺经济性，进行能源资源的统筹经营。

2)在充分独揽现有能源收罗的前提下，进行冷、热、电等能源收罗的顶层瞎想。

3)围绕用户端的电、热、气、氢等需求，提供多种能源与供用能一体化贬责决策，调动负荷侧调养反应才智。

3.2可再生能源为主的能源体系及模块化手艺

横向搭建以可再生能源为源端主体的电、冷、热、气、氢等多种能源容颜的协同供应体系，纵向打造源、网、荷、储、用等要领的互动优化运筹帷幄，形成多能源互补、“源网荷”一体化的新式能源体系。

针对该新式能源体系进行逐层理会，开展模块化手艺究诘，形成体系本色便于优化成就、天真组合的模块化手艺。

3.3可再生能源和化石能源耦合协同手艺

能源转型时间，可再生能源将与化石能源协同共存，因此可再生能源与现有化石能源的耦合协同手艺对能源系统的巩固、安全、继续运行相配紧要。需要开展继续究诘，以末端既不错幽闲能源系统的低(零)碳条目，同期不错幽闲经济性和安全性的条目。

3.4能源和其他规模会通手艺

数字能源手艺、微电网、虚构电厂、东说念主工智能(AI)等手艺的发展为加速能源转型提供了支柱，同期这些手艺的应用亦然巨大挑战。

加速缩小各应用场景的煤炭用量和高碳工业过程的绿色低碳变革，需要伙同具体应用场景，与用能过程深度耦合，以形成切实可行的手艺决策，末端能源与应用场景的会通协同。

4可再生能源空洞系统的改日发展趋势

4.1和高载能产业伙同的区域级低碳、低本钱可再生能源空洞系统

以钢铁、冶金、水泥、化工、数据中心等为代表的高载能产业的耗能大，低碳工艺经过变革难，濒临降本、减碳、手艺升级的多重压力。高载能产业的用电量约占中国电力耗费的50%。对于高载能产业(举例：钢铁、冶金等)而言，惟有有本钱充足低且充足量的绿氢就不错末端低碳以致零碳工艺变革。可再生能源和高载能产业、绿氢手艺获胜伙同，建立区域级低碳、低本钱的可再生能源空洞系统。证实本文初步估算，在风能、太阳能等可再生能源资源丰富的地区，可再生能源空洞系统的供能本钱有望下落20%～50%。

4.2县域级100%可再生能源空洞系统的手艺究诘与示范

中国大部分县域的年用电量从几亿kWh到10亿～20亿kWh不等，因此在中国大部分县域成立“冷热电”联供的100%可再生能源空洞系统可就近幽闲用能需求，不但末端了零碳，而且用能本钱也比现有的能源体系更经济。

中国西部、东北部地区的可再生能源资源丰富，用能负荷小且需要供暖，因此此类地区最恰当开展示范式样；另外，证实本文初步估算，华北地区和沿海县域也可开展示范式样。

4.3乡村振兴弥远农牧区的100%可再生能源贬责决策

中国独揽可再生能源贬责了无大电网遮掩地区住户的基本生存用电问题，在发展中国度开端末端每户住户齐可用电，创造了遗址。跟着可再生能源本钱的大幅下落、手艺的发展和生流水平的普及，赶紧接受可再生能源和节能建筑伙同，可贬责住户的用电、取暖、炊事等用能需求，不但手艺上可行，经济上浊富的农牧民也可承受。证实本文初步估算，在无大电网遮掩地区，每户住户参加20万～30万元就不错建成节能住房和能源系统，用能水平可达到泰西等发扬国度和地区的家庭用能水平。

4.4“源网荷”一体的可再生能源大限制基地

以电力外送为主的西部地区大型快意可再生能源基大地临送出通说念容量瓶颈、运输本钱高而赶紧消纳负荷不及的问题；手艺上也存在电源侧发电量和负荷侧能源需求及二者匹配不笃定性大、系统架构和容量配比需要科学优化和手艺立异的问题。新建的大型可再生能源基地多接受“快意火”打捆外送的时势，其中“快意”的发电量占送出电量的50%傍边。在近些年火电的年满发小时数继续下落的大趋势下，在可再生能源基地的电源侧和负荷侧还在新建火电装机进行调养。因此，西部地区大型可再生能源基地的电力外送贬责决策还需要链接究诘和优化。

除送出通说念容量的适度外，跟着风电、光伏发电的上网电价远低于化石能源发电的并网电价，独揽西部大型可再生能源基地远距离外送的本钱和在负荷隔邻就近开辟可再生能源空洞系统的本钱孰高孰低也需要进一步究诘探讨。

4.5园区、建筑等典型应用场景的可再生能源空洞系统

独揽踱步式可再生能源空洞系统贬责园区、建筑的“冷热电”用能需求，末端园区的100%可再生能源供能，除了手艺上可行以外，在风电、光伏发电等本钱继续下落的趋势下，经济上也运转具有竞争力，是需要要点究诘的典型应用场景之一。按现有电力系统的运行模式，踱步式光伏发电、分别式风电等的接入和消纳濒临严峻挑战。多能源互补、“冷热电”联供、集“源网荷”于一体是手艺发展的大趋势，从手艺及政策机制上齐需要立异。

5论断

本文通过分析中国能源结构近况、能源转型濒临的主要挑战，究诘了恰当中国国情的低碳、低本钱的能源转型实验旅途，提议了以可再生能源为主体、多能源互补、“冷热电”联供、集“源网荷”于一体的贬责决策——可再生能源空洞系统；然后对可再生能源空洞系统的近况与关节手艺进行了究诘，并分析了其改日发展趋势。究诘得出以下论断：

1)围绕用户侧构建分脉络、分场景的以可再生能源为主的集“冷热电”“源网荷”于一体的新式能源系统，是中国末端能源转型的系统贬责决策。

2)先立后破，进行以风能、太阳能等可再生能源为主体的新应用场景、新应用模式、新手艺的究诘与示范。在风能、太阳能资源丰富地区，以可再生能源为主和高载能产业获胜伙同，与现有供能体系的供能本钱比拟有望大幅缩小。

[参考文件]

[1]许洪华.立异功绩：中国在举止[M].北京：商务印书馆，2022：88-91.

[2]国度统计局.中华东说念主民共和国2023年国民经济和社会发展统计公报：410A04-0403-202402-0001[R/OL].(2024-02-29).https://www.stats.gov.cn/xxgk/sjfb/tjgb2020/202402/t20240229_1947923.html.

[3]国度能源局.国度能源局发布2023年宇宙电力工业统计数据[R/OL].(2024-01-26).https://www.nea.gov.cn/2024-01/26/c_1310762246.htm.

[4]UNFCCCCOP28.COP28UAEDeclarationonClimateandHealth[R].Dubai：UNFCCCCOP28，2023.

[5]国度能源局空洞司.新式电力系统发展蓝皮书[M].北京：中国电力出书社，2023.

[6]许洪华，邵桂萍，鄂春良，等.我国改日能源系统及能源转型实验旅途究诘[J].发电手艺，2023，44(4)：484-491.

[7]国度发展和矫正委员会能源究诘所.中国2050年高比例可再生能源发展景色暨路线究诘[R].北京：国度发展和矫正委员会能源究诘所，2015.

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（转自：太阳能杂志）开云体育(中国)官方网站

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