分析:中国庞大的风能和太阳能基地对其气候目标意味着什么?

中国将在2020年增加至少570千兆瓦的风能和太阳能发电“十四五”计划(FYP)期间(2021-25年)，如果中央和省级政府宣布的目标得以实现，其装机容量将在短短五年内翻一番以上。

我们对中央和省级政府公布的目标和项目的汇编和分析显示，到2025年，风能和太阳能装机容量将超过1100吉瓦，是2015年360吉瓦总装机容量的三倍，是2020年底536吉瓦总装机容量的两倍。

近期政策制定中出台的风能和太阳能计划，远远超过了中国新闻标题所暗示的步伐气候承诺．1200千瓦到2030年。

这一目标需要保持上一个“十二五”期间(2016- 2020年)已经实现的每年70GW的新增产能。我们的分析显示，安装我们确定的570吉瓦风能和太阳能将使中国有望在2026年实现1200吉瓦的目标，比计划提前四年。

这种加速在很大程度上是由所谓的“清洁能源基地必威体育在线注册——风能和太阳能前所未有地大规模集中。

中国国家经济规划机构国家发展和改革委员会(NDRC)发布了两个列表两个巨大的风能和太阳能清洁能源基地——一个在去年11月，一个在今年必威体育在线注册3月。到2025年，这些基地将承载大约一半的风能和太阳能发电能力，这些基地主要位于中国的沙漠和其他不毛之地。

加上其他清洁能源扩张计划，新的风能和太阳能足以在2025年之前达到必威体育在线注册中国化石燃料消耗和二氧化碳排放的峰值。

什么是“清洁能源基地”?必威体育在线注册

“清洁能源基地”的概念最早在中国提出必威体育在线注册14碎“五年规划这表明了这一概念的重要性——大多数能源部门计划都被指定为部门五年规划。必威体育在线注册

基地是指区域指定的同时建设众多大型风能和太阳能园区，每个园区本身的开发规模都达到了千兆瓦，并配有通往需求中心的长距离输电线路，在大多数情况下，还“配套”燃煤电厂。早期的FYPs2011 - 15而且2016 - 20曾有类似的“煤炭基地”概念，其中许多都位于与清洁能源基地相同的西部欠发达省份。必威体育在线注册

煤炭基地和清洁能源基地的一个主要原因是利用人口稀少的西部省份的资源，以满足人口更多、繁荣的东部地区的能源需必威体育在线注册求。

大规模的可再生能源开发需要大量的土地。必威体育在线注册中国已经260万平方公里沙化的土地，占陆地面积的四分之一，大约是法国面积的四倍。

在全国范围内集中在沙质、岩石沙漠、其他类型必威体育在线注册的不毛之地以及煤炭开采留下的荒地上建设大型清洁能源基地，可以降低项目的土地、建设、运营和维护成本。

选择沙漠和其他干旱地区也有生态效益，可以改变景观，并为边缘地区开辟新的用途。

最大的清洁能源基地利用了内蒙古和甘肃必威体育在线注册的广袤沙漠，如下图所示。这两个省计划到2025年在目前装机容量的基础上新增约190吉瓦的风能和太阳能装机容量74千瓦．

清洁能源基地必威体育在线注册和省级清洁能源安装计划，目标到2025年风能和太阳能装机容量用圆圈的大小表示。内蒙古西部和甘肃的沙漠基地(红圈)、沿海的海上风电基地(蓝色)以及各省自身的清洁能源扩张(黄色)，都将为东部的需求中心提供电力。必威体育在线注册资料来源:作者编译策略文档中的目标。Tom Prater为Carbon Brie必威手机官网f绘制的地图。

在第一个列表总装机容量97吉瓦，分布在19个省份，其中43吉瓦分布在中国北部和西北部的戈壁和其他沙漠地区。其中75GW项目已于2021年开工建设，其余项目计划于2022年第一季度开工。所有项目计划在2022年至2023年之间完成。

在第二个列表主要位于库布齐、乌兰布和、腾格里和巴丹吉林沙漠周围，总容量为284吉瓦。另外134GW的容量分布在其他沙漠地区。煤矿开采沉陷区新增装机容量37GW。

到2025年，这些基地的总容量中，有150GW用于向东部沿海省份的需求中心进行远距离传输。到2030年，这一数字将上升到315吉瓦。

这些基地将成为煤炭行业的重要平衡力量。例如，主要主办省份内蒙古是中国的第二大煤矿和最大的煤电生产国，人均二氧化碳排放两倍于我们平均．如果没有在清洁能源领域开辟出新的角色，该省的工业部门将会必威体育在线注册经济上的损失从中国的能源转型。必威体育在线注册

巨大的清洁能源基地利用政府的能必威体育在线注册力来规划、融资和实施巨大的建设项目。它们还为煤炭工业和大型煤炭工业项目提供了经济替代，这些项目是中国区域发展政策的核心部分。

规模

这两个列表总共包含555千瓦到2030年，风能和太阳能装机容量将增加。除第一份清单中的97GW项目外，中央在第二份清单中宣布，到2025年将安排清洁能源基础项目共计300GW, 2025年后再增加255GW产能。必威体育在线注册

为了了解清洁能源基地的规模，2020年排在中国之后的前六个国家的风能和太阳能总装机必威体育在线注册容量为537吉瓦，相当于中国的总装机容量。

“十四五”期间，仅在西北沙漠地区定向扩大风能和太阳能就相当于美国2020年风能和太必威体育在线注册阳能的总装机容量。

到2020年底，各国的风能和太阳能装机总量，与中国计划从2020年到2025年的扩张相比。资料来源:按国家分列的能力风而且太阳能；中国计划的扩张基于作者的观点编译中央和省级政府的目标。图表由Joe Goodman提供，供Carbon 必威手机官网Brief使用Highcharts．

省的野心

除了中央政府支持的国家级项目外，省级目标和举措也将推动清洁能源的发展。必威体育在线注册在内蒙古和甘肃之后，中国政府已经制定了风能和太阳能发展的最高目标陕西黑龙江是西部另一个产煤大省，其次是河北而且山东这些城市是东部主要的重工业中心。这三个省正在计划另一个190千瓦的风能和太阳能。

河北的风能和太阳能计划建立在张家口清洁能源基地的基础上，张家口清洁能源基地是庞大的风能和太阳能清洁能源基地的试点，并通过必威体育在线注册驱动冬季奥运会。

沿海省份包括规划主要的海上风能开发。到2025年底，广东海上风电总装机容量将达到18千瓦而福建、浙江和江苏的目标是13.3吉瓦，6千瓦而且9瓦分别为海上风力发电项目。

山东中国的目标是到2030年建成35吉瓦的海上风电装机容量，其中10吉瓦的建设将在“十四五”期间开始，到2025年建成5吉瓦的装机容量。负责制定和实施能源发展规划必威体育在线注册和产业政策的国家能源局(NEA)已经批准海南省进行建设12.3吉瓦“十四五”期间的海上风电。

重新思考煤电的作用

到2025年，计划安装的风能和太阳能项目将使其在中国发电中的份额从2021年的12%上升到近20%，同年其装机容量将增加到发电总装机容量的45%。

为了吸收这些来自不同来源的发电量的增长，中国电网和电力系统的运行需要发生重大变化火力发电厂．

如下图所示，中国发电仍以煤炭为主，占60%，但装机容量已降至50%以下。

风能和太阳能的份额迅速上升，到2021年将达到装机容量的27%和发电量的12%。水力发电占发电量的16%，核能占5%，天然气占6%。

2021年底中国发电装机容量占比(上)和2021年发电量占比(下)来源:中国电力企业联合会．图表由Joe Goodman提供，供Carbon 必威手机官网Brief使用Highcharts．

新14FYP能源必威体育在线注册非常重视电力系统的运作，包括火力发电厂的灵活运作，需求侧响应，电力市场的发展，电力储存和绿色的氢．

该计划贯穿始终的一个关键主题似乎是为2025年后的排放量达到峰值和下降创造前提条件，而不是设定一个具体的排放目标。

对于燃煤发电来说，最大的变化是它应该成为电网稳定和风能、太阳能发电的“配套”电源，而不是发电的“中流砥柱”——这是中国的角色分配暂时不开采煤炭。这意味着发电厂将不得不更加灵活地运行，根据风能和太阳能发电以及电力需求的变化来增加或减少。

这种变化的一部分是技术改造，使工厂能够更快地增加或减少产量。另一个更具挑战性的方面是为煤电的灵活运行创造激励机制。

这一点正在许多清洁能源基地的计划中付诸实施。在这些基地，除了对一些现有发电厂进行改造外，通常每建设60吉瓦的风能和太阳能，就会新建必威体育在线注册1吉瓦的煤电。

五年计划目标对于西部基地来说，新增的电力中有50%是零碳发电，其余来自煤炭。这意味着各省获得了增加燃煤电厂作为“配套”能源的许可。

这一目标意味着，中国西部的燃煤发电仍将增加，但这一增长应该会取代东部的燃煤发电，这一变化在政治上一直是一个问题具有挑战性的转向执行，因为各省倾向于追求重商主义政策，最大限度地提高当地生产。

内蒙古和甘肃计划新增至少28GW的“配套”煤电。此外，现有的16GW燃煤电厂将被重新用作基地的“配套”能源。这可能意味着，在该计划下新增的发电量中，有三分之二是零碳发电，因为燃煤发电的平均利用率是风能和太阳能的两倍。

即使要实现这一比例的清洁电力，也需要对远距离输电线路的运营方式进行重大改变。电力出口商希望减少高峰时段的发电量，以避免当地电力短缺。接收电力的省份的电网运营商倾向于将进口的电力线路视为随需应变的资源。在有风能和太阳能输出时利用它意味着接收省份必须调整当地燃煤电厂的运行，以适应其他地方(通常是数千公里外)风能和太阳能输出的变化。

该计划成功的关键是克服电阻从地方政府和发电公司的角度来看，这一变化将导致当地发电厂的利用率和收入下降。

煤电被指定为“配套”电源也意味着，只有在电网稳定或将风能和太阳能纳入电网的需要时，才应该建设新的煤电。

近几个月来，新燃煤电厂获批数量激增，按照这些标准，许多项目很难证明其合理性。例如，地方政府给出的理由声明在浙江沿海的一个小岛上建设一座2000兆瓦的燃煤电厂，是为了“减少跨省电力交易”，这与中央政府的优先事项直接矛盾。

在宁夏西部的另一个案例中，一个6GW的清洁能源基地本应由改造现有燃煤电厂来“支持”。必威体育在线注册然而，省政府重新启动了建造一个1320兆瓦煤电项目正如当地官员所说，这将“支持”该基地。

扩建是否足以达到排放峰值?

这些计划的基石是电力取代交通、工业和供暖中的煤炭、石油和天然气概述了中国研究人员为实现碳中和而做出的贡献。该国最近还公布了氢工业发展计划计划该计划的目标是到2025年试点绿色制氢和关键用氢技术，到2030年大规模采用。这些计划需要大量的零碳发电才能成功。

为了在2060年之前实现碳中和，每年可再生能源装机容量需要达到150-200吉瓦左右。因此，2025年后还需要进一步增长。由于能必威体育在线注册源需求增长预计将放缓，而清洁能源的增加将加快，在这五年期间，清洁能源的扩大必将使中国在2025-30年期间达到排放峰值，这足以满足该国的国际承诺。

然而，这些承诺是额定“严重不足”，需要提前达到峰值，以与《巴黎协定》的目标保持一致。

从2020年到202必威体育在线注册5年的清洁能源扩张目标将提供约1500太瓦时(TWh)的清洁发电。这足以在不增加化石发电的情况下满足4%的平均电力需求增长。大约70%的新增能源将来自风能和太阳能，剩下的来自核能、水力和生物质能。

2020年底和2021年初，电力需求激增增加16.5%2021年的前六个月。2021年下半年，电力需求同比持平。

在电力需求的这些急剧变化中，很难预测到2025年的增长。增长率将取决于现在经济所采取的经济政策慢下来一次。早先的需求激增是一个结果支持建筑和重工业部门的新冠相关刺激政策。

在此之前，不同机构预测2020年至2025年的平均增长率为3%至5%。如果总能源消费恢复必威体育在线注册到与新冠疫情相关的需求激增之前预测的增长轨迹，这意味着2021年的快速增长被这段时间内低于预期的增长所抵消，则下图右侧所示的零碳能源增量很可能超过总需求增长(左侧暗红色条)。

这将使化石能源消耗和二氧化碳排放在2025年之前达必威体育在线注册到峰值。

从2021年到2025年，零碳(非化石)能源供应的预计增长，与总能源消费增长的两种不同预测相比。必威体育在线注册资料来源:清华气候必威体育在线注册变化与可持续发展研究所能源需求增长数据低碳路线图；供应预测基于作者编制的容量目标。图表由Joe Goodman提供，供Carbon 必威手机官网Brief使用Highcharts．

然而，如果以需求激增前预测的年增长率继续在2021年的水平上增长，零碳源仍可能无法满足需求增长，这意味着排放量将继续增加。

交通、工业和家庭供暖的电气化可以加速电力需求的增长。但是，同样地，如果总能源需求恢复到与新冠疫情相关的必威体育在线注册激增之前的预测趋势，那么从2020年到2025年的一次能源总需求增长可能会被清洁能源覆盖。

在此期间，电力部门的排放量将增加，但这一增加将被电力部门以外能源使用量的减少所抵消，因为煤炭、石油和天然气的使用将被电力取代。必威体育在线注册

如果在这里分析的五年期间的各种清洁能源计划必威体育在线注册完全实现，它们可能会在2025年之前达到排放峰值。然而，这取决于能源需求的增长，最重要的是，未来几年的必威体育在线注册经济政策。

方法

各省的五年计划和已公布的清洁能源基础计划编制了针对性的风能和太阳能产能。必威体育在线注册对于每个省份，为实现所有目标需要增加的容量已经进行了评估。总装机目标以2020年底(“十四五”规划基准年)的装机容量为基础，转换为新增装机容量。可再生能源占总装机容量比重的指标，在2025年底发电总装机目标的基础上必威体育在线注册折算为所需的装机容量。

根据2017-21年每个来源的“增量容量因子”，即这一时期新增发电量与新增容量的比率，预测了风能和太阳能的发电量。新装置往往具有更高的容量因子，特别是风力发电，因为涡轮机更大，涡轮机设计的变化和海上装置的份额增加。对于其他来源，使用了平均容量因子。