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【收錄專題 | 中國能源結構、行業分類、發展現狀及產業前景】
【相關專題 | 中國太陽能光伏產業市場分析_發電裝機容量_光伏逆變器出貨量】
在未來國家能源的戰略布局中,新能源將占據越來越重要的位置。長三角、環渤海地區主要承擔著新能源產業研發、高端制造功能,是我國新能源產業發展的高地;中部地區承擔著核心材料研發制造功能;西部地區依托豐富的自然資源,是新能源發電項目承載地。
目前,國內規模化應用的新能源產業包括太陽能、風能、核能等,這些細分領域具有不同的集聚特征。
一、核能:核電站幾乎都在沿海地區
在“碳達峰”和“碳中和”目標下,中國能源系統將向著多元清潔方向發展。核能作為典型低碳能源品種,可在未來能源體系中超脫出僅僅提供電力的角色,助力能源清潔低碳轉型,實現高質量發展。
中國大陸的核電從秦山起步,1991年秦山核電站的建成,標志著中國核工業的發展上了一個新臺階。2015年我國自己研發“華龍一號”,標志中國核電發展邁入自主研制的第三代核電技術,以此躋身世界前列。
全球有32個國家在使用核能發電,截至2021年12月31日,中國大陸運行核電機組共53臺,2021年全國累計發電量為81121.8億千瓦時,運行核電機組累計發電量為4071.41億千瓦時,占全國累計發電量的5.02%
中國的核電站主要分布在廣東、浙江、山東、江蘇、遼寧、福建、廣西等沿海省份。不過各地方政府和核電企業對內陸核電的積極籌備行動并未停止,湖北、湖南、江西、四川、河南、安徽、河北等地對核電項目也進行了相關規劃。
中國核電站分布示意圖(截至2020年9月)
圖源:中國核能行業協會
核電站選址的安全要求十分嚴格。核電站選址要考慮廠址區域內各種極端的外部事件影響,包括地震、地質、氣象、洪水以及化學品爆炸等因素產生的影響;還要考慮核電站對廠址周圍環境的影響,包括飲用水、種植和養殖業以及生態保護區等。
核電站在運行過程中要產生巨大熱量,所以核電站的選址必須靠近水源,這也是大型核電站都建在海邊的一個重要原因,并且靠海還可以解決大件設備運輸問題。但是建在海邊有利的同時也多出一個風險,即海嘯或者臺風所帶來大浪的潛在危險性。
大型核電廠是迄今為止人類設計的最復雜的高效率能源系統之一,與其他能源相比,若大型核電廠發生事故,造成的影響將更為廣泛。全球在運營的核電廠經過多年不斷改進和完善,大型輕水堆核電技術已經日趨完善。
但從長遠發展來看,仍然面臨著安全性與可靠性、經濟性、可持續性、乏燃料后處理和高水平放射性廢物安全處置等重大問題的挑戰。尤其是日本福島核事故之后,全球核電運行的安全性得到空前關注。
二、風能:海濱地區和三北地區搶“C位”
中國自20世紀50年代末,就開始對風力發電進行探索研究。1986年,我國第一座風電場——馬蘭風電場在山東榮成并網發電。從此,在我國很多地區的山頭,風電機組如雨后春筍般冒了出來。1994年在新疆達坂城,建成了第一個裝機容量達萬千瓦級的風電場。
跟火電和水電一樣,西部的風能和太陽能電力,也面臨往東部輸送的難題。風電的發展,逐漸由陸地轉移到了海上。
中國大部地區的季風氣候極為明顯——冬季盛行偏北風,夏季盛行偏南風。沿海一帶還有一種特殊的風——海陸風。由季風、海陸風以及熱帶氣旋等綜合組成的風系,給我國沿海地區帶來了豐富的風能資源。
傳統的風車通常有4片大立式帆,帆帶動中軸旋轉——調整帆與風的角度,風推動帆,帶動中軸上的一系列齒輪旋轉。現代的風力發電機與古代的風車使用的原理完全一樣,利用“電磁感應”的物理學原理,把旋轉的動能轉化成電力。
風能區劃依據3個指標(風能密度與利用小時數、風能季節變化、極限風速),將全國劃分為風能豐富區、風能較豐富區、風能可利用區、風能欠缺區等4個區,30個小區。
中國風能區劃,圖源:《中國國家地理》2020年12期
遼寧、山東、浙江、福建、海南和中國臺灣等沿海一帶地區,以及內蒙古北部、松花江下游等內陸地區,是我國風能資源最豐富的區域。
足夠大的風力,是風電場選址時的要義,海岸、山脊、草原、戈壁在這些地形開闊、了無遮擋的環境里,我們常常能遇見風車的身影。風車,給人帶來的不僅是浪漫的景色,更是實實在在的、巨大的清潔能源。
環渤海區域是國內外知名風電裝備制造企業的聚集地,長三角區域也培育了一批風電裝備制造企業,而西北區域是風電場建設的集中區。
三、太陽能:東部制造,西部發電
太陽能作為新能源的一種,通過光伏技術能夠完成太陽能向電能的轉化,發電過程中基本不產生有毒、有害氣體和廢渣。伴隨著效率的不斷提升和成本迅速降低,特別是21世紀以來,光伏電站如雨后春筍,在全球迅速發展起來。
中國疆域遼闊,特別是地廣人稀的西部地區擁有非常豐富的太陽能資源,不少地方年日照時間數達到3000-3600小時,有巨大的開發潛能。其中太陽能發電便是國家戰略中的一枚重要棋子。
太陽能光伏產業形成了以長三角為電池組件制造基地、中西部為原材料供應基地的產業分布格局。
圖源:《中國國家地理》2019年06期
中國是世界光伏產業發展增速最快的國家,截至2020年,我國光伏市場累計裝機量為253GW,2020年我國光伏發電量為2605億千瓦時,占總發電量 3.5%。從新增裝機布局看,裝機占比較高的區域為華北、華東和華中地區,分別占全國新增裝機的39%、19%和15%。
2021年,我國太陽能發電量為3270億千瓦時,利用小時數較高的地區為東北地區1471小時,華北地區1229小時,其中利用率最高的省份為內蒙古1558小時、吉林1536小時和四川1529小時。
中國地面大型電站主要分布在西北地區的荒漠戈壁,東部因人口密集,多為分布式光伏的領地。
中國大江南北到處都能看到太陽能電站的身影——它們是西北荒漠戈壁的“磅礴軍團”、是衛星圖片上的神秘幾何符號、也是綿延覆蓋在東部山區丘陵、粼粼水面上的“烏金鎧甲”。
近年來,低碳綠色發展日益成為全球共識,新能源已經成為未來生活的重要能源。太陽能已經逐漸走入我們尋常的生活,風力發電偶爾可以看到,核電站的消息總是出現在新聞上。未來,新能源將如何發展?將形成怎么的格局?這些問題將是我們在今后很長時間里需要探索的。
【參考文獻】
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[4]李沫萱.與風握手的故事《博物》2005年07期
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[7]2021年《世界核電廠運行實績報告》
來源:控制工程網
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