中国电网：扩容与电网容量之间的差距——可再生能源并网面临的挑战——图片来源：Xpert.Digital
电网负荷极限：中国可再生能源面临的挑战
尽管创下纪录，但能源浪费依然存在：中国太阳能和风能的扩张
中国已将自身定位为全球可再生能源发展领域的领导者，但在将这些能源产能并入国家电网方面面临着严峻挑战。尽管太阳能和风力发电厂的装机容量屡创新高，但由于电网基础设施无法跟上快速扩张的步伐，相当一部分绿色电力被弃用——即未能并入电网。这种供需不平衡造成了巨大的能源浪费，并阻碍了向更可持续能源体系的有效转型。中国政府已意识到这一问题，并正在制定多项战略以改善电网并网，包括大规模投资建设特高压输电线路、调整弃电配额以及推广储能技术。
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中国可再生能源前所未有的扩张
近年来，中国的风能和太阳能装机容量经历了前所未有的增长。中国引领着全球发展，其新增装机容量是世界其他地区总和的两倍。仅2023年前七个月，中国就新增了近100吉瓦的太阳能装机容量，超过了2022年全年的纪录。到2023年底，光伏装机容量已接近610吉瓦，其中超过三分之一是在2023年新增的。
这一增长势头延续至2024年。今年前九个月，中国已新增200吉瓦风能和太阳能发电装机容量，预计全年新增装机容量将达到250至300吉瓦。这一爆炸式增长远超2020年至2022年间每年100至130吉瓦的平均水平。全球能源监测机构（Global Energy Monitor）估计，到2024年底，中国风能和太阳能发电装机容量有望轻松达到1200吉瓦，比习近平主席设定的目标提前六年。
中国在可再生能源领域的雄心壮志在其规划的“巨型风光电站”中体现得尤为明显。首批大型项目总装机容量为97吉瓦，于2021年宣布，并已按计划于2023年基本并网发电。第二批和第三批项目计划新增503吉瓦装机容量，预计将于2025年至2030年间并网发电。
弃用问题：可再生能源的浪费
尽管这些数据令人瞩目，但中国面临着一个根本性问题：其生产的可再生能源中有相当一部分被闲置。这种现象被称为弃电——即电力生产商被禁止将其所生产的电力输送到配电网的过程。
中国的弃风弃光历史可以追溯到2010年代中期。当时，一些省份的弃风弃光率高达40%至50%，这意味着近一半的潜在可再生能源发电量被闲置。为了解决这个问题，国家发展和改革委员会（发改委）和国家能源局（能源局）于2018年出台了5%的弃风弃光率上限规定。该规定要求部分省份的太阳能和风能发电项目的利用率不得低于95%。
然而，这项政策的实施产生了意想不到的后果：它导致可再生能源项目的规模受到严格限制，尤其是在弃电率高的地区。新项目的审批和开发受到严重阻碍，因为许多项目难以获得规划许可。
这项政策将在2024年迎来重大变化。国家电力管理局（NEA）和国家电网公司（SGCC）正在考虑将允许的弃电率从5%提高到10%。弃电率翻倍表明，电网并网问题依然存在，短期内无法彻底解决。
网络集成不足的原因
中国可再生能源并网不畅的主要原因在于能源生产与消费的地域错配。风能和太阳能的最佳发展条件位于中国西北部和北部省份，这些地区拥有大型太阳能和风力发电厂。然而，大部分电力需求集中在东部沿海的工业化大都市和工业中心——中国约70%的电力消耗在东南部地区。
这种情况带来了巨大的挑战，因为生产设施距离主要消费中心最远可达3000公里。如此长距离的电力传输，如果没有专门的基础设施，效率会非常低下，因为损耗太高。乌兰察布（内蒙古）的世界最大风电场就是一个突出的例子。这座装机容量为6吉瓦的风电场部分设施早在2020年就已完工，但直到2023年春季，才有一台风力发电机并入电网。
另一个结构性问题是可再生能源发电投资与电网扩建投资之间的不平衡。尽管中国在可再生能源扩张方面投入了创纪录的资金，但对电网的投资仍然相对较低。尽管可再生能源呈指数级增长，但与2018年至2020年期间相比，2021年至2023年期间中国的电网投资基本保持稳定。
此外，中国电力市场仍然高度僵化。跨省电力交易受到政治利益和官僚障碍的阻碍，进一步增加了可再生能源高效分配的难度。
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能源领域的平衡之道：中国煤炭与可再生能源的比较
解决问题的政治措施和投资
中国政府已经意识到这个问题，并正在研究各种解决方案。其中一个关键要素是扩建特高压电网，这能够实现远距离高效输电。中国在该领域处于世界领先地位，并正在大力投资这项技术。
中国西部地区首批大型风能和太阳能发电厂试点项目于21世纪初启动。这些项目一方面旨在为许多家庭仍然缺电的地区通电，另一方面旨在为工业化的东南地区提供电力。
两家国有电网运营商——国家电网和南方电网——宣布了创纪录的数十亿美元投资目标，旨在提升电网基础设施。首条高压输电线路于2023年6月开工建设，该线路从宁夏北部的一个可再生能源项目延伸至东南部的湖南省。专家预计，该线路最早可能在2025年建成。
据估计，中国将在2024年投资超过800亿欧元用于扩建电网。虽然这是一笔可观的资金，但仍不足以跟上可再生能源快速发展的步伐。来自Agora Energiewende的专家建议，电网投资应与可再生能源发电领域创纪录的投资相匹配。
改进网络集成的创新方法
除了扩建电网，中国还在积极探索创新途径，以更好地整合可再生能源。其中一个值得关注的举措是将电动汽车并入电网。2024年1月，中国政府发布了实施细则，旨在改善电动汽车和插电式混合动力汽车与电网的互联互通。
该计划旨在到 2025 年建立车网互动国家技术标准体系和双向充电收费机制。到 2030 年，将大规模推广双向充电，目标是使电动汽车为电力系统的调节能力提供“数千万千瓦的双向灵活性”。
在中国广泛应用的换电站也旨在帮助维持电网稳定。例如，电动汽车制造商蔚来汽车早在2022年就开始测试能够将多余电力输回电网的换电站。
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双管齐下的策略：煤炭和可再生能源
中国能源政策的一个显著特点是，尽管可再生能源发展迅猛，燃煤发电量却持续增长。2024年，燃煤电厂建设装机容量增至94.5吉瓦，创2015年以来新高。此外，中国还批准了66.7吉瓦的新增燃煤电厂装机容量，尤其在下半年审批量显著增加。
这种并行战略引发了人们对中国长期能源转型的质疑。清洁能源并非取代煤炭，而是被添加到现有的化石燃料能源体系中，这阻碍了向可再生能源电力行业转型的预期目标。2024年新增批准的燃煤电厂装机容量中，超过75%是由煤炭开采公司或拥有煤炭业务的能源公司融资的，这巩固了煤炭的主导地位，即便市场基本面并不支持扩张。
然而，积极的进展也显而易见：可再生能源的扩张帮助中国将燃煤发电份额降至2024年5月的53%的历史新低。这表明，尽管采取了并行的战略，可再生能源的重要性正在缓慢提升。
中国的平衡之道：网络一体化与绿色未来之路
电网并网的挑战并不会阻止中国继续大力投资可再生能源。标普全球评级表示，尽管预计弃电率会上升，但中国可再生能源的扩张仍将继续。分析师预计，运营商“必须熬过这段阵痛期，直到转型过程中的问题得到解决”。
针对限电问题，各方正在制定解决方案，包括加大对输电技术和储能解决方案的投资，但这些方案的实施需要时间。对于运营商而言，这意味着他们必须更加谨慎地选择投资项目，优先考虑那些拥有更有利的当地电力政策和更佳供需平衡的地区。
中国在可再生能源并网方面的经验具有全球意义。作为全球最大的温室气体排放国，同时也是可再生能源发展领先的国家，中国在可再生能源并网方面的成败可能对全球气候保护工作产生决定性影响。
弥合差距
中国可再生能源并网不足，对国家能源转型构成重大挑战。尽管风能和太阳能装机容量扩张取得了显著进展，但弃风弃光问题依然存在，导致大量能源浪费。能源生产与消费的地域错配、电网投资不足以及电力市场缺乏灵活性是造成这一挑战的主要原因。
中国政府认识到这个问题，并正在采取各种措施，包括大规模投资特高压电网、调整弃电配额以及采用创新方法，例如将电动汽车并入电网。与此同时，中国政府仍在继续推进燃煤电厂的扩张战略，这引发了人们对长期转型前景的担忧。
煤炭与可再生能源之间的竞争日益加剧，风能和太阳能发电受到的限制也越来越多，尤其是在2024年第四季度。为确保能源转型成功，中国需要大幅增加对电网的投资，并提高市场灵活性。唯有如此，中国才能充分发挥其巨大的可再生能源潜力，为全球气候保护做出切实贡献。
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