近半年以來，多個省區陸續對外披露十四五能源發展規劃，并且對風電、光伏在十四五期間的增量進行了規劃和部署。據相關測算，目前已經對規劃進行披露的省份總數共達23個，總規模達到6.2億千瓦。作為產業鏈涵蓋最全面、建設范圍最廣、市場化水平最高的兩個新能源發電產業，風電和光伏即將開始第一輪正式爭霸。
目前無論是海上風電還是陸上風電均已全面實現平價，雖然國家在政策上對風電產業仍舊保持著還很大的扶持力度，但是總的來說風電已然是實現了“脫離拐棍，自己走路”，這就要求風電與更多的發電類型同臺競技，在能源市場中為自己爭取一席之地。在“十四五”這場能源大戰中，新能源將要如何pk化石能源？風電將要如何pk光伏？我們不得而知。本文中，將會從光伏及風電的技術原理及發電特點、成本比較、適配場景、大基地兼蓄發展四個層面進行對比和論述。
太陽能電池工作原理的基礎是半導體PN結的光生伏打效應，即當太陽光或其它光照射到半導體PN結時，就會在PN結兩邊出現電壓，叫做光生電壓。根據太陽能發電的特點，我們可以分析出光伏電場存在以下特點：首先，適合小范圍建設，小至戶用，大至大規模能源基地建設均可使用，便于以村、縣為單位進行推進建設。其次，機組本身沒有活動部件便于運輸和組裝，在電場建設過程中可以大幅減少建設成本和時間成本，項目的推進難度比較小。最后，光伏電場不產生廢棄物和噪音，對生態環境和居民居住環境的影響比較小，在項目的籌劃階段相對較為容易。
首先，光伏電場對日照時間和強度的依賴性很強，季節變化、晝夜交替都會對發電量產生很大影響，發電量的晝夜變化明顯，所處地區的年晝長時間對光復電場發電總量的影響明顯。其次，在單位面積內，光伏發電所產生的電量明顯低于風力發電所產生的電量，在同等的發電量任務下，光伏電場所需要的場址面積遠遠大于風力發電。
風力發電是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電，在此過程中將風能轉化為機械能，再將機械能轉化為電能?；陲L力發電機組的發電原理，可以總結出以下特征。首次，風力發電機組通常體量較大，同時在單位面積內所產生的電能要更多，在同等發電要求的基礎上，相較于光伏更加節省用地面積。其次，相較于光伏年可利用小時更長，如果是海上風電發電更為平穩，同時發電量要更高。這也就意味著，風力發電在大規模電場建設中更具優勢。
但是風力發電也存在一些天然的問題存在。相較于光伏，風力發電整個過程都是動態的，這也就意味著對環境產生的影響更大，在我國南部地區及中東部地區進行分散式風電的推進建設，需要對環境及人口居住情況進行考察。其次，風電機組體量較大，需要在現場進行吊裝，這就意味著建設難度和成本都要高于光伏電場，同時在后期的運維過程中，難度和成本也會不同程度的增加。
隨著多年以來國家加強對新能源產業的投入，目前在我國無論是光伏還是風電，在制造業及相關配套產業上均已達到了世界先進水平。但是由于新能源發電具有先天的不穩定性，目前很多問題依然存在，需要借助儲能或者調峰系統對“綠電”加以控制，才能為人所用。
根據相關的測算，光伏在最近的10年里，單瓦成本降低了90％以上，而風電單瓦成本降低了50％以上。從單瓦成本上來看，似乎光伏具有更大優勢。但是由于近年來海上風電大量進入市場，且如今海上風電相關技術愈發成熟，單機容量大幅上升，同時具有靠近負荷中心的優勢，大大增強了風電產業在能源市場中的市場競爭力。當前，雖然海上風電已經全面進入了平價時代，但是相對來說成本還是偏高，隨著未來技術繼續提升，海上風電機組的發電能力和可靠性將會進一步增強。在未來的能源市場中，海上風電的發展潛力被業內所看好，普遍認為其前景將會力壓陸上風電，進一提升在沿海城市的裝機比重。
從制造側來看，風電制造企業相對來說比較集中，造成這個現象的主要原因是風電對企業的制造水平要求要更高。由于目前風電機組朝著大型化發展趨勢明顯，未來的風電整機體量將會更大，這將會大大提升產品的制造難度。通常，針對個別項目進行生產制造，對比于光伏，風電整機制造體量很大但是數量卻并不多，生產線價格低廉，制造標準要求卻比較高。這就導致了風電市場中的參與企業相對來說比較固定，都是一些掌握技術和充足資本的老牌企業。與風電的技術導向型占主體不同的是，光伏更傾向于資本導向。光伏產品生產培植需要大量資本，可以說越高的資本投入就可以生產出更優質的產品，反而對制造企業的體量要求、技術要求并不高。這也就意味著，單從產業鏈上來看，光伏產業所需要的資本投入要更高，風電產業所需要的技術成本要更高。
從發電側來看，需要用到度電成本的計算公式，主要考量方面是項目的建造成本、年發電小時數、運維成本。在年發電量相同的基礎上陸上風電項目的運維成本均到度電以后與光伏項目的運維成本接近，海上風電的運維成本要偏高。從建造成本這一角度上來看，光伏項目受到的地理環境影響比較小，風電項目受到的環境影響相對較大，地形、季節、環境均會對建造成本產生較大的影響。其中，風電在三北地區的建造成本普遍較低，華北及中東部地區的建造成本次之，南部地區及人口相對聚集的省市建造成本更高，而海上風電項目建造成本則要遠遠高于陸上風電項目。由于風電項目的年發電小時數要更高，年均發電量也要更高，平均到度電以后風電度電成本要低于光伏度電成本。從長期視角來看，未來光伏的降本空間要更大，而目前風電產業仍舊處于部件國產化的紅利期，未來市場競爭性可能會高于光伏產業。
總的來說，光伏和風電并不存在根本上的優勢和劣勢，可能在部分項目上風電的度電成本要更低，但是在環境、自然條件、未來發展空間的綜合考量下，光伏的優勢可能更為明顯。對于我國“雙碳”事業進程而言，無論光伏還是風電都是兩把“好槍”，無論哪個產業進行革新，最重要的是將新能源電力置身于整個能源市場，在能源市場中提升占比，進一步降低火電的比重。
相較于風電，光伏的優點在于適配范圍更廣，應用場景更為靈活。由于光伏便于運輸的同時安裝成本比較低，在各類場景中融合度較高。例如，光伏便于與建筑相融合，在城市場景中應用乃至于整縣推進都具有更大的優勢，目前光伏和商場及露天停車場的結合應用已經屢見不鮮，同時光伏作為新能源的“老大哥”早早就已經走進了鄉村，充分利用光資源為鄉村帶來清潔電力。
而風電最突出的有點則在于適配大規模建場。在單位面積下，風電彌補了光伏電站年利用率較低，年發電量較小的缺點，更大程度上放大的業主的收益。尤其在優秀場址資源陸續減少的今天，在有限空間內實現更大收益顯得格外重要，也正因此風電“家族”愈發壯大，抗冰凍、抗風沙、抗臺風等新機型層出不盡，風電不僅走向了海洋淺灘，更是向高原、山地、沙漠、戈壁、荒灘、深遠海進軍。
值得一提的是“千鄉萬村馭風計劃”和“千鄉萬村沐光行動”的推行，徹底將鄉村清潔能源建設納入國家“雙碳”版圖。在計劃起初，光伏的推進成果更為明顯，自去年年初開始分布式光伏項目大量涌現，而風電下鄉則是從去年九月開始陸續進入公眾視野。相對而言，光伏下鄉的難度要更小，因為光伏發電具有更強的靈活性，而風電下鄉則要充分考慮到機位定點、建設條件、資源評估、風機臺數、土地占用等綜合因素，導致項目審批速度慢、建設難度大，嚴重阻礙了業主參與市場的積極性。首先從項目審批階段進一步簡化流程，對各省的消納權重進行科學分配，促進項目的落地；其次，從技術層面上對分散式風電項目進行場景化定制，目前柔塔產品、低風速產品、新型結構產品陸續涌現；最后，充分調動社會各方力量，進一步擴大項目落地的資金保障，進一步為業主減輕項目推進難度。
風光互補系統的大力推行無疑為新能源產業帶來了全新生機。由于一般情況白天太陽光線充足，夜晚風較大，夏季陽光資源較好，冬季風資源相對豐富，所以風能發電系統和光伏發電系統具有天然的互補性。也正是這種互補性，通過合理的利用和規劃，能夠盡可能的提升項目的年利用小時數，同時對發電曲線進行調峰，增強電源可靠性。雖然近年來，新能源項目配備儲能系統發展的也相對完備，但是總的來說配儲的成本價格還是比較高，影響業主的項目收益，通過風光儲一體化建設的方式可以一定程度上降低項目的配儲要求，增強電源側的發電穩定性。除此之外，風光儲一體化項目還具有維系綠電市場電價穩定、優化資源配置、降低運維成本等其他優點。隨著我國新能源技術產業的逐漸完備，近些年來我國風光儲一體化項目落地數量及新增裝機容量逐年提升，獲取了豐富的實踐經驗，為新能源在我國的發展提供了一種更優化的可行選擇。
2022-07-25
風電觀察王煜18160
微信客服
微信公眾號
0 條