全球首套规模化太阳燃料合成示范项目试车成功
来源： 大连化学物理研究所
2020年1月17日，全球首套千吨级规模太阳燃料合成示范项目在兰州新区绿色化工园区试车成功。该项目迈出了将太阳能等可再生能源转化为液体燃料工业化生产的第一步。
太阳燃料合成是指利用太阳能、风能、水能等可再生能源发电，进而电解水制备绿氢、将二氧化碳加氢转化制甲醇等液体燃料，把可再生能源存储在液体燃料中。简言之就是利用太阳能等可再生能源、二氧化碳和水，生产清洁可再生的甲醇等液体燃料（故又被形象地称为“液态阳光”）。这将是未来解决二氧化碳排放的根本途径之一，也是将间歇分散的太阳能等可再生能源收集储存的一种储能技术，是“道法自然光合作用”，实现人工光合成绿色能源的一种过程。
该项目基于中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员李灿团队开发的两项关键创新技术：高效、低成本、长寿命规模化电催化分解水制氢技术和廉价、高选择性、高稳定性二氧化碳加氢制甲醇催化技术。
项目采用碱性电解水制氢技术。虽然电解水制氢技术过去已经有实际应用，但一般规模较小（在50-200标方/小时），单位制氢能耗较高（约4.7-5.0度电/方氢)。李灿团队基于长期对光、电催化分解水的研究，研发了具有我国自主知识产权的新型电解水制氢催化剂，与苏州竞立制氢设备有限公司合作，制造规模化（1000标方/小时）电解水制氢设备，单位制氢能耗降低至4.0-4.2度电/方氢，大幅降低了电解水制氢的成本，是目前世界上规模化碱性电解水制氢的最高效率。二氧化碳加氢制甲醇技术则采用李灿团队自主研发的固溶体双金属氧化物催化剂（ZnO-ZrO2），该催化剂可实现二氧化碳高选择性、高稳定性加氢合成甲醇。其中单程甲醇选择性大于90%，催化剂运行3000小时性能衰减小于2%。
该项目由太阳能光伏发电、电解水制氢、二氧化碳加氢合成甲醇三个基本单元构成，华陆工程科技有限责任公司主持完成了项目设计，总占地约289亩，其中光伏发电占地259亩，总投资约1.4亿元，其中光伏发电约5000万元。项目配套建设总功率为10 MW光伏发电站，经逆变-整流后，为2台1000标方/小时电解水制氢设备提供电力。
该项目一方面探索了中国西部地区丰富的太阳能等可再生能源的优化利用模式，将太阳能等可再生能源转化为液体燃料甲醇，提供了一条特高压输电之外的有效利用可再生能源的路径。另一方面，太阳燃料甲醇又是绿氢载体，可助于解决氢能储存和运输的安全难题。此外，该项目将二氧化碳作为碳资源，实现二氧化碳的积极减排，生产的太阳燃料甲醇为绿色甲醇，不同于传统煤、天然气所制得的甲醇，实现了零碳排放。
该项目得到兰州新区党工委和管委会的大力支持，兰州新区石化产业投资有限公司资助并承接了工程建设，各方紧密合作，仅用18个月，实现了从实验室研究成果走向工业化示范。
该项目的前期基础研究工作得到国家自然科学基金委、科技部重点研发计划及中科院洁净能源先导专项（A类）的资助。
全球首套规模化太阳燃料合成示范项目试车成功
责任编辑：叶瑞优
我国风电、光伏等新能源产业发展势头强劲
作者：吴晓莉
2021年3月，国务院总理李克强在政府工作报告中特别指出：“2021年重点要扎实做好碳达峰、碳中和各项工作。制定2030年前碳排放达峰行动方案，优化产业结构和能源结构，大力发展新能源”。在“双碳”目标的大背景下，在国家相关利好政策的大力支持下，新能源产业发展迎来巨大机遇，特别是以风电、光伏为代表的新能源产业发展迅猛，装机规模不断增加，发电比重稳步上升，消纳成效显著，能源结构不断优化，从“以煤为主”逐步向多元化方向发展。
一、新能源产业发展相关政策
近年来，为应对“碳达峰、碳中和”目标带来的新形势、新任务，国家能源局、国家发展改革委等有关部门出台了一系列支持新能源产业发展的相关政策。2021年5月11日，国家能源局发布的《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》要求，要落实“碳达峰、碳中和”目标，以及2030年非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右、风电太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上等任务，坚持目标导向，完善发展机制，释放消纳空间，优化发展环境，发挥地方主导作用，调动投资主体积极性，推动风电、光伏发电高质量跃升发展。2021年，风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达到11%左右，后续逐年提高，确保2025年非化石能源消费占一次能源消费的比重达到20%左右。
二、风电、光伏装机容量不断扩大
新增装机容量方面，受新冠肺炎疫情影响，2020年一季度，风电和光伏新增装机容量增速呈明显下降态势，同比增速分别下降48.9%和24%。二季度起，随着国内疫情防控取得重大成果，风电和光伏新增装机容量增速由负转正，之后一直呈稳步回升的势头。受疫情好转、经济复苏、“双碳”目标以及新能源相关政策（2021年起，对新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目和新核准陆上风电项目，中央财政不再补贴）等多重因素影响下，同年四季度风电和光伏新增装机容量出现跨越式增长现象，涨势惊人，风电新增装机达到5625万千瓦，约为前三季度总和的4倍（前三季度风电新增装机1364万千瓦），同比增速高达360.3%；光伏新增并网装机达到3010万千瓦，几乎与2019年全年新增并网装机量（2986万千瓦）持平，同比增速为113.2%。2021年起，新增装机容量又恢复稳定增长水平。2021年三季度，风电新增装机433万千瓦，较二季度减少100万千瓦，同比下降38.1%，增速略有放缓；光伏新增装机1144万千瓦，较二季度增加289万千瓦，同比增长58.9%，其中分布式光伏发展持续提速。新增并网分布式光伏装机766万千瓦，同比增长81.1%，占全国新增光伏装机总量的67.0%，同比提升8.2个百分点。
全球光伏新增装机量TOP10排行榜显示，虽然在新冠肺炎疫情的冲击下，2020年中国光伏新增装机量仍高居全球第一，远超过排在第二位的美国2860万千瓦。自2013年起，在国家不断出台利好政策支持下，中国光伏产业快速发展，已连续8年保持全球龙头位置，成为全球最大的新增光伏市场。
数据来源：全国新能源消纳监测预警中心、国际能源署
累计装机容量方面，随着能源转型步伐的加快，全国新能源装机容量占比不断提升，截至2021年9月底，风电和光伏累计并网装机分别占全国发电设备装机容量的12.95%和12.13%。 2019年9月至2021年9月，风电和光伏累计并网装机都呈稳定增长趋势，2020年12月起，风电、光伏产业发展进入快车道，风电和光伏累计并网装机容量明显增加，同比增速明显上升，分别提升至30%和20%以上。截至2021年9月底，风电累计并网装机达到2.97亿千瓦，同比增长32.8%，增速较6月底下降1.9个百分点，因气象条件限制，风电装机增速有所放缓；光伏累计并网装机容量再创新高，达到2.8亿千瓦，同比增长24.6%，增速较6月底提高0.9个百分点，其中分布式光伏累计并网装机为9399万千瓦，突破9000万千瓦，占光伏累计并网装机总量的33.8%，占比与6月底相比提升1.2个百分点，同比提升1.8个百分点。
数据来源：全国新能源消纳监测预警中心、国家能源局
从各地区看，截至2021年9月底，内蒙古以3896万千瓦的风电累计装机量位居全国第一，其次为新疆和河北，分别以2374万千瓦和2328万千瓦占据第二和第三的位置。2021年1-9月份，全国26个省市风电累计装机量已超过2020年全年水平。山东以2868万千瓦的光伏累计装机量占据全国首位，河北以2558万千瓦紧随其后，与山东差距不大，江苏排在全国第三位，光伏累计装机量为1812万千瓦。2021年1-9月份，除贵州与去年持平外，其余30个省市光伏累计装机量均已超过2020年全年水平。全球光伏累计装机量TOP10排行榜显示，中国光伏产业在全球占据绝对优势，光伏累计装机量连续6年位居全球首位，2020年中国光伏累计装机量达到2.53亿千瓦，超过了排在第二、三、四名的总和。
数据来源：全国新能源消纳监测预警中心、国际能源署
三、风电、光伏发电持续高速增长
新能源发电量高速增长，占比不断增加，能源结构持续优化。2021年前三季度，全国风电、光伏累计发电量突破7000亿千瓦时，同比增长34.9%，占规模以上工业企业发电量的比重为11.8%，同比提升1.8个百分点，占全社会用电量的比重为11.6%，同比提升1.7个百分点。风电发电方面，2021年前三季度，风电发电量为4694亿千瓦时，已超过去年全年的发电量（4646亿千瓦时）。第一季度和第二季度增幅明显，较去年同期分别增长50.3%和38.7%。光伏发电方面，2019年三季度至2021年三季度，光伏发电量同比增速都在12%以上，整体保持高速增长态势。2021年前三季度，光伏发电量为2486亿千瓦时，约为去年全年发电量（2606亿千瓦时）的95%。尤为突出的是三季度，光伏发电量为910亿千瓦时，为近两年最高值，较上年同期增长25.2%，增速比二季度提高了6.8个百分点。
数据来源：全国新能源消纳监测预警中心
从各地区看，截止2021年9月底，风电累计发电量排在前三位的省市包括内蒙古、新疆和河北，与各地区风电累计装机量排名一致。内蒙古位居全国第一，风电累计发电量为657亿千瓦时，占本地区总发电量的14.8%，占全国风电发电量的13.9%；新疆风电累计发电量为425亿千瓦时，占本地区总发电量的14%；河北风电累计发电量为351.4亿千瓦时，占本地区总发电量的16%。我国光伏发电大省是山东，截止2021年9月底，山东光伏累计发电量为235.2亿千瓦时，位居全国首位；其次为河北，光伏累计发电量也超过200亿千瓦时；排在第三位的是青海，为160.2亿千瓦时，占本地区总发电总量的21.6%，光伏发电成为省内第一大电源。
数据来源：全国新能源消纳监测预警中心
四、风电、光伏消纳成效显著
近年来，在新能源消纳政策频出和消纳技术不断升级的双重驱动作用下，弃风、弃光问题有所缓解。近三年全国弃风率月度数据显示，2021年以来，全国弃风率明显下降，3月份起，弃风率都保持在5%以下，9月份，全国弃风率降至1.9%，比2019年、2020年同期分别减少1.2个百分点和1个百分点。2021年三季度，全国风电利用率为98.3%，同比提升0.5个百分点，全国弃风电量为21.3亿千瓦时，较二季度减少33.1亿千瓦时。弃风电量和弃风率“双降”。2021年三季度，光伏发电利用率为98.2%，同比下降0.9个百分点。全国弃光电量为17.1亿千瓦时，较二季度增加10.6亿千瓦时，2021年9月份，全国弃光率为2.4%，较2019年、2020年同期增加1.1个百分点和1.2个百分点。
数据来源：全国新能源消纳监测预警中心
综合来看，近年来，我国光伏、风电装机量规模持续扩大，发电量高速增长，能源结构不断优化，弃风、弃光难题明显好转，消纳成效显著，光伏、风电发展前景较好。各级政府应结合本地实际情况，制定更加积极的发展目标，发挥地方主导作用，调动投资主体积极性，推动风电、光伏等新能源产业健康发展，为“十四五”碳达峰、碳中和目标奠定良好基础。
