【温故知新】“碳达峰”带动新能源系统投资六万亿

作者：张文达, 郭于玮, 鲁政委

5月14日，国务院办公厅转发了发改委、能源局《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》，从新能源利用模式创新、新型电力系统部署、产业管理体制优化、财税金融支持等多个维度进行工作部署。此前，我们已就新能源投资重点和投资规模进行梳理。现与读者一同重温，供读者参考。

2021年10月24日，中共中央国务院发布了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》。10月26日，国务院再度印发了《2030年前碳达峰行动方案》（下称“方案”）。这两份重要文件的发布，进一步明确了后续实现“双碳行动”的行动目标。“双碳行动”的推进离不开新能源助力。根据方案规划，到2030年，非化石能源消费比重将达到25%。

那么，双碳目标的达成需要多大规模的新能源投资呢？本文将就此展开讨论。

一、“碳达峰”在路上

10月26日，国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》成为达成双碳目标的行动指南。其中明确提出，到2025年单位生产总值能源消耗比2020年下降13.5%；到2025年、2030年我国非化石能源消费比重分别达到20%、25%。

2020年，我国单位GDP能耗约为0.55千克标准煤/万元，非化石能源占能源消费的比重约为15.9%；到2025年单位GDP能耗需要下降至0.47千克标准煤/万元，非化石能源消费占比要较2020年下降4.1个百分点。

假设“十四五”期间，我国GDP平均增速约为5.5%，那么到2025年我国不变价GDP将达到119万亿人民币。彼时，若单位GDP能耗降至0.47千克标准煤/万元，非化石能源消费占比达到20%，则要求到2025年我国非化石能源消费量达到113亿吨标准煤，“十四五”期间非化石能源消费量的年平均增速要达到7.3%。

当前，我国煤电折算系数约为0.404千克标准煤/千瓦时，即终端消费一度电需要消耗标准煤0.404千克。由于当前新能源主要以电力形式存在，我们假设非化石能源消费全部转化为电力。那么，这意味着到2025年我国新能源发电量需要达到4.14万亿千瓦时，才能够完成《2030年前碳达峰行动方案》设定的行动目标。

综合来看，为了实现双碳目标，2021-2030年间新能源相关投资规模或将达到6万亿元。不过由于不同类型新能源的建设条件、发展潜力有所不同，政策发展的目标也存在差异，投资规模亦有所不同。接下来，我们将进一步探讨不同分项新能源后续的投资需求。

二、水电项目投资

《2030年前碳达峰行动方案》提出，在“十四五”、“十五五”期间分别新增水电装机容量4000万千瓦左右。“十三五”期间，我国水电装机容量的年平均增速约为3.0%左右，年新增装机容量约为1000万千瓦左右。而“十四五”期间，我国预期年新增水电装机容量约为800万千瓦左右，年平均增速预计将降至2.1%左右。

从近年来投产的大型水电站单位投资成本来看，随着水电资源开发难度提升、物价水平上涨，当前大型水电站单位千瓦装机容量的投资成本约为0.8万元左右。以“十四五”期间水电总装机容量4000万千瓦计算，则“十四五”期间我国水电项目总投资额约为6400亿元。

三、风电项目投资

截至2020年底，我国风电和太阳能电力装机容量分别为2.8亿千瓦和2.5亿千瓦。2020年12月，在气候雄心峰会上习主席在发表的讲话中提到，到2030年的话，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。《2030年前碳达峰行动方案》明确提升了这一发展目标。

2017-2020年间，风电和光电的年新增装机容量约为4000万千瓦左右。两种能源的装机容量发展走势较为接近，当前装机总量亦基本持平。我们假设到2030年，风电和光电的装机容量分别达到6.0亿千瓦，则在2021-2030年间，风能和太阳能对应的装机容量年平均增速将分别达到7.9%和9.0%。

在风电投资规模方面，我们可以用风电单位装机容量投资成本乘以风电装机容量来进行计算。整体来看，风电单位装机容量的投资成本处于持续下行阶段。这主要得益于持续下降的风机投资成本。风机投资成本占风电投资成本的比重约为45%，是风电投资的关键项。

从风机招投标价格的走势来看，风机价格随着技术成熟整体趋于下行。由于2020年底陆上风电补贴全面取消，2019年年末出现风电抢装潮，短期供给压力增大推动了2019年末风机价格上行。但是此后，随着风电项目进入平价时代，风电项目的盈利压力增大，降低项目成本的需求提升，低价格、大兆瓦的风电机组更具市场吸引力。当前，风电机组的招投标价格已经由2019年末的4000元/千瓦左右下降至2500元/千瓦左右。

随着风机价格下降，风光发电项目的投资成本亦逐步下降。2021年风机价格降至2500元/千瓦左右，我们假设其占风电项目成本比重仍为45%，则风电项目的单位投资成本为5556元/千瓦。

考虑到当前风机价格已经处于相对低位，价格继续下探的空间相对有限，我们假设未来风机价格缓慢下降，风电整体单位投资成本下降亦相对趋缓。预计2020-2030年间，风电项目的投资规模为1.62万亿元。

四、光电项目投资

如前文所示，光电早期投资成本相对较高，总装机容量的增长较之风电相对较慢。随着光电技术趋于成熟，光电成本的逐渐下降，当前，光电与风电的装机容量总额和增速均呈现同步增长的态势。并且为了更好地提高新能源装机的发电效率，风电光伏合并规划建设的大型基地项目逐渐增多。央广网的报道显示，自10月中下旬以来，内蒙古、甘肃、青海、宁夏等4省区集中组织开工了一批以沙漠、戈壁、荒漠地区为主的，总规模近3000万千瓦的大型风电光伏基地项目。这拉开第一批装机容量约1亿千瓦项目开工序幕。

就光电本身而言，从内部结构来看，近年来分布式光伏占光伏整体装机总量的比重稳步上升。国家能源局公布的数据显示，2021年上半年分布式光伏的装机占比达到58.8%。2021年上半年成本上升使得光伏组件价格持续上涨，下游厂商建造集中式光伏的意愿不足。分布式光伏则是在政策的带动下，逆势出现了大幅度的增长。不过相关专家亦认为，光伏装机容量的大幅度增长仍需依赖集中式光伏分布[1]，未来两者将呈现齐头并进的状态。我们假设未来分布式光伏与集中式光伏新增装机比例逐渐回归到5:5。

就成本而言，集中式光伏与分布式光伏的成本存在一定的差异。其中，集中式光伏的成本约为4.0元/瓦。从结构上来看，设备成本占比最高，达到69.6%，其中光伏组件成本约为1.7-1.9元/瓦，占初始投资成本达到42%-45%。尽管2021年光伏组件价格有所上涨，但是在成本约束下，预计随着技术水平提升，光伏项目整体的建造成本或有望逐步下降，但预计下行幅度较为有限。

在分布式光伏方面，中国光伏行业协会披露的数据显示，2020年分布式光伏系统的投资成本已经降至约3.38元/瓦。并且，其预估随着我国分布式光伏市场量能的进一步打开，分布式光伏系统的单位投资成本仍将继续下降，其到2030年预计将达到2.69元/瓦，较2020年水平预计下降20.4%。

根据前文相关信息，我们预测得2021-2030年间，光伏项目的投资总规模或将达到1.14万亿元。其中集中式光伏的投资规模约为6422亿元，分布式光伏的投资规模约为4992亿元。

五、新能源系统配套项目投资

在前述的发电侧投资之外，电力系统输电、配电、储能等方面的投资同样重要。一方面，随着新增装机容量持续增长，发电侧并网规模持续扩大，电网升级改造的投资需求亦将相应提升。另一方面，新能源发电可以有效减小化石能源的消耗，降低碳排放强度。但是新能源发电也存在着一定的问题：新能源发电时间存在不确定性；发电高峰与用电高峰存在时间差异；新能源资源大省与用电大省存在地域差异。因此，提升新能源装机容量的同时，亦需要增加配套储能项目、特高压输电项目的投资以适应新能源项目调峰需求，改善时空错配问题。

根据国家电网和南方电网披露的“十四五”投资规划，其预期“十四五”期间的投资规模接近3万亿。其中，国家电网计划投资2.23万亿元，南方电网计划投资6700亿元。其具体的投资项目中，抽水蓄能电站建设、特高压建设以及电网智能化改造，均与新能源发电侧投资密切相关。

1、抽水蓄能项目

新能源发电效率、发电时长受天气影响较为明显。此外，如光伏等发电装置，其发电高峰与居民夜晚用电高峰存在时间差。随着新能源装机容量的增长，电网储能调峰的压力将持续增长。在现阶段的技术水平下，抽水蓄能因其在众多储能技术中价格相对合理、具备大规模建设的条件而受到更多关注，也是当前主要的储能方式。

2021年9月，国家能源局发布了《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》。报告指出，“目前我国已投产抽水蓄能电站总规模3249万千瓦…到2025年，抽水蓄能投产总规模6200万千瓦以上；到2030年，投产总规模1.2亿千瓦左右。”从部分抽水蓄能电站的数据来看，当前抽水蓄能电站的单位投资成本约为0.5-0.7万元/千瓦左右，我们取均值0.6万元/千瓦。“十四五”期间我国抽水蓄能电站的总投资规模约为1764亿元，“十五五”期间我国抽水蓄能电站的总投资规模约为3380亿元。

2、特高压项目

特高压是指电压等级在交流1000kv及以上，和直流±800kv及以上的输电技术，其技术特点包括：输送容量大、距离远、效率高、损耗低等。截至2020年底，我国特高压线路长度已达到3.6万公里，有力地支持了“西电东送”，一定程度上缓解了中东部地区电力供应紧张的局面。

未来新能源装机容量预计将持续增大，新能源资源丰富的西部地区将是新能源投资的重点地区。加强特高压线路建设对于加强西电东送、提高我国清洁能源消纳比例有着重要意义。

根据国家电网规划，“十四五”期间，我国将新增特高压交流线路1.26万公里、新增直流线路1.72万公里，共计2.98万公里[2]。“十三五”期间，我国特高压总里程增加了2.5万公里。“十四五”期间增加的特高压线路里程较“十三五”期间预计将增长19.7%。我们整理了近年来开工建设的特高压线路相关项目信息，数据显示，直流特高压线路的单公里投资成本约为1435万元/公里，交流特高压线路的单公里投资成本约为2248万元/公里，并且建设成本整体较为稳定。我们假设单公里投资成本不变，“十四五”期间国家电网特高压投资规模预计达到5301亿元，预计占国家电网“十四五”期间总投资的23.8%

根据南方电网的“十四五”规划，其“十四五”期间计划投资规模约为6700亿元，但是并未明确特高压的建设规模。我们假设其特高压投资规模占总投资的比重与国家电网一致，则“十四五”期间南方电网特高压投资规模预计达到1595亿元，两者合计规模约为6896亿元。

考虑到“十五五”期间，我国新能源投资增速或有所放缓，配套储能体系逐渐完善，预计特高压的投资需求亦将有所放缓。我们假设“十五五”期间国家电网新增特高压总里程增速降至10%，交流线路与直流线路的比例保持不变，单公里投资成本保持不变，则“十五五”期间国家电网特高压投资规模预计达到5831亿元，南方电网特高压投资规模约为1754亿元，两者合计规模约为7585亿元。

3、电网智能化改造

以新能源装机为主的新型电力系统离不开智能化、数字化电网的配合跟进。智能电网可以敏锐、高效地感知电网各部分用能差异，用电特性，提升自身的决策、调峰能力，提高清洁能源的利用效率与消纳比例。

未来，随着我国5G技术的逐渐成熟、新能源电力系统的进一步成型，电网数字化转型升级有着十分广阔的市场需求。国家电网官网披露的数据显示，2020年国家电网在数字新基建领域的投资规模约为247亿元，占全年投资比重约为5.2%。数字新基建的启动和应用对整个数字生态的要求较高，因此随着数字生态逐渐完善，电网数字基建的投资占比有望逐步提升，预计“十四五”期间投资规模3163亿元。“十五五”期间投资规模或为4685亿元。

注：

[1]中国能源报，《集中式光伏新增装机骤降产业发展缘何“瘸腿”》（2021/07/26）[2021/11/18]，https://wallstreetcn.com/articles/3636304

[2]中国能源报，北极星电力网，《建设思路生变“十四五”特高压将呈集中开工态势》（2021/9/15），https://shupeidian.bjx.com.cn/html/20210915/1176806.shtml